Elektrofahrzeuge in fünfzehn Minuten voll aufladen

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Sensorik im Ladestecker zur Zustandsüberwachung

Eine im Steckverbinder integrierte Sensorik liefert Informationen über den generellen Zustand des HPC-Steckers, seinen Gebrauch und Verschleiß sowie weitere Analysedaten. Alle Informationen werden im Ladestecker gespeichert und zusätzlich in Echtzeit an den Betreiber übermittelt.

Zur Sicherheit wird das System permanent auf Überhitzung überwacht. Das HPC-Ladekabel ist CE-zertifiziert und erfüllt alle erforderlichen Normen.

Eine der größten Herausforderungen bei der Entwicklung des Schnellladesteckers war es, den Querschnitt des Ladekabels sowie die Größe und das Gewicht des Ladesteckers so praktisch wie möglich zu gestalten.

Dies war nur durch die Entwicklung einer effizienten Kühlung sowie durch einen durchdachten Kabelaufbau möglich. Bild 2 zeigt einen Querschnitt durch den Ladestecker und das Ladekabel. Darüber hinaus sind die Steckverbinder mit versilberten Kontakten versehen; sie enthalten einen Kontaktträger, der dank seiner guten Wärmeleitung gleichzeitig als Kühlkörper dient. Dadurch wird eine besonders hohe Stabilität bei optimaler Kühlleistung erzielt.

Ladeleistung passt sich automatisch an

Je nach Fahrzeugmodell kann die neue Ultra-Schnellladestation sowohl für Fahrzeuge mit 400-V- als auch 800-V-Batteriesystemen eingesetzt werden. Ihre Ladeleistung passt sich automatisch der maximal zulässigen Ladeleistung des Fahrzeugs an. Die Zeitersparnis, die durch höhere Ladeleistungen erzielt werden kann, lässt sich am Beispiel des BMW i3 Forschungsfahrzeugs darstellen.

Für einen Ladevorgang von 10 bis 80 % SOC der Hochvoltbatterie mit einer Netto-Kapazität von 57 kWh werden nur noch 15 min benötigt. Dies kann fahrzeugseitig durch den speziell entwickelten Hochvoltspeicher in Kombination mit einer intelligenten Ladestrategie erreicht werden. Dazu zählen u.a. die genaue Vorkonditionierung der Speichertemperatur bei Ladestart, Temperaturmanagement während des Ladevorgangs und ein perfekt abgestimmtes Profil der Ladeleistung über die Zeit.

Der Ladevorgang erfolgt über ein neuartiges fahrzeugseitiges Mehrspannungsnetz mit einem Hochvolt-DC/DC-Wandler, in dem die geforderte 800-V-Eingangsspannung der Ladesäule auf die niedrigere 400-V-Systemspannung des BMW i3 Forschungsfahrzeugs transformiert wird. Durch den HV-DC/DC-Wandler kann das Fahrzeug auch rückwärtskompatibel an allen alten und zukünftigen Ladestationen Strom tanken.

Standardisierung und Interoperabilität

Entscheidend für einen zuverlässigen Betrieb ist die gesicherte Kommunikation zwischen Fahrzeug und Ladesäule. Deswegen werden ebenso Standardisierungsthemen zur Interoperabilität erforscht und in Normierungsgremien gebracht. Das Porsche Forschungsfahrzeug mit einer Netto-Batteriekapazität von ca. 90 kWh erreicht eine Ladeleistung von über 400 kW und damit Ladezeiten von weniger als 3 min für die ersten 100 km Reichweite.

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