High Power Charging

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Moderner Ladepark mit HPC-Ladestationen und Elektroautos

Die Technologie für Schnellladestationen

High Power Charging ist eine Ladetechnologie, die von Phoenix Contact entwickelt wurde und in Ultra-Schnell-Ladestationen für Elektroautos verbaut ist. Lange Ladezeiten gehören damit der Vergangenheit an, denn Elektroauto-Akkus können damit in nur 3-5 Minuten für 100 Kilometer Reichweite aufgeladen werden. Phoenix Contact setzt mit dieser Technologie einen Meilenstein für die Zukunft der Elektromobilität, denn mit Hilfe von High Power Charging wird das Laden von E-Autos an Elektrotankstellen mehr als alltagstauglich. Das E-Auto an der Raststätte mit 500 kW aufzuladen wird damit zur Nebensache.

Elektroauto laden – schneller als erwartet

Schneller als erwartet – High Power Charging
Schneller als erwartet – High Power Charging YouTube

Wie funktioniert die High-Power-Charging-Technologie?

High Power Charging
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High Power Charging - Stromfluss

500.000 Watt in einem gekühlten Ladestecker Schnellladen in einer neuen Dimension

Bisher waren beim Combined Charging System (CCS) nur Ladeleistungen bis 200 kW technisch umsetzbar. Für besonders kurze Ladezeiten werden jedoch deutlich höhere Leistungen benötigt. Mit herkömmlicher Ladetechnik würde dies zu gefährlichen Überhitzungen führen oder aber größere und unhandliche Kabeldurchmesser erfordern.

Unsere HPC-Technologie basiert daher auf einer aktiven Flüssigkühlung, welche Ladeleistungen bis 500 kW ermöglicht – ohne Abstriche bei Sicherheit und Handhabbarkeit. Damit revolutionieren wir die Schnellladetechnik.

Schnelladestecker mit intelligenter Sensorik

Bei der Entwicklung des Ladesteckers haben unsere Ingenieure viele Herausforderungen gemeistert

CCS wird HPC-fähig Die Weiterentwicklung des Combined Charging Systems zum High Power Charging

Unsere High Power Charging Technology basiert auf dem CCS, dem Combined Charging System, dessen Norm bereits von Phoenix Contact als Treiber in Zusammenarbeit mit der Autoindustrie entstanden ist. Eine der größten Herausforderungen bei der Entwicklung des Schnellladesteckers war es, sowohl den Querschnitt des Ladekabels als auch die Größe und das Gewicht des Ladesteckers so praktisch wie möglich zu gestalten. Dies war nur durch die Entwicklung einer cleveren und effizienten Kühlung sowie durch einen durchdachten Kabelaufbau möglich.

Zusätzlich sind die Stecker mit versilberten Kontakten versehen und enthalten einen Kontaktträger, der dank seiner exzellenten Wärmeleiteigenschaften gleichzeitig als Kühlkörper dient. Dadurch wird eine besonders hohe Stabilität bei gleichzeitig hervorragender Kühlleistung erzielt.

Temperaturverlauf mit und ohne Kühlung

Die Kühlung gewährleistet, dass die normative Grenztemperatur ΔTmax nicht überschritten wird

Wie funktioniert die Kühlung? Und was ist normativ vorgeschrieben?

Gemäß der Norm IEC TS 62196-3-1 dürfen die Leistungskontakte eines DC-Ladesteckers die Kontakttemperatur von 90°C nicht überschreiten. Um dies auch bei höheren Strömen zu gewährleisten, muss das Kontaktsystem (der Ladestecker) dabei aktiv gekühlt werden.

Hierzu sind im HPC-System mehrere Temperatursensoren integriert, die in Echtzeit die Wärmeentwicklung aufnehmen und die Werte an die Steuerung der Ladesäule übertragen. Damit wird eine Überhitzung sicher und normgerecht vermieden und gleichzeitig die Energieeffizienz erhöht.

