Lexikon der Elektromobilität

A

Akku

Ein Akkumulator (Akku) ist ein Speicherelement für elektrische Energie auf chemischer Basis, welches wieder aufladbar ist. Durch die Aneinanderreihung von mehreren Akkuzellen entsteht eine Batterie. Umgangssprachlich werden Akku und Batterie gleichbedeutend für einen Energiespeicher verwendet.

B

Batterie

Die Batterie als Energiespeicher ist das Herzstück und zugleich das teuerste Bauteil eines E-Fahrzeuges. Neben der Batteriekapazität bestimmt auch der sparsame Umgang der gespeicherten Energie die Reichweite. Batterien unterliegen einem normalen Alterungsprozess, auch wenn sie nicht genutzt werden. Die kalendarische Alterung und die zyklische Alterung (Anzahl der Ladungen) reduzieren die maximale Speicherkapazität. Im Gegensatz zu einer Starterbatterie spricht man beim E-Auto von einer Hochvoltbatterie.

Batterie/ Starterbatterie:

Auch E-Fahrzeuge haben analog eines Verbrenners eine Starterbatterie. Diese ist erforderlich, um das Hochvoltsystem des Fahrzeugs vor Fahrtantritt zu aktivieren und verbaute Elemente wie Steuergeräte, Beleuchtung und Infotainment mit Energie zu versorgen. Bei leerer Starterbatterie kann das E-Auto wie bei einem Verbrenner nicht gestartet werden.

Batterie Ladezustand (SoC):

Der Ladezustand der Hochvoltbatterie (State of Charge = SoC) gibt an, wie viel Energie noch in der Batterie nutzbar ist. Die SoC-Angaben erfolgen meist in Prozent oder grafisch. Idealerweise sollte der SoC-Zustand zwischen 20 % und 80% gehalten werden, denn das kommt der Lebensdauer zugute.

Batteriegarantie:

Zur Vertrauensbildung in die neue Technologie geben die Hersteller großzügige Garantien für die Hochvoltbatterien. Hochvoltbatterien haben je nach Hersteller eine garantierte speicherbare Energiemenge von 70 % im Zeitraum von 8 Jahren oder bis zu 160.000 km. Sollte innerhalb dieser Zeit bzw. der Laufleistung eine Batterie über weniger Leistung verfügen, muss nicht zwangsläufig die komplette Batterie getauscht werden, oft ist eine modulare Reparatur ausreichend. Bedingt durch die Reihenschaltung, begrenzt die schwächste Zelle, die Kapazität der restlichen Zellen.

Batteriemanagementsystem:

Das BMS ist das Gehirn der Hochvoltbatterie. Es überwacht die Zellenzustände während des Betriebes und beim Ladevorgang. Beim Laden gibt das BMS auf Basis verschiedener Umgebungsdaten die mögliche Ladeleistung speziell beim Schnellladen vor.

BEV:

Abkürzung aus dem Englischen: Batterie electric vehicle.

Bidirektionales Laden:

Beim bidirektionalen Laden kann das E-Fahrzeug nicht nur Energie vom Netz aufnehmen, sondern auch wieder zurück an das Netz abgeben, auch vehicle to grid (v2g) genannt. Bisher nur in Forschungsprojekten demonstriert, kommerzielle Lösungen für den Hausgebrauch sind noch nicht verfügbar.

Bordladegerät:

Das Bordladegerät wird im E-Auto benötigt, um Wechselstrom aus dem Stromnetz in Gleichstrom für die Batterie umzuwandeln. Ein Bordladegerät kann auf 3 Phasen 16 Ampere laden. Ein 3,7 kW – Bordladegerät nutzt nur eine Stromphase mit 16 Ampere. Das einphasige Laden dauert deutlich länger als das dreiphasige Laden.

Brennstoffzellen - PKW (FCEV):

Eine Brennstoffzelle an Bord des Fahrzeuges gewinnt Strom aus Wasserstoff. In der Brennstoffzelle erzeugen Wasserstoff aus dem Tank und Luftsauerstoff aus der Umgebungsluft elektrische Energie, als Abfallprodukt entstehen Wärme und Wasser. Auch Brennstoffzellenfahrzeuge (Fuel Cell Electric Vehicle – FCEV) werden von einem Elektromotor angetrieben – daher zählen auch sie zu den Elektroautos. Auch benötigen sie zwingend eine 
-wenn gleich kleinere- Hochvoltbatterie als Zwischenspeicher.

C

Chademo - System:

Chademo ist ein Schnellladesystem nach japanischem Standard (Charge de Move) Die Ladeleistungen liegen überwiegend bei 50 kW. Angeboten wird CHADEMO in Deutschland nur noch von Nissan und Mitsubishi. Neue Elektroautos setzen in Europa auf den europäischen CCS-Standard. Immer weniger Schnellladesäulen bieten noch dieses Ladesystem an.

