CCS-Stecker, Energiedichte, One-Pedal-Driving und Co.: Diese Begriffe sollten E-Autofahrer unbedingt kennen!
Das Elektroauto hat sich mittlerweile vom Nischenprodukt hin zu einer populären Alternative zu Verbrennern gemausert und erobert in zunehmendem Maße die Straßen. Mit ihnen halten auch immer mehr neue Fachbegriffe Einzug in unseren Alltag.
Statt Zylinder, Motoröl und Verbrauch pro Liter treten Begriffe und Abkürzungen wie etwa ASM, CCS, SoC, Ladeleistung oder bidirektionales Laden an deren Stelle. Doch was verbirgt sich hinter den einzelnen Fachtermini? Wir haben nachgeforscht und liefern Ihnen nachfolgend leicht verständliche Erklärungen zu den wichtigsten Vokabeln und Abkürzungen, die jeder Besitzer eines Elektroautos kennen sollte.
Nach der Lektüre dieses Beitrags haben Sie etwaige Wissenslücken erfolgreich gefüllt und können bei der nächsten Unterhaltung an der Ladesäule mit Gleichgesinnten über Elektroautos fachsimpeln.
Normal/Schnell-Laden
Beim Laden eines Elektroautos spielt auch die Art des Stroms eine nicht unwesentliche Rolle. Wird ein Fahrzeug mit Wechselstrom (AC) geladen, muss dieser von einem Inverter in Gleichstrom (DC) umgewandelt werden, damit die Energie in der Batterie gespeichert werden kann. Solche Inverter sind in der Regel direkt im E-Auto verbaut. Erfolgt das Aufladen an einer Gleichstrom-Ladestation, fließt der Strom hingegen direkt in den Akku. Mit welcher Leistung AC- und DC-Ladestationen das E-Auto laden können, finden Sie im Abschnitt „Ladesäulen“.
Asynchronmotor (ASM)
Genauso wie es bei Verbrennern mit Diesel- oder Benzinmotoren unterschiedliche Varianten gibt, gibt es auch bei Elektroautos verschiedene Antriebseinheiten. In Stromern sind entweder Asynchronmotoren (ASM) oder permanent erregte Synchronmotoren verbaut (PSM). Manchmal kommen sogar beide Varianten in einem Fahrzeug zum Einsatz. Beide Motorarten haben gemein, dass sie mit einem Stator und einem Rotor ausgestattet sind. Die Besonderheit der Asynchronmaschine liegt darin, dass der Rotor nicht im Takt mit dem Stator läuft. Asynchronmotoren können außerdem im stromlosen Zustand ohne Energieverbrauch mitlaufen – vor allem für Allradfahrzeuge ein wesentlicher Vorteil.
Asynchronmotor (ASM)
Asynchronmotoren können im stromlosen Zustand ohne Energieverbrauch mitlaufen und kommen vorwiegend in Allradfahrzeugen zum Einsatz
Batteriekapazität
Gemessen in Kilowattstunden (kWh) gibt die Batteriekapazität darüber Auskunft, wie viel Energie eine Batterie speichern kann. Je höher dieser Wert ist, desto größer ist die Reichweite, die mit einer einzigen Akkuladung zurückgelegt werden kann. Elektroautos der Kompaktklasse haben meist Stromspeicher mit etwa 60 kWh verbaut, große SUV und Luxuslimousinen hingegen Akkus mit einer Kapazität von über 100 kWh. Einmal Vollladen kostet bei einem Strompreis von 36 Cent pro kWh bei einem Fahrzeug mit 60 kWh-Akku 21,60 Euro. Bei einer Luxuslimousine mit 100 kWh-Batterie 36 Euro.
Bidirektionales Laden
Immer mehr Elektroautos sind in der Lage, bidirektional zu laden. Das bedeutet, dass sie nicht nur Strom aufnehmen, sondern bei Bedarf auch wieder abgeben können. In Zukunft könnten rein elektrisch betriebene Fahrzeuge somit als Speicher für überschüssigen Strom aus Wind- oder Solaranlagen dienen und wenn notwendig, ins Netz bzw. ins Eigenheim zurückspeisen.
