Elektrofahrzeuge (BEV) sind der Trend in der Automobilindustrie mit alternativen Antrieben. Da Batterieprobleme nicht kurzfristig gelöst werden können, werden Ladestationen umfassend ausgestattet, um die Ladeprobleme der Fahrzeugbesitzer zu lösen. Ladeanschlüsse als wesentliche Komponente von Ladestationen unterscheiden sich von Land zu Land und stehen bereits vor einem Konflikt. Wir möchten hier die weltweiten Standards für Anschlüsse erläutern.
Combo
Combo ermöglicht langsames und schnelles Laden. Es ist die am weitesten verbreitete Steckdose in Europa. Unter anderem sind Audi, BMW, Chrysler, Daimler, Ford, GM, Porsche und Volkswagen mit einer SAE-Ladeschnittstelle (Society of Automotive Engineers) ausgestattet.
Am 2ndIm Oktober 2012 wurde die von den zuständigen Mitgliedern des SAE-Komitees gewählte Version von SAE J1772 zum weltweit einzigen offiziellen DC-Ladestandard. Basierend auf der überarbeiteten Version von J1772 ist der Combo Connector der Kernstandard für DC-Schnellladen.
Die vorherige Version (formuliert im Jahr 2010) dieses Standards spezifizierte die Spezifikation des J1772-Steckers für das AC-Laden. Dieser Stecker war weit verbreitet und kompatibel mit Nissan Leaf, Chevrolet Volt und Mitsubishi i-MiEV. Die neue Version hingegen verfügt neben allen bisherigen Funktionen über zwei zusätzliche Pins, die speziell für das DC-Schnellladen vorgesehen sind, und ist nicht mit älteren, aktuell produzierten BEVs kompatibel.
Vorteil: Der größte Nutzen des Combo Connectors besteht darin, dass der Autohersteller nur eine Steckdose anpassen muss, die sowohl Gleich- als auch Wechselstrom unterstützt und mit zwei verschiedenen Geschwindigkeiten lädt.
Nachteil: Für den Schnelllademodus muss die Ladestation bis zu 500 V und 200 A bereitstellen.
Tesla
Tesla verfügt über einen eigenen Ladestandard, der eine Ladestrecke von über 300 km in 30 Minuten ermöglicht. Die maximale Leistung der Ladebuchse beträgt bis zu 120 kW und die maximale Stromstärke 80 A.
Tesla verfügt derzeit in den USA über 908 Super-Ladestationen. Um den chinesischen Markt zu erschließen, verfügt das Unternehmen über sieben Super-Ladestationen in Shanghai (3), Peking (2), Hangzhou (1) und Shenzhen (1). Um die regionale Integration zu verbessern, plant Tesla zudem, die Kontrolle über seine Ladestandards abzugeben und lokale Standards zu übernehmen, wie dies in China bereits der Fall ist.
Vorteil: fortschrittliche Technologie mit hoher Ladeeffizienz.
Nachteil: Entgegen den Standards der einzelnen Länder ist es schwierig, den Umsatz ohne Kompromisse zu steigern. Bei Kompromissen verringert sich die Ladeeffizienz. Sie befinden sich in einem Dilemma.
CCS (Kombiniertes Ladesystem)
Ford, General Motors, Chrysler, Audi, BMW, Mercedes-Benz, Volkswagen und Porsche haben 2012 das „Combined Charging System“ eingeführt, um die verwirrenden Standards für Ladeanschlüsse zu ändern. „Combined Charging System“ oder auch bekannt als CCS.
CCS hat alle aktuellen Ladeschnittstellen vereinheitlicht und ermöglicht so einphasiges Wechselstromladen, schnelles dreiphasiges Wechselstromladen, Gleichstromladen für den Hausgebrauch und superschnelles Gleichstromladen mit einer Schnittstelle.
Neben SAE hat auch ACEA (Verband der Europäischen Automobilhersteller) CCS als DC/AC-Ladeschnittstelle eingeführt. Seit 2017 wird es in allen PEVs in Europa verwendet. Da Deutschland und China die Standards für Elektrofahrzeuge vereinheitlicht haben, ist auch China diesem System beigetreten, was beispiellose Möglichkeiten für chinesische Elektrofahrzeuge eröffnet. ZINORO 1E, Audi A3e-tron, BAIC E150EV, BMW i3, DENZA, Volkswagen E-UP, Changan EADO und SMART entsprechen alle dem CCS-Standard.