CCS - Laden:

CCS steht für die Abkürzung Combined Charging System und beschreibt ein (kombiniertes) Schnelladesystem nach europäischen Standard. Die Ladeleistung der Ladesäulen reicht inzwischen bis zu 350 kW. Bei CCS wurde der Typ-2-AC-Stecker um zwei zusätzliche Kontakte für die Gleichstromladung erweitert. Damit kann das Fahrzeug mit CCS-Dose über Gleich- oder über Wechselstrom geladen werden. Bei vielen E-Autos ist die Schnellladefunktion bereits Serie, was die Einsatzflexibilität maßgeblich erhöht.

E

Elektro-Auto:

So definiert das Bundesministerium für Verkehr und Infrastruktur das ELEKTRO-AUTO

• Das reine Batterieelektrofahrzeug (Batterie Electric Vehicle – BEV)
• Das von außen aufladbare Hybridfahrzeug (Plug-in-Hybrid Vehicle-PHE)
• Das Brennstoffzellenfahrzeug (Fuel Cell Electric Vehicle – FCEV)

E-Kennzeichen:

Das E-Kennzeichen für Elektroautos kann seit 2015 beantragt werden und soll ein Elektroauto erkennbar machen. Voraussetzung für das E-Kennzeichen ist eine elektrische Mindestreichweite von 40 km. (Ab 2022 sind es 60 km).

Energiedichte:

Die Energiedichte gibt die gespeicherte Energiedichte pro Volumen (Megajoule pro Liter) oder Masse (Megajoule pro KG) an. Der Wert beschreibt, wie viel Energie zum Beispiel in einem Kilogramm enthalten ist oder gespeichert werden kann. Akkumulatoren haben im Vergleich zu flüssigen Kraftstoffen (Benzin/Diesel) eine deutlich geringere Energiedichte.

F

Feststoff-Batterie:

Diese wird als zukünftige Batterietechnologie bezeichnet. Die Feststoff-Batterie gilt als extrem temperaturbeständig und sicher, da ohne Elektrolyt keine aufwendige Kühlung notwendig ist. Feststoff-Batterien sollen eine doppelt so große Energiedichte besitzen wie die heutigen Lithium-Batterien und dadurch eine deutlich höhere Reichweite erzielen.

Frequenzumrichter:

In der Batterie herrscht Gleichspannung. Der Antrieb eines E-Autos arbeitet allerdings oft mit einer Wechselstrommaschine. Um die Energie zwischen beiden Stromarten „umzurichten“, ist ein Frequenzrichter (Wechselrichter) notwendig, der Spannung und Frequenzen nach benötigter Bauart umrichtet.

G

Gleichstrom:

DC Steht für direct curret, übersetzt Gleichstrom. Hier fließt elektrischer Strom in gleichbleibender Richtung, im Gegensatz zum Wechselstrom, dessen Richtung sich periodisch ändert. Die Batterie stellt gespeicherte Energie in Form von Gleichstrom zur Verfügung.

I

Induktives Laden:

Induktives Laden bedeutet kontaktloses Laden. Dabei wird hochfrequenter Wechselstrom drahtlos übertragen. Damit können E-Autos durch Ladeelemente in der Fahrbahn, auf Parkplätzen oder in Garagen geladen werden. Diese Ladetechnik wird z. B. bei Mobiltelefonen oder elektrischen Zahnbürsten bereits eingesetzt. Für E-Autos ist diese Ladetechnik noch nicht standardisiert und serienreif.

J

K

Kilowatt:

Leistungsangaben von Motoren und auch die Ladeleistung von Ladestationen erfolgen in Kilowatt.

Kilowatt - Stunde (KWH):

Die elektrische Arbeit wird mit der Einheit Kilowattstunde (kWh) versehen. Beim E-Auto wird auch der Energieinhalt der Antriebsbatterie in kWh angegeben. Folglich wird der Stromverbrauch im Auto in kWh pro 100 Kilometer gemessen. 
Übrigens: In der Elektromobilität ist die Kilowattstunde die relevante Maßeinheit, vergleichbar mit dem Liter für den Kraftstoff bei Verbrennern.

M

Memory-Effekt:

Als Memory-Effekt bezeichnet man den Kapazitätsverlust einer Batterie, der bei häufiger Teilentladung eintritt. Dieses Problem zeigt sich insbesondere bei alten Nickel-Kadmium-Batterien. Lithium Ionen Batterien sind davon nicht betroffen.

Mild-Hybrid-Fahrzeuge:

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 reduziert. 
Im Vergleich dazu verfügen E-Autos über Hochspannungskomponenten, die im Regelfall mit etwa 400 Volt arbeiten und besonders geschützt sind.

