STRUKTURSTUDIE - page 35

KOMMUNIKATION
Heutige Elektrofahrzeuge haben für das Aufladen eine Ladesteue-
rung, die in der Regel auch mit der Ladeinfrastruktur kommuniziert.
Das ungesteuerte Laden ohne Kommunikation ist zwar technisch
möglich und wurde bei älteren Fahrzeugen auch praktiziert, wird
aber aus Sicherheitsgründen bei modernen Fahrzeugen nicht
mehr weiter verfolgt. Die Ladesteuerung bzw. die Kommunikation
zwischen Fahrzeug und Infrastruktur folgt einem festgelegten Pro-
tokoll, das sich aus dem jeweils verwendeten Standard definiert.
Typ 2 und CCS (Combo 2):
Für die Kommunikation werden zwei Sig-
nalkontakte verwendet: Control Pilot (CP) und Proximity Pilot (PP).
In erster Instanz kommunizieren Fahrzeug und Infrastruktur über
einfache, analoge Signalkleinspannungen zwischen dem CP-Kon-
takt und dem Schutzleiter (Protective Earth, PE). Die vorliegende
Gleich- bzw. Rechteckspannung kann zur Signalisierung in Span-
nung und Pulsweite variiert werden. Der Kontakt dient zum Test
der korrekten Schutzleiterverbindung, zur Information über die
maximal verfügbare Ladeleistung und zum Initiieren bzw. Beenden
der Ladung einschließlich Steckerverriegelung und Spannungs-
freigabe. Über den PP-Kontakt kann die Ladestation mittels einer
Signalspannung die maximale Strombelastbarkeit des Ladekabels
abfragen. Diese ist in Form eines bestimmten elektrischen Wider-
stands zwischen PP und PE im Stecker kodiert.
Haben sich Ladestation und Fahrzeug über die Control-Pilot-Kom-
munikation erkannt, kann optional eine höhere, digitale Kommu-
nikation initiiert werden (smart charge). Signale können hierbei
über Powerlinekommunikation (PLC) auf Basis von Internetproto-
kollen übertragen werden. Die Datenverbindung kann neben der
Ladesteuerung für Identifikations- und Abrechnungszwecke oder
zukünftig auch zur Abwicklung von Smart-Grid-Anwendungen
wie Lastreduzierung oder Stromrückspeisung verwendet werden
[Mültin (2014); ITWissen (2014)].
Typ 1 und CCS (Combo 1):
Die Ladesteuerung über den Control Pilot
ist kompatibel mit der Steuerung beim Typ-2-System. Das heißt, ein
gesteuertes Laden über eine Typ-1-Schnittstelle am Fahrzeug und
eine Typ-2-Schnittstelle an der Ladestation ist mit einem entspre-
chenden Kabel möglich, allerdings nur einphasig.
Schuko:
Über eine Schuko-Steckverbindung ist keine direkte
Kommunikation zwischen Fahrzeug und Ladeinfrastruktur möglich.
Über eine sogenannte In Cable Control Box (ICCB), die unterhalb
des Schuko-Steckers im Ladekabel integriert ist, wird jedoch die
Control-Pilot-Kommunikation, analog dem CCS-System, zumindest
zwischen ICCB und Fahrzeug ermöglicht. Die Schuko-Steckverbin-
dung selbst ist somit nicht in die Ladesteuerung eingebunden, was
z.B. ein verschleißintensives Abziehen des Schuko-Steckers unter
Last ermöglicht. Höhere Kommunikationsmöglichkeiten können
über Haushaltssteckdosen nicht abgewickelt werden.
CHAdeMO:
Der Standard definiert ein eigenes, zum CCS-System
nicht kompatibles Ladeprotokoll. Es beinhaltet eine Control-Pilot-
Funktionalität und die höhere, digitale Kommunikation über CAN-
Bus [CHAdeMO (2014); CHAdeMO (2014a)].
NORMEN
Das Laden von Elektrofahrzeugen wird in der Normenreihe IEC
61851 definiert. Hier werden unterschiedliche Lademodi für die
AC- und DC-Ladung sowie Kommunikationsanforderungen und
Sicherheitsrichtlinien definiert. In der Normenreihe IEC 62196 wer-
den die zugehörigen Ladestecksysteme spezifiziert.
In diesen Normen, die sich teilweise noch in Bearbeitung befin-
den, sind die Anforderungen für Ladeverfahren mit Typ-1- und
Typ-2-Steckern einschließlich ihrer CCS-Erweiterungen für die
DC-Schnellladung erfasst [NPE (2013); DKE (2014)]. Darüber hinaus
wird auch der japanische Schnellladestandard CHAdeMO behan-
delt [AW (2014)]. Weitere spezifizierte Systeme sind der Typ-3-Ste-
cker für AC-Ladung und der chinesische GB-Standard für AC- und
DC-Ladung [Herron (2014)].
Neben den grundsätzlichen Kommunikationsanforderungen in der
Normenreihe IEC 61851 wird die höhere, digitale Kommunikation
über PLC (HomePlug Green PHY) im Standard ISO/IEC 15118 be-
handelt. Die Normenreihe beschreibt nicht nur die Kommunikation
zwischen Fahrzeug und Ladestation, sondern erfasst auch dahin-
ter liegende Systeme (Backend), z.B. Abrechnungsstellen oder
„Smart Grid”-Steuerungen [Mültin (2014)].
VERBREITUNG
AC-Ladung:
Das europäische Parlament hat sich 2014 auf eine
einheitliche Schnittstelle für die Ladung von Elektroautos für
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