P3 Charging Index – Vergleich der Schnellladefähigkeit verschiedener Elektrofahrzeuge aus Nutzerperspektive

by Markus Hackmann, 26.04.2021

P3 Charging Index – Vergleich der Schnellladefähigkeit verschiedener Elektrofahrzeuge aus Nutzerperspektive

by Markus Hackmann, 26.04.2021

Markus HackmannManaging Director

Email
LinkedIn

Nahezu alle langstreckentauglichen Elektrofahrzeuge kommen gegenwärtig mit einer Möglichkeit zum ultraschnellen Laden (> 100 kW Ladeleistung) auf den Markt. Der Wettbewerbsvergleich verschiedener Elektrofahrzeuge wird dabei oft vereinfacht über die maximale Ladeleistung in Kilowatt dargestellt.

Der P3 Charging Index (P3CI) zeigt, dass dieser Wert allein wenig Aussagekraft besitzt, um eine reale Ladegeschwindigkeit von Elektrofahrzeugen zu bewerten. In der Praxis ist vielmehr die Zeit, in der echte Reichweite (oder Kilometer) nachgeladen werden kann, die entscheidende Kenngröße für den Nutzer, um Elektrofahrzeuge miteinander zu vergleichen. Bereits Ende 2019 haben wir mit dem „P3 Charging Index“ einen Maßstab etabliert, der einen nutzungsbezogenen und realitätsnahen Vergleich der Schnellladeleistung von Elektrofahrzeuge ermöglicht.

Im Vergleich zur ersten Ausgabe 2019 hat sich der P3 Charging Index mit dem Fahrzeugmarkt weiterentwickelt und berücksichtigt im vorliegenden Update zusätzlich das Leser-Feedback. Hervorzuheben ist dabei insbesondere die Ausweitung des Ladefensters – auch aufgrund steigender Batteriegrößen, insbesondere für langstrecken-taugliche Elektrofahrzeuge. Daher wird nun das SoC-Fenster¹ von 10 bis 80 Prozent berücksichtigt. Ergänzt wird dies um den Batterieladestand nach 20 Minuten, um so auf Basis vom wichtigsten Argument, der Langstreckentauglichkeit, die Bewertung vornehmen zu können. Außerdem haben verschiedene Fahrzeuge hinsichtlich ihrer Ladekurven Updates im P3CI erfahren, da das Tesla Model 3, der VW ID.3 oder auch der Porsche Taycan einer erneuten Bewertung unterzogen wurden.

¹SoC = State of Charge

Ladeleistung ist kein ausreichender indikator für die ladeperformance von elektrofahrzeugen

Die maximale Ladeleistung (in Kilowatt) von Elektrofahrzeugen wird nur unter idealen Bedingungen erreicht und bedingt weiterhin, dass das Fahrzeug u.a. einen relativ niedrigen Batteriefüllstand aufweist. Um diesen Umstand zu berücksichtigen, wird in vielen Berichten, Vergleichen und Reviews mittlerweile auch die durchschnittliche Ladeleistung in einem festgelegten Ladebereich der Batterie angegeben. Während die erste Ausgabe des P3CI diesen idealen Ladebereich 1:1 nachgebildet hat, wurde im Rahmen der aktuellen Ausgabe die sogenannte untere Schranke auf zehn Prozent herabgesetzt, sodass nun der Bereich von zehn bis 80 Prozent berücksichtigt wird. Mit der Herabsetzung des State of Charge wird sowohl der technologischen Weiterentwicklung der Fahrzeuge Rechnung getragen, wie auch der positiven Entwicklung im Bereich des Ausbaus der Schnellladeinfrastruktur, die dem Kunden zusätzliche Potentiale für Langstreckenfahrten gibt und es zusätzlich gewährleistet, dass eine geringere Restreichweite beim Stopp an der Ladestation vorgehalten wird.

Maximale und durchschnittliche ladeleistung der e-autos im vergleich (kw)

Ein Vergleich der Ladeleistung der unterschiedlichen Fahrzeuge zeigt, dass die jeweils möglichen maximalen Ladeleistungen nur für einige Minuten während des Ladevorgangs erreicht werden – dabei variiert die fahrzeugspezifische Performance relativ stark. Die Betrachtung der durchschnittlichen Ladeleistung ist in einem „Ladefenster“ von 10-80 % SoC deutlich repräsentativer, um die Ladegeschwindigkeit der Fahrzeuge miteinander zu vergleichen. Das macht auch der konkrete Vergleich ausgewählter Fahrzeuge deutlich:

Der Porsche Taycan Turbo S mit 270 kW maximaler Ladeleistung (Herstellerangabe) erreicht im gewählten Ladefenster eine durchschnittliche Ladeleistung von 184 kW und liegt somit noch deutlich vor den anderen Fahrzeugen.