CCS-Stecker
Als Combined Charging System – oder kurz CCS – wird ein Steckertyp bezeichnet, der hauptsächlich an Gleichstrom-Schnelladesäulen zum Einsatz kommt. Er basiert auf dem gängigen Typ-2-Stecker und umfasst zwei zusätzliche Pole. In Europa hat sich der CCS-Steckertyp weitestgehend durchgesetzt. So sieht etwa die deutsche Ladesäulenverordnung vor, dass neu errichtete Schnelladestationen zwingend mit einem CCS-Stecker ausgestattet sein müssen.
CCS-Stecker
Das Combined Charging System (CCS) ist an Gleichstrom-Schnellladestationen gesetzlich vorgesehen und erlaubt das Aufladen mit einer höheren Leistung.
CHAdeMO
Hinter diesem Kürzel verbirgt sich der Begriff „Charge de Move“ und bezeichnet ein Steckersystem für Schnellladestationen. Es wurde von dem japanischen Energiekonzern Tepco und den Herstellern Nissan, Mitsubishi, Toyota und Subaru entwickelt. Fahrzeuge lassen sich über diesen Anschluss mit einer Leistung von 50 kW oder mehr aufladen. Als Konkurrenzstandard gilt das CCS-Steckersystem.
Energiedichte
Die sogenannte Energiedichte hat maßgeblichen Einfluss auf das Gewicht des verbauten Akkus. Unter dem Begriff versteht man jene Energiemenge, die pro Masseneinheit in einer Batterie gespeichert werden kann. Sie wird meist in kJ oder kWh pro Kilogramm angegeben. Die derzeit verwendeten E-Auto-Akkus verfügen durchschnittlich über eine Energiedichte von 150 Wattstunden pro Kilogramm.
Induktionsladung
Mit dieser Technik soll das Aufladen von Stromern in Zukunft noch einfacher werden. Statt das Auto an eine Ladestation anzuschließen wird es über einer Ladespule geparkt. Ein „Empfänger“ im Fahrzeugboden leitet die Energie in den Akku weiter. Der Autobauer BMW hat ein solches System bereits entwickelt und auch andere Hersteller experimentieren damit. Aktuell kommt diese Technologie jedoch kaum zum Einsatz.
Induktionsladungn
Ähnlich wie bei Smartphones werden bei dieser Technik die Elektroautos drahtlos geladen.
Ladeleistung
Anhand der Ladeleistung lässt sich ungefähr abschätzen, wie lange der Stromer für eine vollständige Aufladung am Netz hängen muss. Über eine gewöhnliche Haushaltssteckdose fließen maximal 2,3 Kilowatt. Wallboxen stellen je nach Anschluss 11 bzw. 22 kW zur Verfügung. Schnellladesäulen erreichen eine Lade-
leistung zwischen 50 und 100 kW. Den höchsten Wert erzielen sogenannte
Ultraschnellladesäulen mit einem Maximalwert von 350 kW.
Ladesäulen
Bei den Ladesäulen gibt es nicht nur Unterschiede hinsichtlich der Ladeleistung, sondern auch bei der Art des verwendeten Stroms. Im öffentlich zugänglichen Ladenetz findet man am häufigsten Wechselstrom-Ladesäulen mit einer Ladeleistung zwischen 11 und 42 kW. Gleichstrom-Ladesäulen werden landläufig auch als Schnellladestationen bezeichnet und ermöglichen eine Ladeleistung zwischen 50 und 350 kW. Sehr viele Ladesäulen sind außerdem mit mehreren Ladepunkten ausgestattet. Dadurch können mehrere E-Autos gleichzeitig an einer einzigen Säule aufladen.
Ladesäulenverordnung
Die Ladesäulenverordnung – kurz LSV – trat im März 2016 in Kraft und regelt seitdem die technischen Mindestanforderungen an Stromtankstellen in Deutschland. Demnach müssen Wechselstrom-Ladestationen mit Typ-2-Steckern und Gleichstrom-Ladesäulen mit CCS-Steckern ausgerüstet sein. Außerdem enthält sie eine Reihe an Anforderungen, die die Betreiber öffentlicher Ladepunkte erfüllen müssen. In Österreich sind die gesetzlichen Anforderungen durch die Ladepunkte- und Tankstellen-Verordnung (LT-V) geregelt.
