Grundlagen der E-Mobility-Ladetechnik

Grundlagen der Ladetechnik

Einfach erklärt

Hier erfahren Sie alles über Normen, Richtlinien und Terminologien.

Ladestandards, Lademodi, Sicherheitsrichtlinien und Normen – die Mobilität der Zukunft folgt unterschiedlichen länderspezifischen Rahmenbedingungen. Hier finden Sie einen Überblick der verschiedenen Stecksysteme, verständlich erklärte Fachbegriffe sowie Hintergrundinformationen.

Ladestecker und Ladestandards für unterschiedliche Regionen

International haben sich verschiedene Ladestecker-Geometrien etabliert. Einerseits unterscheiden sie sich in den internationalen Märkten USA, Europa und China. Andererseits sind die Steckgesichter auch von der Ladeart abhängig. So ist der Stecker für das Laden mit Gleichstrom anders aufgebaut als der für das Laden mit Wechselstrom.

Die Matrix zeigt einen Überblick der verschiedenen Fahrzeug-Ladestecker und Fahrzeug-Inlets für die jeweiligen Zielmärkte. Gut erkennbar ist, dass Phoenix Contact für weltweit jeden Anwendungsfall die richtige Produktlösung anbietet.

Ladestecksysteme für weltweit alle Anwendungen  

1) Der Typ-1-Standard für Nordamerika sieht keinen infrastrukturseitigen Ladestecker vor. In Europa wird für diesen Fall ein Adapterkabel eingesetzt, das fahrzeugseitig aus einem Typ-1-Ladestecker und infrastrukturseitig aus einem Typ-2-Ladestecker besteht.

Lademodi

Auf welche Arten kann die Batterie eines Elektrofahrzeuges geladen werden? Worin liegen die Unterschiede zwischen dem Laden mit Wechselstrom (AC) und dem Laden mit Gleichstrom (DC)?

In den Normen IEC 61851 und der IEC 62196 werden die Ladevorgänge detailliert beschrieben. Die IEC 61851 unterscheidet dabei insgesamt vier Lademodi. Davon entfallen die Lademodi 1 bis 3 für das AC-Laden, wobei sich der Lademodus 3 weiter untergliedert in die drei Ladefälle A, B und C. Der Lademodus 4 beschreibt das DC-Laden.

AC-Laden

Beim Wechselstrom-Laden befindet sich der AC-DC-Wandler im Fahrzeug. Dieser wandelt den Wechselstrom in Gleichstrom, der zum Laden der Batterie notwendig ist.

DC-Laden

Laden mit Gleichstrom bietet die Möglichkeit, hohe Leistung in kurzer Zeit zu übertragen. Im Vergleich zum AC-Laden befindet sich der AC-DC-Wandler hierbei stationär in der Ladesäule. Zudem sind die Kontakte und Leitungsquerschnitte größer dimensioniert, wodurch bis zu 250 kW Ladeleistung übertragen werden können. Allgemein wird das DC-Laden daher auch Schnellladen genannt. In Kombination mit einer integrierten Kühlung können sogar normativ bis zu 400 kW erreicht werden. Man spricht dann von Ultraschnellladen oder High Power Charging, kurz HPC.

Für das DC-Laden wird von führenden Automobilherstellern das Combined Charging System, kurz CCS, empfohlen. Die Norm SAE J1772 regelt dabei das CCS-Laden nach Typ 1 für Nordamerika, während die IEC 62196-3 die geltende Norm für das CCS-Laden nach Typ 2 in Europa ist. Ein entsprechender CCS-Standard für den chinesischen Markt hat sich bisher nicht durchgesetzt – dort gilt für das DC-Laden der Standard GB/T 20234.3.

Glossar

Jeder Geschäftsbereich entwickelt eine eigene Sprache und Terminologie, schon allein um neu entstandenen Technologien einen Namen zu geben. Hier finden Sie Erklärungen zu den häufig verwendeten Begriffen im Bereich der Elektromobilität.

