Ein Porsche Taycan an einer Schnellladesäule. Wie viel Leistung der Akku annimmt, entscheidet vor allem das Fahrzeug. Quelle: Porsche AG, Porsche Newsroom
Warum Elektroautos ab 80 Prozent langsamer laden
Ein Elektroauto kann bei niedrigem Ladestand und passender Akkutemperatur kurzzeitig mehrere hundert Kilowatt aufnehmen. Auf dem Weg zu 100 Prozent sinkt die Leistung dann deutlich. In den meisten Fällen liegt kein Defekt vor. Das Batteriemanagementsystem, kurz BMS, begrenzt den Strom bewusst, damit Spannung und Temperatur jeder Zelle innerhalb der vom Hersteller festgelegten Grenzen bleiben.
Die bekannten 80 Prozent sind eine praktische Marke für die Reiseplanung, aber kein universeller Schalter. Manche Modelle beginnen früher mit der Reduzierung, andere halten eine hohe Leistung bis in den Bereich von 70 bis 80 Prozent. Zellchemie, Aufbau des Akkupakets, Temperatur, Startladestand, Alter und Software formen gemeinsam die Ladekurve.
Die Spitzenleistung ist nur eine Momentaufnahme
Eine Angabe von 150, 250 oder 320 kW bezeichnet den besten Abschnitt einer Sitzung unter bestimmten Bedingungen. Sie bedeutet nicht, dass das Auto diese Leistung vom Einstecken bis zur Abfahrt halten kann. Für die Standzeit zählt stärker, welche Durchschnittsleistung zwischen dem Ladestand bei der Ankunft und dem gewünschten Ziel erreicht wird.
Porsche nennt für den aktuellen Taycan bis zu 320 kW und 18 Minuten von 10 auf 80 Prozent unter den eigenen Bedingungen. Nach Angaben des Unternehmens kann die Performance Battery Plus bis zu fünf Minuten über 300 kW und bis ungefähr 75 Prozent über 200 kW bleiben. Oberhalb von 80 Prozent fällt die Leistung deutlich. Diese Werte erklären den Unterschied zwischen Spitze und Durchschnitt, gelten aber nicht als Musterkurve für jedes Elektroauto.
Auch eine 350-kW-Säule drückt nicht automatisch 350 kW in jedes angeschlossene Fahrzeug. Ladestation und Auto stimmen sich fortlaufend ab. Die Säule meldet ihr Angebot, das BMS fordert nur die für den Akku zulässige Leistung an. Die engste Grenze entscheidet, darunter Säule, Kabel, geteilte Standortleistung, Spannungsarchitektur und Batteriezustand.
Was in einer fast vollen Zelle passiert
Beim Laden wandern Lithium-Ionen durch den Elektrolyten und werden im Material der Anode eingelagert. Mit steigendem Füllstand nähert sich die Zellspannung der oberen Herstellervorgabe. Die Ionen mit unverändert hohem Tempo einzulagern, würde größere Überspannungen und zusätzlichen elektrochemischen Stress verursachen.
Lithium-Ionen-Akkus nutzen deshalb üblicherweise ein Verfahren mit konstantem Strom und konstanter Spannung, kurz CC-CV. In der ersten Phase darf hoher Strom fließen. Erreichen die Zellen ihre Zielspannung, hält die Steuerung die Spannung unter der Obergrenze und lässt den Strom sinken. Die letzten Prozent brauchen dadurch mehr Zeit.
NREL-Unterlagen zum extremen Schnellladen nennen eine weitere Einschränkung: Hoher Strom und hohe Spannung sollen nicht gleichzeitig auftreten. Können die Ionen nicht schnell genug in die Anode gelangen, kann sich metallisches Lithium auf ihrer Oberfläche ablagern. Dieses Lithium-Plating verbraucht aktives Lithium, beschleunigt die Alterung und kann die Sicherheit beeinträchtigen. Das Abregeln hilft, diese Kombination zu vermeiden.
Die Temperatur kann die ganze Kurve verändern
Ein kalter Akku nimmt normalerweise nicht denselben Strom an wie ein Paket in seinem optimalen Temperaturfenster. Ionentransport und Reaktionen laufen langsamer, während das Risiko für Lithium-Plating steigt. Das BMS begrenzt daher die Anforderung, bis das Thermosystem die Zellen erwärmt hat.
Zu viel Wärme setzt die Grenze von der anderen Seite. Schnellladen erzeugt Hitze im Akku und in elektrischen Bauteilen. Können Kühlmittel, Pumpen, Lüfter und Kältekreis die vorgesehene Temperatur nicht halten, fordert das Auto weniger Leistung an. Dasselbe Fahrzeug kann deshalb bei zwei Besuchen an einer funktionierenden Säule unterschiedliche Kurven zeigen.
