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Da Elektrofahrzeuge weltweit immer häufiger anzutreffen sind, ist der Aufbau einer sicheren und effizienten Ladeinfrastruktur entscheidend für das Wachstum der Branche. Ein wesentlicher Bestandteil ist das Schutzrohrsystem, das die Stromleitungen zu den Ladegeräten schützt. Dieser Artikel untersucht internationale Normen für die Ladeinfrastruktur von Elektrofahrzeugen mit besonderem Fokus auf … elektrische Leitung Anforderungen an Sicherheit, Kompatibilität und Effizienz. Wir werden Normen wie IEC 61851 (international), SAE J1772 (USA) und GB/T 20234 (China) betrachten, um zu vergleichen, wie verschiedene Regionen diese Anforderungen erfüllen.
IEC 61851 (Internationale Elektrotechnische Kommission) ist ein globaler Standard, der die allgemeinen Anforderungen an leitungsgebundene Ladesysteme für Elektrofahrzeuge definiert. Er legt Richtlinien für Ladesysteme von Elektrofahrzeugen fest, einschließlich Lademodi, Kabelanforderungen und Steckerspezifikationen.
Umfang: Deckt alle vier Lademodi für Elektrofahrzeuge ab (von Modus 1 mit einfacher Wechselstromladung bis Modus 4 für schnelle Gleichstromladung – mit einer maximalen Nennspannung an Seite A von bis zu 1000 V Wechselstrom oder bis zu 1500 V Gleichstrom und einer maximalen Nennspannung an Seite B von bis zu 1500 V Gleichstrom).
Ladearten: Enthält Spezifikationen für Wechsel- und Gleichstromladung.
Sicherheitsanforderungen: Gewährleistet Schutz vor elektrischen Schlägen, umfasst Erdung, Isolierung und Temperaturbeständigkeit.
Der von der Society of Automotive Engineers (SAE) in den USA entwickelte Standard SAE J1772 legt die Anforderungen an Ladeanschlüsse und Kommunikationsprotokolle für Elektrofahrzeuge und Plug-in-Hybridfahrzeuge fest. Er konzentriert sich hauptsächlich auf das Laden mit Wechselstrom (AC Level 1 und Level 2), das in den USA häufig für private und öffentliche Ladestationen verwendet wird.
Abdeckung: Dieser Standard umfasst die allgemeinen physikalischen, elektrischen, funktionalen und leistungsbezogenen Anforderungen, die für das leitungsgebundene Laden von Elektrofahrzeugen (EV) und Plug-in-Hybridfahrzeugen (PHEV) in Nordamerika erforderlich sind.
Anschlusstyp: Standardisierter Typ-1-Stecker für das Laden über Wechselstrom.
Spannungsanforderungen: Wechselstrom Stufe 1 (120 V) und Stufe 2 (240 V).
Kommunikationsprotokolle: Ermöglicht eine sichere Kommunikation zwischen Fahrzeug und Ladeeinrichtung.
GB/T 20234 ist Chinas nationaler Standard für Ladeschnittstellen von Elektrofahrzeugen. Er enthält Richtlinien für das Laden mit Wechsel- und Gleichstrom und wird hauptsächlich in China angewendet. Der Standard definiert die allgemeinen Anforderungen an Stecker, Steckdosen, Fahrzeugkupplungen und Ladeeingänge für das leitungsgebundene Laden von Elektrofahrzeugen.
Anschlusstyp: Einzigartig für den chinesischen Markt, nicht kompatibel mit IEC oder SAE.
Spannungspegel: Wechselstrom bis zu 220 V für Level 2 und Gleichstrom bis zu 750 V für Schnellladung.
Schutzanforderungen: Legt Isolationswiderstand, Erdungsdurchgang und Kurzschlussschutz fest.
CHAdeMO (eine Abkürzung von “CHArge de MOve”, was so viel wie “Laden zum Fahren” bedeutet) ist ein in Japan entwickelter Schnellladestandard für Elektrofahrzeuge (EVs). Er wurde von einem Konsortium unter Beteiligung von TEPCO (Tokyo Electric Power Company), Nissan, Mitsubishi und Toyota eingeführt und hat sich zu einem der weltweit am weitesten verbreiteten Schnellladeprotokolle entwickelt. Ursprünglich für schnelles Gleichstromladen konzipiert, wurde CHAdeMO im Laufe der Jahre erheblich erweitert und unterstützt nun auch das Laden größerer Fahrzeuge mit hoher Leistung, die Integration bidirektionaler Vehicle-to-Grid-Funktionen (V2G) und eine verbesserte globale Kompatibilität mit anderen Ladesystemen.
