Ladeverluste beim E-Auto

Mittlerweile zieht sich der Begriff „Ladeverluste“ hier im Forum durch sehr viele Themen.
Ich versuche das einmal für mich gebündelt an dieser Stelle zum Nachlesen zu erfassen. Vielleicht profitieren später dann ja auch andere davon.
Daher mein Aufruf: Alles was zum Thema Ladeverluste gehört, einfach mal hier reindrücken.

Wichtig dabei ist es mir, dass es vorzugsweise um Fakten geht, und weniger um die Tatsache, ob das Sinn macht, ob man das braucht, oder ob man da schlicht anderer Meinung ist.
Und wenn die nachfolgenden Gründe sich nicht vermeiden lassen, dann aber mit dem nötigen Respekt und ohne irgendwelche Anfeindungen.
Ich selbst bin der Meinung, dass mich, seit ich E-Autos fahre, die Ladeverluste eigentlich gar nicht interessieren, lasse mich da aber gerne mit Fakten vom Gegenteil überzeugen.

Was ist meine Intension zu diesem Thema:
Ich komme ja aus der alten Verbrennerschule.
Dort messe ich, was in das Auto an Energie (Sprit) eingefüllt wird und was davon an den Rädern ankommt (Laufleistung).
Anhand diesen beiden Werten kann ich relativ einfach einen Verbrauch errechnen.
Wenn ich also 40 Liter getankt habe, und ich damit 800km weit gekommen bin, dann habe ich einen Verbrauch von 5 Liter auf 100 Kilometer.
Dabei muss ich mich darauf verlassen, dass die Werte an der Zapfsäule genauso zuverlässig zu behandeln sind, wie die Streckenangabe im Auto.
Hin und wieder stimmt der errechnete Wert nicht mit dem im Fahrzeug angezeigten Verbrauchswert überein, das schulde ich jedoch der Tatsache, dass ich nur bis zum automatischen Abschalten der Zapfpistole fülle.
Und das kann je nach Tanksäule durchaus unterschiedlich sein.
Ergo ist mal mehr und mal weniger im Tank, wenn die Zapfsäule sagt: „Tank ist voll“.
Mit der Zeit habe ich mir abgewöhnt, den Verbrauchswert im Auto nachzuschauen, da beispielsweise im Winter die oft genutzte Standheizung vermutlich nicht mit erfasst wird.
Auch kompensiert sich die Unschärfe des „vollen Tanks“ mit jeder weiteren Tankfüllung, diese Messungenauigkeit ist für meine Langzeitberechnung mit zunehmender Erfassung eher gering.
Und ich führe für alle meine Fahrzeuge seit vielen Jahren ein Tankbuch.
Hauptsächlich geht es mir dabei immer um eine monatliche Betrachtung: Was habe ich eingefüllt, um wie weit bin ich damit gekommen.

Nun kommt seit einigen Jahren bei mir ein E-Auto ins Spiel.
Auch hier schaue ich, was rein geht und wie weit ich damit gekommen bin.
Habe ich beispielsweise 40kWh geladen und bin damit 200km weit gekommen, ergibt sich ein rechnerischer Verbrauch von 20kWh auf 100 Kilometer.
Soweit, so gut.
Allerdings weicht die Verbrauchsanzeige im Auto selbst entgegen dem Verbrenner deutlich vom errechneten Wert ab.
Das liegt zum Einen daran, das die geladene Energie bis zum E-Motor auf der Achse verlustbehaftet ist, und zum Anderen möglicherwiese daran, dass das Auto vielleicht nur den Verbrauch des Antriebes misst und „Nebenverbräuche“ (z. B. Heizung/Klima) eher unberücksichtigt lässt.
Aber auch ein E-Auto findet den Einzug in mein Tankbuch und ich ermittle auch dort den monatlichen Durchschnittsverbrauch.
Taugen tut der errechnete Wert jedoch nur für die eigene Buchhaltung, keinesfalls für Gesprächsstoff mit anderen E-Autofahrer, um bei einem Schnelllader die Zeit etwas zu überbrücken.

Ich frage mich nun, ob es doch Sinn macht, die Ladeverluste zu kennen und ich meine Einstellung dazu vielleicht korrigieren sollte.
Da stellt sich für mich jedoch zu Beginn einmal die Frage der Datenerfassung.

Ich verlasse mich beim Schnelllader (HPC) auf den angezeigten Wert des Betreibers und nehme das einfach mal als glaubhaften Wert der geladenen Energie (MP4) so hin.
Bei der heimischen Wallbox kommen aufgrund der zusätzlichen Umwandlung von Wechselstrom (AC) zu Gleichstrom (DC) verständlicherweise noch Verluste hinzu, welche bei einer Energieumwandlung immer entstehen
(Leitungsverluste lasse ich jetzt der Einfachheit halber einfach mal außen vor).
Diese werden am MP1 zwar erfasst, kommen jedoch bei MP3 nicht an.
Ich kann direkt vor einer Wallbox ja den Energiegehalt mittels einem geeichten Zähler (MP1) erfassen.
Aber wie sieht es hinter der Wallbox aus (MP2)?
Und was kommt davon noch in der Batterie an (MP3)?
Und zum Schluss natürlich noch die spannende Frage, was ist am Ende davon wirklich nutzbar (MP6)?
Sind glaubhafte Werte an den einzelnen Messpunkten nicht die Basis für eine objektive Betrachtung der Ladeverluste?
So zumindest mein bisheriges Verständnis.

