E-WALD - Ladetechnik und Ladeinfrastruktur

AC/DC-Ladeinfrastruktur - Aufbau, Betrieb und wissenschaftliche Forschung

Gemeinsam mit den Projektpartnern Rohde & Schwarz GmbH & Co. KG und Technagon GmbH wurden in der Modellregion, welche die Landkreise Deggendorf, Regen, Freyung-Grafenau, Cham, Straubing-Bogen und Passau umfasst, rund 150 Ladestandorte mit 600 Ladepunkten installiert und implementiert. Diese Standorte ermöglichen auf der Wechselstrom (AC) Technologie das Laden von Elektrofahrzeugen mit Typ 2 und Schuko sowie auf der Gleichstrom (DC) Technologie das Laden mit CCS und CHAdeMO. Im Projekt werden „kleine“ und „große“ Ladestandorte unterschieden.

Für alle Ladestandorte wurde zusammen mit dem Projektpartner E-WALD GmbH ein eigenes Konzept zur Montage von Ladesäulen entwickelt. Dies umfasst Features wie Anschluss- und Fundamentplanung, autarke Absicherung, Internetanbindung sowie die Möglichkeit der Einbindung der Ladestationen in ein Server-Backend. Nachstehende Abbildung stellt sowohl einen „kleinen“ als auch einen „großen“ vollständig ausgebauten Ladestandort dar.

Ladestandorte

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Die Auswahl der Ladestandorte erfolgte durch Einbeziehung verschiedenster Parameter. Dazu zählten beispielsweise wie stark frequentiert der jeweilige Ladestandort ist, oder die Gewährleistung von ausreichend freien Ladepunkten während der Stoßzeiten (Pendlerverkehr).

Bei der regelmäßigen Wartung der Ladepunkte konnte der Projektpartner E-WALD GmbH umfangreiche Erfahrungen bei Betriebs- und Ausfallproblematiken, hervorgerufen durch Umwelteinflüsse, falsche Bauteilauswahl seitens der Hersteller, unterschiedliche Fahrzeugtypen usw., sammeln.

Zur Erweiterung der Ladeinfrastruktur konzeptionierte die Technische Hochschule Deggendorf eine Wallbox für den Einsatz im Privathaushalt mit der Möglichkeit zur Backend-Einbindung für den öffentlichen Einsatz.

DC Ladeinfrastruktur - Entwicklung einer Schnellladesäule an der THD

Um die Ladeinfrastruktur für Fahrzeuge mit einem Elektroantrieb sicherzustellen und die Reichweite der täglich zurückgelegten Fahrstrecken pro Elektrofahrzeug zu erhöhen, besteht die Notwendigkeit, an verkehrsgünstig ausgewählten Stellen hochfrequentierter Verbindungsstrecken Schnellladepunkte zu installieren. Bei der technischen Gestaltung dieser Schnellladepunkte und –stationen wurde besonders darauf geachtet, dass das Laden eines Elektrofahrzeugs unter allen Umständen schnellstmöglich erfolgt, um die Fahrt fortsetzen zu können. Es werden die DC-Schnellladestandards CCS und CHAdeMO unterstützt.

Die E-WALD DC Schnellladesäule, kurz EWS genannt, soll es mithilfe einer innovativen, intelligenten Lastenverteilung zwischen den einzelnen Ladepunkten (CCS und CHAdeMO) ermöglichen, mehrere Fahrzeuge mit unterschiedlichen Spannungen und Batterietypen gleichzeitig zu bedienen. Solange nur ein Fahrzeug an der EWS lädt, wird diesem die volle Ladeleistung zur Verfügung gestellt, solange das Fahrzeug diese auch fordert. Möchte währenddessen ein weiterer Kunde mit seinem Fahrzeug an der EWS laden, obwohl das bereits dort befindliche Fahrzeug noch lädt, muss geklärt werden, ob welche Leistung vorhanden ist oder ob Leistung von einem bereits belegten Ladepunkt genutzt werden kann.

Schematischer Aufbau EWS

Dieses intelligente, dynamische Lastenmanagement wird mit Hilfe einer Matrixverschaltung erreicht. Diese kann, je nach Leistungsanforderung des zu ladenden Elektrofahrzeuges, mehrere Netzteile in beliebiger Form miteinander verschalten. Dadurch wird ermöglicht, dass auf einen Ladepunkt entweder ein, mehrere oder alle Netzteile geschaltet werden können. Sollte ein weiteres Fahrzeug zum Laden an die EWS fahren und ebenso Leistung beanspruchen, so soll mithilfe des dynamischen Lastenmanagements geprüft werden, ob noch Leistung zur Verfügung steht. Die aktuell noch nicht verwendete Leistung kann dann dem anderen Fahrzeug zur Verfügung gestellt werden. Dabei muss sichergestellt sein, dass gemäß dem CCS- und CHAdeMO-Standard, der Ladevorgang nicht abgebrochen wird.

Diese Architektur wurde bereits im Prototypenaufbau erfolgreich getestet.

Prototyp EWS

THD-Expertise im Bereich DC Schnellladesysteme:

  • Abschätzen der Gefahren beim dynamisches Verschalten mehreren Netzteile mit unterschiedlichen DC-Spannungen
  • Auswahl verschiedener Optionen zum Aufbau der Schaltmatrix (Wirkungsgrad, Lebensdauer usw.)
  • Prüfen und Einhalten der hohen Sicherheitsanforderungen (Funktionale Sicherheit) beim DC-Laden. Schutz von Batterie und Sicherheit des Nutzers bei hohen DC-Spannungen, um Folgen wie Brand, Explosion usw. sicher zu vermeiden
  • Maximieren des Wirkungsgrades beim Ladevorgang durch gezieltes Verteilen der Last auf Netzteile
  • Erstellung eines Bedienkonzeptes mittels Touch-Display zur Usability-Optimierung unter Einbeziehung möglicher Werbekonzepte, des unterschiedlichen Handlings der Stecker und Kabel, von Registrierungs- und Abrechnungsfunktionalitäten usw.

 

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