Lithium-Ionen-Batterie
Dieser Begriff dürfte vielen bereits geläufig sein, da diese Akkus nicht nur in E-Autos, sondern auch in Smartphones, Laptops und Co. zum Einsatz kommen. Im Unterschied zu Blei- und Nickel-Metallhybrid-Batterien, bieten die Lithium-Ionen-Energiespeicher eine höhere Energiedichte und sind außerdem unempfindlich gegenüber dem sogenannten Memory-Effekt. Darunter versteht man einen Kapazitätsverlust, der durch häufige Teilentladungen hervorgerufen wird. Die Lithium-Ionen-Technik bietet darüber hinaus Weiterentwicklungs-Potenzial, als mögliche nächste Entwicklungsstufe gelten Lithium-Eisenphosphat-Akkus, die eine noch höhere Energiedichte aufweisen.
Nominalleistung
Bei Elektromotoren jeglicher Art wird zwischen zwei Leistungswerten unterschieden, der Nominal- und der Maximalleistung. Erstere entspricht per Definition jener Leistung, die ein Elektromotor ohne zeitliche Einschränkung und ohne Beeinträchtigung der Lebensdauer und der Sicherheit abgeben kann. Demgegenüber steht die Maximalleistung. Hierbei handelt es sich um die Leistung, die ein Antriebssystem über einen sehr kurzen Zeitraum – etwa für Überholvorgänge – abgeben kann.
Onboard-Lader
Der sogenannte Onboard-Lader wandelt den Wechselstrom aus der Ladesäule oder der Wallbox in Gleichstrom um, sodass die Batterie geladen werden kann. Sie können jeweils ein-, zwei oder dreiphasig sein. Einphasige Onboard-Lader sind zwar am günstigsten, dafür dauert allerdings auch der Ladevorgang am längsten, da sie weniger von der eingehenden Strommenge umwandeln können.
Onboard-Lader
Diese auf den ersten Blick unscheinbare Box wandelt Wechselstrom in Gleichstrom um, damit die Energie in die Batterie fließen kann.
One-Pedal-Driving
Mittlerweile können zahlreiche Elektroautos mit nur einem Pedal gefahren werden. Wird es betätigt, fährt das Fahrzeug, beim Loslassen hingegen verzögert es. Der Stromer bremst dabei nicht über die Bremsscheiben, sondern mithilfe des bordeigenen Generators, der dadurch Bremskraft zurückgewinnt und diese in Form von Strom in der Batterie speichert. In Fahrzeugen mit One-Pedal-Driving-Technologie ist zwar ein Bremspedal vorhanden, dieses wird allerdings nur für Notfälle oder abrupte Bremsmanöver benötigt.
One-Pedal-Driving
Elektroautos lassen sich mit einem Pedal fahren. Ein Bremspedal ist zwar vorhanden, es kommt aber nur im Notfall zum Einsatz.
Permanent erregter Synchronmotor (PSM)
PSM-Antriebe sind in Elektroautos deutlich häufiger zu finden als Asynchronmotoren (ASM). Sie zeichnen sich sowohl durch eine höhere Effizienz als auch durch eine höhere Dauerleistung aus. Anders als bei Asynchronmotoren laufen Stator und Rotor im permanent erregten Synchronmotor im Takt. Treibt der permanenterregte Motor das Auto beispielsweise nicht aktiv an, wirkt er stattdessen wie ein Dynamo und rekuperiert permanent.
Plug-in-Hybrid
Bei Plug-in-Hybrid-Fahrzeugen kommt neben einem Elektromotor auch ein klassischer Verbrennungsmotor zum Einsatz. Der Akku ist bei solchen Autos wesentlich kleiner als bei einem herkömmlichen Stromer und lediglich rund 50 Kilometer lassen sich rein elektrisch zurücklegen. Ist die Batterie leer, übernimmt der Verbrennungsmotor. Für viele sind Plug-in-Hybrid-Fahrzeuge interessant, da mit dem eingebauten Verbrennungsmotor das „Reichweitenproblem“ eines reinen Stromers ausgeklammert werden kann
Rekuperation
Diesen Begriff haben die meisten wohl schon öfter im Zusammenhang mit Elektroautos gehört. Unter Rekuperation versteht man die Rückgewinnung von kinetischer Energie, die beim Bremsen entsteht. Die zurückgewonnene Energie fließt in Form von Strom direkt in die Batterie zurück. Allerdings ist die Ausbeute nicht allzu hoch. Energie für ein paar zusätzliche Kilometer lässt sich dank der Rekuperation jedoch allemal generieren.
