Drei Szenarien für das Laden von Elektroautos

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Die beiden speziellen Adern CP und PP ermöglichen es auch dem Laien, sein Elektrofahrzeug gefahrlos zu laden. Zunächst wird die Ladeleitung an der Ladesäule in die Buchse (Socket-Outlet) gesteckt, die im Normalzustand spannungsfrei ist. Bevor die Leistung übertragen wird, werden Daten zwischen Fahrzeug und Ladesäule mittels der beiden Signalkontakte ausgetauscht. Über die Auslesung der nach Norm definierten Widerstands-Codierung zwischen PP und PE wird die maximale Stromfähigkeit des angeschlossenen Ladekabels an die Ladesäule übermittelt. Wurde ein zulässiges Ladekabel identifiziert, greift eine weitere mechanische Sicherheitsstufe. In der Ladebuchse von Fahrzeug und Ladesäule wird ein Verriegelungbolzen aktiviert, der das Ziehen unter Last verhindert. Erst dann startet der Ladevorgang.

Nachdem der Ladevorgang abgeschlossen oder aktiv vom Anwender unterbrochen wurde, wird der Verriegelungsmechanismus gelöst. Dieses mehrstufige System bietet dem Anwender eine hohe Sicherheit. Zusätzlich verhindert die Verriegelung, dass der Ladevorgang von Unbefugten unterbrochen wird. Der Ladestecker Typ 2 von Phoenix Contact verfügt außerdem über einen abgesetzten Griffkörper. Auch bei der Übertragung hoher Leistungen wird der Anwender zu keiner Zeit durch die Kontakterwärmung gefährdet.

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Kirsten Dykhuis, Produkt Marketing Pluscon power, Field Device Connectors, Phoenix Contact:

In der Anfangsphase werden die E-Mobile zunächst in der Garage oder im halb-öffentlichen Bereich mittels Wechselstrom geladen. Die Ladung erfolgt kontinuierlich, die Standzeit ist gleich der Ladezeit. Ob beim Stopp am Supermarkt oder beim Parken in der heimischen Garage – die Parkzeit wird sinnvoll genutzt. Ein zusätzlicher Halt an einer Tankstelle wäre dann nicht erforderlich. Nur mit einer fahrzeugübergreifenden und europaweit genormten Ladeschnittstelle wird die Elektromobilität den breiten Markt von ihrer Alltagstauglichkeit überzeugen.

Für den Erfolg und die Verbreitung der Elektrofahrzeuge werden aber auch Schnellladestationen mit Gleichspannung benötigt, die den Einsatzradius der Fahrzeuge deutlich vergrößern. Zusammen mit den führenden deutschen Automobilherstellern treibt Phoenix Contact auch hier die Entwicklung eines Ladesystems voran – beim sogenannten Combined AC/DC Charging System. Mit diesem System wird das Fahrzeug in wenigen Minuten aufgeladen.

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Laden - privat und öffentlich

Für das Laden eines Elektrofahrzeuges sind drei Situationen denkbar:

► Privates Laden (Home Charging)

Besonders in der Anfangszeit wird das Home Charging – also das Laden über einen längeren Zeitraum in der Garage zu Hause oder auf dem privaten Stellplatz – die häufigste Anwendung sein. Das Elektrofahrzeug wird über Nacht an der heimischen Starkstrom- oder Niederspannungsdose geladen. Angeschlossen wird das Elektrofahrzeug an eine normale Steckdose oder an ein gesichertes Ladegerät mit integrierter Kommunikationsschnittstelle, der sogenannten Wall-Box.

► Halb-öffentliches Laden (Semi-public Charging)

Ladestationen in halb-öffentlichen Bereichen finden sich auf Firmenparkplätzen sowie auf Kundenparkplätzen von Ärzten, Supermärkten oder Restaurants. Während der Arbeitszeit oder während des Arztbesuches wird das Auto „nebenbei“ geladen. Üblich sind Ladeleistungen von 22 kW und Ladezeiten um die 60 Minuten. Aufgrund eines erweiterten Nutzerkreises sind weitere Funktionen erforderlich - etwa ein automatisiertes Abrechnungssystem oder Schutz gegen Vandalismus.

► Öffentliches Laden (Public Charging)

Ladestationen in der Öffentlichkeit ähneln halb-öffentlichen Ladepunkten und finden sich etwa auf städtischen Parkplätzen oder in Parkhäusern. Darüber hinaus sind im öffentlichen Bereich Schnellladestationen möglich, die mit Gleichstrom betrieben werden - zum Beispiel an Autobahn-Raststätten. Aufgrund der hohen Investitionen für eine DC-Ladesäule werden diese Ladepunkte eher in öffentlichen Bereichen mit einem großen Einzugsgebiet zu finden sein.

Europaweit einheitliches Ladestecksystem

Auf internationaler Ebene wird ein einheitlicher Steckverbinder wohl auch auf lange Sicht Wunschvorstellung bleiben. Aufgrund wirtschaftlicher Interessen, unterschiedlicher Stromnetze sowie divergierender Vorstellungen bei der Normierung deutet vieles auf regional unterschiedliche Stecksysteme hin. Durchgesetzt und bereits normativ fixiert haben sich für das AC-Laden neben dem Typ 2 noch zwei weitere Stecker-Geometrien, die in der IEC 62196-2 beschrieben werden.

Auf dem europäischen Markt im Moment am weitesten verbreitet ist der Ladestecker Typ 1. Er wurde in Japan und den USA entwickelt, von der SAE (Society of Automotive Engineers) definiert und in die IEC 62196-2 integriert. Da ein Großteil der in Deutschland fahrenden Elektrofahrzeuge aus japanischer und US-amerikanischer Serienproduktion stammt, besitzen diese Fahrzeuge eine Typ 1-Ladebuchse (Vehicle-Inlet).

Wie der europäische Typ 2-Ladestecker hat der Typ 1 ebenfalls zwei Signalkontakte für die Kommunikations-Schnittstelle sowie Null- und Schutzleiter. Aufgrund der einphasigen Netzspannung wird auf die Phasen L2 und L3 verzichtet. Der Typ 1-Ladestecker (Connector) existiert nur fahrzeugseitig, da eine steckbare Verbindung zur Ladesäule nicht zulässig ist. Die Verriegelung zwischen Fahrzeug und Ladeleitung wird mit Hilfe eines Hebelsystems geschlossen. Eine zusätzliche Verriegelung mit einem Bolzensystem sieht die aktuelle Fassung der Norm nicht vor.

In Europa existiert darüber hinaus noch der Typ 3. Diese Stecker-Geometrie wurde in Italien und Frankreich entwickelt und verfügt über ein mechanisches Verschlusssystem, einen sogenannten Shutter. Für die drei definierten Leistungsstufen wurden unterschiedliche Stecker-Geometrien gewählt, die untereinander nicht kompatibel sind. Typ 3 wird sich daher wohl nicht am Markt durchsetzen.

Hannover Messe: Halle 9, Stand F40

* Kirsten Dykhuis, Produkt Marketing Pluscon power, Field Device Connectors, Phoenix Contact, Blomberg

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E-Auto wird alltagstauglich

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Europaweit einheitliches Ladestecksystem