Warum ChargePoint Express auf eine völlig neue DC-Schnelllade-Architektur setzt

Die meisten DC-Schnellladestationen auf dem Markt basieren noch auf dem gleichen Prinzip wie herkömmliche Batterieladegeräte: AC-Eingang- und DC-Ausgangs sind in einer einzigen Einheit zusammengefasst. Dieselbe Architektur steckt auch in Onboard-Chargern von E-Autos und vielen frühen DC-Schnellladesystemen. Für höhere Ladeleistungen werden diese All-in-One-Module einfach parallel geschaltet. Das Ergebnis sind monolithische Ladestationen, die um große, Leistungsblöcke herum aufgebaut sind. Solche Systeme sind häufig auf Flüssigkeitskühlung angewiesen, um die Abwärme der vergleichsweise ineffizienten Leistungselektronik abzuführen. Das Thermomanagement spielt dabei eine zentrale Rolle: Nur wenn die Betriebstemperaturen im Optimum bleiben, lassen sich Produktlebensdauer und Zuverlässigkeit der Leistungselektronik langfristig sicherstellen.

Flüssigkeitsgekühlte kombinierte Leistungsmodule bringen jedoch erhebliche Nachteile mit sich: geringere Leistungsdichte, mehr und komplexere Fehlerquellen, Abhängigkeit von zentralen Kühlkreisläufen als Single Points of Failure, eingeschränkte Konfigurierbarkeit und eine Wartung, die mit der Zeit immer aufwändiger wird. Vielen Standortbetreibern wird das erst jetzt bewusst. ChargePoint Express geht einen grundlegend anderen Weg. Unsere erste Architekturentscheidung: die konsequente Trennung von AC/DC-Gleichrichtung und DC/DC-Wandlung in separate Module. Das ist der technisch richtige Umgang mit Leistungselektronik. Einige der zuletzt vorgestellten DC-Schnellladestationen bestätigen diesen Ansatz, doch die Mehrheit setzt nach wie vor auf kombinierte Module. Die verbreitete Annahme, weniger kombinierte Module und eine kürzere Stückliste seien von Vorteil, greift zu kurz.

AC/DC-Gleichrichtung und DC/DC-Wandlung arbeiten auf unterschiedlichen Spannungsebenen, mit verschiedenen thermischen Profilen, Fehlerbildern und Optimierungszielen. Wer beides in ein Modul packt, kann keine der beiden Stufen unabhängig optimieren. Und wenn eine Stufe ausfällt, reißt sie die andere mit. ChargePoint Express trennt AC/DC- und DC/DC-Wandlung konsequent. Jede Stufe ist gezielt auf ihre Aufgabe hin entwickelt und optimiert. Jedes Modul wird eigenständig entwickelt, getestet und validiert. Das Thermomanagement vereinfacht sich spürbar, weil nicht mehr zwei unterschiedliche Wärmeprofile in einem Gehäuse beherrscht werden müssen. Die Wartbarkeit steigt deutlich: kürzere Reparaturzeiten, geringere Ersatzteilkosten und höhere Verfügbarkeit der gesamten Ladeinfrastruktur.

Die Vorteile gehen noch weiter. Unsere Express-Architektur macht aus einer Ladestation eine DC-Energieplattform: PV-Anlagen und Batteriespeicher lassen sich direkt an den DC-Leistungspfad ankoppeln, ohne den Umweg über verlustbehaftete AC-Wandlungsstufen. Ein interner DC-Bus bildet die zentrale Energiedrehscheibe für alle Quellen (PV, Netz über AC-Module) und Speicher (Batterie).

Unsere zweite Architekturentscheidung betrifft das Thermomanagement. Wir halten den weit verbreiteten Glauben, Flüssigkeitskühlung sei die Zukunft, für einen Mythos. Dass diese Annahme so selten hinterfragt wird, zeigt vor allem eines: Marketing hat hier die Technik längst überholt. Flüssigkeitskühlung ist ein Workaround für ineffizientes Leistungselektronik-Design. Sie bringt eine ganze Reihe zusätzlicher Schwachstellen mit: Pumpen mit verschleißanfälligen Lagern, Kühlmittel, das altert und undicht wird, dazu Dichtungen und Verbindungen, die jeweils eigene Fehlerquellen darstellen. Wenn ein Flüssigkeitskühlsystem ausfällt, passiert das nicht schleichend, sondern katastrophal. Die Leistungselektronik geht innerhalb von Minuten in den thermischen Shutdown, die gesamte Ladestation steht still. Und: Flüssigkeitskühlsysteme brauchen Platz und machen das Produkt größer, genau das Gegenteil von dem, was Standortbetreiber wollen. ChargePoint Express setzt auf Luftkühlung, weil die Architektur grundlegend besser ist. Lange Produktlebensdauer mit Luftkühlung zu erreichen, ist alles andere als trivial. Wie wir das gelöst haben, ist eine der zentralen technologischen Innovationen hinter der Express-Architektur. In enger Zusammenarbeit mit einem der weltweit führenden SiC-Hersteller (Siliziumkarbid - ein Halbleitermaterial, das deutlich effizientere Leistungselektronik bei höheren Spannungen und Temperaturen ermöglicht) haben wir zwei der größten Herausforderungen bei SiC-Modulen gelöst: steigende Betriebstemperaturen und begrenzte Lebensdauer. Unsere Leistungselektronik läuft bei höheren Temperaturen und über längere Zeiträume, ohne die Halbleiter zu schädigen und das auf einem Leistungsniveau, das im DC-Laden bisher nicht möglich war. Damit sinkt der Bedarf an aufwändigem Thermomanagement drastisch. Das Ergebnis: ein effizienteres, kompakteres und günstigeres Produkt. Eine komplette Kategorie von Fehlermodi fällt weg. Fertigung, Installation und Wartung werden einfacher und kostengünstiger. Über eine Einsatzdauer von 10 bis 15 Jahren ist das System grundlegend zuverlässiger.

All diese Architekturentscheidungen zahlen auf eine der wichtigsten Kennzahlen im DC-Schnellladen ein: die Energiedichte pro Fläche, also wie viel Ladeleistung pro Quadratmeter Stellfläche zur Verfügung steht. Fläche ist nicht umsonst. Jeder zusätzliche Quadratmeter zählt. Die Energiedichte ist keine rein technische Kenngröße, sondern eine betriebswirtschaftliche. ChargePoint Express erreicht hier Spitzenwerte: Mit über 600 kW pro Quadratmeter bietet die Plattform die höchste am Markt verfügbare Energiedichte. Genau darum geht es, wenn E-Mobilität im großen Maßstab wirtschaftlich werden soll. Es spart nicht nur heute Platz, sondern schafft auch Spielraum für künftiges Wachstum. Wenn die Nachfrage steigt, sind Standorte nicht durch Footprint-Entscheidungen eingeschränkt, die Jahre zuvor getroffen wurden.

ChargePoint Express vereint drei Architekturentscheidungen, die im DC-Schnellladen den Unterschied machen: getrennte AC/DC- und DC/DC-Module für unabhängige Optimierung und direkte PV- und Batterieintegration, Luftkühlung für langfristige Zuverlässigkeit und niedrigste TCO sowie maximale Energiedichte pro Fläche für mehr Flexibilität und bessere Standortökonomie.

Jetzt unverbindlich anfragen