Elektrofahrzeuge sind auf unseren Straßen mittlerweile allgegenwärtig und rund um die Welt wird eine Ladeinfrastruktur für sie aufgebaut. Sie entsprechen dem Strom an einer Tankstelle und werden bald überall zu finden sein.
Allerdings wirft dies eine interessante Frage auf. Luftpumpen pumpen Flüssigkeit einfach in Löcher und sind seit langem weitgehend standardisiert. Das ist bei Ladegeräten für Elektrofahrzeuge nicht der Fall, also wollen wir uns den aktuellen Stand der Dinge genauer ansehen.
Die Technologie für Elektrofahrzeuge hat sich seit ihrer Einführung im letzten Jahrzehnt rasant weiterentwickelt. Da die meisten Elektrofahrzeuge noch immer eine begrenzte Reichweite haben, haben die Automobilhersteller im Laufe der Jahre schneller aufladbare Fahrzeuge entwickelt, um die Praktikabilität zu verbessern. Dies wird durch Verbesserungen an der Batterie sowie der Hardware und Software des Controllers erreicht. Die Ladetechnologie ist inzwischen so weit fortgeschritten, dass die neuesten Elektrofahrzeuge ihre Reichweite in nur 20 Minuten um Hunderte von Kilometern erhöhen können.
Das Aufladen eines Elektrofahrzeugs mit dieser Geschwindigkeit erfordert jedoch viel Strom. Aus diesem Grund arbeiten Automobilhersteller und Industriegruppen an der Entwicklung neuer Ladestandards, um Autobatterien der Spitzenklasse so schnell wie möglich mit hohem Strom zu versorgen.
Als Richtwert kann eine typische Haushaltssteckdose in den USA 1,8 kW liefern. Das Aufladen eines modernen Elektrofahrzeugs an einer solchen Haushaltssteckdose dauert 48 Stunden oder länger.
Im Gegensatz dazu können moderne Ladestationen für Elektrofahrzeuge in manchen Fällen zwischen 2 und 350 kW übertragen und erfordern hierfür hochspezialisierte Anschlüsse. Im Laufe der Jahre sind verschiedene Standards entstanden, da die Automobilhersteller bestrebt sind, den Fahrzeugen bei höheren Geschwindigkeiten mehr Leistung zuzuführen. Werfen wir einen Blick auf die heute gängigsten Optionen.
Der SAE J1772-Standard wurde im Juni 2001 veröffentlicht und ist auch als J-Stecker bekannt. Der 5-polige Stecker unterstützt einphasiges Wechselstromladen mit 1,44 kW bei Anschluss an eine normale Haushaltssteckdose, die bei Installation an einer Hochgeschwindigkeits-Ladestation für Elektrofahrzeuge auf 19,2 kW erhöht werden kann. Dieser Stecker überträgt einphasigen Wechselstrom über zwei Drähte, Signale über zwei weitere Drähte und der fünfte ist eine Schutzerdeverbindung.
Nach 2006 wurde der J-Stecker für alle in Kalifornien verkauften Elektrofahrzeuge vorgeschrieben und erfreute sich in den USA und Japan rasch großer Beliebtheit, mit der Durchdringung auch anderer globaler Märkte.
Der Typ-2-Stecker, auch bekannt nach seinem Erfinder, dem deutschen Hersteller Mennekes, wurde erstmals 2009 als Ersatz für den EU-Standard SAE J1772 vorgeschlagen. Sein Hauptmerkmal ist das 7-polige Steckerdesign, das entweder einphasigen oder dreiphasigen Wechselstrom übertragen kann und so das Laden von Fahrzeugen mit bis zu 43 kW ermöglicht. In der Praxis erreichen viele Typ-2-Ladegeräte maximal 22 kW. Ähnlich wie der J1772 verfügt er ebenfalls über zwei Pins für Signale vor und nach dem Einstecken. Außerdem hat er einen Schutzleiter, einen Neutralleiter und drei Leiter für die drei Wechselstromphasen.
Im Jahr 2013 entschied sich die Europäische Union für Stecker des Typs 2 als neuen Standard und ersetzte damit J1772 sowie die einfachen Steckverbinder der Typen 3A und 3C der EV Plug Alliance für AC-Ladeanwendungen. Seitdem ist der Steckverbinder auf dem europäischen Markt weitgehend akzeptiert und auch in vielen Fahrzeugen auf internationalen Märkten verfügbar.
