Elektromobilität So bauen Sie private E-Car-Ladepunkte mit wenigen Komponenten bequem auf

Autor / Redakteur: M. Sc. Linda Cam * / Dipl.-Ing. (FH) Thomas Kuther

Schaltschrank- und Gehäusehersteller haben angesichts der steigenden Zahl an Elektrofahrzeugen die Chance, Ladepunkte für den Heimbereich anzubieten. Was ihnen fehlt ist eine Ladesteuerung.

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Bild 1: Für die Ladestation im Heimbereich konzipiert – die Ladesteuerung EVCC Basic von Phoenix Contact.
Bild 1: Für die Ladestation im Heimbereich konzipiert – die Ladesteuerung EVCC Basic von Phoenix Contact.
(Bild: Phoenix Contact)

Viele Schaltschrankbauer und Gehäusehersteller wittern bei der steigenden Nachfrage nach Ladepunkten im privaten Bereich eine Chance, in den Markt der Elektromobilität einzusteigen. Was ihnen fehlt ist eine Ladesteuerung, die die Kommunikation zwischen der Ladestation und dem Elektrofahrzeug regelt. Hier bietet Phoenix Contact eine Ladesteuerung an, mit der in wenigen Schritten eine kompakte Ladestation für individuelle Kundenwünsche aufgebaut wird (Bild 1).

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Um die Akzeptanz der Elektromobilität zu erhöhen, wird derzeit an einer flächendeckenden Ladeinfrastruktur gearbeitet. Laut einer aktuellen Studie der Horváth & Partner GmbH – „Fakten-Check Mobilität 3.0“ – werden in Deutschland 820.000 Elektrofahrzeuge für 2020 prognostiziert. Damit würde das vielzitierte Millionenziel der Bundesregierung nur knapp verfehlt.

Nachfrage im Heimbereich wird steigen

Hybrid- und Elektrofahrzeuge müssen mit Strom versorgt werden. Das geschieht zu einem hohen Anteil im häuslichen Bereich. Bei vielen aktuellen Neubau-Projekten wird bereits der Anschluss einer Ladestation zum Laden von Elektrofahrzeugen eingeplant. Daher wird die Nachfrage nach Ladepunkten vor allem in diesem Bereich deutlich steigen.

Im privaten oder Heim-Bereich wird das Fahrzeug in aller Regel über ein Ladekabel an einer Kompakt-Ladestation geladen, die an das Wechselstromnetz (AC) angeschlossen wird. Aufstellungsorte dafür sind zum Beispiel Garagen oder Carports. Eine derartige Kompakt-Ladestation ist recht einfach ausgeführt; benötigt werden lediglich ein Gehäuse, einige Komponenten sowie ein geeigneter Anschluss. Dadurch ergibt sich für Anbieter oder Hersteller – etwa aus dem Schaltschrankbau, aus der Gebäude-Automatisierung oder der Bauwirtschaft – die Chance, in den Markt der Elektromobilität einzusteigen. Auch für das Elektrohandwerk ergeben sich hier ganz neue Chancen, etwa durch Einbinden der Ladestation in eine Photovoltaik-Anlage.

Anforderungen an die Heimladestation

Die Kompakt-Ladestationen für den Heimbereich, die es inzwischen in zahlreichen Ausführungen gibt, sind im Gegensatz zu den öffentlichen Stromtankstellen recht einfach konstruiert. In der Norm IEC 61851-1 wird zwischen einer Ladestation mit einem fest angeschlossenem Kabel (Case C) oder einer Ladestation mit einer Infrastruktur-Lade­dose (Case B) unterschieden. Die kleinste Wandladestation wird netzseitig einphasig an 230 V/16 A angeschlossen. Bei dreiphasigem Anschluss wird eine Ladeleistung von maximal 11 kW und eine Ladezeit von ungefähr sechs bis acht Stunden ermöglicht.

Größere Wandladestationen werden dreiphasig an 400 V/32 A-Drehstrom mit einer Ladeleistung von 22 kW angeschlossen. Damit ermöglichen sie Ladezeiten von einer bis zwei Stunden. In Abhängigkeit von der Ladeleistung und der Batteriekapazität des Fahrzeugs variiert die Ladezeit. Die Ladeleistung sollte zu Beginn der Auslegung feststehen, da die einzubauenden Komponenten darauf ausgerichtet sein müssen. Sobald diese Anforderungen an die Ladestation bekannt sind, werden neben dem Gehäuse nur noch wenige Komponenten zum Aufbau benötigt.

Das Herzstück einer jeden Ladestation ist die Ladesteuerung, welche die Kommunikation über das angeschlossene Kabel mit dem Elektrofahrzeug nach IEC 61851-1 ermöglicht. Hierzu stehen zwei Kommunikationskontakte zur Verfügung: Proximity Pilot (PP) und Control Pilot (CP). Der PP-Kontakt übermittelt mit Hilfe einer Widerstandskodierung im Ladestecker die Stromtragfähigkeit des Ladekabels an die Ladestation. Dadurch kann die Ladestation zu schwach dimensionierte Kabel abweisen. Über den CP-Kontakt findet die eigentliche Kommunikation zwischen Elektrofahrzeug und Ladestation statt. Es wird ein PWM(Pulse-width modulation)-Signal generiert, das über die Pulshöhe den Ladestatus und über die Pulsweite den Ladestrom übermittelt.

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