Verstehen Sie Elektrotechnik im Automobilbau?

Ein wiederaufladbarer Speicher für elektrische Energie auf elektrochemischer Basis. Im engeren Sinne ist mit Akkumulator beziehungsweise Akku lediglich eine einzelne Speicherzelle gemeint, allgemeinsprachlich werden aber auch die zusammengeschalteten Speicherelemente wie sie im E-Auto vorkommen als „Akku“ bezeichnet. Auch die Bezeichnung „Batterie“ ist hierfür gängig, auch wenn sie historisch oder fachsprachlich in etwas eingeschränkterem Sinne genutzt wurde und wird. Häufig in der Bedeutung von „nicht-aufladbare Batterie“. Letztlich kann man „Batterie“ als Oberbegriff verstehen, unter den neben nicht-wiederaufladbaren Speichern eben auch Akkus fallen. In vielen Fällen werden beide Begriffe heute synonym verwendet, lediglich, wenn speziell die Wiederaufladbarkeit betont werden soll, empfiehlt sich das präzisere „Akku“.

ist die Einheit der elektrischen Stromstärke (kurz A). Stellt man sich den Stromfluss analog als Fließen von Wasser durch ein Rohr vor, entspricht die Stromstärke dem Rohrdurchmesser. Der Wasserdruck ließe sich mit der Stromspannung (kurz V) gleichsetzen. Beide Faktoren gemeinsam entscheiden, wie hoch die Leistung ist, die für den Betrieb eines Wasserrades oder Motors zur Verfügung steht.

Das Batteriemanagementsystem ist das „Gehirn„ der Hochvoltbatterie. Es überwacht die Zustände der Zellen während des Betriebs und beim Laden. Beim Laden gibt das BMS auf Basis verschiedener Umgebungsdaten die mögliche Ladeleistung, insbesondere beim Schnellladen, vor.

Elektroautos können Strom nicht nur tanken, sondern auch ins Netz zurückspeisen. Diese Fähigkeit bezeichnet man als bidirektionales Laden. Künftig sollen E-Mobile so Teil intelligenter Stromnetze (Smart Grid) werden und etwa überschüssigen Strom aus Wind- oder Solaranlage zwischenspeichern und bei Bedarf ins Netz zurückspeisen (Vehicle 2 Grid, V2C).

Steht für „Combined Charging System” und ist die deutsche Version des Schnellladesteckers, der auf dem gängigen Typ-2-Stecker basiert und ihn um zwei weitere Pole (Combo 2) ergänzt. Der CCS-Stecker hat sich heute bei den deutschen und europäischen Herstellern durchgesetzt, unter anderem verlangt die deutsche Ladesäulenverordnung (LSV) sein Vorhandensein an neuen Gleichstrom-Schnellladesäulen. Der wichtigste Konkurrenz-Standard ist das Chademo-System eines japanischen Konsortiums, das vor allem von japanischen und französischen Autos unterstützt wird.

Die Energiedichte ist der entscheidende Faktor für das Gewicht der Batterie. Sie bezeichnet die Energiemenge, die pro Masseneinheit oder pro Volumeneinheit einer Batterie gespeichert werden kann, meist angegeben in kJ oder kWh pro Kilogramm. Aktuell liegt der Schnitt bei 150 Wattstunden pro Kilogramm. Zum Vergleich: Die Energiedichte von Benzin beträgt 12.800 Wh/kg.

Eine E-Autobatterie kann elektrische Engerie lediglich in Form von Gleichstrom speichern bzw. abgeben. Für die Benutzung im E-Motor muss Gleichstrom in Wechselstrom umgewandelt werden. Wird am Haushaltsnetz oder an Normalladesäulen getankt, muss der dort verfügbare Wechselstrom in Gleichstrom für die Batterie umgewandelt werden. Das erledigt jeweils ein sogenannter Spannungswandler.

Hybridfahrzeuge verfügen über mindestens zwei verschiedene Antriebstechniken und separate Energiespeicher (z. B. Verbrennungs- und Elektromotor). Sie wirken einzeln oder kombiniert für den Antrieb. Diese Kombination ermöglicht es, im optimalen Wirkungsgrad des Antriebs zu arbeiten, und verbessert dadurch Effizienz, Reichweite und Schadstoffausstoß. Dabei besitzen Hybridfahrzeuge auch einen elektrischen Speicher. Je größer, umso weiter können sie rein elektrisch fahren.

Eine Maßeinheit für Energie. Mit einer Kilowattstunde Strom lässt sich ein Eimer Wasser bei Raumtemperatur zum Kochen bringen. Die Kapazität von E-Auto-Akkus wird häufig in kWh angegeben: üblich sind derzeit zwischen gut 20 kWh und 60 kWh, in Einzelfällen auch rund 100 kWh. Der Energieverbrauch hängt stark von Modell und Fahrweise ab, bei normalen E-Mobilen liegt er jedoch aktuell meist im Bereich von 10 bis 20 kWh auf 100 Kilometern. Die theoretische Reichweite von Elektroautos der Modelle ist aber nicht direkt von der Akkukapazität ableitbar (anders als beim konventionellen Auto, wo die Reichweite sich aus Verbrauch und Tankinhalt ergibt), da die Batterien nie komplett entladen werden dürfen.