CCS steht für Combined Charging System und verwendet einen Kombi-Anschluss, um sowohl Gleichstrom- als auch Wechselstromladen zu ermöglichen. Der im Oktober 2011 veröffentlichte Standard ist darauf ausgelegt, die einfache Implementierung von Hochgeschwindigkeits-Gleichstromladen in neuen Fahrzeugen zu ermöglichen. Dies kann durch Hinzufügen eines Paars Gleichstromleiter zum vorhandenen Wechselstromanschlusstyp erreicht werden. Es gibt zwei Hauptformen von CCS, den Combo 1-Anschluss und den Combo 2-Anschluss.
Combo 1 ist mit einem Typ 1 J1772-AC-Stecker und zwei großen DC-Leitern ausgestattet. Daher kann ein Fahrzeug mit einem CCS Combo 1-Stecker zum AC-Laden an das J1772-Ladegerät oder zum Hochgeschwindigkeits-DC-Laden an den Combo 1-Stecker angeschlossen werden. Dieses Design eignet sich für Fahrzeuge auf dem US-Markt, wo J1772-Stecker mittlerweile üblich sind.
Combo 2-Anschlüsse verfügen über einen Mennekes-Stecker, der mit zwei großen Gleichstromleitern verbunden ist. Auf dem europäischen Markt können dadurch Fahrzeuge mit Combo 2-Buchsen über den Typ 2-Stecker mit ein- oder dreiphasigem Wechselstrom aufgeladen werden oder durch Anschluss an den Combo 2-Stecker mit Gleichstrom schnell aufgeladen werden.
CCS ermöglicht das Laden mit Wechselstrom gemäß dem Standard des im Design integrierten J1772- oder Mennekes-Untersteckers. Bei Verwendung für schnelles Gleichstromladen sind jedoch blitzschnelle Laderaten von bis zu 350 kW möglich.
Es ist erwähnenswert, dass bei einem DC-Schnellladegerät mit einem Combo 2-Anschluss der AC-Phasenanschluss und der Neutralleiter im Anschluss entfallen, da diese nicht benötigt werden. Der Combo 1-Anschluss lässt sie an Ort und Stelle, obwohl sie nicht verwendet werden. Beide Designs basieren auf denselben Signalstiften, die vom AC-Anschluss zur Kommunikation zwischen dem Fahrzeug und dem Ladegerät verwendet werden.
Als eines der Pionierunternehmen im Bereich Elektrofahrzeuge hat sich Tesla vorgenommen, eigene Ladeanschlüsse zu entwickeln, die den Anforderungen seiner Fahrzeuge gerecht werden. Diese wurden als Teil des Supercharger-Netzwerks von Tesla eingeführt, dessen Ziel darin besteht, ein Schnellladenetzwerk aufzubauen, das die Fahrzeuge des Unternehmens mit wenig oder gar keiner anderen Infrastruktur unterstützt.
Während das Unternehmen seine Fahrzeuge in Europa mit Typ-2- oder CCS-Anschlüssen ausstattet, verwendet Tesla in den USA einen eigenen Ladeanschlussstandard. Dieser unterstützt sowohl einphasiges als auch dreiphasiges AC-Laden sowie Hochgeschwindigkeits-DC-Laden an Tesla-Supercharger-Stationen.
Die ursprünglichen Supercharger-Stationen von Tesla lieferten bis zu 150 Kilowatt pro Auto, spätere Modelle mit geringerer Leistung für städtische Gebiete hatten jedoch eine Untergrenze von 72 Kilowatt. Die neuesten Ladegeräte des Unternehmens können entsprechend ausgestatteten Fahrzeugen bis zu 250 kW Leistung liefern.
Der Standard GB/T 20234.3 wurde von der Standardization Administration of China herausgegeben und umfasst Steckverbinder, die gleichzeitiges einphasiges AC- und DC-Schnellladen ermöglichen. Außerhalb des einzigartigen chinesischen Marktes für Elektrofahrzeuge ist er kaum bekannt, und er ist für den Betrieb mit bis zu 1.000 Volt DC und 250 Ampere sowie für Ladegeschwindigkeiten von bis zu 250 Kilowatt ausgelegt.
