DC-Schnellladung (DCFC) ist die Technologie, mit der Sie ein Elektrofahrzeug (EV) in 20-40 Minuten statt in Stunden aufladen können. Sie unterscheidet sich grundlegend von der AC-Ladung, die Sie zu Hause durchführen.

Hier eine detaillierte Erklärung, wie sie funktioniert, vom Stromnetz bis zur Fahrzeugbatterie.

Die Kernidee: Umgehung des Bordladegeräts

Der Hauptunterschied zwischen AC- und DC-Ladung liegt darin, wo die Umwandlung von Wechselstrom (AC) in Gleichstrom (DC) erfolgt.

AC-Ladung (Level 1/2): Ihr Zuhause und das öffentliche Netz liefern Wechselstrom. Ihr EV verfügt über ein eingebautes Bordladegerät, das AC in DC umwandelt, um die Batterie zu speisen. Dieses Bordladegerät ist in Größe und Leistung begrenzt (typischerweise 7-11 kW, bis zu 22 kW bei einigen Premiummodellen).

DC-Schnellladung: Die Umwandlung von AC in DC erfolgt außerhalb des Fahrzeugs, in der Ladestation selbst. Die Station ist im Wesentlichen ein leistungsstarkes externes Ladegerät, das Gleichstrom direkt in die Batterie einspeist und das kleinere, langsamere Bordladegerät des Fahrzeugs umgeht.

Schritt-für-Schritt-Prozess einer DC-Schnellladung

1. Netzanschluss & Stromumwandlung:

Die DC-Schnellladestation ist an eine Mittel- oder Hochspannungsstromversorgung angeschlossen (häufig 480V AC Drehstrom).

Im Inneren des großen Schaltschranks der Ladestation wandeln Gleichrichter und Wandler den eingehenden Wechselstrom in hochgespannten Gleichstrom um. Dies ist die Kernfunktion der Station.

2. Kommunikation & Handshake (Der digitale Dialog):

Wenn Sie einstecken, bevor Hochspannung fließt, führen Ihr Fahrzeug und das Ladegerät einen kritischen digitalen Dialog über ein Protokoll namens CCS (Combined Charging System), CHAdeMO oder Teslas NACS.

Sie bestätigen, dass die Verbindung sicher ist.

Sie einigen sich auf die maximale Spannung und Stromstärke, die die Fahrzeugbatterie akzeptieren kann.

Das Fahrzeug teilt seinen aktuellen Ladezustand (SOC), Batterietemperatur und andere wichtige Daten mit.

3. Stromlieferung & Hochfahren:

Sobald der Handshake abgeschlossen ist, beginnt das Ladegerät, Gleichstrom mit den vereinbarten Werten zu liefern.

Der Ladevorgang wird vom Batteriemanagementsystem (BMS) des Fahrzeugs gesteuert. Das BMS ist das Gehirn des Batteriepacks – es überwacht ständig den Zustand, die Temperatur und den Ladezustand jeder Zelle.

Das BMS teilt der Ladestation kontinuierlich mit, welche Spannung und Stromstärke geliefert werden soll.

4. Die Ladekurve (Keine gerade Linie):

Dies ist das wichtigste Konzept. DC-Ladung ist kein konstantes "Auffüllen". Sie folgt einer optimalen Ladekurve, um die Batterie zu schützen und die Geschwindigkeit zu maximieren.

Konstanter Strom-Abschnitt (0% bis ~50-80% SOC): Das Ladegerät liefert maximalen Strom (z.B. 350A oder 500A), und die Spannung steigt stetig an, während sich die Batterie füllt. Dies ist der schnellste Teil der Ladung, wo Sie am schnellsten Reichweite gewinnen.

Konstante Spannung-Abschnitt (~80% bis 100% SOC): Um Schäden zu vermeiden, wenn die Batterie fast voll ist, weist das BMS das Ladegerät an, eine konstante Spannung zu halten und den Strom stark zu reduzieren. Deshalb kann das Laden von 80% auf 100% fast so lange dauern wie von 10% auf 80%. Es wird empfohlen, über 80% nur bei Bedarf auf langen Fahrten zu laden.

5. Überwachung & Sicherheit:

Während des gesamten Vorgangs stehen das BMS und das Ladegerät in ständiger Kommunikation.

Sie passen die Laderate basierend auf der Batterietemperatur an. Wenn die Batterie zu heiß oder zu kalt wird, verlangsamt oder pausiert das Laden. (Deshalb haben viele EVs aktive Batterie-Temperaturmanagementsysteme).

Mehrere Sicherheitsmechanismen überwachen auf Fehler, Erdungsprobleme oder Kommunikationsfehler und unterbrechen die Stromversorgung sofort, wenn ein Problem erkannt wird.

6. Abschluss:

Sobald die Batterie voll ist (oder Sie den Vorgang über den Bildschirm der Station oder die App beenden), unterbricht das Ladegerät die Gleichstromversorgung.

Eine abschließende Kommunikation bestätigt den Abschluss der Sitzung, und Sie werden basierend auf der gelieferten Energie (kWh) oder der angeschlossenen Zeit abgerechnet.

Wichtige Komponenten

Ladestation ("Der Spender"): Enthält die leistungsstarke Leistungselektronik (Gleichrichter, Transformatoren, Kühlsysteme) und die Benutzeroberfläche.

EV-Batteriepack: Die Hochvolt-Gleichstrombatterie, typischerweise 400V oder 800V Architektur in modernen EVs.

Batteriemanagementsystem (BMS): Der kritische Bordcomputer, der den gesamten Prozess steuert, um Sicherheit und Langlebigkeit zu gewährleisten.

DC-Ladeanschluss & Kabel: Diese sind viel dicker und schwerer als AC-Kabel, da sie Hochvolt-Gleichstrom führen. Sie haben eine Flüssigkühlung, um die entstehende Hitze zu managen.

Spannung ist entscheidend: 400V vs. 800V Architektur

400V-Systeme: Der aktuelle Standard für die meisten EVs. Ein 350 kW-Ladegerät, das maximale Leistung an eine 400V-Batterie liefert, erfordert extrem hohen Strom (Ampere), erzeugt mehr Hitze und benötigt schwerere, flüssigkeitsgekühlte Kabel.

800V-Systeme: Verwendet von Fahrzeugen wie dem Hyundai Ioniq 5/6, Kia EV6, Porsche Taycan und Lucid Air. Bei gleicher Leistung (kW) benötigt ein 800V-System nur die Hälfte des Stroms. Das bedeutet:

Weniger Hitzeentwicklung.

Leichtere, handlichere Kabel.

Potentiell schnelleres Laden, besonders im konstanten Strom-Abschnitt.