Der HPC-Ladestecker im Detail Clevere Technik für einen schnellen und sicheren Ladevorgang

Interaktive Image Map: Innenansicht des High-Power-Charging-Ladesteckers
Mikroprozessor und Sensorik
Eine integrierte Sensorik liefert Informationen über den allgemeinen Zustand des Ladesteckers, seinen Gebrauch und Verschleiß sowie weitere Analysedaten. Ein Mikroprozessor verarbeitet und speichert alle Informationen und übermittelt sie in Echtzeit per CAN-Bus-Schnittstelle an die Ladesteuerung.
Kühlflüssigkeit
Als Kühlflüssigkeit setzen wir ein umwelt- und wartungsfreundliches Wasser-Glykol-Gemisch ein. Dieses kühlt sowohl die Ladeleitung als auch die Leistungskontakte.
Kontaktträger
Der Kontaktträger dient dank seiner exzellenten Wärmeleiteigenschaften gleichzeitig als Kühlkörper. In Verbindung mit der Kühlflüssigkeit leitet er entstehende Hitze optimal ab.
Austauschbare Leistungskontakte mit Temperatursensoren
Die versilberten DC-Leistungskontakte werden im Wartungsfall einfach ausgetauscht, ohne die Kühlflüssigkeit abzulassen. Integrierte Temperatursensoren messen in Echtzeit die Wärmeentwicklung für eine bedarfsgerechte und energieeffiziente Kühlleistung.
Austauschbarer Rahmen des Steckgesichts
Im Fall einer Beschädigung kann der Rahmen des Steckgesichts durch Lösen von fünf Schrauben einfach ausgetauscht werden, ohne dass weitere Schritte notwendig sind.
Leckagesensor
Der Leckagesensor bietet besonders hohe Sicherheit: Sollte es einmal zum Austritt von Kühlflüssigkeit im Innern des Ladesteckers kommen, meldet er dies sofort der Steuerung, sodass der Ladevorgang abgebrochen wird.
HPC-System bestehend aus Ladekabel, Wanddurchführung, Kühlaggregat und Steuerung

Komponenten des HPC-Systems

Das HPC-System im Überblick Das modular aufgebaute HPC-System von Phoenix Contact besteht aus mehreren aufeinander abgestimmten Komponenten:

  • Gekühltes DC-Ladekabel (CCS Typ 1 für Nordamerika und CCS Typ 2 für Europa)
  • Wanddurchführung mit definierten Schnittstellen für Leistung, Kommunikation und Kühlung
  • Für den Bauraum passendes Kühlaggregat bzw. Wärmetauscher
  • Steuerung für den DC-Ladeprozess und die Kühlung
  • DC-Leistungsmodule im Systemschrank zur Versorgung der Ladestationen mit Gleichstrom
Autarke Ladesäule mit eigenem Kühlaggregat

Autarke Ladesäule mit eigenem Kühlaggregat

Ein System für viele Anwendungen Das HPC-System von Phoenix Contact lässt sich flexibel einsetzen

High Power Charging kommt überall dort zur Anwendung, wo Fahrer von Elektrofahrzeugen wenig Zeit mitbringen. Der modulare Aufbau unseres HPC-Systems ermöglicht einen flexiblen Einsatz in verschiedenen Ladeinfrastruktur-Konzepten.

Möglich ist der Einbau eines kompletten HPC-Systems in eine einzelne, autarke Ladesäule. Das bedeutet, dass Kühlaggregat und Steuerung in der Ladesäule integriert sind, um zusammen mit Ladestecker und Ladeleitung einen eigenständigen Kühlkreislauf zu bilden.

Mehrere Ladesäulen an einer Stromtankstelle mit zentralem Kühlaggregat

Mehrere Ladesäulen an einer Stromtankstelle mit zentralem Kühlaggregat

Üblicher ist jedoch der Einsatz unseres HPC-Systems in Ladeparks, wo mehrere Ladesäulen im Verbund angeordnet sind. Solche Schnellladeparks sind vorrangig an Autobahnen und Hauptverkehrsknoten, aber auch in Großstädten und Ballungsräumen zu finden.

