Ein technischer Blick in die Energiequelle deines E-Autos
Elektroautos sind aus unserem modernen Leben nicht mehr wegzudenken. Doch wie funktioniert eigentlich die Energiequelle dieser Fahrzeuge? In diesem Artikel werfe ich einen detaillierten Blick auf die Batterietechnologie, insbesondere am Beispiel der LG Chem Batterie im Škoda ENYAQ und ELROQ. Erfahre, wie die Batterie aufgebaut ist, welche Rolle Spannung und Strom spielen und wie sich daraus die Ladeleistung ergibt. Du brauchst dafür kein Elektrotechnik-Studium – nur ein bisschen Neugier.
Die Batterie – mehr als nur ein großer Akku
Die Batterie im Škoda ENYAQ (und anderen MEB-Fahrzeugen) besteht nicht aus „einem großen Block“, sondern aus mehreren Modulen – und darin wiederum aus vielen Einzelzellen.
Aufbau:
- Ein Modul enthält 24 Zellen
- Diese Module werden zu einer Batterieeinheit zusammengefügt
- ENYAQ & ELROQ 50 = 8 Module
- ENYAQ & ELROQ 60 = 9 Module
- ENYAQ & ELROQ 85, 85x, RS = 12 Module
Diese Module sind wiederum intern verschaltet – entweder in Serie oder parallel.
Zusammenfassung: Die Batterie im Škoda ENYAQ besteht aus mehreren Modulen, die wiederum aus vielen Einzelzellen bestehen. Die Verschaltung dieser Zellen, entweder in Reihe oder parallel, bestimmt die Spannung und Kapazität der Batterie.
Reihen- vs. Parallelschaltung – kurz erklärt
Damit die Batterie sowohl die richtige Spannung als auch genug Strom liefern kann, werden Zellen kombiniert:
- Reihenschaltung (Serie): Hier wird + mit – verbunden, die Spannung addiert sich
- Parallelschaltung: Hier wird + mit + und – mit – verbunden, Stromstärke (Kapazität) addiert sich
Einfaches Beispiel:
- Zwei 1,5 V Batterien mit 2300mAh in Reihe: → 3 V, 2300mAh
- Zwei 1,5 V Batterien parallel: → 1,5 V, 4600mAh
Zusammenfassung: Die Verschaltung der Zellen in Reihe oder parallel bestimmt, wie Spannung und Kapazität der Batterie addiert werden.
Schaltmuster der MEB Batterien
Die Module in Skoda Elektroautos sind je einzelnem Modul wie folgt verschaltet:
- ENYAQ 50/60: 12 Zellen in Reihe, 2 parallel (12s2p)
- ENYAQ 85/85x/RS: 8 Zellen in Reihe, 3 parallel (8s3p)
Die Module selbst sind dann wiederum in Reihe geschaltet, um die nötige Systemspannung zu erreichen. Daraus ergibt sich:
| Modell | Module | Zellverschaltung | Ergebnis |
|---|---|---|---|
| iV 50 | 8 | 12s2p | 96s2p |
| iV 60 | 9 | 12s2p | 108s2p |
| iV 85/85x/RS | 12 | 8s3p | 96s3p |
Zusammenfassung: Die Verschaltung der Module und Zellen in der LG Chem Batterie ist entscheidend für die Systemspannung und Kapazität.
Welche Spannung und Kapazität hat die Batterie?
Schauen wir uns als Beispiel die Daten der LG Chem Zelle vom Typ E78 an, die bis zum Facelift des ENYAQ im Jahr 2023 in allen ENYAQ iV eingesetzt wurde. Danach wurde auf den Typ E79 gewechselt. Die Daten der CATL Zelle kenne ich leider nicht. Ebenso jene der anderen Zulieferer nicht.
Hier am Beispiel des ENYAQ iV 80, 80x und RS
- Zellkapazität: 78 Ah
- Gesamte Kapazität durch die Parallelschaltung: 3 Zellen x 78 Ah = 234 Ah
- Nominalspannung einer Zelle: 3,67 V
- Gesamte Nominalspannung durch die Reihenschaltung: 96 Zellen x 3.67 V = 352 V
- Daraus ergibt sich der Energieinhalt: 234 Ah × 352 V ≈ 82 kWh (brutto)
- Ladeschlussspannung: 408 V, real allerdings begrenzt auf ca. 400 V
- Entladeschlussspannung: 240 V, real begrenzt auf ca. 280 V
Was bedeuten die Begriffe rund um die Spannung?
Nominalspannung (Nennspannung): Die Nennspannung ist die typische Betriebsspannung einer Zelle unter normalen Bedingungen. Sie ist ein Richtwert für die Spannung, bei der die Zelle am effizientesten arbeitet.