Es ist unwahrscheinlich, dass Sie diesen Anschluss an einem Fahrzeug finden, das nicht in China hergestellt wurde und für den chinesischen Markt oder für Länder konzipiert wurde, mit denen das Land enge Handelsbeziehungen unterhält.
Das vielleicht interessanteste Design dieses Anschlusses sind die Pins A+ und A-. Sie sind für Spannungen bis zu 30 V und Ströme bis zu 20 A ausgelegt. Sie werden im Standard als „Niederspannungs-Hilfsstromversorgung für Elektrofahrzeuge, die von externen Ladegeräten versorgt wird“ beschrieben.
Ihre genaue Funktion geht aus der Übersetzung nicht hervor, aber sie könnten dazu dienen, das Starten eines Elektroautos mit einer völlig leeren Batterie zu erleichtern. Wenn sowohl die Antriebsbatterie als auch die 12-V-Batterie des Elektrofahrzeugs leer sind, kann das Aufladen des Fahrzeugs schwierig sein, da die Fahrzeugelektronik nicht aktiviert werden und mit dem Ladegerät kommunizieren kann. Auch die Schütze können nicht aktiviert werden, um die Antriebseinheit mit den verschiedenen Subsystemen des Fahrzeugs zu verbinden. Diese beiden Pins sind wahrscheinlich dazu gedacht, genügend Strom für den Betrieb der Basiselektronik des Fahrzeugs und die Schütze bereitzustellen, sodass die Hauptantriebsbatterie auch dann geladen werden kann, wenn das Fahrzeug völlig leer ist. Wenn Sie mehr darüber wissen, lassen Sie es uns gern in den Kommentaren wissen.
CHAdeMO ist ein Anschlussstandard für Elektrofahrzeuge, vorwiegend für Schnellladeanwendungen. Über seinen einzigartigen Anschluss kann er bis zu 62,5 kW liefern. Dies ist der erste Standard, der für das Gleichstrom-Schnellladen von Elektrofahrzeugen (herstellerunabhängig) entwickelt wurde und über CAN-Bus-Pins für die Kommunikation zwischen Fahrzeug und Ladegerät verfügt.
Der Standard wurde 2010 mit Unterstützung japanischer Automobilhersteller für den weltweiten Einsatz vorgeschlagen. Allerdings hat sich der Standard nur in Japan wirklich durchgesetzt, während Europa bei Typ 2 bleibt und die USA J1772 und Teslas eigene Anschlüsse verwenden. Die EU erwog zeitweise, die vollständige Abschaffung von CHAdeMO-Ladegeräten zu erzwingen, entschied sich letztendlich jedoch dafür, Ladestationen „mindestens“ mit Anschlüssen vom Typ 2 oder Combo 2 zu versehen.
Im Mai 2018 wurde ein abwärtskompatibles Upgrade angekündigt, das es CHAdeMO-Ladegeräten ermöglicht, eine Leistung von bis zu 400 kW zu liefern und damit sogar CCS-Anschlüsse im Feld zu übertreffen. Die Befürworter von CHAdeMO sehen das Wesentliche darin, dass es sich um einen einzigen globalen Standard handelt und nicht um eine Divergenz zwischen den CCS-Standards der USA und der EU. Außerhalb des japanischen Marktes fand der Standard jedoch kaum Abnehmer.
Der CHAdeMo 3.0-Standard befindet sich seit 2018 in der Entwicklung. Er heißt ChaoJi und verfügt über ein neues 7-poliges Steckerdesign, das in Zusammenarbeit mit der China Standardization Administration entwickelt wurde. Er soll die Laderate auf 900 kW erhöhen, bei 1,5 kV arbeiten und durch die Verwendung flüssigkeitsgekühlter Kabel die vollen 600 Ampere liefern.
