Der Beginn dieses Jahres hat ein bemerkenswertes Wachstum auf dem globalen NEV-Markt erlebt. Als kritische neue Infrastruktur werden Ladestationen in beschleunigtem Tempo eingesetzt, und ihre Skalierung wird kontinuierlich erweitert. Laut den neuesten Daten, am Beispiel Chinas, war die kumulative Anzahl der Ladeinfrastruktur in China bis Januar 2025 13,213 Millionen, ein Anstieg von 49,1 % im Jahresvergleich. Unter ihnen wird das Hochleistungs-Laden zu einem neuen Lichtblick in der chinesischen Ladestationsindustrie.

Hochleistungs-Ladestation, wie der Name schon sagt, ist ein Ladegerät mit hoher Ausgangsleistung. Im Vergleich zur herkömmlichen Ladestation liegt sein größter Vorteil darin, die Ladezeit erheblich zu verkürzen.

Hochleistungs-Laden stellt eine Ladetechnologie mit hoher Leistungsabgabe dar, die hauptsächlich zum schnellen Laden verwendet wird. Im Allgemeinen gilt: Je höher die Ladeleistung, desto kürzer die Ladezeit. Die Ladeleistung hängt beim AC-Laden vom OBC (On-Board Charger) des Fahrzeugs oder beim DC-Laden vom BMS (Battery Management System) ab. Bevor der Ladevorgang beginnt, wird die Kommunikation zwischen Fahrzeug und Ladeeinrichtung überprüft und bestätigt, wobei die vom Fahrzeug aufnehmbare Ladeleistung ein wichtiger Aspekt ist.

Derzeit zielt das Hochleistungs-Laden hauptsächlich darauf ab, den Ladestrom zu erhöhen, ohne die gesamte Spannungsplattform des Fahrzeugs anzuheben. Wenn jedoch der Ladestrom steigt, steigt der Heizwert von Klemmen und Kabeln rapide an, was zu einem starken Temperaturanstieg führt und elektronische Komponenten des Ladegeräts beschädigen oder sogar einen schweren Brandunfall verursachen kann.

Hochspannungs- oder Hochstromausgabe: Durch Erhöhung der Ladespannung oder des Ladestroms, oder beider, wird die pro Zeiteinheit an die Batterie gelieferte Strommenge erhöht. Beispielsweise kann das herkömmliche Laden eine niedrigere Spannung und einen niedrigeren Strom verwenden, wie z. B. 5 V/2 A; das Laden mit hoher Leistung kann eine höhere Spannung, wie z. B. 800 V oder sogar 1000 V, oder einen größeren Strom, wie z. B. 800 A und 1500 A usw., verwenden.

2.2 Optimierung des Designs der Ladeschaltung: Es werden fortschrittliche Power-Management-Chips und Schaltungstopologien, wie z. B. die PFC + LLC-Architektur, eingesetzt. Dies kann die Ladeeffizienz verbessern, Energieverluste reduzieren und sicherstellen, dass die Ladeausrüstung auch bei hoher Leistungsabgabe eine hohe Umwandlungseffizienz und Stabilität aufrechterhalten kann.

2.3 Intelligentes Lademanagement: Mithilfe intelligenter Chips und Algorithmen wird der Batteriestatus in Echtzeit überwacht, z. B. Leistung, Spannung, Temperatur usw. Basierend auf dem tatsächlichen Zustand der Batterie werden die Ladeparameter automatisch angepasst, um Lademodi wie Konstantstrom, Konstantspannung mit Strombegrenzung und Konstantspannungs-Erhaltungsladung zu implementieren. Dies gewährleistet die Sicherheit und Effizienz des Ladevorgangs.

1 Verkürzte Ladezeit: Dies ist der bedeutendste Vorteil des Hochleistungsladens. Im Bereich der NEV (New Energy Vehicles) kann beispielsweise die Leistung von elektrischen Schwerlastwagen innerhalb von 15 Minuten um über 60 % wieder aufgefüllt werden. Bei regulären NEVs dauert es nur 15 Minuten, um von 20 % auf 80 % zu laden.