Die Anforderungen der IEC 61851 umfassen eine Reihe wichtiger Bereiche für Ladestationen für Elektrofahrzeuge und gewährleisten Sicherheit und Effizienz im realen Betrieb. Nachfolgend sind die wichtigsten Abschnitte der IEC 61851-Norm aufgeführt, die Installateure, Hersteller und Regulierungsbehörden kennen sollten:
Die Norm IEC 61851 unterteilt das Laden von Elektrofahrzeugen in vier Lademodi, die jeweils spezifischen Anwendungen, Leistungsstufen und Sicherheitsanforderungen entsprechen. Die vier Modi tragen zur Standardisierung der verschiedenen Ladegeschwindigkeiten und -konfigurationen bei und bieten Lösungen für den privaten und gewerblichen Bereich. Die folgende Tabelle gibt einen Überblick über diese Modi:
IEC 61851 Ladetabelle
Modus |
Ladeart |
Strom und Spannung |
Maximale Leistung |
Anwendung |
Sicherheitsmerkmale |
Modus 1 | Grundlegende AC-Ladung | 16 A, 250 V (einphasig), 480 V (dreiphasig) | 3,7 kW | Wohnbereich, geringer Stromverbrauch | Minimal; oft mangelhaft in puncto Sicherheit. |
Modus 2 | Verbesserte Netzladung | 32 A, 250 V (einphasig), 480 V (dreiphasig) | 7,4 kW | Laden zu Hause mit erhöhter Sicherheit | Beinhaltet Steuerung und Schutz im Kabel. |
Modus 3 | Dedizierte Netzladung | 32 A, 250 V (einphasig), 480 V (dreiphasig) | 7,4 – 22 kW | Öffentliche Bahnhöfe, kommerzielle | Erdung, Fehlerstromschutzschalter, Temperaturregelung |
Modus 4 | Hochleistungs-Gleichstrom-Schnellladung | 200 A, bis zu 400 V | 50 – 400 kW | Schnellladegeräte für Autobahnen | Robuste Isolierung, Kommunikationssteuerung |
Notiz: Die Modi 3 und 4 beinhalten höhere Spannungs- und Stromstärken, weshalb strengere Schutzmaßnahmen erforderlich sind, um die Sicherheit des Benutzers zu gewährleisten und eine Überhitzung zu verhindern.
Sicherheit ist ein zentraler Bestandteil der IEC 61851, insbesondere im Hinblick auf Erdung und Schutz vor elektrischem Schlag. Die Norm schreibt Fehlerstrom-Schutzschalter (FI-Schalter) für die Betriebsarten 3 und 4 vor, die im Fehlerfall die Stromzufuhr unterbrechen. Beim Gleichstromladen sind die Erdungsvorschriften aufgrund der höheren Stromstärken noch strenger. Im Folgenden finden Sie eine Zusammenfassung der je nach Ladeart erforderlichen Sicherheitsmaßnahmen:
IEC 61851 Sicherheitsanforderungen für den Lademodus
Lademodus | Sicherheitsmaßnahmen | Schutzstufe |
Modus 1 | Minimal; basiert auf grundlegendem Steckdosenschutz | Niedrig |
Modus 2 | Kabelschutz, einschließlich Überlastschutz | Mäßig |
Modus 3 | Fehlerstromschutzschalter (FI-Schalter), Erdung, Temperaturüberwachung | Hoch |
Modus 4 | Fehlerstromschutzschalter (FI-Schalter), Isolationsüberwachung, Wärmemanagement | Sehr hoch |
Hochleistungs-Gleichstromladung (Modus 4) erzeugt erhebliche Wärme. Die Norm IEC 61851 schreibt daher vor, dass Ladestationen über ein ausreichendes Wärmemanagement verfügen müssen, um Überhitzung zu vermeiden. Darüber hinaus betont die Norm die UV- und Feuchtigkeitsbeständigkeit von Außengeräten, um diese vor Umwelteinflüssen zu schützen. Die folgende Tabelle fasst die Anforderungen an Temperatur- und Umweltbeständigkeit zusammen:
IEC 61851 Temperatur & Umwelt – Zusammenfassung
Umweltfaktor | Erfordernis | Anwendbare Modi |
Temperatur | Wärmemanagement für Temperaturen über 50 °C | Modi 3, 4 |
UV-Beständigkeit | Erforderlich für freiliegende Außenleitungen | Modi 2, 3, 4 |
Feuchtigkeitsschutz | Die Leitungen müssen hohen Luftfeuchtigkeitswerten standhalten. | Alle Modi |
Ein besonderes Merkmal von IEC 61851 ist der Fokus auf Interoperabilität. Um einen reibungslosen Betrieb herstellerübergreifend zu gewährleisten, beinhaltet der Standard Kommunikationsprotokolle, die den Datenaustausch zwischen Fahrzeug und Ladestation ermöglichen. Diese Protokolle umfassen Batteriestatus, Anpassungen der Laderate und weitere Echtzeitparameter. Diese Interoperabilität ist entscheidend für ein einheitliches Ladeerlebnis, insbesondere an öffentlichen Ladestationen.
