Die Technik der Elektroautos

Elektroautos machen vieles anders als Benziner oder Diesel. Was hinter Begriffen wie Rekuperation oder AVAS steckt, erklärt unser Technik-Überblick zum Elektroauto.

Constantin Bergander

Constantin Bergander

An den Ladesäulen lädt ein Elektroauto Strom nach. Die Station verfügt über eine Steckdose, an welcher das Fahrzeug über ein Stromkabel und ein Ladegerät aufgeladen wird [Quelle: Daimler AG]

Autos sind einfach zu bedienen, aber manchmal gar nicht so einfach zu verstehen. Und während sich die Elektromobilität auf der Straße langsam durchsetzt, wird die Technik dahinter zunehmend komplizierter. Denn Elektroautos funktionieren anders als Verbrenner. Sie bringen neue Technologien, Wirkungsweisen und Eigenheiten in unser Leben. Andere entfallen dafür: Mit einem Kolbenfresser oder einer verschlissenen Kupplung muss sich bei einem Elektroauto niemand mehr beschäftigen. Welche neuen Technologien und Begriffe Du zum Elektroauto kennen solltest, erklärt dieser Ratgeber.

Asynchronmotor/Synchronmotor

Bei Elektroautos werden zwei Arten von Elektromotoren als Antrieb eingesetzt. Einige Hersteller setzen auf Synchronmotoren, weil sie einen besonders hohen Wirkungsgrad haben – also wenig Energie verschwenden. Asynchronmotoren sind weniger effizient, dafür aber umweltfreundlicher, weil sie ohne den Einsatz von seltenen Erden gebaut werden können.

Akku

Elektroautos speichern ihre Energie, ähnlich wie Smartphones oder Laptops, in Akkus. Sie speisen den oder die Antriebsmotor(en) mit Strom. Mittlerweile haben sich mehrere Bezeichnungen etabliert: Man nennt sie Batterie, Traktionsbatterie, Antriebsbatterie oder Hochvoltspeicher. Gemeint ist stets das gleiche. Der Akku besteht aus vielen Zellen, meist angeordnet in Zellblöcken, und befindet sich im Unterboden des Fahrzeugs.

AVAS

AVAS ist eine Abkürzung und steht für Acoustic Vehicle Alerting System, übersetzt etwa: Akustisches Fahrzeugwarnsystem. Weil Elektroautos bei niedrigen Geschwindigkeiten sehr leise sind, warnen künstliche Geräusche umstehende Menschen vor dem herannahenden Fahrzeug. Seit Juli 2019 ist das AVAS in der EU vorgeschrieben.

BAFA

BAFA lautet die Abkürzung für das Bundesamt für Wirtschaft und Ausfuhrkontrolle. Die BAFA fördert branchenübergreifend energieeffiziente Maßnahmen. Dazu gehören auch die Förderung von Ladeinfrastruktur und elektrisch betriebenen Fahrzeugen. Hier wird die Innovationsprämie beantragt, die Elektroautos für viele Interessenten erst bezahlbar macht.

Batteriekapazität

Die Batterie- oder Akkukapazität gibt an, wie viel Energie die Traktionsbatterie eines Elektroautos speichert. Der Energiegehalt wird in Kilowattstunden (kWh) gemessen. Viele Hersteller geben zwei Werte an: Die Bruttokapazität bemisst, wie viel Energie die Batterie insgesamt speichert. Die Nettokapazität bezeichnet den tatsächlich nutzbaren Teil. Ein kleiner Rest Energie verbleibt stets in der Batterie.

BEV

BEV ist eine Abkürzung für Battery Electric Vehicle, übersetzt: Batterieelektrisches Fahrzeug – also Elektroauto. Der Begriff grenzt reine Elektroautos ab von beispielsweise Plug-in-Hybriden, die neben dem Elektroantrieb über einen Verbrennungsmotor verfügen.

Synchronmotoren haben einen besonders hohen Wirkungsgrad. Asynchronmotoren sind weniger effizient, dafür aber umweltfreundlicher [Quelle: Daimler AG]

CHAdeMO

CHAdeMO bezeichnet einen bestimmten Steckertyp, der bei Elektroautos für das Gleichstromladen verwendet wird. In Japan beispielsweise hat er sich etabliert, in Europa ist er weniger verbreitet als der CCS-Stecker. Vorteil des CHAdeMO: Er ermöglichte als erster das Bidirektionale Laden – das Auto kann mit ihm also Strom aufnehmen oder abgeben.

CCS

CCS ist der europaweit bei Elektrofahrzeugen am weitesten verbreitete Steckertyp für das Laden mit Gleichstrom. Er findet sich an den meisten Schnellladesäulen in Deutschland. Sie verfügen über eine Ladeleistung von bis zu 350 kW.

Gleichstrom (DC)

Elektroautos lassen sich auf zwei Arten aufladen. Gleichstrom ist die schnellere: Gleichstrom-Ladesäulen verfügen über eine Ladeleistung von 50 bis 350 kW. Im besten Fall laden sie innerhalb von fünf Minuten 100 Kilometer Reichweite nach. Gleichstrom-Ladesäulen finden sich vor allem an Autobahnen, seltener in Städten. Nicht alle Elektroautos sind in der Lage, mit Gleichstrom zu laden.