2 Erhöhter Benutzerkomfort: Hochleistungsladen reduziert die Wartezeit der Benutzer während des Ladevorgangs. Dies macht die Nutzung von EVs und anderen Geräten bequemer, verbessert die Reiseeffizienz und lindert die "Reichweitenangst".

3 Verbesserung der Betriebseffizienz: In den Bereichen Logistik und Transport können Elektrofahrzeuge schnell wieder aufgeladen und für die nächste Transportaufgabe eingesetzt werden, was die Betriebseffizienz von Logistikflotten verbessert und die Betriebskosten senkt.

1 Öffentliche Ladestationen: An öffentlichen Orten wie Raststätten an Autobahnen und großen Parkplätzen ermöglichen Hochleistungs-Ladestationen ein schnelles Aufladen von Elektrofahrzeugen und minimieren so die Wartezeit.

2 Logistiktransport: Im Fernverkehr reduziert das Hochleistungsladen die Ladezeit erheblich und verbessert die Transporteffizienz.

1 Flüssigkeitsgekühlte Ladetechnologie: Die flüssigkeitsgekühlte Ladetechnologie verwendet Kühlmittel, um die Heizeinrichtungen während des Ladevorgangs zu kühlen, wie z. B. Ladepistolen und Kabel. Diese Methode kann die Temperatur während des Ladevorgangs effektiv kontrollieren, die Verwendung dünnerer Kabel ermöglichen und die Sicherheit von Ladeeinrichtungen und Fahrzeugen gewährleisten. Teslas V3 Supercharger nutzt diese Flüssigkühltechnologie.

.2 800V Hochvoltarchitektur: Viele neu entwickelte Elektrofahrzeuge, wie z. B. der Porsche Taycan, verfügen über ein 800V Hochvolt-Bordnetz. Dieses Hochvoltsystem kann die Ladezeit erheblich verkürzen. Bei gleicher Leistung führt eine höhere Spannung zu einem geringeren Strom, wodurch Energieverluste und Wärmeentwicklung während des Ladevorgangs reduziert werden.

3 Hochleistungs-Ladestationen: Hochleistungs-Ladestationen können eine bemerkenswert hohe Ladeleistung liefern. Beispielsweise kann eine 350-kW-Ladestation 80 % des Akkus in 15 Minuten aufladen. Diese Ladestationen unterstützen in der Regel mehrere Standards wie CHAdeMO, CCS, GB/T usw., um die Kompatibilität mit verschiedenen Fahrzeugen zu gewährleisten.

4 Batteriemanagementsystem (BMS): Das Batteriemanagementsystem spielt eine Schlüsselrolle beim Hochleistungsladen. Es kann den Zustand der Batterie überwachen, wie z. B. Temperatur, Spannung und Ladezustand, und einen sicheren und effizienten Ladevorgang gewährleisten. Das BMS kann die Ladestrategie optimieren, um eine Überhitzung oder Überladung der Batterie zu vermeiden und somit die Lebensdauer der Batterie zu verlängern.

Wärmeableitung

Mit steigender Ladeleistung werden die Anforderungen an die Wärmeableitung der Geräte immer anspruchsvoller. Wenn beispielsweise eine 480-kW-Ladestation mit voller Leistung betrieben wird, übersteigt ihr Wärmeableitungsbedarf 20 kW. In Ladebereichen für schwere Nutzfahrzeuge, die einen Hochleistungs- und Langzeitbetrieb erfordern, sind eine effektivere Wärmeableitung und eine höhere Gerätezuverlässigkeit unerlässlich. Im Bereich der Wärmeableitung sind die drei Haupttechnologien die traditionelle direkte Belüftung, unabhängige Luftkanäle und Flüssigkeitskühlung. Unter diesen bieten unabhängige Luftkanäle und Flüssigkeitskühlung ein relativ hohes Schutzniveau.