Der Mercedes-Benz EQS hat anders als der Porsche Taycan keine 800 Volt Bordnetz Architektur, ermöglicht mit seiner hohen Batteriekapazität aber dennoch eine Spitzenleistung von über 200 kW und einem Durchschnittswert von 164 kW.

Der Audi e-tron liegt mit der maximalen Ladeleistung deutlich darunter, kann diese allerdings nahezu über den gesamten betrachteten Zeitraum halten und erreicht im Durchschnitt eine Ladeleistung von 146 kW.

Das Tesla Model 3 hingegen wird vom Hersteller mit einer maximalen Ladeleistung von etwa 250 kW an einem Supercharger Version 3 angegeben, erreicht jedoch im Schnitt nur eine Ladeleistung von 146 kW, da die Ladekurve innerhalb des Testfeldes stärker abfällt als die der weiteren Fahrzeuge.

Die Top 12 der ausgewerteten Fahrzeuge bietet zwischen 10-80 % SoC eine durchschnittliche Ladeleistung von >100 kW, wobei die Top 4 mit 146 kW aufwärts einen deutlichen Abstand zu den folgenden Fahrzeugen aufweist.

Aus kundenperspektive müssen auch verbrauch und ladedauer in die bewertung einfliessen

Allerdings zeigt sich aus Kundenperspektive ein anderes Bild, denn ein typischer, realer Ladevorgang orientiert sich für den Elektrofahrzeug Fahrer im Wesentlichen an zwei wichtigen Fragestellungen:

  • Welche Reichweite wird benötigt, um zum nächsten Zielort zu kommen?
  • Wie lange dauert der Ladevorgang, um diese Reichweite nachzuladen?

Die zweite Fragestellung bringt eine wichtige weitere Kenngröße in die Betrachtung ein, die in vielen Vergleichen bisher kaum berücksichtigt wurde. Der reale Verbrauch des Elektrofahrzeugs, der einen unmittelbaren Einfluss auf die nachgeladene Reichweite hat. Die nachgeladene Energiemenge für eine gewisse Kilometerleistung wird direkt vom Verbrauch des Fahrzeugs beeinflusst. Daher führt die unmittelbare Einbeziehung des Verbrauchs dazu, dass deutlich realistischere und praxisnahe Vergleiche möglich werden.

Verbrauchswerte der fahrzeuge nach wltp und adac ecotest (kwh/100km)

Um möglichst realitätsnahe Verbräuche der einzelnen Elektrofahrzeuge in die Kalkulation des P3 Charging Index einfließen zu lassen, wurde neben den jeweiligen WLTP Verbräuchen u.a. auch der ADAC Ecotest hinzugerechnet. Darüber hinaus wurde die Batteriekapazität in [kWh] in die Betrachtung integriert, um so neben den Verbräuchen auch die zur Verfügung stehende Energiemenge zu berücksichtigen. Mithilfe des Verbrauchs und der Ladekurven der Fahrzeuge lassen sich so die nachgeladenen Kilometer über die benötigte Ladezeit abbilden. Dies ermöglicht bereits eine genauere Bewertung des Ladeverhaltens der Fahrzeuge, ist aber noch nicht hinreichend, um ohne Normierung die Elektrofahrzeuge direkt miteinander zu vergleichen.

Der P3 charging index schafft eine einheitliche vergleichsbasis

Der P3 Charging Index (P3CI) setzt daher diese Normierung der Elektrofahrzeuge um. Der P3CI als Quotient aus real nachgeladener Reichweite in einem Zeitfenster von 20 Minuten zu einem Zielwert von 300 km definiert die Ladegeschwindigkeit der Fahrzeuge und führt zu einer deutlich höheren Vergleichbarkeit und damit zu mehr Transparenz in Bezug zur echten Alltagstauglichkeit der Elektromobilität auf der Langstrecke.

Führt man das Ladeverhalten der Fahrzeuge mit den realitätsnahen Verbrauchswerten zusammen und normiert dieses Ladeverhalten, ergeben sich Vergleichswerte. Dieser Index soll gleichermaßen repräsentativ für eine uneingeschränkte Langstreckentauglichkeit der Fahrzeuge stehen.

