Welche Normen gelten für das Laden von Elektrofahrzeugen?

Anschlussmethode A:

Bei dieser Anschlussmethode ist das Ladekabel fest mit dem Elektrofahrzeug verbunden und der Stecker mit dem Ladenetz verbunden.

Anschlussmethode B:

Bei dieser Anschlussmethode ist das Ladekabel sowohl vom Elektrofahrzeug als auch vom Ladenetz abnehmbar. Das Kabel dient dann zum Verbinden der beiden während des Ladevorgangs.

Anschlussmethode C:

Bei dieser Anschlussmethode wird ein fest mit dem Ladenetz verbundenes Ladekabel verwendet. Der Stecker wird während des Ladevorgangs mit dem Elektrofahrzeug verbunden.

Lademodus 1:

Modus 1 verbindet ein Elektrofahrzeug über Kabel und Stecker mit einer Standardsteckdose. Beide sind nicht mit zusätzlichen Führungen oder Hilfskontakten ausgestattet; dies wird als Flying Lead"-Laden bezeichnet und ist nach unseren nationalen Normen nicht zulässig.

Lademodus 2:

Modus 2 verbindet ein Elektrofahrzeug über ein Wechselstromversorgungsgerät mit einer Standardsteckdose. Das Wechselstromversorgungsgerät umfasst Kabel und Stecker, Steuer- und Führungsfunktionen sowie ein Schutzsystem gegen Stromschläge zwischen Standardstecker und Elektrofahrzeug. Die freien Kabel werden mit Steuer- und Führungsschaltungen versehen.

Lademodus 3:

Modus 3 verbindet ein Elektrofahrzeug mit einem Wechselstromversorgungsgerät (fest mit dem Wechselstromnetz verbunden). Dieses Gerät verfügt über Steuer- und Führungsfunktionen, die vom Wechselstromversorgungsgerät bis zum Elektrofahrzeug reichen; dies ist eine typische Wechselstromlademethode.

Lademodus 4:

Modus 4 verbindet ein Elektrofahrzeug über ein Gleichstromversorgungsgerät mit einem Wechsel- oder Gleichstromnetz. Dieses Gerät verfügt über Steuerungs- und Leitfunktionen, die vom Gleichstromversorgungsgerät bis zum Elektrofahrzeug reichen; es handelt sich um eine Gleichstromlademethode.

Die vier Lademodi sind in der folgenden Abbildung zusammengefasst.

Darüber hinaus definiert der Anhang der IEC 61851-1 auch Details wie den Ladeleitkreis, auf den später eingegangen wird. Schauen Sie sich dann die relevanten Normen der IEC 62196 an. Alle relevanten Normen, die auf der offiziellen IEC-Website gesucht wurden, sind in der folgenden Abbildung dargestellt. Viele Inhalte wurden im Jahr 2022 aktualisiert (IEC TS bedeutet, dass es sich noch nicht um einen internationalen Standard handelt und sich derzeit in der technischen Spezifikationsphase befindet).

Die IEC 62196-1 definiert alle Arten von Schnittstellen zwischen Elektrofahrzeugen und Ladegeräten. Die Version 2022 kategorisiert Schnittstellen in drei Typen: Basisschnittstellen, DC-Schnittstellen und kombinierte Schnittstellen.

Die Version 2014 definiert vier Schnittstellentypen: Basisschnittstellen, DC-Schnittstellen, kombinierte Schnittstellen und universelle Schnittstellen, wie in der folgenden Abbildung dargestellt.

In diesem Standard gibt es eine Übersicht über Ladeschnittstellentypen, die im Wesentlichen in drei ähnliche Schnittstellen unterteilt sind: Basisschnittstelle, DC-Schnittstelle und Kombinationsschnittstelle.

Vor der spezifischen Einführung müssen wir zunächst die folgenden vier Definitionen klären: EV-Stecker, EV-Steckdose, Fahrzeuganschluss und Fahrzeugeingang. Die spezifischen Diagramme sind wie folgt. Sie stellen die Namen der Verbindungsschnittstellen zwischen der Stromversorgungsseite und der Seite des Elektrofahrzeugs sowie dem Kabelbaum dar. Diese Definitionen werden im gesamten Standard verwendet, daher ist eine klare Unterscheidung erforderlich. Diese Unterteilung dient hauptsächlich der Anpassung an unterschiedliche Verbindungsmethoden und Lademodi. Uns geht es mehr um den Fahrzeuganschluss und den Fahrzeugeingang auf der Fahrzeugseite, die beide zusammen als Fahrzeugkupplung bezeichnet werden.

IEC 62196-2:2022 führt hauptsächlich die AC-Ladeschnittstelle ein, nämlich die Basisschnittstelle, die insbesondere drei Arten von Schnittstellen umfasst, nämlich Typ 1, Typ 2 und Typ 3. Die Gesamtübersicht ist in der folgenden Abbildung dargestellt: Es zeigt sich, dass Typ 1 nur über einphasigen Strom verfügt und Typ 2 und Typ 3 einphasigen und dreiphasigen Strom umfassen.