Ich freue mich auf einen regen Austausch und hoffe, am Ende einen Meter schlauer zu sein.

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Meine Meinung: nein

die „genaue“ Erkenntnis bringt mich keinen KM weiter. Bin aber auch einer der Fahrer, die nicht mit 110 auf der rechten Spur kleben, sondern bis nach Hause zur Wallbox gerne auch durchprügeln.

Der glaubhafte Wert ist der der Charger. Die im öffentlichen Raum sind nämlich geeicht. Alles, was im Fahrzeug geschieht, ist Herstellerssache. Ich gehe einfach von 10 % aus (insofern ich mir darüber tatsächlich Gedanken mache).

Mir ist es das nicht wert, darum zu rechnen, um am Ende des Tages 0,30 € zu sparen.


Antwort meiner lokalen Ai

Ja. Die Ladeverluste unterscheiden sich deutlich zwischen AC- und DC-Laden und hängen stark von Leistung, Temperatur und Fahrzeugtechnik ab.

AC-Laden (Wechselstrom)

Beim AC-Laden übernimmt das Auto die Umwandlung von Wechselstrom in Gleichstrom über den bordeigenen Ladegerät/Inverter.

Typische Verluste:

  • 3-phasig 11 kW: etwa 5–10 %
  • 1-phasig 2–3,7 kW: eher 10–20 %

Warum sind niedrige Leistungen schlechter?

  • Steuergeräte, Kühlmittelpumpen, Batteriemanagement und Bordelektronik laufen unabhängig von der Ladeleistung mit.
  • Diese Grundlast fällt bei 2 kW genauso an wie bei 11 kW.
  • Daher sind lange Ladevorgänge ineffizienter.

Beispiel:

  • 50 W Dauerverbrauch für Steuergeräte:
    • bei 2,3 kW Ladeleistung → rund 2,2 % Zusatzverlust
    • bei 11 kW → nur 0,45 %

DC-Laden (Schnellladen)

Beim DC-Laden erfolgt die AC/DC-Wandlung bereits in der Ladesäule. Das Fahrzeug erhält direkt Gleichstrom für die Batterie.

Typische Verluste:

  • meist 2–6 %
  • häufig sogar etwas besser als schnelles AC-Laden.

Allerdings kommen hier andere Effekte hinzu:

Hohe Ströme erzeugen Wärme

Die elektrischen Verluste steigen näherungsweise mit dem Quadrat des Stroms (I²R-Verluste).

Deshalb:

  • 50 kW erzeugen deutlich weniger Wärme als 300 kW.
  • Bei 300–400 kW muss die Batterie aktiv gekühlt werden.
  • Kühlpumpen, Ventilatoren und Klimakompressor verbrauchen zusätzliche Energie.

Batterietemperatur spielt eine große Rolle

  • Ist die Batterie kalt, wird zunächst Energie zum Erwärmen verwendet.
  • Ist sie sehr heiß, muss aktiv gekühlt werden.
  • Beides erhöht die Verluste.

Praxiswerte

Von der Steckdose bis in die Batterie landen typischerweise:

AC 2,3 kW Schuko 80–88 %

AC 11 kW Wallbox 90–95 %

DC 50–150 kW 93–97 %

HPC 250–400 kW 90–95 %

Beim XPeng G6

Dein G6 Long Range mit LFP-Akku und 800-Volt-System dürfte ungefähr folgende Werte erreichen:

  • 11 kW AC zuhause: etwa 93–95 % Wirkungsgrad
  • 300 kW HPC im optimalen Fenster: etwa 92–95 %
  • Kalter Akku am HPC: teilweise nur 88–92 %, weil zunächst geheizt wird.
  • Sehr hoher SoC (>80 %): ebenfalls etwas schlechter, da die Zellbalancierung zunimmt.

Interessant ist deshalb ein Effekt:
Ein gut vorkonditionierter Akku an einem 300-kW-Alpitronic-Lader kann insgesamt effizienter laden als ein kalter Akku über mehrere Stunden an einer Schuko-Steckdose.

Für die Stromkosten zuhause rechnen viele Nutzer pauschal mit ca. 10 % Ladeverlusten bei AC und ca. 5–8 % bei DC. Das passt in der Praxis meist erstaunlich gut.

Ja, die gute alte KI muss da auch wieder herhalten.
Und wenn auch diese mit Prozenten um sich wirft, so frage ich mich, woher nimmt sie den zweiten Wert, um mit einem ersten Wert den Prozentwert ermitteln zu können?
„Typischerweise“ ist für mich zumindest von einer KI ein geschöntes Argument, um mir das Ergebnis glaubhaft verkaufen zu können.

