Aufladen leicht gemacht

AC (Wechselstrom) vs. DC (Gleichstrom)

AC/DC ist zwar auch der Name der weltberühmten Rockband, beim Aufladen von E-Autos geht es jedoch nicht um australische Rockmusik. Elektroautos können einerseits an AC-Ladestationen sowie auch an DC-Ladesäulen aufgeladen werden. Nicht jedes Steckdosenfahrzeuge bietet die Möglichkeit, DC-Ladungen durchzuführen. Vor allem Plug-In-Hybride können oftmals nur mit AC (Wechselstrom) geladen werden. Dies resultiert aus der Batteriegrösse und der Verfügbarkeit einer zusätzlichen Antriebseinheit. Die Batterie eines E-Autos kann nur Gleichstrom (DC) aufnehmen. Daher muss der Wechselstrom (AC) vom Netz vorher umgewandelt werden. Dies geschieht über das On-Board-Ladegerät im Auto. Beim DC Laden wird dieser Prozess von einem Gleichrichter in der Ladestation übernommen.

Unterschied AC- und DC-Ladungen
Quelle: Fabian Kallen, SPIE ICS E-Mobility

Das Aufladen wird von der Ladestation und der maximal möglichen Ladeleistung des Steckdosenfahrzeuges und dessen On-Board Ladegerät beeinflusst. Die mögliche Ladeleistung berechnet sich aus der Anzahl Phasen multipliziert mit der Spannung und Stromstärke. 

Die unterschiedlichen Steckertypen

WechselstromACGleichstromDC
Typ 1CHAdeMO
Typ 2CCS

Beim Typ 1-Stecker handelt es sich um einen einphasigen Stecker. Dieser Stecker wird vor allem bei Automodellen aus dem asiatischen Raum verwendet und ist in Europa eher unüblich. 

Der Typ 2-Stecker gilt seit März 2013 als definierter EU-Standardstecker für das Laden von Elektroautos. Dieser Stecker ist im europäischen Raum am weitesten verbreitet und ist dreiphasig ausgelegt, was eine höhere Ladeleistung gegenüber dem Typ 1 ermöglicht. Die meisten öffentlichen Ladestationen in der Schweiz sind mit einer Typ 2-Steckdose ausgestattet. 

Der CCS (Combined Charging System) ist in der Lage, mit seinem standardisierten Steckersystem sowohl Gleichstrom- als auch Wechselstromladeverfahren zu realisieren. 

CHAdeMO wurde in Japan entwickelt und war der erste Standard für die Gleichstromladung von Autos. Die Elektroautos der japanischen Hersteller Nissan, Mitsubishi und Kia verwenden CHAdeMO standardmässig neben dem Typ 2-Anschluss. Bis im Jahre 2014 waren über 60 % aller schnellladefähigen Autos mit CHAdeMO ausgestattet. Dies resultierte daraus, dass der CCS-Stecker zu dieser Zeit noch nicht Marktreif war.

Die Lademodi

Wie das Fahrzeug an einer Ladestation geladen werden kann, entscheidet der Lademodus, mit dem geladen wird. Wichtige Unterscheidungskriterien sind AC, DC und die Kommunikation (ob und wie die Ladestation Daten generiert und weitergibt) mit der daraus resultierenden Leistung und Ladezeit.

Normalladen findet ausschliesslich mittels Wechselstrom statt. Dies wird mit dem On-Board Ladegerät ermöglicht, was Ladeleistungen zwischen 3,7 kW bis 43 kW erbringt. Beim Schnellladen hingegen wird nur mit Gleichstrom geladen, was viel höhere Ladegeschwindigkeiten ermöglicht. DC-Ladestationen können bereits heute Ladeleistungen von 350 kW realisieren und so innerhalb von 10 bis 20 Minuten Strom für eine Reichweite von rund 200 bis 300 km nachladen.

Übersicht Lademodi
Quelle: Fabian Kallen, SPIE ICS E-Mobility

Wie schnell ein E-Auto geladen werden kann, wird auch durch die im Fahrzeug integrierte Ladetechnik beeinflusst. Steht zum Beispiel eine Ladestation mit 22 kW zur Verfügung, heisst dies nicht, dass jedes batteriebetriebene Fahrzeug auch mit 22 kW geladen werden kann. Diesen Wert bestimmt das On-Board-Ladegerät. Die Ladestation und die Ladetechnik im Fahrzeug kommunizieren miteinander, um so die maximal mögliche Ladeleistung zu realisieren. Wenn zum Beispiel die Ladetechnik des E-Autos kein dreiphasiges Laden mit Wechselstrom (AC) ermöglicht, kann das E-Auto nur einphasig geladen werden. Das bringt eine längere Ladedauer mit sich, da die Ladeleistung bedeutend kleiner ist als beim dreiphasigen Laden.