On-Board-Ladegeräte
Anders als beim Tankvorgang von Verbrennern, werden Elektrofahrzeuge je nach Ladestation und Fahrzeug unterschiedlich schnell geladen. Für die Ladung ist grundsätzlich ein Ladegerät nötig, welches den Wechselstrom (AC) aus dem europäischen Dreiphasenwechselstromnetz in Gleichstrom (DC) für die Batteriezellen umwandelt. Dieses Ladegerät kann sowohl im E-Fahrzeug als auch in der Ladestation verbaut sein. Dies ist der wesentliche Unterschied zwischen normalen AC-Ladestationen und DC-Schnellladestationen.
Einphasige On-Board-Ladegeräte erlauben nur eine Ladung mit 230 V, was bei max. 32 A eine Ladeleistung von 7,4 kW zulässt. Um Schieflasten im Netz zu vermeiden, sind bei einphasigen Verbrauchern in Deutschland laut TAB max. 4,6 kW zugelassen (20 A). Ein heute typischer Akku mit 20 kWh ist mit 4,6 kW in etwa in 4–5 Stunden vollständig geladen.
Für gewöhnlich kann mit sogenannten Notladekabeln mit ICCB auch an herkömmlichen Haushaltssteckdosen (Schuko) geladen werden. Diese sind jedoch nicht auf dauerhaft hohe Lasten ausgelegt und können leicht überhitzen. Aus diesem Grund sind dort max. 10 A (2,3 kW) oder noch weniger zulässig.
Eine Übersicht der Ladeleistungen und Stecker der einzelnen E-Fahrzeuge finden Sie in unserer Stecker-Übersicht.
DC-Schnellladung
In DC-Schnellladestationen wird das Ladegerät aus dem Fahrzeug in die Station verlagert, während das Fahrzeug bzw. das Batteriemanagementsystem weiterhin die Steuerung des Ladevorgangs übernimmt (Master-Slave-System). Diese Stationen sind für gewöhnlich modular mit 10–11 kW Ladegeräten ausgestattet. Die gängigste Variante sind aktuell fünf Module in einer 50-kW-DC-Ladestation.
State of Charge und Balancing
Neben dem Ladegerät ist die maximal mögliche Ladeleistung vom aktuellen Ladezustand (SOC) der Batterie abhängig. In den Randbereichen meist unterhalb von 20 % und oberhalb von 80 % wird die Leistung gedrosselt, um die Batteriezellen zu schonen.
Die hochentwickelten Batteriemanagementsysteme in Elektrofahrzeugen führen zum Ende des Ladevorgangs ein sogenanntes Balancing durch. Dabei werden einzelne Zellen gezielt angesteuert und wieder an die Spannung der anderen Zellen angeglichen, sodass eine wesentlich längere Lebensdauer des gesamten Batteriepacks erreichbar ist. Dieses Balancing kann einiges an Zeit in Anspruch nehmen, weshalb die Akkuanzeige für längere Zeit auf 99 % stehen bleiben kann.
Die tatsächliche Ladeleistung an einer Schnellladestation hängt stets vom Zustand (z.B. SoC, Temperatur, etc.) des Akkus ab und kann ggfs. nicht über die komplette Ladezeit die volle Leistung abrufen.
Ladeleistungen in km pro Stunde (km/h)
Wird ein realistischer Stromverbrauch von 16 kWh pro 100 km zugrunde gelegt, können Ladeleistungen in die mögliche Reichweitenerhöhung in km pro Stunde (Ladezeit) umgerechnet werden, was im nachfolgenden Diagramm dargestellt wird. Die aktuellen 50-kW-DC-Ladestationen können einen Fahrzeug-Akku somit mit etwa 313 km/h wieder aufladen.
Ladeleistungen in km Reichweite pro Stunde (km/h)
Grundlage: 16 kWh / 100 km Verbrauch (typisches Mittelklasse-E-Auto)
Hinweis: Die tatsächliche Ladeleistung hängt stets vom Zustand (SoC, Temperatur, etc.) des Akkus ab und kann über die komplette Ladezeit variieren.
Mit der für Premiummodelle angekündigten 150-kW-DC-Ladung mittels CCS-Stecker kann innerhalb von nur 15 Minuten eine Reichweite von über 230 km nachgeladen werden. An heutigen 50-kW-Stationen gewinnt man in 15 Minuten etwa 80 km Reichweite hinzu.