kfztech.de E-Lexikon - Fachbegriffe aus der Elektromobilität - D

In Teil 4 unseres Lexikons für Fachbegriffe aus der Elektromobilität geht es um Begriffe mit dem Buchstaben D.

Im E-Lexikon mit dem Buchstaben D geht es unter anderem um Begriffe wie z.B. Daisy Chaining, DC/DC-Wandler und Degradation.

Eine ausgebaute Antriebsbatterie eines Elektroautos. Viele fragen sich: Wie langen die Batterien eigentlich? - Quelle: Nissan

Daisy Chaining

Als Daisy-Chaining bezeichnet man die direkte Verbindung von Monitoren. Anstatt das Kabel an den Laptop oder Desktop-PC anzuschließen, verbindet man die Monitore untereinander, um den Bildschirmplatz zu vergrößern und keinen zusätzlichen Anschluss am Laptop oder Desktop zu verlieren. In der Elektromobilität wird das Daisy Chaining beim Batteriemanagement eingesetzt, um die vielen einzelnen Batteriezellen überwachen zu können.

DC

DC steht für Direct Current, übersetzt Gleichstrom. Hierbei fließt elektrischer Strom mit einer gleichbleibenden Flussrichtung, im Gegensatz zum Wechselstrom, dessen Richtung sich periodisch ändert. Es wird zwischen konstantem Gleichstrom (IK; Stromstärke gleichbleibend) und pulsierendem Gleichstrom (Stromstärke ändert sich periodisch) unterschieden.

Gleichstrom (blau) und Wechselstrom (rot) im Vergleich -  Grafik. kfztech.de

Aus unseren 230 V Haushalts-Steckdosen kommt Wechselstrom. Akkus, wie die Antriebsbatterie des Elektroautos oder die 12V-Bordnetzbatterie, lassen sich jedoch besser mit reinem Gleichstrom aufladen. Gespeicherte Energie in Batterien steht in Form von Gleichstrom zur Verfügung. Aus diesem Grund wird der Wechselstrom für die Lithium-Ionen-Akkus mithilfe von Netzteilen in Gleichstrom umgewandelt.

Gleichstrom kann ab 500 mA und einer Einwirkzeit von 3 Sekunden auch zu einem potenziell tödlichen Herzkammerflimmern führen.

DC/DC-Wandler

Ein DC/DC-Wandler, DC/DC-Converter oder auch Gleichspannungswandler wird bei Elektro- und Hybridfahrzeugen benötigt. Der überwiegende Teil der herkömmlichen Komponenten der Fahrzeugelektrik ist für 12 V ausgelegt und besitzt eine herkömmliche Bleibatterie. Deshalb benötigen die Fahrzeuge einen Gleichspannungswandler von der Hochspannungsbatterie auf die 12V-Bordnetzbatterie.

Blick in den Motorraum eines Ford Kuga Plugin-Hybrid. Zu erkennen ist der DC/DC-Wandler rechts oben - Bild: kfztech.de

Vereinfacht ausgedrückt: Der DC/DC-Wandler entnimmt aus der HV-Batterie die Energie und lädt damit die Bleibatterie. Im Grunde genommen handelt es sich bei einem DC/DC-Wandler um einen Transformator, wobei sich das Umwandeln etwas komplizierter gestaltet.

Die Gleichspannung des HV-Akkus wird zunächst von Bipolartransistoren (IGBTs) eines Wechselrichters (Inverter) in eine Wechselspannung umgewandelt. Dann wird die Wechselspannung durch den Transformator in eine niedrigere Wechselspannung umgewandelt, anschließend gleichgerichtet und geglättet (Konverter). Die dadurch entstandene Gleichspannung von 14,2 V steht nun zum Laden der Batterie und dem Bordnetz zur Verfügung.

Grundsätzlicher Aufbau eines DC-DC-Wandlers. Der Strom wird 2 mal gewandelt. -  Grafik: kfztech.de

Die Gleichspannungswandlung könnte prinzipiell auch ohne Inverter/Konverter über einen Durchflusswandler (step down converter) erfolgen, allerdings wäre hierbei das Hochvoltsystem vom Bordnetz nicht galvanisch getrennt. Dies ist aufgrund des Isolated Terra Netzes bei HV-Fahrzeugen aus Sicherheitsgründen erforderlich.

Der DC-DC-Wandler kann bidirektional ausgeführt werden, was den Vorteil hat, dass die Hochvoltbatterie im Notfall ähnlich einer Starthilfe vom 12V-Netz aus geladen werden kann. Wechselrichter und DC/DC-Wandler sind häufig mit anderen elektronischen Bauteilen der Hochvoltanlage in einer Leistungselektronik zusammengefasst.