Kilowattstunde (kWh)

Die Maßeinheit Kilowattstunde beschreibt eine Energiemenge. Die Angabe „eine Kilowattstunde“ bedeutet, dass ein System eine Stunde lang die Leistung von einem Kilowatt abgeben oder aufnehmen kann. Bei Elektroautos kommt sie vor allem an zwei Stellen vor: Mit ihr wird die Kapazität des Akkus angegeben und der Verbrauch pro 100 Kilometer gemessen – ähnlich wie die Angabe „Liter Kraftstoff“ bei Verbrennern.

Ladesäule

An Ladesäulen lädt ein Elektroauto Strom nach. Deutschlandweit sind mehrere Arten Ladesäulen verfügbar. In Städten finden sich vor allem Wechselstrom-Ladesäulen, die langsam, aber schonend laden. An Autobahnen und Bundesstraßen sind Gleichstrom-Ladesäulen positioniert, die besonders schnell laden, aber den Akku schneller verschleißen.

Ladestecker

Der Ladestecker verbindet ein Elektroauto mit dem Stromnetz. In Deutschland sind drei Ladestecker-Typen verbreitet. Der Typ-2 Stecker, rund mit einer abgeflachten Kante, lädt mit Wechselstrom und findet sich an mitgelieferten Ladekabeln, Wallboxen und innerstädtischen Ladesäulen. Häufigster Schnellladestecker ist der CSS-Combo Stecker – er setzt sich aus einem Typ-2 Stecker und einer ovalen Ergänzung zusammen. Einige Hersteller nutzen den CHAdeMO Stecker. Er ist kreisrund und verfügt über vier Kontakte.

Ladeverluste

Beim Ladevorgang gelangt Strom aus einer externen Quelle in den Akku des Elektroautos. Dieser Vorgang muss allerdings koordiniert werden: Die einzelnen Zellen benötigen eine ähnliche Ladung, unter Umständen außerdem Kühlung. Die Koordination selbst verbraucht ebenfalls Strom. Deshalb kommt im Akku weniger Energie an, als die Ladestation abgibt. Die Differenz bezeichnet man als Ladeverlust.

Da Elektroautos bei niedrigen Geschwindigkeiten sehr leise sind, warnen künstliche Geräusche umstehende Menschen vor dem herannahenden Fahrzeug. Seit Juli 2019 ist das AVAS in der EU vorgeschrieben [Quelle: © Daimler AG]

One-Pedal-Driving

Ein Angebot einiger Elektroauto-Hersteller: Wird das One-Pedal-Driving aktiviert, steuert das Fahrpedal Beschleunigung und Verzögerung des Autos. Nimmt der Fahrer seinen Fuß vom Gas, bremst das Auto selbstständig bis zum Stillstand und rekuperiert über den Elektromotor dabei möglichst viel Energie.

Range-Extender

Range-Extender sind fest in Elektroautos eingebaute Stromgeneratoren, die mit fossilen Brennstoffen betrieben werden und die Fahrzeugbatterie laden. Sie sind nicht zum direkten Antrieb des Fahrzeugs gedacht, sondern nur zum Verlängern der Reichweite. Streng genommen handelt es sich bei einem Auto mit Range-Extender nicht um ein reines Elektrofahrzeug. Der BMW i3 war einige Zeit mit einem Range-Extender verfügbar. Mazda möchte einen Wankelmotor als Range-Extender für den MX-30 anbieten.

Rekuperation

Elektromotoren können ihre Arbeitsweise variieren: Sie können ein Fahrzeug beschleunigen (und dabei Strom verbrauchen) oder ein Fahrzeug verzögern (und dabei Strom generieren). Wenn ein Elektromotor beim Verzögern die Batterie lädt, spricht man von Rekuperation.

State of Charge (SOC)

State of Charge ist die englische Bezeichnung für den Ladestand der Antriebsbatterie eines Elektroautos, in der Regel angegeben in Prozent. Bei einem SOC von 50 Prozent ist die Batterie halb voll.

State of Health (SoH)

Das kennt jeder von seinem Smartphone: Akkus verlieren mit fortschreitender Betriebsdauer an Speicherkapazität. Der State of Health (“Batteriegesundheit”) gibt an, wie viel Restkapazität ein Akku zu einem beliebigen Zeitpunkt aufweist.

An den Ladesäulen lädt ein Elektroauto Strom nach. Die Station verfügt über eine Steckdose, an welcher das Fahrzeug über ein Stromkabel und ein Ladegerät aufgeladen wird [Quelle: Daimler AG]

Wallbox

Als Wallbox bezeichnet man eine Elektroauto-Ladestation für den heimischen Bereich. Sie lädt ein Auto schneller als ein regulärer Schuko-Stromanschluss. Je nach Ausführung sind Ladeleistungen von 11 bis 22 kW möglich.

Wärmepumpe

Ohne die Abwärme eines Verbrennungsmotors kostet das Heizen des Fahrzeuginnenraumes viel Energie. Elektroautos verbessern ihre Bilanz mit einer Wärmepumpe: Sie erhitzt Kühlmittel, indem sie es verdichtet. Das verbraucht weniger Strom als einfaches elektrisches Heizen. Bei vielen Fahrzeugen kostet eine Wärmepumpe Aufpreis.

Wechselstrom (AC)

Elektroautos lassen sich auf zwei Arten aufladen. Wechselstrom ist die langsamere: An Wechselstrom-Ladesäulen, Wallboxen oder Schuko-Steckern laden Elektroautos mit einer Ladeleistung von 2 bis 22 kW. Je nach Akkugröße kann das Laden also mehr als einen Tag dauern. Wechselstrom-Ladesäulen finden sich vor allem in Ballungsgebieten.

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