Die Vorkonditionierung bringt den Akku schon vor der Ankunft in den günstigen Bereich. Tesla empfiehlt, einen Supercharger im Fahrzeugnavi auszuwählen, damit die Hochvoltbatterie unterwegs vorbereitet wird. Auch der Charging Planner von Porsche berücksichtigt die thermische Vorbereitung. Die genaue Aktivierung unterscheidet sich je nach Modell: Eine Adresse in einer Smartphone-App zu öffnen, startet nicht zwangsläufig die Akkukonditionierung.
Warum die letzten Prozent unverhältnismäßig lange dauern
Das BMS überwacht Zellgruppen und keinen vollkommen gleichmäßigen Behälter. Das Paket erreicht seine obere Grenze, sobald die Zelle mit der höchsten Spannung an ihr Maximum kommt, auch wenn andere geringfügig zurückliegen. Gegen Ende kann das System kleine Ströme nutzen, um solche Unterschiede auszugleichen.
Deshalb schreitet die Restzeitanzeige manchmal langsam voran oder wird kurz vor voll neu berechnet. Tesla weist in seinen Ladehinweisen darauf hin, dass der Vorgang bis 100 Prozent bei niedriger Leistung weiterlaufen kann, obwohl die Anzeige beinahe fertig wirkt, und dass in dieser Phase nur wenig zusätzliche Energie gespeichert wird.
Der Effekt tritt auch beim AC-Laden auf, fällt am DC-Schnelllader aber stärker auf. Ein Rückgang von 250 kW auf wenige Dutzend Kilowatt verändert eine Autobahnpause erheblich. Zu Hause, wo viele Anlagen ohnehin 7 oder 11 kW liefern, wirkt die Schlussphase weniger auffällig, obwohl der Akku dieselben Schutzgrenzen anwendet.
Achtzig Prozent sind eine Empfehlung, kein Verbot
Das US-Energieministerium erklärt, dass die meisten Batterien ihre Schnellladeleistung zwischen 80 und 100 Prozent reduzieren, und empfiehlt ein an Strecke und Bedingungen angepasstes Ziel. Auf einer Route mit zuverlässigen Säulen verkürzt die Abfahrt um 80 Prozent die Pause und gibt den Anschluss frei. Ist der nächste Standort weit entfernt, reduziert Kälte die Reichweite oder fehlt am Ziel eine Lademöglichkeit, kann sich das Warten auf zusätzliche Energie lohnen.
Auch die Empfehlung für den Alltag ist nicht überall gleich. Einige Autos mit LFP-Zellen verlangen gelegentlich 100 Prozent, damit die Ladestandsanzeige kalibriert bleibt. Andere Modelle empfehlen im täglichen Betrieb 70, 80 oder 90 Prozent. Das Handbuch und die Anzeige des konkreten Fahrzeugs haben Vorrang vor einer pauschalen Regel.
Kurz vor einer langen Fahrt auf 100 Prozent zu laden ist zudem etwas anderes, als das Auto mehrere Tage voll stehen zu lassen. Empfiehlt der Hersteller wenig Zeit bei hohem Ladestand, lässt sich das Ende der Sitzung auf die Abfahrtszeit programmieren.
So wird die Langstrecke tatsächlich schneller
Sinnvoll ist die Ankunft mit einer sicheren Reserve, aber einem ausreichend niedrigen Ladestand für den schnellen Kurvenabschnitt. Falls das Modell dies verlangt, sollte die Säule im eingebauten Navi ausgewählt werden, damit die Vorkonditionierung startet. Außerdem müssen Spannung und Leistung des Standorts zum Fahrzeug passen; die große Zahl auf dem Gehäuse allein genügt nicht.
Ist ein weiterer zuverlässiger Halt erreichbar, können zwei kurze Sitzungen schneller sein als einmaliges Warten bis fast 100 Prozent. Porsche zufolge führt Laden über 80 Prozent bei guter Infrastruktur nur selten zu einer früheren Ankunft. Auf dünn versorgten Strecken, im Winter oder ohne Anschluss am Ziel sieht die Rechnung anders aus.
Die sinkende Leistung nahe voll ist somit keine verschenkte Fähigkeit, sondern kontrollierter Schutz. Das BMS passt das Tempo an Spannung, Temperatur und elektrochemische Grenzen an. Der Spitzenwert zeigt, wie schnell eine Sitzung beginnen kann; die vollständige Ladekurve sagt wesentlich mehr über die tatsächliche Reisezeit aus.