Gesamteffizienz

Aufgrund der hohen Leistung wird das Effizienzproblem deutlicher, was die Wärmeableitung und die wirtschaftlichen Vorteile der gesamten Station beeinträchtigt. Im Bereich der Leistungsänderung ist neben der Optimierung von Topologie und Systemebene auch die Anwendung neuer Halbleiterbauelemente wie Siliziumkarbid-Bauelemente von entscheidender Bedeutung. Derzeit steht die Anwendung von Siliziumkarbid-Bauelementen jedoch noch vor einigen Herausforderungen, darunter Kosten, Bedarf an Hochfrequenzansteuerung, Design unterstützender magnetischer Bauelemente, Wärmeableitung und Kurzschlussschutz.

Geräuschpegel

Der Geräuschpegel beeinträchtigt das Ladeerlebnis der Nutzer und den Standort der Station. Insbesondere in Umgebungen mit hohen Lärmschutzanforderungen dürfen laute Geräte nicht verwendet werden oder ihre Nutzung und Installation ist eingeschränkt. Beispielsweise müssen entsprechende Maßnahmen zur Lärmminderung getroffen werden. Bei der Lärmbekämpfung sind Lüfterlayout, Luftkanaldesign sowie die Verwendung von Schallisolations- und Schallabsorptionmaterialien Schlüsselfaktoren, die gemeinsam den Geräuschpegel beeinflussen.

Stromnetze

Die breite Anwendung von Hochleistungs-DC-Ladegeräten wird Auswirkungen auf das Stromnetz haben. Sie führt zu einer erheblichen Erhöhung der Stromnetzlast. Insbesondere in Einkaufszentren, Wohngebieten und anderen Szenarien, in denen die Stromnetzkapazität begrenzt ist, erfordert der Anschluss von Hochleistungs-Ladegeräten in der Regel eine zusätzliche Kapazitätserweiterung. Die Kapazitätserweiterung des Stromnetzes in diesen Gebieten ist nicht nur schwierig, sondern auch kostspielig. Der schnelle Anstieg und Abfall der Leistung beim Hochleistungs-Laden führt zur Verschärfung von Stromnetzschwankungen, was eine Herausforderung für die Stabilität des Stromnetzes darstellt. Diese schnelle Leistungsänderung kann die Spitzen- und Talcharakteristik des Stromnetzes beeinflussen, die Spitzen-Tal-Differenz erhöhen und auch zu einer Verschiebung der Spitzen-Tal-Zeiten führen, was sich somit auf die wirtschaftlichen Vorteile des Stationsbetriebs auswirkt.

Stromverteilung

In Bezug auf die Stromverteilungskapazität, Kabelverlegung und andere technische Anwendungen kann ein 360kW/480kW-Gerät mehr als 3/4 Mal so leistungsfähig sein wie ein 120kW-Ladegerät. Daher haben sich viele 360kW/480kW-Geräte für die "Station-in-Station"- oder Demonstrationsstation entschieden, wie z.B. Tesla V3.

Erstens wird die Flüssigkeitskühltechnologie zur Standardkonfiguration von Hochleistungsladeeinrichtungen, um die Wärmeableitungseffizienz und die Lebensdauer der Geräte zu verbessern.

Zweitens reifen intelligente und Vernetzungstechnologien allmählich aus. Durch das Internet der Dinge (IoT), Big Data und künstliche Intelligenz können Ladepunktbetreiber Fernüberwachung, Fehlerdiagnose und dynamische Preisgestaltung von Geräten realisieren und die Betriebseffizienz verbessern.

Drittens werden Hochleistungsladepunkte stärker auf Kompatibilität und Vielseitigkeit Wert legen. Sie können sich an NEVs verschiedener Marken, Modelle und Spezifikationen anpassen, Barrieren zwischen Fahrzeugen und Ladepunkten abbauen und den Nutzern ein bequemeres Ladeerlebnis bieten.

Viertens wird die Hochleistungsladung eine engere Integration mit erneuerbaren Energiequellen erfahren. Die Nutzung von Solar- und Windenergie zum Betreiben von Ladestationen ermöglicht ein wirklich grünes Laden, reduziert weiter die Kohlenstoffemissionen und fördert die Entwicklung nachhaltiger Energie.