FastCharge: Forschungsprojekt ermöglicht Ultraschnellladen

Übersicht

Forschungsprojekt FastCharge  

Das Forschungsprojekt FastCharge beweist, dass kurze Ladezeiten möglich sind

  • Das Forschungsprojekt FastCharge ging im Juli 2016 an den Start, um die Ladezeit für Elektrofahrzeuge deutlich zu verkürzen.
  • Laden in nur wenigen Minuten ist eine wichtige Voraussetzung für die breite Akzeptanz und Alltagstauglichkeit der Elektromobilität.
  • Dass Ultra-Schnellladetechnik in der Praxis funktioniert, zeigte die Präsentation des Forschungsergebnisses im Dezember 2018 am Euro Rastpark Jettingen-Scheppach an der A8 zwischen Ulm und Augsburg.
  • Das gekühlte High-Power-Charging-System (HPC) von Phoenix Contact spielt dabei eine wichtige Rolle.

Projektpartner

Projektteam FastCharging  

Dr. Markus Göhring, Frank Bauer, Stephan Elflein, Bernhard Pufal, Gerhard Oberpertinger und Robert Ewendt (v.l.n.r.)

In dem durch das Bundesministerium für Verkehr und digitale Infrastruktur geförderten FastCharge-Projekt, das sämtliche Aspekte des Ladevorgangs abdeckt, engagierten sich die BMW Group als Konsortial­führer, die Allego GmbH, die Dr. Ing. h.c. F. Porsche AG, die Siemens AG und die Phoenix Contact E-Mobility GmbH.

Zum Forschungsteam gehören Dr. Markus Göhring (Porsche), Frank Bauer (BMW Group), FastCharge-Projektleiter Stephan Elflein (BMW Group), Bernhard Pufal (Allego), Gerhard Oberpertinger (Siemens) und Robert Ewendt (Phoenix Contact).

Anwendung

Das Laden von Elektrofahrzeugen dauert zu lange, die Fahrzeuge sind im Alltag kaum zu gebrauchen – so oder ähnlich argumentieren viele Autofahrer beim Thema Elektromobilität. Damit die Elektro­mobilität endlich alltagstauglich wird, sollten die elektrotechnischen Grenzen aller beim Laden beteiligten Komponenten und Systeme erforscht werden. Zu diesem Zweck ging das Forschungsprojekt FastCharge im Juli 2016 an den Start. Ladeleistungen von bis zu 450 kW wurden dabei getestet – das Laden sollte so schnell und komfortabel wie das Tanken sein.

Das Gemeinschaftsprojekt konzentrierte sich auf die Erforschung sämtlicher Aspekte des Schnell­ladens mit dem Ziel, die erforderlichen Techno­logien für den Einsatz im Alltag nutzbar zu machen. Neben der Leistungssteigerung beim Laden wurden daher auch die Grundlagen und Prozesse für den Betrieb von Ultraschnell­ladesystemen erforscht. Auch Plug & Charge, der für den Nutzer so wichtige automatisierte Anmelde- und Abrechnungsprozess, wurde einbezogen.

Lösung

High-Power-Charging-Stecker  

Elektrofahrzeuge in wenigen Minuten bequem laden mit dem High-Power-Charging-Stecker

Für solch eine leistungsfähige Ladeinfrastruktur werden Fahrzeuge benötigt, die die hohen Leistungen aufnehmen und in ihrer Batterie speichern können. Im FastCharge-Projekt wurden von Porsche und von BMW entsprechende Forschungs­fahrzeuge bereitgestellt. BMW hat hierzu einen i3 mit einer Hochvoltbatterie mit 57 kWh Nettokapazität ausgestattet. Geladen wird in 15 Minuten mit bis zu 175 kW. Der von Porsche umgebaute Panamera bringt es sogar auf eine Nettobatteriekapazität von ca. 90 kWh. Eine Ladeleistung von anfänglich über 400 kW ermöglicht damit Lade­zeiten von unter drei Minuten für die ersten 100 km Reichweite. Beide Fahrzeuge sind mit leistungs­starken Kühlsystemen zur Batteriekühlung während des Ladevorgangs ausgestattet.

Über einen Ladecontainer von Siemens, der neben dem Anschluss an das öffentliche Stromnetz auch die Leistungs­elektronik für die zwei Ladepunkte enthält, werden an einem Ladepunkt 175 kW und am zweiten Ladepunkt die bisher einmaligen 450 kW zur Verfügung gestellt. Ein aufwendiger Mittelspan­nungsanschluss war nicht erforderlich, der Ladecontainer begnügt sich mit einem Niederspan­nungsanschluss. Trotzdem steht genug Leistung zur Verfügung, um zwei Fahrzeuge mit hohen Leistungen gleichzeitig zu laden. Die Ladesäulen vom Hersteller Allego nutzen den in Europa bewährten und zum Standard erklärten Ladestecker des Combined Charging Systems (CCS) in der Typ-2-Variante.

Ladestationen mit High-Power-Charging-Stecker  

450 kW stellt die rechte Ladestation zur Verfügung, die linke bringt es auf 175 kW

Über die gekühlten High-Power-Charging-Ladekabel (HPC) von Phoenix Contact können die Systeme je nach Fahrzeugmodell sowohl 400-Volt- als auch 800-V-Batteriesysteme aufladen. Das schnelle Aufladen eines Elektro­autos gleicht sich so dem Betanken eines konventionellen KFZ immer mehr an. Die fortschrittliche Ladetechnik ermöglicht es, mit einem Ladestrom von dauerhaft 500 Ampere den Akku von Elektroautos – etwa während einer kurzen Kaffeepause – aufzuladen. Durch den Einsatz eines umweltfreund­lichen Wasserglykolgemisches als Kühlflüssig­keit wird auch die Wartung des halboffenen Kühlkreislaufs erheblich vereinfacht.

Fazit

Mit der Einweihung dieses High-Tech-Ladesystems im Dezember 2018 im bayerischen Jettingen-Scheppach hat das Konsortium den Beweis erbracht, dass Ladezeiten von weniger als drei Minuten für die ersten 100 Kilometer Reichweite im Praxisbetrieb möglich sind. Bewiesen ist damit auch die Langstreckentauglichkeit der Elektromobilität. Die Partner des Konsortiums haben sich in der kurzen Projektlaufzeit mit ihren Expertisen und Technologien ideal ergänzt und somit einen wichtigen Beitrag zur Akzeptanz batterieelektrischer Fahrzeuge geleistet. Künftig wird es nicht mehr Stunden, sondern nur noch wenige Minuten dauern, bis ein E-Mobil wieder „aufgetankt“ ist und seine Fahrt fortsetzen kann.

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