Die derzeit im Markt installierten DC-Lade­stationen sind vorrangig (Ultra-)Schnelllader – mit hohen Ladeströmen bis zu 500 A im gekühlten sowie 125 bis 300 A im ungekühlten Fall. Auf diese Ladestationen sind Fahrzeug-Ladestecker und Ladeleitung ausgelegt. Dabei handelt es sich um aufwändige und kostenintensive High-End-Lösungen, die vor allem in öffentlichen Bereichen zum Einsatz kommen – etwa an Verkehrsknoten­punkten oder in Schnellladeparks.

Gleichstromladen spart Zeit

Als Lösung im halböffentlichen Bereich – etwa bei Arbeitgebern oder an Supermärkten – kommen heute überwiegend AC-Ladestationen zum Einsatz. Da die meisten Netzan­schlüsse und auch Elektrofahrzeuge lediglich einphasiges Laden zulassen, dauert die Aufladung mehr als zehn Stunden. Einer der Hauptvorteile des Gleichstromladens eines Elektrofahrzeugs gegenüber dem Wechselstromladen ist die mögliche höhere Leistung und die damit verbundene Zeitersparnis. Mit einer DC-Ladestation lässt sich das Fahrzeug bis zu zehn Mal schneller als an einer regulären Haushaltssteckdose laden. Daher ist zu erwarten, dass die Nachfrage nach DC-Ladekabeln auch im unteren Leistungsspektrum zunimmt.

Dafür gibt es zwei Gründe: Zum einen können Fahrzeughersteller bei einer breiten Verfüg­barkeit von privaten DC-Ladestationen leistungsschwächere und damit einfachere Onboard-Charger in ihren E-Fahrzeugen verbauen. Und zum anderen lässt sich in Kombination mit Smart Homes, Photovoltaik und Vehicle2Home-Anwendungen der Gleichstrom mit minimalen Umwandlungsverlusten ins Fahrzeug und zurück übertragen.

Unter Betrachtung des Fahrzeugmarktes und den Ankündi­gungen der Fahrzeughersteller, ist davon auszugehen, dass die Reichweiten und damit die Batteriekapazitäten batterieelektrischer Fahr­zeuge in naher Zukunft weiter zunehmen. Damit dürfte auch die Nachfrage im privaten und halb­öffentlichen Bereich nach Möglichkeiten zum schnelleren Laden steigen. Schnelles Laden, das sich dem heutigen Tanken immer stärker annähert, und größere Reichweiten könnten dem E-Autobesitzer das gute Gefühl verschaffen, seine Gewohnheiten nicht gravierend ändern zu müssen.

Bild 1: Durch bidirektionale Energieflüsse kann der Strom kontrolliert aus der Fahrzeugbatterie über die Ladesäule ins Stromnetz oder das eigene Haus fließen.

Bild 1: Durch bidirektionale Energieflüsse kann der Strom kontrolliert aus der Fahrzeugbatterie über die Ladesäule ins Stromnetz oder das eigene Haus fließen. Phoenix Contact

Um jedoch hohe AC-Ladeleistungen und damit schnelles AC-Laden zu ermöglichen, müssen Fahrzeughersteller leistungsfähige Onboard-Charger verbauen, die den Wechselstrom der Ladestation in Gleichstrom für die Fahrzeug­batterie wandeln. Aus Sicht der Fahrzeugher­steller ist dies zum einen aus wirtschaftlichen Gründen und zum anderen mit Blick auf den Bauraum im Fahrzeug und das zusätzliche Gewicht eines größeren Bauteils nicht erstrebenswert. Viele Onboard-Charger lassen auch heute lediglich einphasiges Laden mit Wechselstrom zu, wie etwa der Nissan Leaf mit 3,7 kW oder der VW e-Golf mit 7,2 kW. Eine DC-Ladestation ermöglicht es, auch diese Fahrzeuge mit deutlich höheren Leistungen zu laden.

Schnellladen wird wichtiger

Bereits heute gibt es erste DC-Ladestationen für geringere Ströme, die auch im Hinblick auf Kompa­tibilität mit Solar- und Batteriespeicher­systemen entwickelt wurden. Dabei ermöglicht die bidirek­tionale Umrichter-Technik die Interaktion zwischen Stromgenerierung, Speicherung und Laden des Elektrofahrzeugs zuhause. Die DC-Ladestation der nahen Zukunft soll V2H (Vehicle-to-Home)- und V2G (Vehicle-to-Grid)-Energieeinspeisungen durchführen können (Bild 1).