Wenn Sie dies lesen, könnte man meinen, dass es überall, wo Sie mit Ihrem neuen Elektrofahrzeug unterwegs sind, eine ganze Reihe unterschiedlicher Ladestandards gibt, die Ihnen Kopfschmerzen bereiten können. Zum Glück ist das nicht der Fall. Die meisten Gerichtsbarkeiten haben Schwierigkeiten, einen Ladestandard zu unterstützen und die meisten anderen auszuschließen, was dazu führt, dass die meisten Fahrzeuge und Ladegeräte in einem bestimmten Gebiet kompatibel sind. Natürlich ist Tesla in den USA eine Ausnahme, aber auch dort gibt es ein eigenes Ladenetz.
Zwar gibt es einige Leute, die zur falschen Zeit am falschen Ort das falsche Ladegerät verwenden, doch in der Regel können sie dort, wo sie ihn brauchen, einen Adapter verwenden. Künftig werden die meisten neuen Elektrofahrzeuge bei den Ladegeräten bleiben, die in ihren Verkaufsregionen etabliert sind, was das Leben für alle einfacher macht.
Der universelle Ladestandard ist jetzt USB-C
Alles sollte über USB-C aufgeladen werden, ohne Ausnahmen. Ich stelle mir einen 100-kW-Stecker für Elektrofahrzeuge vor, der lediglich aus 1.000 parallel in einen Stecker gequetschten USB-C-Anschlüssen besteht. Mit den richtigen Materialien könnte das Gewicht möglicherweise unter 50 kg (110 lb) gehalten werden, was die Handhabung erleichtert.
Viele PHEVs und Elektrofahrzeuge haben eine Anhängelast von bis zu 1000 Pfund, Sie können also einen Anhänger verwenden, um Ihre Adapter und Konverter zu transportieren. Peavey Mart verkauft diese Woche auch Generatoren, falls ein paar hundert GVWRs übrig sind.
In Europa wird bei Überprüfungen von Typ 1 (SAE J1772) und CHAdeMO völlig außer Acht gelassen, dass der Nissan LEAF und der Mitsubishi Outlander PHEV, zwei der meistverkauften Elektrofahrzeuge, mit diesen Anschlüssen ausgestattet sind.
Diese Anschlüsse sind weit verbreitet und werden auch weiterhin verwendet. Während Typ 1 und Typ 2 auf Signalebene kompatibel sind (was ein abnehmbares Kabel von Typ 2 auf Typ 1 ermöglicht), ist dies bei CHAdeMO und CCS nicht der Fall. LEAF verfügt über keine realistische Methode zum Laden über CCS.
Wenn das Schnellladegerät nicht mehr CHAdeMO-fähig ist, würde ich ernsthaft in Erwägung ziehen, für eine längere Fahrt wieder auf das Auto mit Verbrennungsmotor umzusteigen und meinen LEAF nur für die Nutzung vor Ort aufzubewahren.
Ich habe einen Outlander PHEV. Ich habe die DC-Schnellladefunktion ein paar Mal verwendet, nur um sie auszuprobieren, wenn ich ein kostenloses Ladeangebot habe. Sicher, sie kann die Batterie in 20 Minuten auf 80 % aufladen, aber das sollte Ihnen eine EV-Reichweite von etwa 20 Kilometern ermöglichen.
Viele Gleichstrom-Schnellladegeräte haben einen Pauschalpreis, sodass Sie für 20 Kilometer möglicherweise fast das Hundertfache Ihrer normalen Stromrechnung bezahlen, was viel mehr ist, als wenn Sie nur mit Benzin fahren würden. Auch das Ladegerät mit Minutenabrechnung ist nicht viel besser, da es auf 22 kW begrenzt ist.
Ich liebe meinen Outlander, weil der EV-Modus meinen gesamten Arbeitsweg abdeckt, aber die DC-Schnellladefunktion ist so nützlich wie die dritte Brustwarze eines Mannes.
Der CHAdeMO-Anschluss sollte bei allen Blättern (Blatt?) gleich bleiben, aber machen Sie sich bei Outlandern keine Mühe.
