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Ladesystem ermöglicht konventionelles und schnelles „Tanken“

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Ansätze für schnelles Gleichstromladen

Die AC-Ladeinfrastruktur bis 22 kW ist schon heute verbreitet. Das zeigen Internet-Portale und mobile Apps, die einen Überblick über Standorte von Ladestationen für Elektrofahrzeuge geben – wie etwa www.lemnet.org. Der E-Mobilist muss sich daher auch bei längeren Fahrten keine Sorgen machen, dass er keine Ladestation in der Nähe findet, wenn die Batterie sich leert. Nachteilig ist hier allerdings, dass er für seine Fahrt stundenlange Wartepausen für den Ladevorgang einplanen muss – zumindest wenn sein Elektrofahrzeug nur für das AC-Laden ausgelegt ist.

DC-Laden: Höhere Leistung, weniger Zeitaufwand

Für alle drei Lade-Standards – Typ 1, Typ 2 und GB/T – wurden daher Ladestecksysteme konzipiert, die auch ein Laden mit Gleichstrom (DC) möglich machen. Der Gleichstrom kann der Batterie im Fahrzeug direkt zugeführt werden, da die AC/DC-Umwandlung schon vorher in der Ladestation stattfindet. Das vergrößerte Steckgesicht erlaubt größere Kontakte und Leitungsquerschnitte. Demzufolge ist je nach Standard eine Ladeleistung bis 200 kW möglich. Mit der DC-Ladetechnik werden daher im Vergleich zur AC-Ladetechnik kürzere Ladezeiten erreicht. Bei einer 200 kW-Ladung ist das Elektrofahrzeug beispielsweise innerhalb von 5 bis 10 Minuten geladen.

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Erforderliche Sicherheitsmaßnahmen

Aufgrund der hohen Leistungsübertragung sind beim DC-Laden strengere Sicherheitsmaßnahmen erforderlich. Mittels Temperatur-Sensorik wird ein Temperatur-Anstieg während des Ladevorgangs erfasst, damit die Ladestation den Ladeprozess bei Überhitzung früh genug abbricht. Ein Verriegelungssystem verhindert, dass der Ladestecker während des Ladevorgangs gezogen wird.

AC- und DC-Laden mit nur einem Fahrzeug-Inlet

Kann also ein E-Mobilist sowohl auf AC- als auch DC-Laden zurückgreifen, ist er für jede Alltagssituation gewappnet. Damit beide Optionen gegeben sind, muss das Fahrzeug mit einem sogenannten CCS-Inlet ausgestattet sein. Das Steckgesicht dieses Inlets ist so konzipiert, dass sowohl ein AC-Ladestecker als auch ein DC-Ladestecker in das Inlet passt. Es kann damit also an der Schuko-Steckdose zu Hause über Nacht, an Wallboxen sowie an AC- und DC-Ladestationen geladen werden. Das CCS-Inlet bietet somit eine ideale Ladeschnittstelle in jeder Alltagssituation.

Kontakte haben verschiedene Funktionen

Die Kontakte des CCS-Inlets werden bei den beiden verschiedenen Ladevorgängen auch unterschiedlich verwendet. Beim AC-Laden wird nur der obere Teil des CCS-Inlets genutzt. Die Leistungskontakte L1, L2, L3 und N dienen der Stromübertragung, die Kommunikationskontakte CP und PP steuern den Ladestrom. Wird das Fahrzeug mit Gleichstrom geladen, kommt der untere Teil des CCS-Inlets zum Einsatz. Die beiden Kontakte DC+ und DC- übertragen den Strom. Die Kommunikationskontakte CP und PP sowie PE werden wie auch beim AC-Laden zur Steuerung und Erdung genutzt.

Einsatz in Serienfahrzeugen

Das Combined Charging System wurde als integriertes Gesamtsystem von Phoenix Contact gemeinsam mit führenden Automobilherstellern wie Volkswagen, Audi, Daimler, BMW und Porsche für Typ 1 und Typ 2 entwickelt. Die wesentlichen technischen Details sind in der Norm IEC 62196-3 festgehalten. Seit November 2013 sind die ersten rein elektrisch betriebenen Großserien-Fahrzeuge mit dem CCS-Inlet für Typ 2 ausgestattet: der VW e-Up und der BMW i3.

Die Akzeptanz erhöhen

Heute kann jeder sein Elektrofahrzeug bequem zu Hause über Nacht laden – aber bei einer mehrstündigen Fahrt auf der Autobahn sollte das Laden nur wenige Minuten dauern. Mit dem Combined Charging System (CCS) ist das kein Problem. Die Reichweite der Elektrofahrzeuge variiert je nach Batterie zwischen 80 bis 450 km. Zahlreiche Ziele können daher ohne Zwischenladung erreicht werden. Ist die Batterie des Elektrofahrzeuges trotzdem leer, kann mit der bereits installierten AC-Ladeinfrastruktur am Niederspannungsnetz in vielen Städten und Gemeinden geladen werden. Diese unterschiedlichen Lademöglichkeiten sind eine wichtige Voraussetzung für die breite Akzeptanz der Elektromobilität. (mz)

* Dipl.-Ing. Melanie Meis, Produktmarketing Connectivity, Phoenix Contact E-Mobility GmbH, Schieder-Schwalenberg

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