Was bei der Entwicklung von Ladestationen zu beachten ist

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Ladestationen auf der Straße können ebenfalls den langsamen Ladevorgang unterstützen (0,1 C). Diese universellen Ladestationen müssen den Ladestrom an die Kapazität der Batterie anpassen. Solche Ladestationen unterscheiden sich von den Ladegeräten im Haushalt durch zwei Kriterien: Sie müssen folgende Unterstützung bieten:

• Identifikation über einen RFID-Tag oder ein Smartcard-Lesegerät. Der Wagenhalter ist somit für den Bezahlvorgang identi­fizierbar.

• Leistungsmessung durch das System, damit dem Kunden die benötigte Elektrizität in Rechnung gestellt werden kann.

Optionale Standortanzeige mittels RF-Technologie

Eine zusätzliche, wenn auch optionale, Funktion von Ladestationen auf der Straße ist eine Standortanzeige mit Hilfe von RF-Technologie. Über eine drahtlose Verbindung zum Navigationsgerät des Fahrzeugs lassen sich dadurch Ladestationen innerhalb der Reichweite des Ladezustands anzeigen (Bild 5). Ein denkbares Blockschaltbild solcher Ladestationen für Straßen zeigt Bild 6.

Zusätzliche Schutzschaltungen für öffentliche Ladestationen

Die Ladestation liefert 10 bis 20 A bei 220 bis 240 V_AC. Das im Fahrzeug integrierte oder tragbare Ladegerät konvertiert die AC-Eingangsspannung in Gleichstrom. Ladestationen in Straßen benötigen für die öffentliche Sicherheit zusätzliche Schutzschaltkreise, wie Überspannungsableiter und Feuerschutz, zusätzlich zu den Schutzmaßnahmen vom BMS des Fahrzeugs.

Schnelle Lademöglichkeiten unterwegs

Mit der wachsenden Anzahl von Elektrofahrzeugen auf den Straßen steigt die Attraktivität für die Betreiber von Ladestationen, in hochleistungsfähige Ausstattung für den schnellen Ladevorgang zu investieren. Diese Stationen ermöglichen dem Fahrer das Nachladen unterwegs. Allerdings liegen die Kundenerwartungen bei einer Ladeleistung von 50 kWh innerhalb einer Stunde. Um diese Vorgabe zu erfüllen, wird eine spezielle Infrastruktur benötigt (3 Phasen, 400 V_AC, >100 A), die in der Lage ist, ca. 50 kW Leistung zu bringen. Die Ausstattung zum schnellen Laden konvertiert die Eingabe­leistung auf 500 V_DC/100 A, die direkt in die Batterie eingespeist wird.

Schnelles Laden nach dem CHAdeMO-Standard

Aus Sicherheitsgründen beginnt die Stromabgabe erst dann, wenn der Stecker richtig an das Fahrzeug angeschlossen ist. Zur Erkennung der Spannung ist ein intelligenter Schaltkreis erforderlich. Diese Informationen können zwischen dem Ladegerät und dem Fahrzeug über ein Kommunikationsprotokoll, wie dem eigens für das schnelle Aufladen entwickelten CHAdeMO-Standard, ausgetauscht werden.

Die Ausstattung von Lade­stationen ist entscheidend

Behörden wünschen sich eine schnelle Ausbreitung von Ladestationen in Haushalten, Büros, in Straßen und an Tankstellen. Das wird nur gelingen, wenn OEMs Geräte für die Ladestationen entwickeln, die einwandfrei funktionieren und kostenoptimiert sind. Wie gezeigt wurde, bestehen gravierende Unterschiede zwischen drei Typen von Ladestationen: in Haushalten, auf der Straße und unterwegs. Ein Design-Entwurf, der für alle drei Standorte gleichermaßen passend ist, wird nicht gelingen. Die Herausforderung für OEMs liegt in der Entwicklung einer Bandbreite von Ladegeräten, die die unterschiedlichen Anwenderbedürfnisse anspricht, ohne ausufernde Entwicklungs- und Produktionskosten hervorzurufen.

* * Patrice Brossard ist FAE Manager bei Future Electronics in Frankreich.

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