Ladeschlussspannung: Die maximale Spannung, die eine Zelle erreichen darf, wenn sie vollständig geladen ist. Diese Spannung ist höher als die Nennspannung und signalisiert, dass die Zelle voll ist und kein weiterer Ladevorgang stattfinden sollte.
Entladeschlussspannung: Die minimale Spannung, bei der eine Zelle als entladen gilt. Wenn die Spannung einer Zelle auf diesen Wert fällt, sollte sie nicht weiter entladen werden, um Schäden zu vermeiden.
Aus diesem Grund bekamen die Modelle die Zahl 80 in den Namen. 82 klang für das Marketing nicht schön und so war 80 naheliegend. Danach wurde daraus 85, eine Zahl die wiederum nichts mit der tatsächlichen Bruttokapazität zu tun hat.
Diese Kapazität basiert auf den Daten des Zellherstellers LG Chem unter ganz spezifischen Bedingungen (hinsichtlich Temperatur, 25°C) und stellt das Maximum dar. Würde man diese nutzen, wäre eine vorschnelle Alterung das Ergebnis. Von den 82kWh sind daher rund 5 kWh als Sicherheitsreserve im Batterie-Management-System (BMS) gesperrt. Die nutzbare Energie liegt also bei etwa 77 kWh.
Zusammenfassung: Die Spannung und Kapazität der Batterie hängen von der Zellkapazität und der Verschaltung ab. Die nutzbare Energie liegt bei etwa 77 kWh.
Wie ergibt sich die Ladeleistung?
Die Ladeleistung (kW) ergibt sich ebenfalls aus Spannung × Strom (P = U × I). Beim Schnellladen bedeutet das: Je höher der Strom bei gegebener Spannung, desto schneller fließt Energie in die Batterie.
Beispiel: DC-Ladung mit 175 kW
- Ladeschlussspannung: ca. 400 V
- Ladeleistung: 175.000 W
- → 175.000 W / 400 V = ca. 438 A
Das ist ein enormer Strom, der dauerhaft nur dann möglich ist, wenn:
- das Zelllayout diesen Strom verträgt
- die Batterie nicht zu heiß wird
- das Kühlsystem gut arbeitet
Sobald ein Temperatur- oder Sicherheitsgrenzwert erreicht ist, drosselt die Ladeleistung. Deshalb ist nicht nur der Maximalwert relevant, sondern vor allem wie lange dieser gehalten werden kann.
Zusammenfassung: Die Ladeleistung hängt von Spannung und Strom ab. Ein gutes Thermomanagement ist entscheidend für die Ladezeit und Zellalterung. Aus diesem Grund (hoher Strom) wird die Batterie beim Laden selbst im Winter sehr warm.
Warum die Leistung nur kurz voll da ist
Auch beim Fahren wird Leistung aus der Batterie abgerufen – z. B. beim Beschleunigen. Ein ENYAQ oder ELROQ 85 ruft bis zu 210 kW Spitzenleistung ab. Das bedeutet:
- Batterie bei ~100 % SoC: Spannung ca. 400 V
- Unter Last sinkt sie auf ~360 V
- Um 210–230 kW zu liefern, braucht es rund 640 A Strom
- 234 Ah bei 640 A → Batterie theoretisch nach 22 Min leer
- (aber vorher wird sie zu heiß, Stichwort Innenwiderstand)
- 230kW aufgrund der Verluste, da die elektrische Maschine 210kW benötigt
→ Deshalb gibt es die maximale Leistung nur für 30 Sekunden – das reicht im Alltag völlig aus.
Zusammenfassung: Die maximale Leistung ist nur kurz verfügbar, um Überhitzung zu vermeiden.
Und warum ist Laden belastender als Fahren?
Beim Schnellladen wird über viele Minuten hinweg ein hoher Strom in die Batterie gepresst, was thermisch sehr anspruchsvoll ist.
Beim Fahren hingegen werden solche Ströme nur kurzzeitig entnommen – beim Beschleunigen, nicht im Dauerbetrieb. Selbst bei 180 km/h zieht ein E-Auto meist nicht mehr als 50–70 kW – also deutlich weniger als beim 175 kW-Laden. Im Alltag abseits der Autobahn liegt der Wert noch deutlich niedriger bei 10-30kW.
Deshalb:
- DC-Laden ist für die Batterie oft die höchste Belastung
- Ein gutes Thermomanagement entscheidet über Ladezeit & Zellalterung
Zusammenfassung: Schnellladen ist thermisch anspruchsvoller als Fahren, da über längere Zeit hohe Ströme in die Batterie fließen.