Die Norm IEC 61851 schreibt die Einhaltung der elektromagnetischen Verträglichkeit (EMV) vor, um Störungen zwischen Ladegeräten für Elektrofahrzeuge und anderen elektronischen Geräten zu reduzieren. Dies ist insbesondere in dicht besiedelten städtischen Gebieten von entscheidender Bedeutung. Die Umweltanforderungen konzentrieren sich auf Langlebigkeit und Widerstandsfähigkeit gegenüber unterschiedlichen Witterungsbedingungen, da die Ladeeinheiten häufig im Freien betrieben werden.
IEC 61851 legt den Schwerpunkt auf die Kommunikationsprotokolle zwischen Fahrzeug und Ladegerät, die ein sicheres und kontrolliertes Laden ermöglichen, einschließlich Bestimmungen zur Integration von Fahrzeugen ins Stromnetz (V2G). Der Standard erlaubt Ladestationen die Implementierung der ISO-15118-Kommunikation und ermöglicht so Funktionen wie:
Intelligentes Laden: Anpassung der Leistungsstufen an die Netzkapazität.
V2G-Unterstützung: Ermöglicht einen bidirektionalen Leistungsfluss zur Netzstabilisierung.
Benutzerauthentifizierung: Ermöglicht sichere, personalisierte Ladevorgänge.
Die Norm IEC 61851 spezifiziert Typ-2-Steckverbinder für das Laden von Wechselstrom und den CCS-Kombinationsstecker Typ 2 für das Laden von Gleichstrom auf europäischen Märkten. Zu den Sicherheitsmerkmalen gehören Erdschlussschutz, Überstromüberwachung und Wärmemanagement, die für Hochleistungsanwendungen unerlässlich sind.
Datenbeispiel: Der Modus 4 der IEC 61851 ermöglicht ultraschnelles DC-Laden mit bis zu 400 kW und unterstützt eine effiziente Hochgeschwindigkeitsladeinfrastruktur.
Die Norm IEC 61851 ist unerlässlich für die Gewährleistung von Sicherheit, Funktionalität und Konsistenz beim Laden von Elektrofahrzeugen. Die Einhaltung der IEC 61851 bietet nicht nur einen standardisierten Rahmen für die Installation, sondern verbessert auch die Betriebseffizienz und minimiert die Risiken im Zusammenhang mit Hochspannungssystemen. Durch die Befolgung dieser Norm stellen Hersteller, Installateure und Aufsichtsbehörden sicher, dass jede Ladestation für Elektrofahrzeuge:
- Gewährleistet ein gleichmäßiges und sicheres Laden für verschiedene Fahrzeugtypen und Hersteller.
- Minimiert das Risiko von Stromschlägen, Überhitzung und mechanischen Beschädigungen.
- Bietet Widerstandsfähigkeit gegenüber Umwelteinflüssen wie UV-Strahlung, Feuchtigkeit und hohen Temperaturen.
- Gewährleistet Interoperabilität für mehr Benutzerkomfort und universellen Zugang zum Laden.
