14.12.2018

Ergebnisse des Schnelllade-Forschungsprojekts FastCharge

Die am Forschungsprojekt FastCharge beteiligten Industrieunternehmen haben ihre Ergebnisse auf dem Gebiet der komfortablen Energieversorgung von Elektrofahrzeugen vorgestellt. Im bayerischen Jettingen-Scheppach wurde der Prototyp einer Ladestation mit einer Leistung von bis zu 450 kW eingeweiht.


Von links: Dr. Markus Göhring (Porsche), Frank Bauer (BMW Group), Stephan Elflein (BMW Group, FastCharge-Projektleiter), Bernhard Pufal (Allego), Gerhard Oberpertinger (Siemens) und Robert Ewendt (Phoenix Contact E-Mobility); (Bild: (Phoenix Contact)

In diesem Projekt entstandene Elektro-Forschungsfahrzeuge demonstrieren an dieser Ultra-Schnellladestation Ladezeiten von weniger als 3 Minuten f√ľr die ersten 100 Kilometer Reichweite bzw. 15 Minuten f√ľr einen vollen Ladevorgang (10 bis 80% State of Charge, SOC).


Die Ladestation ist f√ľr Elektro-Modelle aller Marken mit der in Europa √ľblichen Typ-2-Variante des weltweit verbreiteten Combined Charging System (CCS) geeignet und kann ab sofort kostenlos genutzt werden. Um die beim schnellen Aufladen mit besonders hoher Leistung auftretenden Anforderungen zu erf√ľllen, kommen gek√ľhlte HPC-Ladekabel (High Power Charging) von Phoenix Contact zum Einsatz, welche vollst√§ndig CCS-kompatibel sind.


Das im Juli 2016 gestartete Forschungsprojekt FastCharge wird von einem Industriekonsortium unter der F√ľhrung der BMW Group betrieben, dem Allego, Phoenix Contact E-Mobility sowie Porsche und Siemens angeh√∂ren. FastCharge wird mit insgesamt 7,8 Millionen Euro durch das Bundesministerium f√ľr Verkehr und digitale Infrastruktur gef√∂rdert. Die Umsetzung der F√∂rderrichtlinien wird von der Nationalen Organisation Wasserstoff- und Brennstoffzellentechnologie (NOW) koordiniert.


Mit schnellem und komfortablem Aufladen ...

steigt die Attraktivit√§t von Elektromobilit√§t. Die Steigerung der verf√ľgbaren Ladeleistung auf bis 450 kW ‚Äď dem Drei- bis Neunfachen der an bisherigen DC-Schnellladestationen maximal verf√ľgbaren Leistung ‚Äď erm√∂glicht eine deutliche Verk√ľrzung der Ladezeiten. Im Rahmen von FastCharge wird untersucht, welche technischen Voraussetzungen an Fahrzeugen und Infrastruktur erf√ľllt werden m√ľssen, um die extrem hohen Ladeleistungen einsetzen zu k√∂nnen. Die Basis bildet eine leistungsstarke Ladeinfrastruktur.


Das im Projekt eingesetzte Energieversorgungssystem von Siemens erm√∂glicht es, die Grenzen der Schnellladef√§higkeit der Fahrzeugbatterien zu erproben. Es kann schon heute mit h√∂heren Spannungen von bis zu 920V arbeiten, wie sie bei zuk√ľnftigen Elektrofahrzeugen erwarten werden. In das System wurden sowohl die Hochleistungselektronik f√ľr die Ladeanschl√ľsse als auch die Kommunikationsschnittstelle zu den Elektrofahrzeugen integriert.



Dieser Lade-Controller ...

sorgt f√ľr eine automatische Anpassung der abzugebenden Leistung, so dass verschiedene Elektroautos mit einer Infrastruktur geladen werden k√∂nnen. Die flexible, modulare Architektur des Systems erlaubt es au√üerdem, mehrere Fahrzeuge simultan zu laden. Dank des Ladens mit hohen Stromst√§rken und Spannungen erm√∂glicht es unterschiedliche Einsatzgebiete, etwa f√ľr Flottenladel√∂sungen oder, wie in diesem Fall, das Laden an Autobahnen.


