Ladeverlust

Ladeverlust beim Hochleistungs-DC-Laden ist die Differenz zwischen der von der Ladestation gelieferten Energie und der Energie, die letztlich in der Batterie des Fahrzeugs gespeichert wird.

Der Unterschied weist normalerweise nicht auf einen ungenauen Lader hin. Öffentliche DC-Lader verwenden für die Abrechnung regulierte Messsysteme, messen aber den Ladevorgang – nicht die endgültige Menge an chemischer Energie, die in den Batteriezellen gespeichert wird.

Ein Teil der Energie wird in Kabeln, Verbindungen, Fahrzeughardware und der Batterie selbst in Wärme umgewandelt. Ein anderer Teil wird absichtlich für Batterieheizung, Kühlung, Pumpen, Lüfter, Steuergeräte und andere während der Sitzung laufende Systeme verbraucht.

In diesem Artikel umfasst Ladeverlust beides:

physikalische Verluste, die elektrische Energie in Wärme umwandeln
vom Fahrzeug während des Ladevorgangs verwendete Hilfsenergie

Der Hilfsverbrauch ist nicht zwangsläufig verschwendete Energie. Batterieheizung und Kühlung können für schnelles, sicheres und reproduzierbares Laden erforderlich sein. Diese Energie wird jedoch trotzdem nicht in der Batterie gespeichert.

Ladeverlust berechnen

Ladeverlust wird normalerweise als Prozentsatz ausgedrückt:

Ladeverlust = (Gelieferte Energie - Gespeicherte Energie) / Gelieferte Energie

Wenn ein Lader 70 kWh liefert und die Batterie 66 kWh speichert, beträgt der geschätzte Ladeverlust:

(70 kWh - 66 kWh) / 70 kWh = 5.7%

Die Ladeeffizienz ist der umgekehrte Ausdruck:

Ladeeffizienz = Gespeicherte Energie / Gelieferte Energie

In diesem Beispiel liegt die Ladeeffizienz bei etwa 94.3%.

Die Schwierigkeit liegt nicht in der Formel, sondern darin, einen genauen Wert für die tatsächlich in der Batterie gespeicherte Energie zu erhalten.

Was der Lader misst

Ein öffentlicher DC-Lader misst die elektrische Energie, die während der Ladesitzung übertragen wird. Dieser Wert wird zur Berechnung der Rechnung verwendet und wird normalerweise auf dem Display des Laders oder auf dem Ladebeleg angezeigt.

Es ist wichtig, vier verschiedene Werte voneinander zu trennen:

Abgerechnete Energie wird vom Lader in kWh gemessen.
Ladeleistung des Laders ist die vom Lader gemeldete momentane Ladegeschwindigkeit in kW.
Ladeleistung des Fahrzeugs wird vom Fahrzeug gemessen oder geschätzt.
Zusätzlich geladene Batterienenergie muss normalerweise aus Batteriedaten berechnet oder aus der Änderung des Ladezustands geschätzt werden.

Der Lader misst nicht die endgültige chemische Energie, die in den Zellen gespeichert wird. Eine Ladesitzung kann daher korrekt erfasst werden, während die Batterie weniger Kilowattstunden speichert, als der Lader ausweist.

Was die Fahrzeuganzeige zeigt

Die im Auto angezeigte Ladeleistung kann etwas niedriger sein als die vom Lader angezeigte Leistung.

Lader und Fahrzeug verwenden getrennte Sensoren und Berechnungen. Der Lader misst gemäß seinem zugelassenen Messsystem, während das Fahrzeug einen Wert aus Messungen innerhalb seines eigenen Hochvoltsystems berechnet.

Der genaue Messpunkt auf Fahrzeugseite variiert je nach Hersteller. Abhängig vom Aufbau kann die angezeigte Leistung Folgendes darstellen:

in das Fahrzeug einfließende Leistung
Leistung auf dem internen Hochvolt-Bus
Leistung, die das Batteriepaket erreicht
einen vom Batteriemanagementsystem berechneten Wert

Die im Auto angezeigte Zahl sollte daher nicht automatisch als Nettoleistung interpretiert werden, die in den Zellen gespeichert wird. Der interne Widerstand der Batterie, der Verbrauch des Thermomanagements, Niedervoltverbraucher und andere Verluste können dennoch außerhalb oder nach dem auf dem Display dargestellten Wert auftreten.