SAE J1772, entwickelt von der Society of Automotive Engineers (SAE) in den USA, ist der nordamerikanische Standard für das Laden von Elektrofahrzeugen. Er wird hauptsächlich in den USA und Kanada verwendet und legt spezifische Anforderungen an Steckertypen, Ladeleistungen, Kommunikationsprotokolle und Sicherheitsmaßnahmen fest. Mit einem starken Fokus auf das Laden im privaten und gewerblichen Bereich unterstützt J1772 sowohl Wechselstrom (AC Level 1 und Level 2) als auch Gleichstrom-Schnellladung.
Der SAE-J1772-Standard berücksichtigt zahlreiche technische und sicherheitsrelevante Aspekte, um ein optimales Ladeerlebnis für Verbraucher zu gewährleisten. Nachfolgend sind die wichtigsten Komponenten und Spezifikationen des Standards sowie relevante Tabellen und Daten aufgeführt.
SAE J1772 spezifiziert zwei Haupttypen von Ladeanschlüssen für Elektrofahrzeuge: Wechselstrom (AC Level 1), Wechselstrom (AC Level 2) und Gleichstrom-Schnellladung. Jeder Typ bietet unterschiedliche Ladeleistungen und Ladegeschwindigkeiten, um verschiedenen Anforderungen gerecht zu werden – vom Laden zu Hause bis hin zu Hochgeschwindigkeits-Ladestationen an öffentlichen Ladestationen.
Datenblatt zu Ladeanschlusstypen und Leistungsstufen
Ladeart | Anschlusstyp |
Stromspannung |
Aktuell |
Leistungsabgabe |
Primäre Verwendung |
AC Level 1 | J1772-Stecker |
120 V |
12-16A |
Bis zu 1,9 kW | Laden über Nacht |
AC Level 2 | J1772-Stecker |
240 V |
Bis zu 80 A |
Bis zu 19,2 kW | Wohn- und öffentliche |
DC-Schnellladung | Kombistecker (CCS1) |
200-600 V |
400 A |
Bis zu 350 kW (CCS1) | Schnellladen an öffentlichen Orten |
Notiz: Während Level 1 und Level 2 Wechselstromladung (AC) nutzen, verwendet die Gleichstrom-Schnellladung einen CCS1-Stecker (Combined Charging System), der die Funktionen von Wechsel- und Gleichstromladung für eine schnellere Leistungsabgabe vereint. Der SAE J1772-Standard ermöglicht es Ladestationen somit, ein breites Spektrum an Leistungsstufen abzudecken und eignet sich daher sowohl für private als auch für öffentliche Ladeinfrastruktur für Elektrofahrzeuge.
Sicherheit hat bei SAE J1772 höchste Priorität. Die Norm stellt strenge Anforderungen an Erdung und Schutzmechanismen gegen Stromschläge. Sie schreibt den Einsatz von Fehlerstromschutzschaltern (FI-Schaltern) vor, die Kriechströme automatisch erkennen und unterbrechen und so die Nutzer vor Stromschlägen schützen. Zusätzlich gewährleistet der Überstromschutz, dass Ladestationen vor zu hohen Strömen geschützt sind, die zu Überhitzung oder Geräteschäden führen könnten.
SAE J1772 Erdungsanforderungen
Ladezustand | Erforderliche Sicherheitsmerkmale | Schutz |
AC Level 1 | GFCI, Grunderdung | Niedrig bis mittel |
AC Level 2 | GFCI, Wärmemanagement, Überstromschutz | Mittel bis hoch |
DC-Schnellladung | Erdung, Isolationsüberwachung, robuste Fehlerstromschutzschalter | Hoch |
Datenhinweis: Laut aktuellen Daten reduzieren Fehlerstromschutzschalter (FI-Schalter), die in Ladegeräten der Stufe 2 eingesetzt werden, bei ordnungsgemäßer Installation das Risiko eines Stromschlags um bis zu 80%. Dies unterstreicht die Bedeutung dieser Schutzmaßnahmen in Umgebungen mit hoher Ladeleistung.
Im Gegensatz zu IEC 61851, das fortschrittliche V2G-Funktionen unterstützt, zeichnet sich SAE J1772 durch seinen Fokus auf die Kommunikation zwischen Fahrzeug und Ladestation aus. Mithilfe des Pilot-Signal-Kommunikationsprotokolls ermöglicht J1772 den Austausch wichtiger Daten zum Batteriestatus, Ladestrom und Sicherheitsprüfungen zwischen Fahrzeug und Ladestation. Diese Funktion optimiert nicht nur die Energieübertragung, sondern erhöht auch die Sicherheit durch Echtzeitüberwachung und -anpassung.
