Batterien aufladen – Nahrung für den Geist [Der Akkuzyklus #4 | Veröffentlichung 2026]

Vor fünf Jahren haben wir mit Erkenntnissen von Claudius Jehle, CEO von volytica diagnostics GmbH, die Artikelreihe „The Battery Cycle“ gestartet, um Licht auf die Komplexitäten von Li-Ion-Batterien zu werfen.

Die Reihe lieferte eine Fülle wertvoller Erkenntnisse für alle, die sich mit der elektrischen Mobilität beschäftigen.

Nun, fünf Jahre später, kehren wir zu denselben Themen zurück – wieder in Zusammenarbeit mit Claudius Jehle – und bereichern sie mit Daten aus der Praxis sowie gelernten Erkenntnissen.

Die vollständig aktualisierte Artikelreihe wird außerdem in einer monografischen Sonderausgabe, die den Ausgaben von Sustainable Bus (sowie den Schwestermagazinen Sustainable Truck & Van und Powertrain International) im gesamten Jahr 2026 beiliegt, veröffentlicht.

Ihre Fragen, Rückmeldungen und Beiträge sind uns unter info@sustainable-bus.com willkommen.

Die Vorstellung von Batterien als bauchige Weindekanter, gefüllt mit schaumigem Bier – wie wir es im vorherigen Artikel zum Ladezustand taten – hilft enorm dabei, alltägliche Probleme bei der Schätzung des Ladezustands, bei Ausgleichsproblemen sowie plötzlichen Stillständen zu verstehen. Doch diese Analogie hilft auch stark dabei, typische Fragen zum Laden von Batterien zu verstehen, die wir in diesem Artikel behandeln werden.

Dort wird unter anderem erklärt, wie und warum eine Verdopplung der Ladeleistung die Ladedauer nicht halbieren kann – zumindest dann nicht, wenn man das Fahrzeug bis zur vollen Ladung aufladen möchte.

Beginnen wir mit Ladeanlagen für Fahrzeuge, also Bussen oder Lastwagen mit eher großen Batterien (>300 kWh), die den ganzen Tag über einen bestimmten Routenverlauf bedienen sollen, ohne oder nur mit wenigen Nachladevorgängen. In der Regel möchte man, dass die Batterie morgens zu 100 % geladen ist und am Ende des Tages noch etwas Reserve besitzt.

Ist das Laden im Depot eine kluge Entscheidung?

Doch das Aufladen einer Batterie auf 100 % vor Beginn des Tages ist nicht so einfach, wie man denken könnte. Zunächst „verhandelt“ der Ladegerät über ein spezielles Kommunikationsprotokoll mit dem Fahrzeug über den bevorstehenden Ladevorgang – dabei wird in erster Linie eine Vereinbarung über die geplante Ladeleistung getroffen, die das Ladegerät liefern kann und die die Batterie aufnehmen kann. Hier beschränken wir uns auf den Teil bezüglich der Batterie, denn zu diesem empfindlichen und fragilen Kommunikationsaspekt ließen sich endlose Artikel schreiben. Insbesondere erläutern wir die Situation bei gut dimensionierten und nicht übermäßig großen Batterien; bei überdimensionierten Batterien hat der unten beschriebene CV-Teil in der Regel keinen so großen Einfluss auf das Laden.

Es herrscht eine konstante Strömung – diese Phase wird daher als Konstantstromphase oder einfach CC-Phase bezeichnet (siehe Grafik rechts). In der Bier-Analogie füllt sich das Glas ständig und die Füllhöhe nimmt zu; sowohl das Bier steigt an als auch Schaum bildet sich – elektrochemisch gesehen entstehen auf der messbaren Spannung sogenannte „Überpotentiale“ (wenn Sie die vorherigen Artikel gelesen haben: Dies liegt an der Migration der voluminösen Ionen in die Elektroden, was gewissermaßen Energie erfordert; makroskopisch ist dies als reversible Spannungssteigerung sichtbar, die nach Beendigung der Ladung langsam wieder verschwindet – genauso wie der Schaum auf dem Bier…).

Sobald die Gesamtfüllhöhe, also Bier plus Schaum, dem Rand des Glases nahekommt – das heißt, wenn die Batteriespannung den absolut maximal zulässigen Wert erreicht – beginnen Ladegerät und Batterie schnell, ein neues, sanft veränderliches Stromprofil auszuhandeln, das die Gesamtfüllhöhe konstant auf dem Höchstwert hält – das ist die Konstantspannungs- oder CV-Phase. Im Grunde führt eine schrittweise Verringerung des Stroms dazu, dass der schaumige Anteil abnimmt, während der flüssige Anteil weiter ansteigen kann. Dieser gesamte Prozess wird oft als „CCCV-Laden“ bezeichnet.