Das erklärt, warum drei unterschiedliche Zahlen alle gültig sein können:

der Lader zeigt die höchste Leistung oder Energie
das Fahrzeug zeigt einen etwas niedrigeren Ladewert
die Batterie speichert weniger Energie, als einer der beiden Werte vermuten lässt

Gesetzliche Messung und Zertifizierung

Öffentliche Ladegeräte, die für kommerzielle Abrechnung verwendet werden, unterliegen den Anforderungen des gesetzlichen Messwesens. Das Prinzip ist mit einer Zapfsäule vergleichbar: Dem Kunden muss auf Basis eines Messsystems berechnet werden, das innerhalb definierter Genauigkeitsgrenzen bleibt.

In der Europäischen Union hat die Richtlinie (EU) 2026/706 die Messgeräterichtlinie geändert, um Messsysteme für Ladegeräte von Elektrofahrzeugen aufzunehmen. Sie ist am 9. April 2026 in Kraft getreten. Die Mitgliedstaaten müssen die Anforderungen bis April 2028 umsetzen und ihre nationalen Maßnahmen ab Oktober 2028 anwenden, mit Übergangsbestimmungen für bereits auf dem Markt befindliche Geräte und Zertifikate.

Die Richtlinie definiert den Übergabepunkt als den Punkt, an dem Energie zwischen der EVSE und dem Fahrzeug übertragen wird. Obwohl sich der physische Zähler im Ladeschrank befinden kann, muss das zugelassene EVSE-Messsystem die am definierten Übergabepunkt gelieferte Energie berücksichtigen. Kabelwärme sollte daher nicht einfach vollständig der dem Kunden berechneten Energie zugerechnet werden.

International bietet OIML G 22 Leitlinien, die die metrologischen und technischen Anforderungen sowohl für AC- als auch für DC-EVSE abdecken, einschließlich Zulassung, Eichung, Prüfung, metrologischer Daten und des vollständigen Verhaltens des Messsystems.

In den Vereinigten Staaten enthält NIST Handbook 44 Spezifikationen und Genauigkeitstoleranzen für Ladessysteme für Elektrofahrzeuge. NIST veröffentlicht außerdem Prüfverfahren zur Bewertung von Ladegeräten für Elektrofahrzeuge im Einzelhandel anhand dieser Anforderungen.

Diese Regeln stellen sicher, dass die kommerzielle Transaktion fair gemessen wird. Sie bedeuten nicht, dass jede abgerechnete Kilowattstunde in der Fahrzeugbatterie gespeichert wird.

Wo Ladeverlust entsteht

Beim HPC-Laden wandelt die Ladestation den AC-Strom aus dem Netz in geregelte DC-Leistung um und versorgt damit das Hochvoltsystem des Fahrzeugs. Der Onboard-AC-Lader des Fahrzeugs wird dabei umgangen, aber mehrere andere Verlust- und Verbrauchsstellen bleiben bestehen.

Die wichtigsten Ursachen sind:

Kabel- und Steckerverluste
Widerstand am Fahrzeugeingang und an den Kontakten
Schütze, Stromschienen, Sensoren und Hochvoltleitungen
Spannungsumwandlung, wo erforderlich
interner Widerstand in den Batteriezellen
Batterieheizung und Kühlung
Kühlmittelpumpen, Lüfter, Ventile und Kompressoren
Batteriemanagement und andere Steuerelektronik
DC/DC-Versorgung für das Niedervolt-Bordnetz

Unterschiede, die durch Rundung des SoC oder Kapazitätsschätzungen entstehen, sind keine physikalischen Ladeverluste. Sie sind Unsicherheitsquellen, wenn versucht wird, den Verlust aus öffentlich verfügbaren Ladedaten zu berechnen.

Kabel- und Steckerverluste

Hoher Strom erzeugt Wärme in Leitern und elektrischen Kontakten. HPC-Kabel sind daher häufig flüssigkeitsgekühlt, damit sie mehrere hundert Ampere führen können, ohne übermäßig dick, schwer oder heiß zu werden.

Der physische Energiezähler kann sich im Ladeschrank vor dem fest angeschlossenen Kabel befinden. Das gesetzliche Messwesen berücksichtigt jedoch das Verhalten des vollständigen Messsystems und seines definierten Übergabepunkts, nicht nur den Standort des Zählerbauteils.

Kabel- und Steckerverluste sind technisch dennoch wichtig. Sie beeinflussen thermische Grenzen, Kabelkühlung, Ladeeffizienz und den maximalen Strom, den das Equipment dauerhaft verkraften kann.

Diese Verluste werden bei 500–800 Ampere zunehmend relevant. Bei solchen Strömen können kleine Änderungen des Kontaktwiderstands, der Leitertemperatur, des Kabeldesigns und der Steckerkühlung die Wärmeentwicklung merklich beeinflussen.