ACWechselstrom
CCSCombined Charging System: Kombiniertes Ladestecksystem, in dem sowohl AC- als auch DC-Laden mit nur einem Fahrzeug-Inlet möglich ist.
ComboVeraltete Bezeichnung für das Combined Charging System
ConnectorLadestecker, der in das Fahrzeug gesteckt wird.
CPControl Pilot: Bezeichnung des Steckvorrichtungskontaktes / der Leitung, über die die Kommunikationsinformationen übertragen werden.
DCGleichstrom
EVElectric Vehicle
GB/TSteckergeometrie für den chinesischen Markt.
HPCHigh Power Charging: Laden mit Leistungen von 150 kW oder mehr.
IC-CPDIn-Cable-Control and Protective Device
OCPPOpen Charge Point Protocol: Dient zur Kommunikation zwischen der Ladestation und einem Backend-System.
PHEVPlug-in Hybrid Electric Vehicle
PlugLadestecker, der in die Ladesäule gesteckt wird.
PPProximity Pilot: Kontakt zur Festlegung der Stromtragfähigkeit der Ladeleitung und zur Aktivierung der Wegfahrsperre.
Socket OutletLadesteckdose in der Ladesäule, an die ein Fahrzeug über ein mobiles Ladekabel angeschlossen wird.
Typ 1Stecker-Geometrie für den amerikanischen und zum Teil für den japanischen Markt.
Typ 2Stecker-Geometrie für den europäischen Markt.
Vehicle InletLadesteckdose im Fahrzeug, in die der Ladestecker gesteckt wird.

Normen und Richtlinien

Unterschiedliche Ladebetriebsarten und verschiedene Anforderungen in den Zielmärkten führen dazu, dass eine Interoperabilität von Ladestecksystemen erzielt werden muss. All das wird in den nachfolgenden Normen und Richtlinien für die Elektromobilität festgehalten.

Plugs, socket-outlets, vehicle Connectors and Vehicle Inlets — Conductive charging of electric vehicles

  • Part 1: General requirements
  • Part 2: Dimensional compatibility and interchangeability requirements for a.c. pin and contact-tube accessories
  • Part 3: Dimensional interchangeability requirements for d.c. pin and contact-tube vehicle couplers

Electric vehicle conductive charging system

  • Part 1: General requirements
  • Part 21-1: Electric vehicle onboard charger EMC requirements for conductive connection to an AC/DC
  • Part 21-2: EMC requirements for OFF board electric vehicle charging systems (under preparation) supply
  • Part 22: AC electric vehicle charging station (in future merged with 61851-1)
  • Part 23: DC Electric vehicle charging station
  • Part 24: Control communication protocol between off-board DC charger and electric vehicle

 

Electrically propelled road vehicles – Connection to an external electric power supply – Safety requirements

In-Cable Control and Protection Device for mode 2 charging of electric road vehicles (IC-CPD)

ISO/IEC 15118 – Road vehicles – Vehicle to grid communication interface

  • Part 1: General information and use-case definition
  • Part 2 Technical protocol description and Open Systems Interconnections (OSI) layer requirements
  • Part 3: Physical layer and Data Link layer requirements

 

Low-voltage electrical installations

  • Part 7-722: Requirements for special installations or locations – Supply of Electric vehicle

 

Low-voltage switchgear and controlgear assemblies

  • Part 7: Assemblies for specific applications such as marinas, camping sites, market squares, electric vehicles charging stations

 

SAE Electric Vehicle and Plug in Hybrid Electric Vehicle Conductive Charge Coupler

Connection set of conductive charging for electric vehicles

  • Part 1: General requirements
  • Part 2: AC charging coupler
  • Part 3: DC charging coupler

Electric Vehicle Charging System

Software in Programmable Components

Safety of EV Charging System Equipment

Safety of Personnel Protection Systems for EV Supply Circuits

Safety of Plugs, Receptacles, and Couplers for EVs

Safety of EV Supply Equipment

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