Um dieser steigenden Nachfrage nach DC-Lade­leitungen im niedrigeren Leistungsbereich Rechnung zu tragen, bietet Phoenix Contact passende Ladekabel für schnelles DC-Laden zuhause sowie für vergleichbare Anwendungen im halböf­fentlichen Bereich an. Die DC-Ladekabel nach CCS-Standard (Combined Charging System) basieren auf dem Design der AC-Ladekabel der C-Line-Familie. Die aktuelle Familie trägt daher den Namen CCS-C-Line. Die Lade­kabel sind für den Einsatz in Gleichstrom-Lade­stationen mit niedrigen Ladeströmen zwischen 40 A und 80 A ausgelegt. Sie ist Teil des Portfolios der DC-Ladekabel, die das Laden nach Mode 4 ermöglichen. Neben den gekühl­ten CCS-Ladekabeln für High Power Charging und den bewährten ungekühlten CCS-Ladekabeln ergänzt sie auch die Anwendungen im unteren Leistungsbereich (Bild 2).

Standard-CSS-Typ-1

Der Standard CCS-Typ-1 bedient derzeit vorrangig den nordamerikanischen Markt sowie Teile des asiatischen Marktes. Der Standard CCS-Typ-2 hingegen bedient den europäischen Markt. In Kombination mit den beiden Nennladeströmen 40 A und 80 A bei einer Nennspannung von 1000 V ergeben sich vier Varianten mit unter­schiedlichen Kabellängen.

Kompaktes Design: Die neuen CCS-Ladekabel ermöglichen jetzt auch schnelles Laden mit Gleichstrom – etwa in der Gastronomie, im Einzelhandel oder Zuhause.

Bild 2: Die CCS-Ladekabel ermöglichen jetzt auch schnelles Laden mit Gleichstrom – etwa in der Gastronomie, im Einzelhandel oder zuhause. Phoenix Contact

Durch die kompakte Abmessung des C-Line-Steckers aus dem CCS-Programm sind die Proportionen von Ladestecker und DC-Wallbox für zuhause gut aufeinander abgestimmt. Die ergonomische Geometrie und die komfortable Haptik des Handgriffs vereinfachen zudem das Handling des Ladesteckers. Für das sichere DC-Laden in Gastronomie, Einzelhandel und zuhause sorgen hochsensible Temperatursensoren, die in Echtzeit sowie unabhängig voneinander die Wärmeentwicklung direkt an den versilberten Gleichstromkontakten messen. Durch ein innenliegendes Dichtkonzept sind die stromführenden Bauteile im Stecker auch gut vor Wassereintritt geschützt. Der C-Line-Stecker aus dem CCS-Programm bietet damit eine hohe Robustheit und Sicherheit im Outdoor-Einsatz.

Einsatzgebiete des DC-Ladens im unteren Leistungsbereich liegen vor allem im halb-öffentlichen und privaten Bereich, wo Besitzer von batterieelektrischen Fahrzeugen mit geringer AC-Ladeleistung und hoher Batteriekapazität die Vorzüge des schnellen DC-Ladens nutzen möchten. Das Laden des eigenen PKW im Carport oder in der Garage erfolgt dabei entweder mit Netzstrom oder mit DC-Strom aus der eigenen PV-Anlage. Ein weiteres Einsatzgebiet ist das Laden von Firmenwagenflotten oder Kunden-PKW bei Unternehmen, Restaurants, Supermärkten und anderen Geschäften – also überall dort, wo die Fahrer sich in der Regel nur kurz aufhalten.

Fazit

Der größte Vorteil des Gleichstromladens eines Elektrofahrzeugs gegenüber dem Wechselstromladen ist die mögliche höhere Leistung – und die damit verbundene Zeitersparnis. Mit seinem CCS-C-Line-Ladesteckern trägt Phoenix Contact zu einer alltagstauglichen und einfache Methode des Schnell­ladens von Elektrofahrzeugen im halböffentlichen und privaten Bereich bei. Dem anwendungsorientierten Ausbau der Ladeinfra­struktur stehen damit alle Möglichkeiten offen.