Tesla verkauft auch Adapter, mit denen Tesla J1772 (natürlich) und CHAdeMO (überraschender) verwenden kann. Schließlich wurde der CHAdeMO-Adapter eingestellt und der CCS-Adapter eingeführt … allerdings nur für bestimmte Fahrzeuge und auf bestimmten Märkten. Der Adapter, der zum Laden von US-Teslas über ein CCS-Ladegerät Typ 1 mit einer proprietären Tesla-Supercharger-Buchse erforderlich ist, wird anscheinend nur in Korea (!) verkauft und funktioniert nur mit den neuesten Autos. https://www.youtube.com/watch?v=584HfILW38Q
American Power und sogar Nissan haben angekündigt, Chademo zugunsten von CCS auslaufen zu lassen. Der neue Nissan Arya wird CCS sein und die Produktion des Leaf wird bald eingestellt.
Der niederländische Elektrofahrzeugspezialist Muxsan hat für den Nissan LEAF ein CCS-Add-on entwickelt, das den AC-Anschluss ersetzt. Dies ermöglicht das Laden mit Typ 2 AC und CCS2 DC, während der CHAdeMo-Anschluss erhalten bleibt.
Ich kenne 123, 386 und 356 ohne nachzusehen. Also, eigentlich habe ich die letzten beiden verwechselt, also muss ich nachsehen.
Ja, umso mehr, wenn man davon ausgeht, dass es im Kontext verlinkt ist … aber ich musste selbst darauf klicken und ich schätze, es ist das Richtige, aber die Nummer gibt mir überhaupt keinen Hinweis.
Der CCS2/Typ 2-Stecker wurde in den USA als J3068-Standard eingeführt. Er ist für Schwerlastfahrzeuge vorgesehen, da Dreiphasenstrom deutlich höhere Geschwindigkeiten ermöglicht. J3068 gibt eine höhere Spannung als Typ 2 vor, da er 600 V Phase-zu-Phase erreichen kann. Das Laden mit Gleichstrom funktioniert wie bei CCS2. Spannungen und Ströme, die den Typ 2-Standard überschreiten, erfordern digitale Signale, damit das Fahrzeug und die Elektroladestation die Kompatibilität feststellen können. Bei einem potenziellen Strom von 160 A kann der J3068 eine Wechselstromleistung von 166 kW erreichen.
„In den USA verwendet Tesla einen eigenen Ladeanschlussstandard. Unterstützt sowohl einphasiges als auch dreiphasiges AC-Laden.“
Es ist nur einphasig. Es ist im Grunde ein J1772-Plug-in in einem anderen Layout mit zusätzlicher DC-Funktionalität.
J1772 (CCS Typ 1) kann tatsächlich DC unterstützen, aber ich habe noch nie etwas gesehen, das es implementiert. Das „dumme“ j1772-Protokoll hat den Wert „Digital Mode Required“ und „Type 1 DC“ bedeutet DC an den L1/L2-Pins. „Type 2 DC“ erfordert zusätzliche Pins für den Kombistecker.
US-amerikanische Tesla-Anschlüsse unterstützen keinen dreiphasigen Wechselstrom. Die Autoren verwechseln US-amerikanische und europäische Anschlüsse, wobei letzterer (auch als CCS Typ 2 bekannt) dies tut.
Zu einem verwandten Thema: Dürfen Elektroautos ohne Kfz-Steuer auf die Straße? Und wenn ja, warum? Angenommen, es gäbe eine (völlig unhaltbare) Umwelt-Utopie, in der über 90 % aller Autos Elektroautos sind: Woher sollen dann die Steuern kommen, um den Straßenverkehr aufrechtzuerhalten? Diese können zu den Kosten für öffentliche Ladestationen hinzugerechnet werden. Man kann aber auch Solarzellen zu Hause oder sogar „landwirtschaftliche“ Dieselgeneratoren verwenden (keine Kfz-Steuer).
Alles hängt von der Gerichtsbarkeit ab. Manche Orte erheben nur eine Kraftstoffsteuer. Andere erheben eine Fahrzeugzulassungsgebühr als Kraftstoffzuschlag.
Irgendwann müssen einige Methoden zur Deckung dieser Kosten geändert werden. Ich würde mir ein faires System wünschen, bei dem die Gebühren auf der Kilometerleistung und dem Fahrzeuggewicht basieren, da davon abhängt, wie stark die Straße beansprucht wird. Eine CO2-Steuer auf Kraftstoffe wäre möglicherweise besser geeignet.
Veröffentlichungszeit: 21. Juni 2022