Elektrische Verluste auf Fahrzeugseite

Nachdem der Strom ins Fahrzeug gelangt ist, fließt er durch den Fahrzeugeingang, Schütze, Stromsensoren, Stromschienen, Hochvoltleitungen und möglicherweise Spannungswandler, bevor er die Batterie erreicht.

Jeder Leiter und jede Verbindung hat einen gewissen Widerstand. Der Widerstand kann sehr gering sein, aber der Strom beim HPC-Laden ist hoch.

Die elektrische Erwärmung folgt:

Leistungsverlust = Strom² × Widerstand

Da der Strom quadriert wird, führt eine Verdopplung des Stroms zu viermal so hohen ohmschen Verlusten, wenn der Widerstand unverändert bleibt.

Zum groben Vergleich:

200 kW bei 400 Volt erfordern etwa 500 Ampere
200 kW bei 800 Volt erfordern etwa 250 Ampere

Das ist einer der Gründe, warum Hochvoltarchitekturen für das Schnellladen nützlich sind. Sie können die gleiche Leistung bei niedrigerem Strom liefern und damit die ohmsche Erwärmung in Kabeln, Steckern und Hochvoltleitern verringern.

Die tatsächliche Batteriespannung ändert sich mit SoC und Last, daher sind „400-Volt“ und „800-Volt“ Architekturklassen und keine festen Betriebsspannungen.

Interner Batterie-Verlust

Lithium-Ionen-Zellen haben einen internen Widerstand. Wenn Lade strom durch die Zellen fließt, wird ein Teil der eingehenden Energie in Wärme statt in gespeicherte chemische Energie umgewandelt.

Der interne Batterie-Verlust variiert mit:

der Zellchemie
dem Zellformat und dem Elektrodenaufbau
der Batterietemperatur
dem Ladestrom
dem Ladezustand
dem Alter der Batterie
der Ladestrategie des Herstellers

Der Verlust ist während einer Ladesitzung nicht konstant. Zellen können bei hohem Ladestrom mehr Wärme erzeugen, während das Laden nahe 100 % SoC mit geringerem Strom erfolgt, aber länger dauert.

Wenn die Batterietemperatur über den bevorzugten Betriebsbereich steigt, reduziert das Fahrzeug die Ladeleistung oder erhöht den Kühlaufwand. Ist die Batterie zu kalt, kann das Fahrzeug einen Teil der eingehenden Energie zum Heizen verwenden.

Zwei EVs mit derselben angegebenen Spitzenladeleistung können daher unterschiedliche Ladeeffizienz und unterschiedliches thermisches Verhalten haben.

Energieverbrauch des Thermomanagements

Hochleistungsladen ist auch ein Thermomanagement-Prozess.

Während einer Ladesitzung kann das Fahrzeug folgende Komponenten betreiben:

Kühlmittelpumpen
Kühlerlüfter
Kältemittelkompressor
Kühlmittelventile
Batterie-Kühler
Hochvoltheizung
Wärmepumpe
Batterie- und Lade-Steuergeräte

Diese Systeme verbrauchen elektrische Energie, ihr Zweck ist jedoch, die Zellen und die Ladehardware innerhalb eines akzeptablen Temperaturbereichs zu halten.

Der überarbeitete Porsche Taycan zeigt den Umfang des Thermosystems, das für dauerhaftes HPC-Laden erforderlich ist. Porsche gibt Laden mit bis zu 320 kW an geeigneter 800-Volt-Hardware an, wobei unter geeigneten Bedingungen für bis zu fünf Minuten mehr als 300 kW verfügbar sind. Porsche hat außerdem erklärt, dass die überarbeitete Batteriekühlplatte die Kühlleistung von 6 auf 10 kW erhöht hat.

Der Wert von 10 kW beschreibt die Wärmeabfuhrkapazität, nicht zwingend einen elektrischen Verbrauch von 10 kW. Ein Kältemittel-Kühlsystem kann mehr thermische Energie abführen, als der elektrische Verbrauch von Kompressor, Pumpen und Lüftern beträgt.

Dennoch verringert die vom Thermosystem verbrauchte elektrische Energie den während der Sitzung für die Speicherung verfügbaren Anteil. Ihr Effekt ist relativ klein, solange die Batterie mehr als 300 kW aufnimmt, wird aber bedeutender, wenn die Ladeleistung abfällt oder wenn Heizen oder Kühlen über einen längeren Zeitraum fortgesetzt wird.