Pilotsignalfunktionalität:
- Ermöglicht es dem Sender, Fahrzeugpräsenz erkennen.
- Kommuniziert Ladestromverfügbarkeit.
- Verwaltet Informationen zum Ladezustand Und Anpassung des Ladezustands.
SAE J1772 Kommunikationsprotokolle
Pilotsignalrolle | Funktion |
Fahrzeugerkennung | Erkennt, ob ein Elektrofahrzeug angeschlossen ist. |
Anpassung des Ladezustands | Passt den Strom je nach Batteriebedarf an. |
Fehlererkennung | Überwachung auf Erdungs- oder Überstromfehler |
Durch die Förderung der Interoperabilität zwischen Elektrofahrzeugen und Ladeinfrastruktur stellt SAE J1772 sicher, dass Fahrzeuge verschiedener Hersteller kompatible Ladestationen nutzen können und fördert so ein nahtloses Ladeerlebnis in ganz Nordamerika.
SAE J1772 enthält grundlegende Anforderungen an die Beständigkeit gegenüber Witterungseinflüssen, insbesondere für Hochleistungs-Ladegeräte (Level 2) und Gleichstrom-Schnellladung, legt aber weniger Wert auf EMV als die IEC-Normen. Leitungen und Gehäuse sind für die typischen klimatischen Bedingungen Nordamerikas ausgelegt und erfüllen die Spezifikationen für Staub- und Feuchtigkeitsbeständigkeit bei exponierten Installationen.
Bei Außeninstallationen legt die Norm besonderen Wert auf UV-Beständigkeit und Feuchtigkeitsschutz, um sicherzustellen, dass die Geräte wechselnden Witterungsbedingungen standhalten, ohne dass die Sicherheit oder Leistung beeinträchtigt wird.
SAE J1772 4. Umweltvorschriften
Umweltfaktor | Erfordernis | Anwendbare Ladestufen |
Temperaturregelung | Erforderlich für Hochleistungs-Gleichstromladegeräte | DC-Schnellladung |
UV-Beständigkeit | Erforderlich für Außeninstallationen | Alle Stufen bei Verwendung im Freien |
Feuchtigkeitsschutz | IP-geschützte Gehäuse für Feuchtigkeitseinwirkung | Hauptsächlich für Outdoor-Level 2 und DC |
Die Einhaltung des SAE J1772-Standards ist unerlässlich für Sicherheit, Kompatibilität und Zuverlässigkeit beim Laden von Elektrofahrzeugen. Durch die Erfüllung dieser Standards kann die Ladeinfrastruktur verschiedene Ladestufen und Fahrzeugtypen unterstützen und sowohl privaten als auch gewerblichen Nutzern ein zuverlässiges und standardisiertes Ladeerlebnis bieten. Die Einhaltung des J1772-Standards hilft Herstellern zudem, die nordamerikanischen Sicherheitsstandards zu erfüllen, Haftungsrisiken zu reduzieren und das Vertrauen der Verbraucher in die Elektromobilität zu stärken.
GB/T 20234 umfasst mehrere Normen, die speziell für AC- und DC-Ladeanschlüsse, Kommunikationsprotokolle, Sicherheitsmaßnahmen und technische Spezifikationen gelten. Die Norm ist auf Chinas besondere Ladebedürfnisse zugeschnitten und unterstützt dessen Bestrebungen nach nachhaltigen Lösungen für den urbanen Verkehr. Diese Einführung bietet einen Überblick über die wichtigsten Aspekte von GB/T 20234 und enthält Datentabellen, die die Anforderungen der Norm an Ladeanschlüsse, Leitungstypen, Leistungsstufen und Sicherheitsprotokolle veranschaulichen.
Der GB/T 20234-Standard besteht aus drei Hauptabschnitten, die jeweils spezifischen Lademethoden gewidmet sind und darauf abzielen, einen standardisierten Ansatz für alle Ladesysteme für Elektrofahrzeuge in China zu gewährleisten.