Nehmen wir an, man würde mit dem Aufladen aufhören, sobald die Spannung zum ersten Mal den Höchstwert erreicht – das Schaumstoff würde sich setzen und, etwas überraschenderweise, wäre das Glas nach etwa 10 bis 30 Minuten nur zu 85 Prozent gefüllt. Es ist also genauso wie beim Bier zapfen: Der Bierfluss wird so reguliert, bis der Schaum den Rand erreicht, anschließend wird der Bierfluss reduziert, wodurch die Gesamthöhe konstant bleibt (CV), während sich nur das Verhältnis von Flüssigkeit zu Schaum ändert.

Eine Betrachtung der Folgen…

Welche Folgen hat das? Schauen Sie sich die Simulationsergebnisse im Diagramm an – eine direkte Konsequenz ist, dass eine Verdopplung der Ladeleistung die Ladedauer nicht halbieren kann, zumindest wenn man das Gerät vollständig aufladen möchte. Tatsächlich beschleunigt sich der CC-Bereich, aber auch nicht um den Faktor 2, da die Spannung viel schneller ansteigt und dadurch der CV-Bereich noch stärker hervortritt. Im Beispiel wird nach etwa 900 Sekunden sogar kein CV-Bereich erreicht (er würde sonst später kommen), doch durch die Verdopplung der Leistung wird der CV-Bereich bereits nach etwa 570 Sekunden erreicht, wodurch der Energieverbrauch um 24 % sinkt. Eine Verdreifachung der Leistung bringt das System offensichtlich sofort in den CV-Bereich (kein CC mehr sichtbar), wodurch der Energieverbrauch sogar unter das Doppelte fällt! Selbstverständlich handelt es sich hier nur um ein Beispiel, das möglicherweise nicht auf Ihre spezifischen Geräte anwendbar ist.

Überdimensionale Batterien – und das gilt insbesondere für LFP-basierte Akkus – weisen diesen Effekt nicht so ausgeprägt auf, wie hier beschrieben (da möglicherweise gar nicht die CV-Phase erreicht wird; es ist, als würde man etwa 1 Liter Bier in ein 1,5-Liter-Glas gießen: Es entsteht kaum genug Schaum, um den Rand zu erreichen).

Lernen Sie dazu: Eine 3-fach höhere Ladeleistung verkürzt die Ladedauer nicht unbedingt um das Dreifache!

Es ist durchaus möglich, dass die CV-Phase genauso lange dauert wie die CC-Phase. Um die ersten 80 Prozent aufzuladen, kann genauso lange dauern wie zum Aufladen der letzten 20 Prozent! Beobachten Sie das in Ihren Überwachungssystemen: Zunächst steigt der SoC linear an, danach sinkt er allmählich, bis er bei 100 Prozent anhält.

Die Oberleitungsaufladung (wie bei Straßenbussen oder einigen Ideen für Elektro-Lkw) verdient ebenfalls Erwähnung: Neben den offensichtlichen infrastrukturellen Herausforderungen bei der Instandhaltung eines Oberleitungsnetzes liegt eine echte Herausforderung in der elektrischen Ausstattung der Fahrzeuge: Die meisten Straßenfahrzeuge haben Gummireifen, die keinen elektrischen Strom leiten. Daher benötigen Fahrzeuge mit Gummireifen und Oberleitung zwei Oberleitungsdrähte – was die Infrastrukturkomplexität im Vergleich zu Zügen mit Metallreifen erhöht. Das eigentliche Problem ist jedoch die Sicherheit: Bei Fahrzeugen mit Metallrädern würde ein elektrischer Fehler (zum Beispiel, wenn ein leitender Draht den Fahrzeugrahmen berührt und diesen unter hohem Spannungsniveau setzt) sofort über die Räder in den Boden abgeleitet; das Risiko, dass der Fahrzeugrahmen oder die Karosserie unter Spannung steht, ist sehr gering. Bei Fahrzeugen mit Gummireifen könnte hingegen ein elektrischer Fehler das gesamte Fahrzeug unter Spannung setzen, und ein Passagier, der die Karosserie berührt, könnte einen Stromschlag erhalten.

Elektrischer Schlag. Die Folge ist, dass die elektrische Ausstattung solcher Fahrzeuge Komplexität und Kosten verursacht, was die wirtschaftliche Realisierung erschwert.

Falls Sie dies in Ihren Daten bei Annäherung an 100 % nicht beobachten können, liegt der sehr wahrscheinliche Grund darin, dass der angezeigte SoC nicht der tatsächliche, „echte“ SoC ist. OEMs und Hersteller unterscheiden zwischen dem mitgeteilten SoC (oft „betrieblicher SoC“) und dem „echten“, intern berechneten SoC („technischer SoC“), was insbesondere bei überdimensionierten Batterien von Bedeutung ist, wo die nutzbare, betriebliche Nettokapazität erheblich von der technisch verfügbaren Kapazität abweicht.