Sollte ein Elektrofahrzeug im P3 Charging Index den Wert von 1,0 erreichen, so würde in der Praxis dieses Fahrzeug eine Fahrstrecke von 300 km in nur 20 Minuten nachladen können. In der Praxis könnte ein solches Fahrzeug mit nur einem Ladestopp von 20 Minuten eine Strecke von bis zu 600 km fahren (bei nahezu vollgeladener Batterie bei Fahrtbeginn). Diese Form der Normierung ist auch deshalb sehr praxisnah, weil in der Regel alle 250-300 km eine kurze Pause empfehlenswert ist.

²Ladevorgang beginnend bei 10% SoC
Bildquellen: Pressefotos der Hersteller

Betrachtung der nachgeladenen reichweiten (km) im P3 charging index

eines der derzeit im Markt verfügbaren Elektrofahrzeuge erreicht den Idealwert 1,0. Immerhin liegen die Top 4 Fahrzeuge bereits auf sehr hohen Werten von 0,72-0,88 des maximalen Langstreckennutz-wertes. Zuvor war der Porsche Taycan mit 216 km und einem 800 V System das am schnellsten geladene Fahrzeug in 20 Minuten, nun verspricht der Mercedes-Benz EQS mit bis zu 266 km in 20 Minuten eine Steigerung um 50 km, was durch eine 400V Bordnetz Architektur realisiert wird.
Dies spiegelt sich auch in den Werten des P3CI wider, in dem der EQS mit 0,88 deutlich vor dem Tesla Model 3 (0,74) liegt und auch im Vergleich zur ersten Ausgabe des P3CI (Porsche Taycan mit 0,72) signifikant hinzugewonnen hat.

Neue Fahrzeuge, wie der Hyundai IONIQ 5, KIA EV6 oder Audi e-tron GT auf 800 V Bordnetz Architektur sind sehr vielversprechende Fahrzeuge, die sich mit hoher Wahrscheinlichkeit in den Top 5 des P3 Charging Index einsortieren könnten³. Sobald diese Fahrzeuge verfügbar sind, werden entsprechende Messungen der P3 durchgeführt und die Fahrzeuge in den P3CI aufgenommen. Um die vollständige Transparenz sicherzustellen, sind die nachgeladenen Reichweiten für zehn Minuten ebenfalls dargestellt. Bei Berücksichtigung dieses Wertes nach zehn Minuten Ladezeit liegt das Tesla Model 3 Long Range mit 149 km vorne und zieht somit in dieser Kategorie am Mercedes-Benz EQS vorbei.

³Herstellerangaben teils unvollständig, daher um Expertenschätzungen ergänzt
Bildquellen: Pressefotos der Hersteller

Fazit

Auch in der zweiten Ausgabe macht der P3 Charging Index die echte und praxisnahe Ladeperformance der Elektrofahrzeuge vergleichbar. Er berücksichtigt sowohl die maximale als auch die durchschnittliche Ladeleistung der Fahrzeuge als Kenngröße, paart sie mit der Gesamteffizienz und normiert diese Kennzahlen auf einen praxis- und realitätsnahen Anwendungsfall. Überraschend ist, dass der Mercedes-Benz EQS – mit 400 V Bordnetz Architektur – an der Spitze des P3CI noch vor dem Tesla Model 3 und dem Porsche Taycan liegt. Mit großer Spannung werden außerdem zukünftige Fahrzeuge auf Basis der 800 V Bordnetz Architektur erwartet, die mit hoher Wahrscheinlichkeit in der Spitzengruppe des P3CI zu finden sein werden.

Ein ausgewogenes Verhältnis aus Ladeleistung und Effizienz der Fahrzeuge muss in den Fokus gestellt werden, denn nur beide Parameter in Summe definieren das Ladeerlebnis des Kunden! Das Community- und Leser-Feedback hat auch in der zukünftigen Entwicklung oberste Priorität, um so weiterhin eine bestmögliche und praxisnahe Vergleichbarkeit der einzelnen Fahrzeuge herzustellen. Aktuelle Fahrzeugupdates und Neuerscheinungen werden sukzessive in den P3 Charging Index eingepflegt. Dies hängt allerdings stets mit der Fahr-zeug- und Updateverfügbarkeit zum Testzeitpunkt zusammen, sodass es aufgrund der zeitlichen Differenz zu Abweichungen kommen kann, wobei im Zuge der kommenden Veröffentlichungen diese Änderungen markiert werden.

Die P3 wird im kommenden Ausblick auch der Fülle an neuen Elektrofahrzeugen Rechnung tragen. Daher werden hier unterschiedliche Fahrzeugklassen berücksichtigt, um noch besser vergleichen zu können.

Stichworte: Charging index

Ihre Ansprechpartner

Markus HackmannManaging Director

Email
LinkedIn

Christian Daake Consultant / Lead Interoperability Testing

Email
Phone
LinkedIn