GB/T 20234 spezifiziert unterschiedliche Steckverbinder für Wechselstrom-, Gleichstrom- und Gleichstrom-Schnellladung, die jeweils auf verschiedene Leistungsanforderungen und Installationsumgebungen zugeschnitten sind. Die folgende Tabelle fasst die wichtigsten Steckverbindertypen und ihre Leistungsspezifikationen zusammen und ermöglicht so ein breites Spektrum an Ladegeschwindigkeiten:
GB/T 20234 Ladeanschlusstypen & Leistungsstufen-Tabelle
Ladeart | Anschlusstyp |
Stromspannung |
Aktuell | Leistungsabgabe | Primäre Verwendung |
AC-Laden |
Typ 1 GB/T |
220-240 V |
10-32A |
Bis zu 7,7 kW | Langsames Laden im Wohnbereich, öffentliches Laden |
Gleichstromladung |
Typ 2 GB/T |
450-750 V |
Bis zu 80 A |
Bis zu 60 kW | Öffentliches Schnellladen |
DC-Schnellladung | Typ 3 GB/T | 450-1000 V | Bis zu 250 A | Bis zu 250 kW | Schnellladen auf Autobahnen |
Notiz: Wechselstromladung wird hauptsächlich für private Haushalte oder öffentliche Ladestationen mit niedriger Ladegeschwindigkeit verwendet, während Gleichstrom- und Gleichstrom-Schnellladung für Anwendungen mit hohem Leistungsbedarf geeignet sind und schnelles Laden für längere Fahrtstrecken ermöglichen.
GB/T 20234 enthält strenge Richtlinien für Kommunikationsprotokolle für Echtzeit Überwachung des Ladezustands (SOC) und dynamische Ladeanpassungen. Durch Steuerpilotsignale und Näherungspilotprotokolle ermöglicht der GB/T-Standard der Ladestation Folgendes:
- Erkennen, wann ein Fahrzeug angeschlossen ist, und den Ladestrom bestimmen.
- Den Ladezustand (SOC) in Echtzeit überwachen und anpassen.
- Störungen erkennen oder die Stromzufuhr in Notfallsituationen unterbrechen.
GB/T 20234 Kommunikation und SOC-Überwachung
Protokolltyp | Zweck | Funktionen |
Steuersignal | Stellt Verbindung und Ladebereitschaft her | Fahrzeugerkennung, Ladestart/-stopp |
Proximity Pilot Protocol | Bietet zusätzliche Sicherheitskontrollen | Fehlererkennung, Notabschaltung |
SOC-Kommunikation | Überwacht den Batteriestatus | Echtzeit-SOC-Überwachung, Ladeoptimierung |
Sicherheitsprotokolle sind für GB/T 20234 von entscheidender Bedeutung, insbesondere für Hochvolt-Gleichstrom-Schnellladestationen. Die Norm legt Erdungsmaßnahmen, Isolationsüberwachung und thermischen Schutz fest, um Anwender vor elektrischen Gefahren, Überhitzung und potenziellen Geräteschäden zu schützen. Dieser Abschnitt ist besonders wichtig für Ladegeräte mit hoher Kapazität, die fortschrittliche Schutzmaßnahmen zur Bewältigung hoher Strom- und Spannungspegel erfordern.
GB/T 20234 Erdungsanforderungen
Ladeart | Sicherheitsmaßnahmen | Schutzstufe |
AC-Laden | Grundlegende Erdungs- und Isolationsprüfungen | Niedrig bis mittel |
Gleichstromladung | Überstromschutz, Fehlerstromschutzschalter, thermische Steuerung | Hoch |
DC-Schnellladung | Erdung, fortschrittliche Isolationsüberwachung | Sehr hoch |
Datenhinweis: Aktuelle Sicherheitsbewertungen zeigen, dass thermische Kontrollsysteme in DC-Schnellladegeräten die Anzahl der Überhitzungsvorfälle um bis zu 90% deutlich reduzieren, wenn sie in Verbindung mit den Erdungsanforderungen nach GB/T eingesetzt werden. Dies belegt die Wirksamkeit dieser Sicherheitsmaßnahmen.
Das Wärmemanagement spielt in GB/T 20234 aufgrund der hohen Leistung von DC-Schnellladestationen, die erhebliche Wärme erzeugen können, eine wichtige Rolle. Die Norm schreibt Kühlmechanismen für Ladegeräte oberhalb bestimmter Leistungsstufen vor und beinhaltet Anforderungen an den Umweltschutz, darunter UV-Beständigkeit, Feuchtigkeitsschutz und Schutz vor Staubeintritt für Außengeräte.
