Was steckt in einem High-Power-Charger? Aufbau und Komponenten erklärt

Wie funktioniert ein High-Power-Charger?

Beim High Power Charging wird die Batterie des Elektroautos mit Gleichstrom, kurz DC, geladen. Anders als beim AC-Laden findet die Umwandlung des Stroms dabei außerhalb des Fahrzeugs statt. Die Leistungselektronik des HPC Chargers wandelt den Wechselstrom aus dem Stromnetz in Gleichstrom um und stellt ihn in einer für die Fahrzeugbatterie geeigneten Spannung und Stromstärke bereit. Offboard-Ladegeräte können diese Umwandlung übernehmen und dadurch hohe Ladeleistungen ermöglichen.

Während des gesamten Vorgangs kommunizieren Fahrzeug und HPC Ladesäule miteinander. So kann die Ladeleistung an den aktuellen Bedarf der Batterie angepasst werden. Wie viel Leistung tatsächlich ankommt, hängt deshalb nicht allein von der Schnellladesäule ab, sondern unter anderem auch vom Fahrzeug und seinem aktuellen Ladezustand.

Leistungselektronik bildet das technische Herzstück

Eine zentrale Rolle im Aufbau spielt die Leistungselektronik. Sie verarbeitet große elektrische Leistungen und sorgt dafür, dass der Strom kontrolliert zum Fahrzeug gelangt. Dazu gehören je nach Bauweise unter anderem Gleichrichter, Leistungsmodule und DC/DC-Wandler.

Die Steuerung regelt Spannung und Stromstärke während des Ladevorgangs fortlaufend. Dadurch kann eine HPC Ladestation hohe Leistung bereitstellen, ohne dass die Energie unkontrolliert an die Fahrzeugbatterie abgegeben wird. Gerade bei der Schnellladetechnik müssen alle Komponenten präzise aufeinander abgestimmt sein.

Kabel, Stecker und Kühlung müssen hohe Leistung bewältigen

Mit steigender Ladeleistung wächst auch die thermische Belastung. Deshalb gehört ein leistungsfähiges Thermomanagement zu den wichtigen Bestandteilen eines High-Power-Chargers. Kühlsysteme halten Leistungsmodule, Kabel und Stecker innerhalb geeigneter Temperaturbereiche und unterstützen damit einen zuverlässigen Betrieb.

Auch das Ladekabel ist mehr als eine einfache Stromleitung. Es muss hohe Ströme sicher übertragen und gleichzeitig für die tägliche Nutzung robust und handhabbar bleiben.

Steuerung und Kommunikation koordinieren den Ladevorgang

Damit die einzelnen Komponenten zusammenspielen, benötigt eine moderne HPC Ladesäule intelligente Steuerungssoftware. Sie koordiniert den Energiefluss, überwacht Betriebszustände und kann Stromstärke, Spannung und Temperatur berücksichtigen.

Hinzu kommen Sicherheits- und Kommunikationssysteme sowie – bei öffentlichen Ladepunkten – Elemente für Bedienung und Bezahlung. Display, Kartenleser oder andere Bezahlmöglichkeiten machen die komplexe Technik im Hintergrund für Fahrer einfach nutzbar.

Batteriespeicher können High Power Charging flexibler machen

Nicht jeder HPC Charger verfügt über einen eigenen Energiespeicher. Batteriegepufferte Systeme ergänzen den klassischen Aufbau jedoch um eine weitere Komponente: Der Speicher lädt sich über den vorhandenen Netzanschluss auf und kann beim Ladevorgang zusätzliche Leistung bereitstellen. Dadurch lassen sich hohe Leistungsspitzen teilweise vom Netzanschluss entkoppeln.

Auf dieses Prinzip setzen auch wir von JOLT. Der MerlinOne kombiniert beispielsweise eine Schnellladestation mit einem integrierten 200-kWh-Batteriespeicher und bietet 300 kW Ladeleistung. Die ChargeBox erreicht sogar bis zu 320 kW und verfügt ebenfalls über einen integrierten Speicher. Beide Lösungen können an das bestehende Niederspannungsnetz angebunden werden.

Viele Komponenten, ein Ziel: Schnelles Laden

So zeigt der Blick in einen High-Power-Charger: Schnelles Laden entsteht nicht durch eine einzelne Komponente, sondern durch das präzise Zusammenspiel von Leistungselektronik, Kühlung, Software, Kommunikation und Energieversorgung.