Dein G6 Long Range mit LFP-Akku und 800-Volt-System dürfte ungefähr folgende Werte erreichen:

  • 11 kW AC zuhause: etwa 93–95 % Wirkungsgrad
  • 300 kW HPC im optimalen Fenster: etwa 92–95 %
  • Kalter Akku am HPC: teilweise nur 88–92 %, weil zunächst geheizt wird.
  • Sehr hoher SoC (>80 %): ebenfalls etwas schlechter, da die Zellbalancierung zunimmt.

Zumindest hier wird von „dürfte ungefähr“ geschrieben.
Also doch eher theoretisch und geschätzt.

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Natürlich ist das geschätzt. Wie ein llm funktioniert ist auch klar. die 10 % sind wiederum trotzdem eine Annahme, die voll klar geht.

Siehe auch adac Ladeverluste beim Elektroauto: So viel geht beim Laden verloren

Auch beim HPC gibt es noch eine Unterscheidung:
1.) Laden mit der direkten Batteriespannung ab ca. 600V aufwärts beim G6
2.) Laden an einem 400V Lader. ( deutlich durch eine feste Ladespannung von ca. 420V )

Im zweiten Fall wandelt ein interner DC/DC Wandler die 400V Ladespannung in die eigentliche Batterie Ladespannung um, allerdings nur bis zu einer gewissen Leistung ( vermutlich bis ca. 150kW ) unter zusätzlichen Verlusten.

Die 420V habe ich schon gesehen. Ansonsten sind es nur plausible Annahmen meinerseits.

Zitat aus dem oben verlinkten Artikel des ADAC:

Dabei wurden die Fahrzeugbatterien vier verschiedener Elektroautos stets unter gleichen Bedingungen um 20 % aufgeladen. Anschließend wurden die jeweiligen Strommengen am geeichten Stromzähler (inkl. Ladeverluste) mit der in der Batterie gespeicherten Energie aus dem Batteriemanagementsystem verglichen.

Also wird dabei die zugeführte Energiemenge zwar genau gemessen, beim Verbrauch stützt man sich aber auf Werte, die ein BMS liefert.

Ich behaupte weiterhin:
Die Hauptaufgabe eines BMS ist eine kontrollierte Aufnahme/Abgabe der Energie, welche unter vorhandenen Bedingungen der Batterie zugeführt/entnommen werden kann/soll.
Die Ermittlung von SoC oder auch aktueller Verbrauchswerte ist nur eine Begleiterscheinung und kann vom BMS nur geschätzt (berechnet), jedoch nicht belastend gemessen werden.
Aber jeder nimmt diesen Wert für eine „objektive“ Berechnungen.

Ich vertrete eben die Meinung, dass eine Ladeverlustberechnung ohne Mithilfe eines Herstellers (sei es Wallbox, HPC oder Auto) nicht durchführbar ist.
Alles andere ist und bleibt eine Schätzung.

Es ändert nichts an der Tatsache, dass die zugeführte Energie, ob Ladeziegel, Wallbox oder HPC, am Ende nicht als Drehzahl am Rad ankommt.
Ich denke, das ist unumstößlich.
Jedoch fehlt mir ein belastbarer Beweis, wieviel genau bei welcher Methode auf der Strecke bleibt.

Es gibt noch die sekundären Ladeverluste. Die entstehen, wenn das Auto beim Laden einfach rumsteht und Strom verbraucht. Beim Laden am HPC ziemlich unwichtig, beim Laden an 230V kann das entscheidend sein. Denn da kann das Auto schon die Hälfte der Ladeenergie gleich wieder auffressen.


Ich war gestern mit dem P7+ LR bei IONITY mit 4 km Reichweite angekommen und habe auf Empfehlung auf 100% vollgeladen.
Berechnet wurden 87,680 kWh für die mit 74,9 kWh angegebene Batterie.
Das entspricht dann zirka 17% Differenz. Da die Batterie nicht ganz leer war (Restreichweite und Puffer) gehe ich mal von etwa 15% Ladeverlust aus.

Ich war auch gerade mit dem G6 beim Laden, von 18-100% hat mir enbw 76kWh berechnet.

Das entspricht 15,6% Verlust, das ist schon happig. War allerdings erst der zweite Ladevorgang überhaupt, also vielleicht auch noch nicht vollständig kalibriert und die Anzeige nicht korrekt?

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Ich habe eben mal geschaut, wie hoch die Verluste beim AC Laden sind. Mein MID Zhler der WB zeigt 10,38 kW an, laut CarScanner kommen 10 kW in der Batterie an.
Heißt also, dass das System circa 400 Watt schluckt.
Weitere Verluste entstehen sicherlich noch einmal im Fahrzeug selbst. In Summe komme ich an der heimischen WB immer auf circa 10% Verluste im Sommer.

Hier ein Beispiel der Ladeverluste an der AC Wallbox.

Ich habe 27,7 kWh geladen und 31% nachgeladen.
Das entspricht 0,893 kWh pro Prozent SoC.
Bei einem 80 kWh Akku sind das gut 10% Laderverlust.