Hier werden Kühlaggregat und dessen Steuerung zentral untergebracht, zum Beispiel in einem separaten Gebäude. Die dezentralen Ladesäulen werden von dort aus mit Kühlflüssigkeit versorgt und besitzen lediglich eigene Wärmetauscher. Alle Ladesäulen nutzen somit einen gemeinsamen Kühlkreislauf.

Das Projektteam FastCharge

Das FastCharge-Projekt-Team mit Ladecontainer, Ladesäulen und Forschungsfahrzeugen von Porsche und BMW

Forschungsprojekt ermöglicht Schnellladen von Elektroautos HPC-Ladestecker und Steuerungstechnik von Phoenix Contact

Gemeinsam mit BMW, Porsche, Siemens und Allego hat Phoenix Contact im Rahmen des Forschungsprojekts FastCharge die weltweit erste High-Power-Charging-Ladestation mit 450 kW Ladeleistung realisiert und eröffnet.

Das Forschungsprojekt FastCharge wird von einem Industriekonsortium unter der Führung der BMW Group betrieben, dem die Allego GmbH, die Phoenix Contact E-Mobility GmbH sowie die Dr. Ing. h. c. F. Porsche AG und die Siemens AG angehören. FastCharge wird mit insgesamt 7,8 Millionen Euro durch das Bundesministerium für Verkehr und digitale Infrastruktur gefördert. Die Umsetzung der Förderrichtlinien wird von der Nationalen Organisation Wasserstoff- und Brennstoffzellentechnologie (NOW) koordiniert.

Kurze Ladezeiten

HPC realisiert kurze Ladezeiten von E-Autos

Phoenix Contact lieferte dazu den gekühlten, CCS-kompatiblen High-Power-Charging-Ladestecker sowie die Steuerungstechnik.

Die neuen Schnellladestationen am Autohof Jettingen-Scheppach an der A8 sind für Elektroauto-Modelle aller Marken mit der in Europa üblichen Typ-2-Variante des weltweit verbreiteten Combined Charging System (CCS) geeignet und stehen Fahrern von Elektroautos ab sofort kostenlos zur Verfügung.

Phoenix Contact ist Innovator des Jahres 2019 mit seiner High Power Charging Technology

Dirk Moseke, Robert Ewendt und Michael Heinemann von Phoenix Contact mit Dr. Wladimir Klitschko und DDW-Geschäftsführer Michael Oelmann (Foto: Uwe Erensmann/@uepress)

Innovator-Award für die High Power Charging Technology Ehrenpreisträger Dr. Wladimir Klitschko überreicht den Innovator-Award

Phoenix Contact ist Innovator des Jahres 2019 mit seiner High Power Charging Technology. Michael Heinemann, CEO Phoenix Contact E-Mobility, nahm den Wirtschaftspreis der Deutschen Wirtschaft (DDW) beim Festakt in Düsseldorf offiziell entgegen: „Wir fühlen uns sehr geehrt, dass die Jury uns ausgewählt hat. Obendrein den Publikumspreis zu erhalten, damit haben wir nicht gerechnet.“

Insgesamt wurden 20 Unternehmen ausgezeichnet, nur drei von ihnen erhielten zusätzlich den Publikumspreis über ein Leservoting. Überreicht wurde der Preis persönlich von Ehrenpreisträger Dr. Wladimir Klitschko. Weitere Hintergründe und Bilder zur Preisverleihung finden Sie in unserem LinkedIn-Artikel.