N

Notladekabel:

Als Notladekabel wird das Ladekabel für die Haushaltssteckdose bezeichnet, das meist einem E-Auto beiliegt. Die fachmännische Bezeichnung lautet In-Cable Control an Protection Drive (IC-CPD) überwacht den Ladevorgang an einer Haushaltssteckdose.

O

Öko-Strom:

Als Ökostrom bezeichnet man die elektrische Energie, die aus erneuerbaren Quellen wie Wasserkraft, Sonne und Windenergie gewonnen wird.

One-Pedal-Driving:

Es gibt E-Autos, die über ein „One-Pedal-Feeling“-Konzept verfügen. Sobald der Fahrer dabei den Fuß vom Fahrpedal nimmt, setzt eine deutlich spürbare Verzögerung (die Rekuperation) ein. Hat man sich an die Verzögerung gewöhnt, kann man diese E-Autos nur mit einem Pedal fahren.

Q

R

Range Extender:

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

Reichweite:

Die Reichweite gibt an, wie viele Kilometer das E-Auto mit einer Ladung fahren kann. Grundsätzlich hängt die Reichweite stark von der individuellen Fahrweise ab. Die Herstellerangaben gehen von idealen klimatischen Bedingungen bei gemäßigter Fahrweise aus. Der Bordcomputer des E-Autos errechnet jeweils einen Prognosewert der Restlaufstrecke, basierend auf der vorhergehenden Fahrweise, ggf. abhängig von der Außentemperatur, dem Routenverlauf und sogar der Topografie der zu fahrenden Strecke.

Rekuperation:

Rekuperation bedeutet Energierückgewinnung. Beim Bremsen des Autos wird die kinetische Energie in Wärme umgewandelt und bleibt ungenutzt. Diese Bewegungsenergie können Elektro- und Hybridautos zurückgewinnen. Das funktioniert so: Beim Bremsen oder Bergabfahren wird der Elektromotor zum Stromgenerator und speist diese Energie in die Antriebsbatterie zurück. Die konsequente Nutzung der Rekuperation senkt den Verbrauch und mindert den Bremsverschleiß.

S

Schieflast:

Der Stromanschluss von Gebäuden in Deutschland besitzt drei Stromleiter (auch Phasen genannt) werden E-Autos mit einphasigem Bordladegerät angeschlossen, entsteht u. U. eine Phasenschieflast im Netz. Um ein mögliches Folge-Risiko zu vermeiden, darf ein E-Auto einphasig mit max. 20 Ampere geladen werden, auch wenn das Bordladegerät mehr Ladestrom vertragen würde.

Schnellladen:

Als Schnellladen wird das Laden mit Ladeleistungen über 22 KW bezeichnet. Schnelladen erfolgt generell über Gleichstrom.

Smart Grid:

Als Smart Grid werden intelligente Stromnetze bezeichnet. E-Autos können Teil des Smart Grid werden, indem sie Zeitlast gesteuert werden bzw. sogar Energie ins Netz zurückspeisen (siehe bidirektionales Laden) Smart Grid befindet sich noch in der Entwicklungsphase.

Synchronmaschine:

Bei Motoren von E-Autos wird zwischen permantenerregten Synchron Maschinen (PSM) und fremderregten Asynchron Maschinen (ASM) unterschieden. Beide haben spezifische Vor- und Nachteile. Vorteile der PSM sind eine höhere Leistungsdichte und ein höherer Wirkungsgrad. Nachteile, die höheren Kosten und die Verwendung seltener Erden. Eine AM ist robuster, preiswerter und hat einen Freilauf bei Abschaltung.

U

Umweltbonus:

Der Umweltbonus ist eine staatliche Kaufprämie zur Förderung der E-Mobilität in Deutschland. Der Umweltbonus kann ausschließlich über die Website des Bundesamtes für Wirtschaft und Ausfuhrkontrolle (BAFA) beantragt werden. Voraussetzung für den Umweltbonus: Das E-Auto muss auf der Liste der förderfähigen E-Fahrzeuge aufgeführt sind.

V

W

Wallbox:

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 eine Fi-Schutzschalter und minimiert die Gefahren des elektrischen Stroms. Wallboxen unterscheiden sich durch Ausstattungsmerkmale wie Energiezähler, Zugangskontrolle oder auch Connectivity. Der Elektrofachbetrieb kennt und regelt die gesetzlichen Auflagen der Wallbox – Installation.

Wechselstrom:

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

Y

Z

Zyklenfestigkeit:

Eine Batterie wird geladen und entladen, dies geschieht in Zyklen. Im Interesse einer langen Lebensdauer muss sie über eine hohe Zyklenfestigkeit verfügen und eine entsprechend hohe Anzahl an Lade- und Entladezyklen verkraften, ohne dass sich die Batterieeigenschaften spürbar verschlechtern.