Ladeinfrastruktur für Elektrofahrzeuge (EVSE) regelt die Stromübertragung von einer Quelle zu einem Elektrofahrzeug (EV) und gewährleistet so ein sicheres und effizientes Laden der Batterie. Obwohl EVSE die offizielle technische Bezeichnung ist, wird sie auch als EV-Ladegerät, Ladestation, Ladepunkt oder Ladedock bezeichnet. Das Laden eines Elektrofahrzeugs, ob an einer öffentlichen Ladestation oder mit einer Heimladestation, ähnelt dem Laden eines Smartphones, nur in einem viel größeren Maßstab.
Bei genauerem Hinsehen offenbart sich jedoch die komplexere Welt der EVSE. Es gibt eine Vielzahl von Optionen, die jeweils unterschiedliche Anforderungen, Formen und Ladestufen erfüllen: Stufe 1 (120 Volt Wechselstrom), Stufe 2 (240 Volt Wechselstrom) und DC-Schnellladegerät (480 Volt Gleichstrom und höher).
Wie funktioniert eine Ladestation für Elektrofahrzeuge (EVSE)?
Obwohl die Ladestation oft als solche bezeichnet wird, lädt sie den Akku des Elektrofahrzeugs nicht direkt. Der eigentliche Ladevorgang findet im Fahrzeug statt. Nach dem Anschließen prüft die Ladestation die sichere Verbindung und die Betriebsbereitschaft des Fahrzeugs. Sind alle Voraussetzungen erfüllt, fließt der Strom über das Kabel zum Fahrzeug. Verbindungsprobleme führen aus Sicherheitsgründen zu einer sofortigen Stromabschaltung.
Die Lademethode hängt von der Verwendung von Wechsel- oder Gleichstrom ab. EV-Batterien verwenden grundsätzlich Gleichstrom. Bei Verwendung eines Wechselstromladegeräts lädt die Primärenergie ein internes System im Elektrofahrzeug, das dann den Wechselstrom in Gleichstrom für die Batterie umwandelt.
Beim Gleichstromladen wird diese Umwandlung übersprungen, was ein schnelleres Laden ermöglicht, wie es typischerweise bei fortgeschrittenen Ladegeräten der Stufe 3 der Fall ist. Diese Gleichstromladegeräte sind jedoch tendenziell teurer. Nach dem Laden kann das Fahrzeug vom Stromnetz getrennt und losgefahren werden.
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Was sind die Komponenten von EVSE?
Die Komponenten von EVSE sind:
1. Gehäuse oder Umhüllung: Die Schutzgehäuse für Ladestationen für Elektrofahrzeuge variieren, von einfachen Boxen an einem Kabel für Privathaushalte bis hin zu Wand- und Standkonstruktionen für breitere Anwendungsbereiche wie Arbeitsplätze, Hotels und öffentliche Ladestationen. Einige öffentliche Ladestationen nutzen Turmkonstruktionen.
2. Elektronik:
Zu den wesentlichen Bestandteilen gehören:
- Hauptrelais– Steuert den Stromfluss zum Fahrzeug durch Ein- oder Ausschalten.
- Control Module– Dieses Modul ist für das Relais und den Ladevorgang zuständig.
- Labor-Stromversorgungen– Dadurch werden das Steuermodul und das Relais mit Strom versorgt.
- Stromkreise– Diese sind bei jeder Ladebuchse bzw. Festkabelbefestigung vorhanden.
- Optionale Benutzeroberfläche- Wie zum Beispiel ein LCD-Bildschirm.
3.Firmware:
Firmware ist ein spezieller Mikrocode oder eine Software, die in schreibgeschützte EVSE-Hardware wie Controller oder Netzwerkkarten integriert ist. Sie ermöglicht Betrieb, Kommunikation und Funktionen wie Ladestart, Sicherheit und Batteriestatus-Updates. Darüber hinaus können Firmware-Updates neue Funktionen einführen und die Kompatibilität verbessern.
4. Netzwerkkonnektivität:
Einige Ladegeräte für Elektrofahrzeuge verfügen über Netzwerkverbindungen via WLAN oder Mobilfunknetze zur Kommunikation mit Apps oder Cloud-Systemen. Diese Funktion bietet dem Nutzer Kontrolle und potenziell Kosteneinsparungen durch zeitabhängige Tarife.
5. Energieversorgung:
Heim-Ladegeräte für Elektrofahrzeuge verwenden standardmäßige 120-Volt-Steckdosen (Level 1) oder 240-Volt-Steckdosen (Level 2). Bei direktem Anschluss an das Stromnetz von Haushalten oder Unternehmen funktioniert dies reibungslos. Im öffentlichen Bereich ist jedoch ein eigenes Stromnetz für eine zuverlässige Netzanbindung unerlässlich.
6. Anschlüsse und Kabel:
Anschlüsse an EVSE dienen zum Anschluss von Kabeln. Diese flexiblen Kabel übertragen elektrischen Strom und können am Gehäuse befestigt werden.
7. Anschlüsse:
Die Anschlüsse befinden sich an den Kabelenden und variieren je nach Ladegerätspezifikation und Region. EVSE-Stufen und Anschlüsse sind wie folgt:
- Level 1- 120-Volt-Wechselstrom, benötigt keine Anschlüsse oder J1772, bis zu 20 Stunden Ladezeit, hauptsächlich für den Heimgebrauch.
- Level 2- 208-240 Volt Wechselstrom, Anschlüsse wie J1772, CCS, NACS, CHAdeMO, lädt in 5-6 Stunden, vielseitig einsetzbar.
- Level 3- 400–900 Volt Gleichstrom, Anschlüsse wie CCS, NACS und CHAdeMO, bekannt als Direct Current Fast Charger (DCFC), laden in 15 bis 45 Minuten, hauptsächlich für die öffentliche Nutzung.
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