Fraunhofer-Institut für Verkehrs- und Infrastruktursysteme IVIDie Elektrifizierung des Schwerlast- und Personenverkehrs ist ein zentraler Baustein der Verkehrswende. Doch besonders bei Lkw und Bussen stellt die Verfügbarkeit geeigneter Ladeinfrastruktur eine große Herausforderung dar: Große Batteriekapazitäten erfordern Megawatt-Ladeleistungen, um praxistaugliche Ladezeiten zu erreichen. Mit dem erfolgreichen Abschluss des Verbundprojekts »HV-MELA-BAT« liegt nun ein vollständiges Hochvolt-Megawatt-Ladesystem vor, das diese Anforderungen erfüllt – und dabei neue Maßstäbe in der Kontakttechnologie setzt. Das Fraunhofer IVI entwickelte im Projekt eine leistungsfähige Ladeschnittstelle, die mit innovativer Stirnkontakttechnologie arbeitet und damit bisherige Systeme übertrifft. Koordiniert wurde das Projekt vom Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme ISE, weitere Partner waren Motion Control & Power Electronics GmbH, STS Spezial-Transformatoren Stockach GmbH und Mercedes-Benz Energy GmbH.
Hohe Ströme sicher übertragen
Bei Ladeleistungen von bis zu zwei Megawatt müssen sowohl sehr hohe Ströme als auch Spannungen von 1.250 Volt sicher und zuverlässig übertragen werden. Herkömmliche Kontaktsysteme stoßen hier schnell an ihre Grenzen. Das Fraunhofer IVI konzentrierte sich daher auf die Entwicklung einer Ladeschnittstelle, die diese extremen Anforderungen bewältigt und gleichzeitig praxistauglich im Alltag bleibt.
Die Lösung: Ein semi-automatisches System mit interner Kontaktierung, das eine innovative Stirnkontakttechnologie verwendet. Diese Technologie ermöglicht eine besonders sichere und effiziente Stromübertragung bei hohen Leistungen. Der Steckprozess wird durch eine Handling-Hilfe unterstützt, die das schwere Ladekabel führt und die Bedienung erleichtert.
Stirnkontaktierung als Novum
»Wir konnten mit unserer Entwicklung sogar Systeme übertreffen, die am Ende der Projektlaufzeit bereits am Markt verfügbar waren. Besonders die Stirnkontaktierung im Ladestecker ist ein echtes Novum – darauf sind wir im Team sehr stolz«, erklärt Tim Vorwerk, Projektleiter im Team Ladeinfrastruktur am Fraunhofer IVI. In Praxistests wurde nachgewiesen, dass das System Ladeleistungen von bis zu 2 MW bei 1.250 V zuverlässig überträgt. Der Einsatz dieser Kontakttechnologie in einem Ladestecker stellt dabei eine technologische Premiere dar und unterstreicht den Innovationsgrad der geleisteten Entwicklungsarbeit.
Effizientes Gesamtsystem mit Pufferspeicher
Im Rahmen des Projekts entstand ein vollständiges Ladesystem nach dem neuen Megawatt Charging System (MCS)-Standard, das gleichzeitig zum bisherigen CCS-Standard abwärtskompatibel ist. Das Fraunhofer ISE entwickelte hierzu hocheffiziente leistungselektronische Wandler: Der galvanisch trennende DC/DC-Wandler erreicht mit einer Taktfrequenz von bis zu 200 kHz eine volumetrische Leistungsdichte von 9 kW/l bei einer rekordverdächtigen Effizienz von 99,26 Prozent.
Ein integrierter Pufferspeicher aus Second-Life-PKW-Batterien ermöglicht volle Ladeleistung auch an leistungsbegrenzten Netzanschlusspunkten. Das System wurde so ausgelegt, dass bei einem Netzanschluss von 500 kW durch den Speicher zusätzliche 500 kW bereitgestellt werden können. Während der Demonstration im Multi-Megawattlabor des Fraunhofer ISE in Freiburg im Juli 2025 zeigte das Gesamtsystem überdurchschnittlich hohe Wirkungsgrade vom AC-Netz bis zur Fahrzeugbatterie.
Gemeinsam die Ladeinfrastruktur der Zukunft gestalten
Die enge Zusammenarbeit der Projektpartner ermöglichte es, alle Komponenten – von der Leistungselektronik über die Kontakttechnologie bis zum Energiemanagement – optimal aufeinander abzustimmen. Das Ergebnis ist ein zukunftsfähiges Ladesystem, das einen wichtigen Beitrag zur Elektrifizierung des Schwerlastverkehrs leistet und damit die Verkehrs- und Energiewende voranbringt.
Das Projekt HV-MELA-BAT wurde vom Bundesministerium für Wirtschaft und Energie gefördert.