Typ 1:

Typ 1 ist ein 5-poliger Stecker für einphasiges Laden. Er sieht wie folgt aus: Beachten Sie, dass der Fahrzeugeingang Stifte verwendet, während der Fahrzeugstecker Kupferrohre verwendet. Diese Konfiguration entspricht nicht den Ladestandards meines Landes.

Als Nächstes betrachten wir die Schnittstellendefinition genauer. Die fünf Pins von Typ 1 sind wie folgt definiert: L1, N, PE, CP und CS. CP und CS stellen die Steuer- bzw. Führungsfunktionen dar, und das Fahrzeug erfordert eine vollständige Fahrzeugprüfung.

Typ 2:

Die in Typ 2 definierte fahrzeugseitige Schnittstelle ist in der folgenden Abbildung dargestellt. Es handelt sich um ein 7-poliges Format. Weitere Erläuterungen zeigen, dass es zwei Arten von fahrzeugseitigen Schnittstellen gibt, die sich strukturell in der Form des zentralen PE-Anschlusses unterscheiden. Die gängigsten Typen sind 2-IIe und 2-IIf. Schnittstellendefinition und -aufbau sind für ein- und dreiphasige Modelle identisch, und auch der Fahrzeuganschluss verwendet Pins.

Der Standard zeigt, dass 2-IIc primär für Lademodus 1 verwendet wird, während 2-IIe und 2-IIf hauptsächlich für die Lademodi 2 und 3 verwendet werden. 2-IId unterstützt alle drei Modi, wie in der folgenden Abbildung dargestellt.

Typ 3:

Die Nachfrage nach Typ 3 entstand in Italien, ist aber in der Praxis kaum zu finden. Typ 3 wird anhand seiner elektrischen Eigenschaften in drei verschiedene Steckverbindertypen unterteilt. Jeder dieser Steckverbinder hat unterschiedliche Abmessungen und Definitionen, wie in der folgenden Abbildung dargestellt. Sie unterscheiden sich strukturell deutlich von Typ 1 und Typ 2.

Abschließend sind die Schnittstellen-Pin-Definitionen von Typ 2 und Typ 3 wie folgt. Es ist zu beachten, dass die 2-IIIa-Ladeschnittstelle in Typ 3 nur einen Steuerpin CP hat, ohne PP oder CS.

Dieser Standard führt hauptsächlich DC-Ladeschnittstellen und kombinierte Ladeschnittstellen ein, die insgesamt vier Typen umfassen. Die folgende Abbildung zeigt eine Übersicht. Die folgenden Schnittstellen werden jeweils vorgestellt:

DC-Ladeschnittstelle

DC-Ladeschnittstellen werden in zwei Typen unterteilt: AA und BB. Die AA-Schnittstelle (siehe Abbildung unten) hat eine charakteristische Form und verfügt über 10 Pins, von denen einer für ungenutzte Anschlüsse reserviert ist.

Die BB-Schnittstelle, auch DC-Ladeschnittstelle genannt, verwendet 9 Pins.

Schauen wir uns abschließend die Schnittstellendefinitionen für diese beiden Schnittstellen an, wie in der Abbildung unten dargestellt. Sowohl die AA- als auch die BB-DC-Schnittstelle verfügen über Buchsen (Kupferrohre) an den Fahrzeugsteckdosen. Dies entspricht dem chinesischen Ladestandard, steht jedoch im Gegensatz zum zuvor erwähnten IEC-AC-Standard (der Pins verwendet). Der IEC-Standard schreibt die Verwendung von Buchsen auf der Stromversorgungsseite vor, um Stromschläge zu vermeiden. Beachten Sie außerdem, dass sowohl die AA- als auch die BB-DC-Ladeschnittstelle Kommunikationspins haben, typischerweise für die CAN-Kommunikation.

Kombinierte Ladeschnittstelle

Kombinierte Ladeschnittstellen werden in zwei Typen unterteilt: EE und FF. Diese Schnittstellen integrieren sowohl AC- als auch DC-Laden in einer einzigen Schnittstelle. Der EE-Typ, wie in der Abbildung unten dargestellt, kombiniert den AC-Ladestecker Typ 1 des Fahrzeugs mit einer DC-Ladeschnittstelle gemäß IEC 62196-2. Beachten Sie, dass diese Art des AC-Ladens nur einphasiges Laden unterstützt; der Fahrzeugstecker Typ EE unterstützt ausschließlich DC-Laden.

Die Pin-Funktionsdefinition der EE-Schnittstelle ist in der folgenden Abbildung dargestellt. Es gibt insgesamt 7 Pins. Da AC nur einphasiges Laden unterstützt, gibt es nur L1L2. Für das DC-Laden gibt es außerdem keine dedizierte Kommunikationsschnittstelle.

Die kombinierte Ladeschnittstelle vom Typ FF, die in der Abbildung unten dargestellt ist, kombiniert den AC-Ladestecker Typ 2 gemäß IEC 62196-2 mit einer DC-Ladeschnittstelle und unterstützt sowohl einphasiges als auch dreiphasiges AC-Laden. Es gibt zwei Arten von FF-Fahrzeugsteckern: 3-IVa und 3-IVb. Ersterer unterstützt nicht den Lademodus 1, der der Norm IEC 62196-2 entspricht. Der Fahrzeugstecker 3-IVc unterstützt nur DC-Laden.