Der tatsächliche SoC-Wert wird angepasst, um beispielsweise 100 % anzuzeigen, obwohl der reale Wert nur bei etwa 90 % liegt. Ohne in zu viele Details einzugehen, gibt es gute Gründe dafür: (a) um Reserven zu haben (um bekannte Schätzfehler auszugleichen, vgl. den letzten Artikel), (b) um die Batterie zu schonen (zu hohe/niedrige SoC-Werte sind oft schädlich für ihre Langlebigkeit) und (c) um ein scheinbar gleichmäßiges Verhalten über die gesamte Lebensdauer zu simulieren, indem die Reserven im Laufe der Zeit freigeschaltet werden. Wenn man sich also Punkt (c) ansieht: Falls Sie dieses Ladeverhalten jetzt nicht beobachten, könnten Sie es später sehr wohl feststellen – bedenken Sie dabei, dass die Ladezeit des Fahrzeugs in Zukunft zunehmen könnte!

Praktische Tipps: Fordern Sie nicht nur Zugriff auf Batteriedaten an, sondern auch die richtigen Signale in der erforderlichen Auflösung. Parameter wie SoC, SoH, Stromstärke, Spannung und Temperatur sollten mit ausreichend hoher Frequenz aufgezeichnet werden, um das tatsächliche Ladeverhalten widerzuspiegeln.

Was ist mit Gelegenheitsladen?

Durch die Möglichkeit zum Gelegenheitsladen entstehen weitere Herausforderungen. Man lädt in der Regel nicht auf 100 % auf (nur morgens, wie oben beschrieben), sondern füllt wiederholt einen kleineren Akku (

Sie leiden unter durch Verschleiß verursachten Verlängerungen der Ladezeit.

Schließlich: induktives Laden…

Eine Anmerkung zum induktiven Laden, bei dem das physische Anschließen für eine galvanische Verbindung durch drahtlose Energieübertragung ersetzt wird. Es handelt sich um eine großartige Idee, da praktisch keine Positionierungs- und Handhabungsbemühungen mehr erforderlich wären. Man könnte sogar während der Fahrt laden. Doch die Physik spielt eine Rolle: Das Verhältnis zwischen der Energie, die das Fahrzeug erhält, und dem, was aufgrund spezifischer Ineffizienzen der induktiven Übertragung verloren geht – im Klartext: was in Wärme umgewandelt wird – hängt hauptsächlich von (a) der Entfernung zwischen Empfänger und Sender sowie (b) der Frequenz des wechselnden elektromagnetischen Induktionsfeldes ab.

Damit die induktive Ladung nicht wirtschaftlich untragbar wird, muss man entweder (a) den Abstand zwischen Sender und Empfänger auf nur wenige Millimeter verringern und/oder (b) die Frequenz sowie damit die Größe der Spule und somit das Gewicht erhöhen. Idealerweise sollte eine Kupferspule (mehrere hundert Kilogramm!) nur wenige Millimeter vom Sender entfernt angeordnet sein. Dies erweist sich technologisch als so schwierig, dass bis heute keine wirtschaftlich tragfähige und skalierbare Lösung gefunden wurde – nahezu 100 % aller Batterien werden daher über direkte Verbindungen aufgeladen.

Zum Schluss ermutigen wir alle, offen mit ihren OEM-Partnern über die Optionen und Auswirkungen verschiedener Ladephilosophien zu diskutieren. Es ist sehr hilfreich, maximale Transparenz bezüglich der grundlegenden Batterie- und Ladesignale sowie regelmäßige Informationen über die Alterung zu fordern, denn wir haben bereits gelernt, wie die Alterung jeden Aspekt einer Batterie beeinflusst.

In Kürze

Li-Ionen-Batterien weisen ein interessantes Phänomen auf: Die Menge an Energie, die in einer bestimmten Zeit geladen werden kann, hängt von der Ladeleistung ab – beispielsweise verdoppelt eine höhere Ladeleistung nicht unbedingt die Ladedauer auf die Hälfte.

Der angezeigte SoC („betrieblicher/gesamter SoC“) ist aus gutem Grund meist nicht der tatsächliche SoC.

In Anwendungen zur Lagerungsladung oder überall dort, wo eine Batterie zu 100 % (wirklich 100 %) aufgeladen wird und die Batterie nicht stark überdimensioniert ist, wird eine Form der CCCV-Ladung verwendet.

Muster CCCV führt dazu, dass eine Verdopplung oder Verdreifachung der Ladeleistung die Ladedauer weder halbiert noch um ein Drittel verkürzt.

Gelegentliche Ladevorgänge erfolgen meist im CC-Modus, weshalb sie diesem Muster nicht anfällig sind, aber durch steigende Widerstände beeinträchtigt werden können

* d.h. OCV-Eigenschaften, siehe Artikel #3

** d.h. Überpotential/Dynamische Spannungen

*** Simulationsergebnisse (LFP, SOC0=50%, 30°C Umgebungstemperatur) aus: Bunzel, A.; Morawietz, L.; Ufert, M.: Technologische und ökonomische Bewertung der Elektrifizierung von ÖPNV-Busflotten im Werkstatt- und Betriebshofbereich. Fachtagung „Werkstatt- und Betriebshofkonzepte für Elektrobusse“, Dresden, 11.-12.10.2018.

Der Artikel „Laden von Batterien – Nahrung für den Geist [The Battery Cycle #4 | 2026 RELEASE]“ erschien erstmals auf Sustainable Bus.