Was bei der Entwicklung von Ladestationen zu beachten ist

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Für langsames Laden genügt das Haushaltsnetz

Die Ausrüstung für das langsamere Laden über die herkömmliche Infrastruktur kommt wesentlich günstiger. Sie eignet sich allerdings nur dann, wenn das Fahrzeug für einige Stunden ununterbrochen geladen werden kann.

Die Leistung, die für den langsamen Lademodus zum Einsatz kommt liegt bei wenigen Kilowatt (200 bis 240 V_AC, 15 A) Die Energie kann durch eine haushaltsübliche Steckdose bereit gestellt werden. Für eine 8-kWh-Batterie muss eine Ladedauer von drei bis vier Stunden eingeplant werden und mehr als 15 Stunden für eine 60-kWh-Batterie. Dabei ist der Stromverlust in der Ladeschaltung bereits einkalkuliert. Die Erwartungshaltung der Anwender für einen schnellen Ladevorgang liegt allerdings bei unter einer Stunde. Dazu wird eine große Leistungsaufnahme benötigt: mindestens 100 A von einer 3-phasigen 400-V-Infrastruktur.

Das langsame Aufladen ist dementsprechend die Norm unter den folgenden Bedingungen:

• Über Nacht oder zu Hause (für diejenigen die von zu Hause aus in die Arbeit fahren) oder am Arbeitsplatz. Dort kann das tragbare oder eingebaute Ladegerät in eine normale Steckdose eingesteckt werden.

• Parkplätze für längere Aufenthalte, z.B. an Flughäfen, Bahnhöfen oder in Einkaufszentren.

Ein schneller Ladevorgang ist in den folgenden Szenarien gefragt:

• Parkplätze für kurze Aufenthalte, wie beispielsweise vor Supermärkten.

• Für Notaufladungen, wenn die Batterieleistung unterwegs zur Neige geht. Denkbar ist, dass die Ausstattung für das dann geforderte schnelle Aufladen von traditionellen Tankstellen bereitgestellt wird.

Das Design eines Ladegeräts muss die Implementierung des Ladeprofils in Abhängigkeit des jeweiligen Zelltyps berücksichtigen. Bild 3 zeigt ein typisches Profil für den schnellen Ladevorgang.

Erste Ladephase mit ­maximalem Ladestrom

Die Phase 1 dauert beim schnellen Laden eine Stunde und mehr als zehn Stunden beim langsamen Ladevorgang. Am Ende dieser Phase ist die Batterie zu 80 bis 90% geladen. Das Ladegerät liest die Spannung des Batterie-Packs. Während der ersten Phase sorgt das Ladegerät für konstanten Strom und die gemessene Spannung verhält sich proportional zum Füllstand der Batterie. Wenn die maximale Spannung der Batterie erreicht ist, ist Phase 1 beendet.

In Phase 2 sinkt der Ladestrom kontinuierlich

Phase 2 kann mehrere Stunden dauern; Diese Phase ist nicht zwingend nötig, aber sie verlängert die Lebensspanne der Zellen, da hier das vollständige Aufladen der Zellen sichergestellt wird, ohne dass die maximale Betriebsspannung überschritten wird. In dieser Phase muss das Ladegerät die Spannung unter der maximalen Nennleistung halten, was einen schnell absetzenden Stromfluss erforderlich macht. Wenn der Strom abfällt auf unter 50 mA, wird das Laden gestoppt.

Einfache Ladegeräte für zuhause sind tragbar

Die einfachste Ladeausstattung ist ein tragbares Ladegerät, das auch in das Fahrzeug integriert sein kann und für eine normale Steckdose tauglich ist. Dieses Gerät eignet sich nur für das langsame Laden (0,1 C), bei dem das Gerät Informationen vom BMS zur Kontrolle des gelieferten Stroms ausnutzt. Ein Signal vom BMS zur Überhitzung stoppt den Ladevorgang sofort. Informationen zur Dauer des Ladevorgangs werden gespeichert und können im Wartungsprozess des Fahrzeugs bei Bedarf abgerufen werden.

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