Das neue Schnellladesystem bringt unter anderem Materialeinsparungen für Elektroautos mit sich.

Bild: Pixabay, MabelAmber

Ladesäule mit zwei Leistungsstufen Neuartiges Ladesystem für die Elektromobilität

20.05.2020

Elektroautos benötigen je nach Modell und Hersteller unterschiedliche Stromspannungen beim Laden. Gängige Ladesäulen sind deshalb mit drei Leistungsstufen ausgestattet. Der TH Köln und der Firma AixControl ist es nun gelungen, ein materialsparendes zweistufiges System zu entwickeln.

Die TH Köln und die Firma AixControl haben ein zweistufiges Schnellladesystem entwickelt, das aufgrund seines neuartigen Aufbaus in der Ladeelektronik auf eine Leistungsstufe verzichten kann. Zeitgleich bedient das System einen breiten Spannungsbereich von 200 bis 900 V und ermöglicht auch bidirektionales Laden.

„Es ist uns gelungen, auf eine Leistungsstufe zu verzichten, indem wir in die zweite Stufe eine Art ‚Gangschaltung‘ integriert haben“, erklärt Projektleiter Prof. Dr. Christian Dick vom Institut für Automatisierungstechnik an der TH Köln. „Durch diese wird der Ausgangswert von 680 bis 840 V in die gewünschte Spannung übersetzt.“ Der Verzicht auf die dritte Stufe ermögliche Kosteneinsparungen bei Halbleitern und passiven Bauelementen.

Messungen gegen Überstrom

Aufgrund des steigenden Ladestands der Batterie muss im Laufe eines Ladevorgangs immer mehr Spannung bereitgestellt werden, um den Prozess abzuschließen. „Daher muss unter Umständen in einen höheren Gang geschaltet werden, was zu einer Überstromungsgefahr führen kann“, sagt Dick.

Um das zu verhindern, wird kontinuierlich die Stromamplitude gemessen. Dick: „Werden die Spitzenwerte zu hoch, schalten wir die Stromzufuhr automatisch für einige Mikrosekunden ab, bis sich die Werte normalisiert haben. So schützen wir das System und die Batterie, ohne den Ladevorgang merklich zu verlangsamen.“

Bidirektionales Laden

Um die Einsatzmöglichkeiten des Schnellladesystems zu erhöhen, hat das Forschungsteam auch eine Funktion für den bidirektionalen Energiefluss integriert. Dadurch kann die Technologie nicht nur laden, sondern einer Batterie auch Energie entziehen und einem anderen System zuführen. So ließe sich etwa Energie zwischen dem Hausspeicher und einer Autobatterie hin- und herbewegen.

Bildergalerie

  • Schematische Darstellung des neuen Schnellladesystems

    Bild: TH Köln

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