Rekuperation
Hierbei wird die Energie, die beim Bremsvorgang entsteht in elektrischen Strom umgewandelt. Dieser fließt dann zurück in die Batterie.
Schnellladen
Auch wenn diesen Terminus viele von uns schon einmal gehört haben, wird er von jedem einzelnen Hersteller etwas anders interpretiert. Per gesetzlicher Definition können sämtliche Ladevorgänge mit einer Leistung von 22 kW oder mehr als Schnellladung bezeichnet werden. Mittlerweile gibt es mit dem Begriff Ultra-Schnellladen sogar schon eine Steigerung. Damit sind jene Gleichstrom-Ladestationen gemeint, die eine Leistung von bis zu 350 kW liefern.
SoC-Wert
Mit dem Kürzel SoC (State of Charge) wird der Ladezustand des Akkus angegeben. Leer sind null und komplett geladen sind 100 Prozent. Am besten aufnahmefähig sind die Batteriezellen bei einem SoC-Wert zwischen zehn und 60 Prozent. Darüber hinaus wird die Ladeleistung kontinuierlich zurückgefahren, um die Zellen zu schonen. Ab einem Wert von 80 Prozent verlangsamt sich das Aufladen signifikant.
Stromverbrauch
Anders als bei Verbrennern, deren Verbrauch in Litern pro 100 Kilometer angegeben wird, erfolgt die Verbrauchsangabe bei Elektroautos in Kilowattstunden (kWh) pro 100 Kilometer. Der Stromverbrauch wird mit dem gleichen Labor-Verfahren, das auch bei Verbrennern zur Anwendung kommt, ermittelt. E-Autos mit einem Verbrauch von rund 15 kWh/100 km und weniger gelten als sehr sparsame Modelle. Bei einem Strompreis von 36 Cent pro kWh und einem Verbrauch von 15 kWh/100 km ergeben sich Kosten in Höhe von 5,40 Euro.
Temperaturmanagement
Während der Fahrt ist eine Erwärmung des Akkus unvermeidbar. Wird der Energiespeicher zu heiß, beeinflusst das nicht nur die Leistungsabgabe, sondern auch die Aufnahmefähigkeit in negativem Maße. Um dieses Problem in den Griff zu bekommen, setzen manche Hersteller auf den Einsatz eines Kühlsystems und manche auf eine intelligente Ladesoftware.
Vampirverlust
Unter dem etwas merkwürdig anmutenden Begriff Vampirverlust versteht man nichts anderes als die Selbstentladung von Elektroautos. Werden diese über einen längeren Zeitraum nicht genutzt, sinkt der Ladestand des Akkus kontinuierlich. Dies liegt zum einen an unerwünschten chemischen Nebenreaktionen innerhalb der Batteriezellen und zum anderen an den Batterie-Überwachungssystemen, die permanent Strom verbrauchen.
Vampirverlust
Damit wird die Selbstentladung einer Elektroautobatterie bei längerem Nichtgebrauch des Fahrzeugs bezeichnet. Als Ursache gelten chemische Nebenreaktionen und der Stromverbrauch der Batterie-Überwachungssysteme.
Wallbox
Bei Wallboxen handelt es sich um fest installierte Ladestationen für Elektroautos, die hauptsächlich in Garagen von Privathäusern zum Einsatz kommen. Es gibt sie in unterschiedlichen Varianten mit einer Ladeleistung zwischen 3,7 und 22 kW. Am häufigsten sind jedoch solche mit einer Leistung von 11 kW verbaut. In Deutschland werden der Kauf und der Einbau einer Wallbox finanziell gefördert. Auch in Österreich gibt es vom Bund Fördergelder für den Bezug von Wallboxen.
Wallbox
Als Wallbox bezeichnet man eine fest installierte Ladestation, die vorwiegend in Privathäusern verbaut wird. Die Ladeleistung beträgt zwischen 3,7 und 22 kW.