Für 150 kW Ladeleistung braucht's keine 350-kW-Säule? Falsch

Wenn man ein Auto hat, das maximal mit 150 kW laden kann, dann spielt es keine Rolle, ob man eine Säule mit 350 kW, mit 250 kW oder mit 150 kW nutzt, oder? Dachten wir auch. Aber das stimmt nicht unbedingt. Das zeigt Tom Moloughney vom Youtube-Kanal State of Charge nun am Beispiel des Chevrolet Equinox. Auch wenn das Modell bei uns nicht angeboten wird: Da kann man was lernen.

Sie können sich das obige Video in englischer Sprache ansehen oder lesen, was wir daraus entnommen haben. Zunächst die grundlegenden Fakten. Der Chevy Equinox hat eine maximale Ladeleistung von 150 kW. Tom lud ihn an einem 150-kW-Lader von Electrify America, einem 250-kW-Supercharger V3 von Tesla und an einer 350-kW-Säule von EVgo auf. Hier sind die Ergebnisse für den üblichen Ladehub von 10 bis 80 Prozent:

Nicht viel Unterschied also zwischen der 250-kW- und der 350-kW-Säule also. Aber die 150-kW-Säule war deutlich langsamer. Um das zu verstehen, muss man die wichtigste Gleichung kennen, die es in Sachen Elektroautos zu kennen gibt, und die ist sehr einfach: Leistung ist Stromstärke mal Spannung oder in Einheiten: ein Watt ist ein Ampere mal ein Volt. 

Beim Laden kommt es auf die Ladeleistung in kW an, aber auch auf Stromstärke und Spannung. Wenn die Batterie im Auto nur mit 300 Volt Spannung arbeitet, kann sie auch nur mit 300 Volt geladen werden. Das kann nur durch eine höhere Stromstärke ausgeglichen werden. Und wenn die Säule diese Stromstärke nicht hergibt, lädt man langsamer, egal ob die Säule im Navi mit 150, 250 oder 350 kW verzeichnet ist. 

Genau so ist es beim Equinox. Seine Batterie arbeitet nur mit etwa 300 Volt. Um auf die maximale Ladeleistung von 150 kW zu kommen, sind 500 Ampere nötig, denn 300 Volt mal 500 Ampere sind 150.000 Watt oder 150 kW. Das Problem ist nun, dass der 150-kW-Lader von Electrify America nur 350 Ampere liefert, und damit sind dann nur 350 Ampere mal 300 Volt gleich 105 kW möglich.

All das mag einen vielleicht verwundern, denn der Equinox gilt (wie die meisten heutigen Elektroautos) als 400-Volt-Auto. Doch auch wenn man das so nennt, liegt die tatsächliche Spannung in aller Regel niedriger. Die ungefähre Spannung kann man ausrechnen aus der Zahl der in Serie geschalteten Zellen: Eine normale Lithium-Ionen-Zelle produziert zwischen 3,6 und 3,7 Volt. 100 Zellen in Serie ergeben dann 360 bis 370 Volt. Am Rande bemerkt: Das ist die Maximalspannung; diese liegt nur an, wenn die Batterie voll ist, eine leere Batterie hat eine niedrigere Spannung.

Bild von: State Of Charge

Sehen wir uns noch die Ladekurven aus Toms Video an. Die schwarze Ladekurve für den 150-kW-Lader zeigt, dass nicht einmal 100 kW in den Equinox flossen. Das liegt daran, dass er nicht die volle Stromstärke bekam, die er gebraucht hätte, um seine 150 kW zu erreichen. Das spielt vor allem bei niedrigem Ladestand eine Rolle, denn über 45 bis 58% SoC werden auch an den schnelleren Ladern keine 100 kW mehr geschafft.

Wie relevant ist das alles nun für Deutschland? Gibt es auch hier Schnellader, die wenig Stromstärke liefern? Wir werden in Zukunft die Augen offen halten und auf die kleinen Schildchen gucken, insbesondere bei Säulen mit geringerer Ladeleistung.

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Bild von: InsideEVs

Und was die Elektroautos angeht? Nun, es ist wichtig, wie viele Zellen in Reihe geschaltet werden. Bei kleinen Autos mit kleinen Batterien sind das normalerweise alle. Im Mini Cooper E (Batteriekonfiguration 88s1p) sind es zum Beispiel nur 88 Zellen, wie wir bei der Fahrveranstaltung erfuhren. Im Datenblatt findet sich hier eine Batteriespannung von 323 Volt (was gut mit unserer Rechnung übereinstimmt, denn 88 mal 3,7 Volt ergibt 326 V). Hier könnten Lader mit weniger als 230 Ampere schlecht funktionieren, denn dann wird die von Mini angegebene Ladeleistung von 75 kW wohl nicht erreicht.

Bei 400-Volt-Autos mit größeren Batterien werden nicht alle Zellen in Reihe geschaltet. Auch bei Xs2p-Konfigurationen ist es denkbar, dass man bei wenig mehr als 300 Volt landet. Wir werden die Augen auch hier offen halten.

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Unter dem Strich

Man könnte glauben, dass es bei einem Auto mit 150 kW Ladeleistung egal ist, ob man einen Lader mit 150, 250 oder 350 kW nutzt, aber das ist nicht so. Denn es kommt nicht nur auf die von der Säule bereitgestellte Ladeleistung an, sondern auch auf die Stromstärke. Besonders Autos mit kleiner Batterie oder mit viel parallel geschalteten Zellen vertragen nicht viel Spannung. Wenn dann die von der Säule gelieferte Stromstärke zu gering ist, wird die vom Autohersteller genannte maximale Ladeleistung nicht erreicht, selbst wenn die Säule "mehr kW kann".