Bordladegerät (OBC)

Das Bordladegerät, im Englischen On-board Charger oder kurz OBC, ist die in ein Elektrofahrzeug eingebaute Leistungselektronik, deren Aufgabe es ist, den aus dem Netz bezogenen Wechselstrom in den Gleichstrom umzuwandeln, den die Batterie benötigt. Es existiert, weil Batterien sich nur mit Gleichstrom laden lassen, der aus Haushaltssteckdosen, Wallboxen und den meisten öffentlichen AC-Ladepunkten gelieferte Strom jedoch Wechselstrom ist; irgendetwas muss diese Umwandlung vornehmen, und beim Laden an einer Wechselstromquelle sitzt dieses Etwas im Fahrzeug. Seine Auslegung legt damit eine Obergrenze dafür fest, wie schnell das Fahrzeug an jeder beliebigen AC-Versorgung laden kann.

Funktional ist das OBC ein Gleichrichter, kombiniert mit einer Stufe zur Leistungsfaktorkorrektur und einem DC-DC-Wandler. Es nimmt den eingehenden Wechselstrom auf, glättet und formt ihn und gibt eine geregelte Gleichspannung und einen geregelten Gleichstrom aus, die auf den Bedarf der Batterie abgestimmt sind, alles unter der Aufsicht des Batteriemanagementsystems. Da es ständig im Fahrzeug mitgeführt wird, muss es kompakt, leicht und effizient sein und wird flüssigkeits- oder luftgekühlt, um die bei der Umwandlung entstehende Wärme abzuführen. Die Einheit kommuniziert außerdem mit dem Ladepunkt, um einen sicheren Strom auszuhandeln.

Die Auslegung des Bordladegeräts ist die Größe, die für Besitzer am wichtigsten ist, denn sie begrenzt die maximale AC-Ladegeschwindigkeit unabhängig davon, wie leistungsstark die Wallbox ist. Ein Fahrzeug mit einem einphasigen 7,4-Kilowatt-OBC bezieht selbst an einem 11-Kilowatt-Lader nicht mehr als 7,4 Kilowatt; umgekehrt erreicht eine dreiphasige 11-Kilowatt-Einheit diese Rate nur dort, wo ein Dreiphasenanschluss verfügbar ist. Gängige Auslegungen sind 7,4 Kilowatt, 11 Kilowatt und 22 Kilowatt, wobei die höheren Werte den in weiten Teilen Europas verbreiteten, in deutschen Haushalten jedoch nicht immer vorhandenen Dreiphasenanschluss voraussetzen.

Die Unterscheidung zwischen Einphasen- und Dreiphasenfähigkeit erklärt viele Unterschiede im Alltag. Wo Haushalte über einphasigen Strom verfügen, liegt die praktische Grenze bei rund 7,4 Kilowatt, sodass ein leistungsstärkeres OBC zu Hause keinen Vorteil bringt und nur an dreiphasigen öffentlichen Ladepunkten zum Tragen kommt. Ein Fahrzeug mit einer 11- oder 22-Kilowatt-Einheit zu wählen, ergibt daher vor allem für Fahrer Sinn, die häufig Zugang zu dreiphasigen AC-Ladepunkten haben, wo sich die Ladezeit für eine bestimmte Nachladung etwa halbieren oder vierteln lässt.

Eine entscheidende Feinheit ist, dass das Bordladegerät beim DC-Schnellladen vollständig umgangen wird. Ein Schnelllader enthält seinen eigenen großen, leistungsstarken Gleichrichter und speist den Gleichstrom über einen separaten Pfad direkt in die Batterie, wobei er die bescheidene Bordeinheit umgeht; genau deshalb erreicht das DC-Laden 50 bis 350 Kilowatt, während das AC-Laden auf die Auslegung des OBC begrenzt bleibt. Das Bordladegerät bestimmt somit das alltägliche AC-Laden, auf das sich die meisten Besitzer über Nacht und am Zielort verlassen, und arbeitet mit der Hochvoltbatterie, der AC-Ladetechnik und den Level-2-Ladern zusammen, die das langsamere, aber zugänglichere Ladeökosystem eines Elektrofahrzeugs bilden.