Vorteil: Drei deutsche Autohersteller – BMW, Daimler und Volkswagen – werden ihre Investitionen in chinesische Elektrofahrzeuge erhöhen. CCS-Standards könnten für China vorteilhafter sein.
Nachteil: Die Verkaufszahlen von Elektrofahrzeugen, die den CCS-Standard unterstützen, sind gering oder kommen gerade erst auf den Markt.
CHAdeMO
CHAdeMO ist die Abkürzung für CHArge de Move und wird von Nissan und Mitsubishi unterstützt. ChAdeMO bedeutet aus dem Japanischen übersetzt „Ladezeit so kurz wie eine Teepause“. Diese Gleichstrom-Schnellladesteckdose bietet eine maximale Ladeleistung von 50 kW.
Zu den Elektrofahrzeugen, die diesen Ladestandard unterstützen, gehören: Nissan Leaf, Mitsubishi Outlander PEV, Citroen C-ZERO, Peugeot Ion, Citroen Berlingo, Peugeot Partner, Mitsubishi i-MiEV, Mitsubishi MINICAB-MiEV, Mitsubishi MINICAB-MiEV-Truck, Honda FIT EV, Mazda DEMIOEV, Subaru Stella PEV, Nissan Eev200 usw. Beachten Sie, dass sowohl Nissan Leaf als auch Mitsubishi i-MiEV über zwei unterschiedliche Ladebuchsen verfügen, eine ist J1772, also ein Combo-Anschluss im ersten Teil, die andere ist CHAdeMO.
Die CHAdeMO-Lademethode ist wie unten abgebildet dargestellt. Der Strom wird über ein CAN-Bus-Signal gesteuert. Das bedeutet, dass während der Überwachung des Batteriestatus der vom Ladegerät benötigte Strom in Echtzeit berechnet und per CAN benachrichtigt wird. Das Ladegerät empfängt umgehend die Stromanforderung vom Fahrzeug und stellt den Ladestrom entsprechend bereit.
Durch das Batteriemanagementsystem wird der Batteriezustand überwacht und der Strom in Echtzeit geregelt. Dadurch werden die für schnelles und sicheres Laden erforderlichen Funktionen vollständig erfüllt und sichergestellt, dass der Ladevorgang nicht durch die Batterieflexibilität eingeschränkt wird. In Japan sind laut CHAdeMO 1154 Ladestationen installiert. Auch in den USA sind CHAdeMO-Ladestationen weit verbreitet. Laut den neuesten Daten des US-Energieministeriums gibt es dort 1344 AC-Schnellladestationen.
Vorteil: Neben den Datensteuerleitungen verwendet CHAdeMO den CAN-Bus als Kommunikationsschnittstelle. Dank seiner hervorragenden Rauschunterdrückung und hohen Fehlererkennungsfähigkeit gewährleistet es stabile Kommunikation und hohe Zuverlässigkeit. Seine gute Ladesicherheit wird von der Branche anerkannt.
Nachteil: Die Ausgangsleistung ist ursprünglich auf 100 kW ausgelegt, der Ladestecker ist sehr schwer und die Leistung im Auto beträgt nur 50 kW.
GB/T20234
China hat 2006 die allgemeinen Anforderungen für Stecker, Steckdosen, Fahrzeugkupplungen und Fahrzeuganschlüsse zum konduktiven Laden von Elektrofahrzeugen (GB/T20234-2006) veröffentlicht. Diese Norm legt die Anschlussarten für Wechselstrom-Ladeströme von 16 A, 32 A und 250 A sowie Gleichstrom-Ladeströme von 400 A fest. Sie basiert im Wesentlichen auf der Norm der Internationalen Elektrotechnischen Kommission (IEC) von 2003. Die Anzahl der Anschlussstifte, die Abmessungen und die Schnittstelle der Ladeschnittstelle sind in dieser Norm jedoch nicht definiert.
Im Jahr 2011 hat China den empfohlenen Standard GB/T20234-2011 herausgegeben, der einige Inhalte von GB/T20234-2006 ersetzt. Er besagt, dass die Nennspannung bei Wechselstrom 690 V, die Frequenz 50 Hz und der Nennstrom 250 A nicht überschreiten dürfen; die Nennspannung bei Gleichstrom 1000 V und der Nennstrom 400 A nicht überschreiten dürfen.
Vorteil: Im Vergleich zur GB/T-Version von 2006 wurden mehr Details der Ladeschnittstellenparameter kalibriert.
Nachteil: Der Standard ist noch nicht umfassend. Es handelt sich um einen empfohlenen Standard, nicht um einen verpflichtenden.
