Vielleicht ein etwas detaillierterer Exkurs in die Lade- und Entladewelt von Elektrofahrzeugen.
Aktuell gibt es zwei Methoden um die meisten Elektrofahrzeuge zu laden. AC-Laden, also Laden mit Wechselstrom und DC-Laden, also Laden mit Gleichstrom. Wie funktioniert das?
AC-Laden:
Verwendet wird eine reguläre Wechselstromquelle wie z.B. eine herkömmliche SchuKo-Haushaltssteckdose (meist für die Notladekabel im Auto) oder eine 3-Phasige CEE Dose/Direktanschluss am Sicherungskasten (meist für Wallboxen).
Der Wechselstrom geht über das Kabel in die ICCB (In Cable Control Box, diese überwacht den Ladeablauf, Temperaturen usw.) daraus in den Ladestecker in ein Onboard-Ladegerät. Hier wird der AC-Strom dann in DC Strom umgewandelt. Anschließend geht der Strom dann in die Batterie.
Hier sind Leistungen bis 22kW möglich, die meisten Autos können mit dem Onboard-Lader bis zu 11kW leisten.
Möchte man das Fahrzeug jetzt entladen benötigt man neben dem AC/DC Wandler eine weitere Komponente, nämlich einen DC/AC Wandler, auch Pulswechselrichter PWR genannt (Für den Motor ist auch so ein Gerät verbaut, nur größer dimensioniert). Dieser kann dann den Gleichstrom wieder in 3-Phasen-Wechselstrom umwandeln. Ist kein Bidirektionaler Onboard Lader verbaut, wird das Auto auch nie AC-Bidirektional laden können. Außerdem limitiert der PWR den Output. Wird dieser jetzt auf einphasig 3kW ausgelegt wird das Auto auch in Zukunft nicht mehr entladen können.
DC-Laden:
Verwendet wird hier spezielle Ladeinfrastruktur, die dem Fahrzeug direkt Gleichstrom bereitstellen kann, die Umwandlung erfolgt also in der Ladesäule. Auch stellt die Ladesäule direkt die von der HV-Batterie geforderte Spannung, sowie den maximal zulässigen Ladestrom auf Anforderung des Fahrzeugs ein.
Der DC-Strom geht also aus der Ladesäule durch das Kabel in den Stecker und auf direktem Weg in die Batterie.
Da hier kein kleiner AC/DC Wandler mobil im Fahrzeug mitgeführt werden muss ist das Limit hier die Batterie oder die Ladesäule, also viele hundert kW (Glaub Lucid hält aktuell den Rekord mit 350kW).
Möchte man das Fahrzeug jetzt entladen, muss nur der Stromfluss der Batterie umgekehrt werden. Das ist technisch für das Auto extrem leicht, passiert beim Fahren hundertfach. Zusätzlich benötigt man einen PWR außerhalb des Fahrzeuges. Diese Aufgabe kann z.B. der Wechselrichter der PV Anlage übernehmen.
Kommunikation
Um zu verstehen wie sich die verschiedenen Ladearten weiterhin unterscheiden ist es wichtig einen Blick auf die Kommunikation der Ladesäulen/Wallboxen nach IEC 61851-1 zu werfen. Diese unterscheiden sich in:
PWM-Kommunikation (Nur AC Laden):
Dies ist für Standardkommunikation der Wallboxen und Notladekabel. Über den CP-Pin das Ladesteckers wird mittels Pulsweitenmodulation (PWM) ein Duty-Cycle gesendet, welcher mit einem festen maximalen Ladestrom der Wallbox korrespondiert, den das Fahrzeug auslesen kann. Dieser wird abgeglichen mit dem Maximalwerte des Fahrzeuges und der niedrigste Wert als Limit gesetzt. Mehr findet hier nicht statt.
PLC-Kommunikation (DC Laden & selten AC Laden):
Anders läuft es bei der Powerline-Communication. Hier wird ebenfalls über den CP-Pin des Ladesteckers kommuniziert, allerdings wird hier mit einem extrem hohen Duty-Cycle eine richtige Netzwerkverbindung nach TCP/IP Protokoll zum Fahrzeug aufgebaut. Hier wird nicht nur der maximale Ladestrom als Limit kommuniziert, sondern im Millisekundenraster die Maximalwerte der Batterie, der Ladesäule und Sollwerte des Ladevorgangs, sowie auch Zahlungsinformation ausgetauscht.
Kurz gesagt teilt die Ladesäule mit was sie maximal leisten kann und das Fahrzeug fordert in diesem Rahmen einen Strom an. Dies ist aber auch umgekehrt möglich und die Stromwerte können auch negativ sein, was beim PWM Laden nicht möglich ist.
(Teil 1)
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