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Ladearten und Lademethoden
Um die Elektromobilität massentauglich zu machen, werden zunehmend innovative Lösungen angeboten. Ein wichtiger Bestandteil ist dabei die Ladetechnik. In diesem Zusammenhang wird der Begriff Smart Charging für Ladesysteme von Elektro- oder Hybridfahrzeugen nach Normen wie ISO 15118 und DIN SPEC 70121 verwendet.
In diesem Know-how-Teil werden wesentliche Informationen zu Ladearten und Lademethoden vorgestellt.
Vector Lösungen für Smart Charging
Vector unterstützt Entwickler von On-Board-Ladesteuergeräten im Fahrzeug, Ladestationen und Induktionsladesystemen mit umfangreichen Testsystemen, Hardware und maßgeschneiderter Steuergerätesoftware. Dies hilft Ihnen schnell und kostengünstig zu entwickeln.
Ladearten
Die Ladeinfrastruktur bietet im Wesentlichen drei Arten des Ladens:
- Wechselstrom (AC - Alternating Current)
- Gleichstrom (DC - Direct Current)
- Induktives Laden
Die Batterie im Fahrzeug wird immer mit Gleichstrom (DC) geladen. Dies bedeutet, dass die Ladesysteme (Ladeinfrastruktur und Fahrzeugelektronik) unterschiedlich aufgebaut sein müssen. Für das AC- und das induktive Laden wird ein AC/DC-Wandler im Fahrzeug benötigt. Beim DC-Laden ist dieser Wandler bereits in der Ladestation installiert, das heißt die Ladestation ist im Wesentlichen direkt mit der Batterie verbunden. Deshalb muss beim DC-Laden das Fahrzeug seinen momentanen Ladeleistungsbedarf immer der Ladestation mitteilen. Folglich müssen DC-Ladesysteme zwingend mit einer Kommunikationseinheit zwischen Fahrzeug und Ladestation ausgestattet sein. Das physikalische Kommunikationsmedium und Details zum Nachrichtenablauf sind in folgenden nationalen und internationalen Normen definiert: ISO 15118, DIN SPEC 70121, SAE J2847/2, GB/T 27930 und CHAdeMO.
Lademethoden
Konduktives Laden
Konduktives Laden erfordert eine physische Verbindung zwischen der Batterie des Fahrzeugs und der Ladestation.
Wallbox
Wandmontierte kompakte Ladepunkte, meist AC (typischerweise < 22 kW) mit einem Stecker, in Zukunft auch DC (typischerweise < 50 kW)
Ladestation
Ladesäulen oder größere Ladestationen für öffentliche und Depot-Ladestationen, meist DC (typischerweise > 100 kW)
Pantograph
Ein Pantograph ist ein beweglicher elektrischer Leistungsempfänger, der in Bussen und Lastkraftwagen des Nahverkehrs eingesetzt wird, um einen temporären DC-Ladeanschluss (typischerweise > 200 kW) aufzubauen. Diese Lademethode soll in der ISO 15118-20 genormt werden.
Invertierter Pantograph
Ein invertierter Pantograph wird am Lademast montiert und stellt eine Verbindung nach unten mit Kontakten auf dem Fahrzeugdach her. Das reduziert das Fahrzeuggewicht, ist aber auf der Ladeseite komplexer und birgt höhere Sicherheitsrisiken. Dies ist derzeit als OppCharge (DC-Standard für Opportunity Charging) mit > 150 kW genormt. (WLAN obligatorisch)
Pantograph auf dem Dach
Der Pantograph wird auf dem Fahrzeugdach montiert und stellt eine Verbindung mit einem für diesen Zweck vorgesehenen Lademast her. Er kann mit Power Line Communication (PLC) oder WLAN arbeiten.
Kabelloses Laden
Wireless Power Transfer (WPT)
Beim kabellosen Laden handelt es sich heute meist um induktives Laden. Dabei wird ein elektromagnetisches Feld genutzt, um den Energieaustausch zwischen zwei Objekten zu erleichtern. Derzeit liegt der Wirkungsgrad bei über 90 %. Die Anwendung erfolgt hauptsächlich in Pkw und in wenigen Ausnahmefällen im gewerblichen Bereich. Dies ist in ISO 15118-20 genormt.
Bidirektionales Laden
Bidirectional Power Transfer (BPT)
Bidirektionales Laden ist eine Energierückspeisung vom Fahrzeug zum Hausnetz oder Stromnetz. Nachfrage- und Angebotsspitzen können so im Stromnetz ausgleichen werden, wobei im Gegenzug eine Vergütung möglich ist. Bidirektionales Laden ist in ISO 15118-20 genormt.
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