Die Ladeleistung ist das wichtigste Kriterium dafür, wie lang das E-Auto zum Volltanken ans Stromnetz muss. Eine Haushaltssteckdose stellt eine Ladeleistung von rund 3,5 kW zur Verfügung, eine normale Ladesäule oder Wallbox in der Regel rund 10 bis 22 kW, eine Schnellladesäule meist 50 kW bis 100 kW. Sogenannte Ultraschnellladesäulen kommen auf bis zu 350 kW. Um einen E-Auto-Akku mit einer Kapazität von 24 kWh zu laden, müsste er also – vereinfacht gerechnet – rund sieben Stunden an die Haushaltsteckdose, während er am Ultraschnelllader schon nach wenigen Minuten voll wäre. In der Praxis sind die Ladezeiten aber länger. Unter anderem, weil längst nicht jedes Auto die von der Ladesäule bereitgestellte Leistung komplett nutzen kann und weil mit wachsendem Akku-Füllstand und zunehmender Erwärmung die Ladegeschwindigkeit abnimmt. Andererseits wird an Schnelladesäulen aus Rücksicht auf die Akku-Lebensdauer meist nur bis zu einem Füllstand von 80 Prozent geladen. Neben der Ladeleistung gibt es auch eine Entladeleistung, die in der Regel höher ist: meist entspricht sie der Antriebsleistung eines E-Autos.

Im Prinzip gibt es zwei unterschiedliche Arten von Ladesäulen: schnelle und langsame. Letztere arbeiten mit normalem Wechselstrom (400 V, bis zu 63 A) und einer Ladeleistung von in der Regel 11 kW. Liegt die Ladeleistung oberhalb von 22 kW, handelt es sich um eine Schnellladestation. Daneben existieren Schnellladestationen mit Gleichstrom und hohen Ladeleistungen ab rund 50 kW. Darüber hinaus hat sich der Begriff „Ultraschnellladesäulen“ durchgesetzt, der meist für Systeme mit deutlich mehr als 100 kW genutzt wird. Im privaten Bereich kommen darüber hinaus sogenannte Wallboxen zum Einsatz, die meist in den Leistungsstufen 11 kW und 22 kW angeboten werden. Ladesäulenkarte der Bundesnetzagentur.

Ladesäulenverordnung (LSV)

Lithium-Ionen-Batterien zeichnen sich durch eine hohe Zyklenfestigkeit (Ladung/Entladung) und eine – im Verhältnis zu anderen chemischen Energiespeichern – hohe Energiedichte sowie geringe Selbstentladung aus.

Normale Hybride oder Elektroautos haben Hochspannungskomponenten, die in der Regel mit etwa 400 Volt arbeiten und besonders geschützt sind. Mild-Hybrid-Systeme arbeiten immer häufiger mit 48 Volt und unterstützen den Verbrennungsmotor, halten die Geschwindigkeit und gewinnen beim Bremsen Energie zurück. Dadurch wird der Kraftstoffverbrauch gesenkt.

BAFA (Bundesamt für Wirtschaft und Ausfuhrkontrolle)

Die Batterie eines Plug-in-Hybrids kann wie bei reinen Elektrofahrzeugen über einen Stecker aufgeladen werden (engl. to plug in = einstecken). Ist die Batterie nach etwa 30 bis 80 Kilometern elektrisch betriebener Fahrt leer, funktioniert das Fahrzeug wie ein Hybrid und kann weiterhin Bremsenergie zurückgewinnen und wieder nutzen (siehe Begriff: Rekuperation)

Ein Range Extender (auch REX) ist ein kleiner Benzinmotor, der über einen Generator Strom für den Elektromotor erzeugt, wenn die Traktionsbatterie leergefahren ist. Im Notfall ist der Fahrer somit für eine gewisse Reichweite unabhängig von einer Ladestation und fährt trotz leerer Batterie weiter.

Rekuperation (von lat. recuperare = wiedererlangen) bedeutet Energierückgewinnung. Beim Bremsen des Pkw wird die (kinetische) Energie in Wärme umgewandelt und geht verloren. Diese Bewegungsenergie kann man in Elektro- und Hybridfahrzeugen zurückgewinnen. Und zwar so: Beim Bremsen oder Bergabfahren wird der Elektromotor zum Stromgenerator und speist diese Energie in die Traktionsbatterie zurück. Gerade im Stadtverkehr kann die Rekuperation den Verbrauch deutlich senken. Netter Nebeneffekt: ein geringerer Bremsenverschleiß.

Übersetzt: intelligentes Messgerät. Das Smart Meter ist ein intelligenter Stromzähler, der den privaten Stromverbrauch digital misst und durchgehend mit dem Messstellenbetreiber kommuniziert. So kann der Elektrofahrzeug-Nutzer regelmäßig die genauen Informationen seines Energieverbrauches auf der Website oder App seines Anbieters abrufen.

Wallboxen ermöglichen eine höhere Ladeleistung als herkömmliche Haushaltssteckdosen: einphasig mit bis zu 4,6 kW und dreiphasig mit bis zu 22 kW. Eine vom Elektrofachbetrieb installierte Wallbox enthält einen FI-Schutzschalter und minimiert die Gefahren des elektrischen Stroms. Wallboxen unterscheiden sich durch Ausstattungsmerkmale wie Energiezähler, Zugangskontrolle oder auch Connectivity. Ladeeinrichtungen mit einer Ladeleistung bis elf kW sind beim Netzbetreiber anzumelden, über elf kW Ladeleistung sind sie genehmigungspflichtig. Das erledigt in der Regel der Elektrofachbetrieb.

Wechselstrom ist elektrischer Strom, dessen Richtung sich periodisch ändert. AC steht dabei für Alternating Current (also „abwechselnder Strom“).

Eine Batterie wird geladen und entladen, dies geschieht in Zyklen. Damit eine Batterie eine lange Lebensdauer bekommt, muss sie über eine hohe Zyklenfestigkeit verfügen und eine entsprechend hohe Anzahl an Lade- und Entladezyklen verkraften, ohne dass sich die Eigenschaften der Batterie merklich verschlechtern.