Wie Temperatur den Ladeverlust beeinflusst

Kalte Batterie

Eine kalte Batterie kann ihre maximale Ladeleistung in der Regel nicht aufnehmen. Das Fahrzeug kann die Batterie daher vor der Ankunft, während der Ladesitzung oder in beiden Fällen erwärmen.

Wenn das Batterieheizen stattfindet, während das Fahrzeug an den Lader angeschlossen ist, wird ein Teil der gelieferten Energie vom Heizer und dem Kühlsystem statt zur Erhöhung des SoC verwendet.

Dadurch kann der effektive Unterschied zwischen abgerechneter Energie und zusätzlich geladener Batterienenergie erheblich größer sein als bei einer Ladesitzung bei warmem Wetter.

Route-basierte Batterievorkonditionierung kann das Ergebnis verbessern. Das Fahrzeug verwendet während der Fahrt Energie, um die Batterie in Richtung ihrer bevorzugten Ladetemperatur zu bringen, sodass sie nach der Ankunft schneller mit dem Laden beginnen kann. Vorkonditionierung macht die Heizenergie nicht kostenlos, aber sie verändert, wann und wo diese Energie verbraucht wird.

Heiße Batterie

Eine heiße Batterie benötigt während des Ladens möglicherweise aktive Kühlung. Das kann nach folgenden Bedingungen auftreten:

längerer Fahrt mit hoher Geschwindigkeit
Bergfahrt
wiederholten HPC-Sitzungen
hohen Umgebungstemperaturen
starker Beschleunigung kurz vor dem Laden

Der Kompressor, die Kühlmittelpumpen und die Kühlerlüfter können mit hoher Leistung laufen. Wenn das Thermosystem die erforderliche Zelltemperatur nicht aufrechterhalten kann, reduziert das Fahrzeug die Ladeleistung.

Der Fahrer bemerkt möglicherweise laute Kühllüfter, warme Luft, die aus dem Fahrzeug austritt, oder eine Ladekurve unterhalb des erwarteten Niveaus.

Wie SoC den Ladeverlust beeinflusst

Ladeverlust ist entlang der Ladekurve nicht konstant.

Bei niedrigem und mittlerem SoC kann eine warme Batterie sehr hohen Strom aufnehmen. Das erzeugt mehr ohmsche Wärme in den Zellen und Hochvoltkomponenten.

Bei höherem SoC flacht die Ladeleistung ab und der Strom sinkt. Die momentanen ohmschen Verluste können dann niedriger sein, aber die verbleibende Sitzung dauert länger. Pumpen, Lüfter, Steuergeräte und andere Systeme verbrauchen in dieser Zeit weiterhin Leistung.

Das Laden von 80 auf 100 % kann daher im Hinblick auf Zeit und Hilfsenergie relativ ineffizient sein, auch wenn der Strom niedriger ist als während des Hochleistungsabschnitts der Sitzung.

Das ist einer der Gründe, warum 10–80 % zum häufigsten Bereich für den Vergleich von DC-Schnellladeleistungen geworden ist.

Batterienenergie aus SoC schätzen

Ladetests schätzen die gespeicherte Energie oft aus der SoC-Änderung und der angegebenen nutzbaren Batteriekapazität des Fahrzeugs.

Zum Beispiel:

80 kWh Nutzkapazität × 70% SoC-Anstieg = 56 kWh geschätzte zusätzlich geladene Batterienenergie

Wenn der Lader während derselben 10–80 %-Sitzung 59 kWh meldet, würde der berechnete Verlust lauten:

(59 kWh - 56 kWh) / 59 kWh = 5.1%

Diese Berechnung ist nützlich, aber keine präzise Messung.

Mögliche Unsicherheitsquellen sind:

gerundete SoC-Werte
nichtlineare SoC-Anzeige
unbekannte Batterietemperatur
nutzbare Kapazität, die sich mit der Temperatur ändert
Management von oberem und unterem Puffer
Batteriealterung
BMS-Kalibrierung
Hilfsverbrauch während der Sitzung
kleine zeitliche Unterschiede zwischen den Messwerten

Zum Beispiel beweist eine angezeigte Änderung von 10% auf 80% nicht, dass die Batterie genau 70.00% ihrer aktuellen nutzbaren Kapazität gewonnen hat.

Warum eine Ladesitzung die Batterie-SOH nicht messen kann

Ein öffentlicher Ladebeleg kann nicht als direkter Test für Batteriekapazität oder State of Health verwendet werden.

Angenommen, ein EV lädt von 10% auf 80%, und der Lader meldet 63 kWh geliefert. Teilt man 63 kWh durch 70%, würde das auf eine Batteriekapazität von 90 kWh hindeuten.