Ladesystem „Chaoji“ der neuen Generation
Im Jahr 2020 starteten der China Electric Power Council und das CHAdeMO-Abkommen gemeinsam die Forschung zur Industrialisierungsentwicklungsroute „Chaoji“ und veröffentlichten jeweils das Weißbuch zur konduktiven Ladetechnologie „Chaoji“ für Elektrofahrzeuge und zum CHAdeMO 3.0-Standard.
Das „Chaoji“-Ladesystem ist sowohl mit älteren als auch mit neu entwickelten Elektrofahrzeugen kompatibel. Ein neues Steuerungs- und Leitkreisschema wurde entwickelt und um ein Hard-Node-Signal erweitert. Im Fehlerfall kann das Semaphor die Gegenstelle schnell informieren und rechtzeitig reagieren, um die Ladesicherheit zu gewährleisten. Ein Sicherheitsmodell für das gesamte System wurde entwickelt, die Isolationsüberwachung optimiert und eine Reihe von Sicherheitsaspekten wie I²T, Y-Kapazität, PE-Leiterauswahl, maximale Kurzschlussfestigkeit und PE-Leitungsbruch definiert. Gleichzeitig wurde das Wärmemanagementsystem neu bewertet und überarbeitet und ein Testverfahren für den Ladeanschluss vorgeschlagen.
Die „Chaoji“-Ladeschnittstelle verwendet ein 7-poliges Steckerdesign mit einer Spannung von bis zu 1000 (1500) V und einem maximalen Strom von 600 A. Die „Chaoji“-Ladeschnittstelle ist auf reduzierte Gesamtgröße, optimierte Passungstoleranz und reduzierte Anschlussgröße ausgelegt, um die IPXXB-Sicherheitsanforderungen zu erfüllen. Gleichzeitig vergrößert die Einsteckführung die Einstecktiefe des vorderen Endes der Buchse, um ergonomischen Anforderungen gerecht zu werden.
Das „Chaoji“-Ladesystem ist nicht nur eine Hochleistungs-Ladeschnittstelle, sondern ein Satz systematischer Gleichstrom-Ladelösungen für Elektrofahrzeuge, einschließlich Steuer- und Leitschaltung, Kommunikationsprotokoll, Design und Kompatibilität der Anschlussgeräte, Sicherheit des Ladesystems, Wärmemanagement unter Hochleistungsbedingungen usw. „Das Chaoji“-Ladesystem ist ein weltweit einheitliches Projekt, sodass dasselbe Elektrofahrzeug in verschiedenen Ländern auf die Ladesysteme der jeweiligen Länder angewendet werden kann.
Abschluss
Aufgrund der unterschiedlichen Marken von Elektrofahrzeugen gelten heutzutage unterschiedliche Standards für Ladegeräte. Ein einziger Ladesteckertyp kann nicht alle Modelle abdecken. Zudem befindet sich die Technologie für Fahrzeuge mit alternativen Antrieben noch in der Entwicklungsphase. Die Ladestationen und Ladeanschlusssysteme vieler Automobilhersteller sind in der Praxis nach wie vor mit Problemen wie instabilem Produktdesign, Sicherheitsrisiken, anormalem Laden, Inkompatibilität von Fahrzeug und Station, fehlenden Prüfstandards usw. und Umweltbelastungen konfrontiert.
Automobilhersteller weltweit haben erkannt, dass Standards der Schlüsselfaktor für die Entwicklung von Elektrofahrzeugen sind. In den letzten Jahren haben sich globale Ladestandards schrittweise von der Diversifizierung zur Zentralisierung entwickelt. Für eine wirklich einheitliche Ladestandards sind jedoch neben Schnittstellenstandards auch aktuelle Kommunikationsstandards erforderlich. Schnittstellenstandards bestimmen die Passgenauigkeit der Anschlüsse, Kommunikationsstandards die Ladefähigkeit des Steckers nach dem Einstecken. Bis zur vollständigen Standardisierung der Ladestandards für Elektrofahrzeuge ist es noch ein weiter Weg. Automobilhersteller und Regierungen müssen ihre Position offener gestalten, um die Langlebigkeit von Elektrofahrzeugen zu gewährleisten. Es wird erwartet, dass China als Vorreiter bei der Förderung des „Chaoji“-Standards für konduktive Ladetechnologie für Elektrofahrzeuge künftig eine größere Rolle spielen wird.
- Vorherige: 2021 Injet Happy „Reisknödel“-Geschichte
- Nächste: JD.com betritt neues Energiefeld