F√ľr den Anschluss an das √∂ffentliche Stromnetz in Jettingen-Scheppach wurde im Projekt ein Ladecontainer mit zwei Ladeanschl√ľssen realisiert: Ein Anschluss hat eine bisher einmalige Ladeleistung von max. 450 kW, der Zweite gibt bis zu 175 kW ab. Beide Lades√§ulen k√∂nnen ab sofort kostenlos mit allen CCS-f√§higen Fahrzeugen genutzt werden.



Die jetzt vorgestellten Ladesäulen-Prototypen ...

von Allego nutzen die Ladestecker des Combined Charging System (CCS) in der Typ-2-Variante f√ľr Europa. Dieser Ladestandard hat sich bereits bei einer Vielzahl von elektrifizierten Fahrzeugen bew√§hrt. Um die beim schnellen Aufladen mit besonders hoher Leistung auftretenden Anforderungen zu erf√ľllen, kommen gek√ľhlte HPC-Ladekabel (High Power Charging) von Phoenix Contact zum Einsatz, welche vollst√§ndig CCS-kompatibel sind.


Als K√ľhlfl√ľssigkeit wird ein umweltfreundliches Wasser-Glykol-Gemisch verwendet, wodurch der K√ľhlkreislauf halboffen gestaltet werden kann. Dadurch ist die Wartung im Gegensatz zu hermetisch geschlossenen Systemen, die mit √Ėl arbeiten, vergleichbar einfach, z. B. wenn K√ľhlfl√ľssigkeit nachgef√ľllt wird.


Eine Herausforderung bestand darin, die in der Ladeleitung befindlichen K√ľhlschl√§uche beim Anschlie√üen an die Lades√§ule nicht zu quetschen, wie es mit einer herk√∂mmlichen Kabelverschraubung passieren w√ľrde. In diesem Fall w√ľrden der K√ľhlfluss und damit die K√ľhlleistung beeintr√§chtigt werden. Dieses Problem wurde von Phoenix Contact durch eine speziell entwickelte Wanddurchf√ľhrung mit definierten Schnittstellen f√ľr Leistungs√ľbertragung, Kommunikation und K√ľhlung sowie integrierter Zugentlastung gel√∂st.


Je nach Fahrzeugmodell kann die neue Ultra-Schnellladestation sowohl f√ľr Fahrzeuge mit 400-V- als auch 800-V-Batteriesystemen eingesetzt werden. Ihre Ladeleistung passt sich automatisch der maximal zul√§ssigen Ladeleistung des Fahrzeugs an. Die Zeitersparnis, die durch h√∂here Ladeleistungen erzielt werden kann, l√§sst sich am Beispiel des BMW i3 Forschungsfahrzeugs darstellen.


F√ľr einen Ladevorgang von 10 bis 80% SOC der Hochvoltbatterie mit 57 kWh Netto-Kapazit√§t werden 15 Minuten ben√∂tigt. Dies kann fahrzeugseitig durch den speziell entwickelten Hochvoltspeicher in Kombination mit einer intelligenten Ladestrategie erreicht werden. Dazu z√§hlen u.a. die genaue Vorkonditionierung der Speichertemperatur bei Ladestart, Temperaturmanagement w√§hrend des Ladevorgangs und ein perfekt abgestimmtes Profil der Ladeleistung √ľber Zeit.



Der Ladevorgang erfolgt ...

√ľber ein neuartiges fahrzeugseitiges Mehrspannungsnetz mit Hochvolt-DC/DC-Wandler (HV-DC/DC), indem die geforderte 800-V-Eingangsspannung der Lades√§ule auf die niedrigere 400-V-Systemspannung des BMW i3 Forschungsfahrzeugs transformiert wird. Durch den HV-DC/DC kann das Fahrzeug auch r√ľckw√§rtskompatibel an allen alten und zuk√ľnftigen Ladestationen Strom tanken. Entscheidend f√ľr einen zuverl√§ssigen Betrieb ist die gesicherte Kommunikation zw. Fahrzeug und Lades√§ule. Deswegen werden ebenso Standardisierungsthemen zur Interoperabilit√§t erforscht und in Normierungsgremien gebracht.


Das Porsche Forschungsfahrzeug mit einer Netto-Batteriekapazit√§t von ca. 90 kWh erreicht eine Ladeleistung von √ľber 400 kW und erm√∂glicht damit Ladezeiten von unter 3 Minuten f√ľr die ersten 100 km Reichweite.


 


--> -->