Dieser Schluss wäre unzuverlässig, weil die 63 kWh mehr enthalten als die in der Batterie gespeicherte Energie. Sie können außerdem enthalten:

elektrische und Batterie-Verluste
Batterieheizung oder -kühlung
Pumpen, Lüfter und Steuersysteme
Energieversorgung für das Niedervolt-System
Energieverbrauch, während das Fahrzeug wach bleibt

Die SoC-Werte bringen durch Rundung, BMS-Schätzung, temperaturabhängige nutzbare Kapazität, Pufferverwaltung und mögliche Neukalibrierung zusätzliche Unsicherheit mit sich.

Eine einzelne Sitzung kombiniert daher zu viele unbekannte Faktoren, um Batterieabbau zu isolieren.

Wiederholte Sitzungen unter ähnlichen Bedingungen können einen groben Trend zeigen, sind aber trotzdem nicht mit einem kontrollierten Kapazitätstest gleichzusetzen. Bessere Quellen zur Bewertung des SOH sind:

Daten des Batteriemanagementsystems
Diagnosewerkzeuge des Herstellers
wiederholte kontrollierte Entlade- und Ladetests
gemessener Batterie-Strom und -Spannung über einen definierten Zyklus
langfristige Trends der nutzbaren Kapazität unter vergleichbaren Bedingungen

Selbst diese Methoden müssen Batterietemperatur, SoC-Kalibrierung und die Pufferstrategie des Herstellers berücksichtigen.

Die kWh des Laders sagen Ihnen, wie viel Energie der Lader geliefert hat. Sie zeigen nicht direkt, wie viel nutzbare Batteriekapazität noch vorhanden ist.

Wie EVKX mit Ladeverlust umgeht

Die EVKX-Ladekurven basieren auf der Ladeleistung auf Laderseite. Das spiegelt wider, was der Fahrer an einem öffentlichen Lader erlebt: gelieferte Leistung, Ladezeit und vom Lader bereitgestellte Energie.

Um die vom Lader gelieferte Energie in geschätzte Batterienenergie umzuwandeln, verwendet EVKX derzeit eine pauschale Annahme von 5% Ladeverlust.

Geschätzte Batterienenergie = Vom Lader gelieferte Energie × 0.95

Zum Beispiel:

50 kWh × 0.95 = 47.5 kWh

EVKX würde daher schätzen:

50 kWh vom Lader geliefert
2.5 kWh Ladeverlust und Hilfsverbrauch
47.5 kWh in der Batterie gespeichert

Der Wert von 5% ist eine Berechnungsannahme, kein gemessener Wert für jedes Fahrzeug oder jede Ladesitzung.

Der tatsächliche Ladeverlust kann je nach folgenden Faktoren niedriger oder höher sein:

Batterie- und Umgebungstemperatur
Ladestrom
Ladezustand
Batteriechemie und Paketdesign
Kabel- und Ladeequipment
Thermomanagement-Aktivität
Hilfsverbrauch des Fahrzeugs

Die Verwendung einer einheitlichen Annahme macht EVKX-Ladevergleiche zwischen Fahrzeugen besser reproduzierbar. Die resultierenden Werte sollten als Vergleichsschätzungen und nicht als Labor-Messungen der Batterienenergie interpretiert werden.

Die gleiche Einschränkung gilt für die berechnete pro Minute hinzugefügte Reichweite. Sie hängt sowohl von der geschätzten Batterienenergie als auch von einem angenommenen Verbrauchswert ab.

Was Ladeverlust für Fahrer bedeutet

Ladeverlust wird normalerweise eher indirekt als über einen separaten Wert wahrgenommen.

Er kann sich zeigen als:

mehr abgerechnete kWh als aufgrund des SoC-Anstiegs erwartet
unterschiedliche Leistungswerte auf dem Lader und dem Fahrzeugdisplay
erhöhter Energieverbrauch beim Laden im Winter
laute Kühlsysteme bei heißem Wetter oder wiederholtem Laden
höhere Kosten pro nutzbarer kWh, als der reine Preis des Laders vermuten lässt

Ladeverlust ist nur ein Teil des praktischen Ladeerlebnisses. Für Langstreckenfahrten sind die Form der Ladekurve, die Verfügbarkeit von Ladepunkten, Batterievorkonditionierung, Zuverlässigkeit und die Dauer des Ladestopps meist auffälliger.

Für detaillierte Ladevergleiche ist die Unterscheidung zwischen gelieferter und gespeicherter Energie jedoch entscheidend. Ein Lader kann genau sein und die Sitzung korrekt abrechnen, während die Batterie weniger Energie speichert, als der Lader geliefert hat.