Degradation

Degradation beutet im wörtlichem Sinn Degradierung oder Erniedrigung. Beim E-Auto ist damit die nachlassende Leistung des Akku-Packs gemeint. Hier herrscht allerdings noch viel Unklarheit. Grundsätzlich lässt sich sagen, dass durch langes und schnelles Autofahren auf der Autobahn eine starke Belastung der Antriebsbatterie stattfindet. Ebenfalls ist das Aufladen mit hohen Strömen, wie beispielsweise bei DC-Ladevorgängen eine Extremsituation für die Batterie.

Eine Studie der Technischen Universität München (TUM) belegt die oben genannte Belastung. Was diese Studie der TU München deutlich macht, ist, dass der Akku ein vollständiges Fahrzeugleben weitab der 200.000 km-Marke durchhalten wird. Damit haben E-Fahrzeuge eine mindestens ebenso hohe Lebenserwartung wie ihre Verbrenner-Pendants. Egal welches Nutzungsverhalten zugrunde liegt, auch nach den von den Forschern simulierten 10 Jahren und über 200.000 Kilometern Fahrleistung hat keine der Verschleißkurven die Grenze von 80% verbleibender Akkukapazität unterschritten.

Dienstwagen

Gegenüber einem Verbrenner hat der Elektro-Dienstwagen deutliche steuerliche Vorteile.

Bei der Besteuerung eines Elektroautos entstehen im Vergleich zu Fahrzeugen mit Verbrennungsmotoren bei einem vergleichbaren Fahrzeugpreis geringere geldwerte Vorteile. Das bedeutet, es wird ein niedrigerer Prozentsatz angesetzt als bei der sonst üblichen "1-Prozent-Regelung" für Dienstwagen. Oder anders gesagt: Bei E-Firmenwagen wird im Gegensatz zu Dienstwagen mit einem Verbrennungsmotor die Bemessungsgrundlage für die geldwerten Vorteile, also der Bruttolistenpreis, halbiert bzw. geviertelt.

Wie wird ein Elektroauto versteuert?

Bei einem reinen Elektro-Firmenwagen kommen Arbeitnehmer steuerlich besser weg als mit einem Verbrenner – sofern er einen vergleichbaren Bruttolistenpreis hat. Reine E-Autos bis 100.000 € Bruttolistenpreis (angeschafft nach 30.06.2025) werden nur mit 0,25 % versteuert, darüber mit 0,5 %.

Wie funktioniert die 0,25-Prozent-Regelung?

Bei der 0,25-Prozent-Regelung führt der Arbeitgeber monatlich eine pauschale Steuer für das Elektroauto ab. Die begünstigte Bemessungsgrundlage dafür ist die Summe aus dem Bruttolistenpreis des Fahrzeugs und den Kosten für etwaige Sonderausstattung. 0,25 Prozent dieser Summe werden bei der Berechnung der Einkommenssteuer zum monatlichen Bruttogehalt hinzugerechnet.

Hinweis: Angaben ohne Gewähr, da sich die gestzlichen Regelungen immer wieder ändern.

Dreiphasenwechselspannung (-strom)

Dreiphasenwechselspannung ist eine Form von Wechselspannung, die aus drei einzelnen Wechselspannungen besteht, die zueinander um 120° phasenverschoben sind. Das bedeutet, dass die Spannungen ihre maximale Auslenkung nacheinander erreichen, und nicht gleichzeitig. Dies hat einige Vorteile für die Erzeugung, Übertragung und Nutzung von elektrischer Energie.

Dreiphasenwechselspannungsdiagramm eines Drehstromgenerators - Grafik: Bosch

Die Erzeugung von Dreiphasenwechselspannung erfolgt im Verbrennungsmotor durch einen Drehstromgenerator, der aus drei Spulen besteht, die im Kreis um einen rotierenden Elektromagneten angeordnet sind. Der Magnet erzeugt in den Spulen durch Induktion eine Wechselspannung, die je nach Position des Magneten variiert. Die Spulen sind so angeordnet, dass sie jeweils um ein Drittel einer Umdrehung versetzt sind, was zu der Phasenverschiebung der Spannungen führt. Zur Nutzung im Bordnetz für die Verbraucher und zum Laden der Starterbatterie muss die Wechselspannung im Generator erst noch gleichgerichtet werden.

Bei HV-Fahrzeugen wird aus der Gleichspannung der HV-Batterie die Dreiphasen-Wechselspannung in einem Wechselrichter erzeugt und anschließend über drei Leitungen der E-Maschine (Drehstrommaschine) zum Antrieb zugeführt.

Drehstrom-Synchronmaschine

siehe Permanent-Synchron-Maschine (PSM)

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