Logos der CharIN und der NPM

Wir sind Mitglied der CharIN und der NPM

Phoenix Contact als Taktgeber Gründungsmitglied von Elektromobilitäts-Netzwerken

Beim Thema Elektromobilität und Schnellladen von Elektroautos konnte sich Phoenix Contact bisher als einer der führenden Taktgeber auf dem Markt etablieren – nicht nur mit Produkten und neuen Technologien, sondern auch durch das Mitwirken an Normen rund um die E-Mobilität. So ist Phoenix Contact neben führenden deutschen Automobilherstellern und dem TÜV Süd eines der Gründungsmitglieder der Vereinigung CharIN (Charging Interface Initiative), die das schnelle Laden von Elektroautos treibt und fördert. Ziel von CharIN ist es, das Combined Charging System (CCS) als den globalen Standard für E-Autos zu etablieren.

Ebenso ist Phoenix Contact durch Geschäftsführer Roland Bent innerhalb der neu gegründeten Nationalen Plattform Zukunft der Mobilität (NPM) vertreten. Er ist dort Vorsitzender der Arbeitsgruppe zur Standardisierung, Normung, Zertifizierung und Zulassung (AG 6). Zuvor war er stellvertretender Vorsitzender in der AG 4 der Vorgängerorganisation Nationale Plattform Elektromobilität (NPE). In seiner Rolle war Roland Bent bisher maßgeblich an der Ausgestaltung internationaler Normen und Standards rund um die Elektromobilität beteiligt. Diese Aufgaben wird er in der neuen Arbeitsgruppe der NPM weiterführen und ausweiten.

Seit 2021 sind wir Partner des Bundesverbandes für eMobilität (BEM). Der Bundesverband eMobilität e.V. (BEM) setzt sich dafür ein, die Mobilität in Deutschland mit dem Einsatz erneuerbarer Energien auf Elektromobilität umzustellen.

Elektromobilität ist bereits heute alltagstauglich

Die Wave Trophy beweist die Alltagstauglichkeit der Elektromobilität

E-Mobility heute und in Zukunft Mit Kunden und Partnern gehen wir neue Wege

Nicht nur national, sondern auch weltweit gewinnt die Elektromobilität derzeit immer mehr an Bedeutung. Zudem ist Elektromobilität die umweltfreundliche und nachhaltige Zukunft der Mobilität wie wir sie heute kennen. Um dieses Ziel zu erreichen, sind viele neue Wege und innovative Technologien der Automobil- und Elektrobranche gefordert. Nicht zuletzt deshalb ist es das Ziel von Bund und Industrie, Deutschland international als Leitmarkt zu etablieren und die Mobilitätswende als weltweite Benchmark aktiv mitzugestalten.

Mit unserer High Power Charging Technology für Elektrotankstellen ist ein weiterer erfolgreicher Schritt hin zur Alltagstauglichkeit von batteriebetriebenen Fahrzeugen gelungen. Die Schnellladefähigkeit von E-Autos wird die Zukunft der Elektromobilität prägen, denn nur wenn sie so praktisch und schnell wie das Betanken von Verbrennungsmotoren ist, wird sie von Verbrauchern dauerhaft akzeptiert. Ladestationen für Elektrofahrzeuge werden derzeit maßgeblich von EU und Bundesregierung gefördert, darunter auch der Aufbau von Schnellladestation mit High Power Charging Technology.

Zukünftig stehen der Elektromobilität und den Ladestationen für Elektroautos noch viele Herausforderungen bevor, die durch innovative Ideen, Technologien und Produkte erfolgreich gemeistert werden müssen. Phoenix Contact wird diesen Weg gemeinsam mit der Bundesregierung, Vertretern der Automobilbranche, Betreibern von Ladeinfrastruktur und weiteren Partnern gehen und aktiv die Zukunft der Elektromobilität mitgestalten – nicht zuletzt durch High Power Charging und allen kommenden Entwicklungen der Elektromobilität.

Dass Elektromobilität schon heute alltagstauglich ist, hat Phoenix Contact bereits durch seine mehrfachen erfolgreichen Teilnahmen an der Wave Trophy, der weltgrößten Elektroauto-Rallye, bewiesen.