GB/T 20234 Umwelt- und Wärmemanagement
Umweltfaktor | Erfordernis | Anwendbare Ladearten |
Temperaturregelung | Erforderlich für Hochleistungs-Gleichstrom-Ladestationen | DC-Schnellladung |
UV-Beständigkeit | Pflicht für ungeschützte Außengeräte | Wechselstrom-, Gleichstrom- und Gleichstrom-Schnellladung |
Staub- und Feuchtigkeitsschutz | Gehäuse mit Schutzart IP54 oder höher | Alle Arten von Outdoor-Ladegeräten |
Die Einhaltung von GB/T 20234 ist unerlässlich, um eine sichere, zuverlässige und mit einer Vielzahl von Elektrofahrzeugen kompatible Ladeinfrastruktur in China zu gewährleisten. Die Befolgung dieses Standards trägt außerdem dazu bei, Sicherheitsrisiken zu reduzieren, die Benutzerfreundlichkeit zu verbessern und ein schnelleres Wachstum des Elektromobilitätssektors zu ermöglichen. Für Hersteller, Installateure und Betreiber bietet GB/T 20234 einen soliden Rahmen für den Bau von Ladestationen, die Chinas hohen Standards für das Laden von Elektrofahrzeugen entsprechen und Folgendes ermöglichen:
- Einheitliche Kompatibilität mit allen Elektrofahrzeugen für den chinesischen Markt, um einen einfachen Zugang für die Verbraucher zu gewährleisten.
- Erhöhte Sicherheit durch sorgfältige Erdung, Isolierung und Temperaturkontrolle.
- Beständigkeit in unterschiedlichen Klimazonen, wobei UV-Strahlung, Feuchtigkeit und Staubeintritt berücksichtigt werden.
- Optimierte Leistung mit Standards für effektive Kommunikation, SOC-Überwachung und Fehlererkennung.
CHAdeMO stellt besondere technische Anforderungen an Steckverbinder, Spannung, Stromstärke, Kommunikationsprotokolle und Sicherheitsmerkmale und ist damit einer der wegweisenden Standards im Bereich des Schnellladens.
Die CHAdeMO-Spezifikationen ermöglichen effizientes Schnellladen durch die direkte Zufuhr von Gleichstrom (DC) in die Fahrzeugbatterie. Der Standard unterstützte ursprünglich eine maximale Leistung von 50 kW, doch neuere Versionen haben diese Kapazität deutlich erweitert und erfüllen damit die Anforderungen der nächsten Generation von Elektrofahrzeugen.
Spannungs-, Strom- und Leistungsspezifikationen für CHAdeMO
Version | Spannungsbereich | Aktuell | Leistungsabgabe | Anwendungen |
CHAdeMO 1.0 | 50-500 V Gleichstrom | Bis zu 125 A | Bis zu 50 kW | Ältere Elektrofahrzeugmodelle, moderates Schnellladen |
CHAdeMO 2.0 | 50-1000 V Gleichstrom | Bis zu 400 A | Bis zu 400 kW | Schwerlastfahrzeuge, Schnellladung auf Autobahnen |
CHAdeMO 3.0 (ChaoJi) | 200-1500 V Gleichstrom | Bis zu 600 A | Bis zu 900 kW | Ultraschnelles Laden, unterstützt V2G |
Bemerkenswerte Daten: Die derzeitige maximale Ausgangsleistung von 900 kW des CHAdeMO-Anschlusses (in der neuen ChaoJi-Steckerversion) zählt ihn zu den schnellsten Ladesystemen weltweit und eignet sich daher für schwere Nutzfahrzeuge und Elektrofahrzeuge mit hoher Kapazität wie Busse und Lkw sowie für private Elektrofahrzeuge.
Der CHAdeMO-Stecker ist ein zweipoliger Gleichstromstecker mit ergonomisch gestalteter Schnittstelle, der Benutzersicherheit und Benutzerfreundlichkeit gewährleistet. Der Standardstecker verfügt über fünf Pins, von denen zwei der Stromversorgung und drei der Kommunikation und Sicherheitsprüfung dienen.
Die neueste CHAdeMO-Version, CHAdeMO 3.0 (auch ChaoJi genannt), verwendet einen kleineren, effizienteren Stecker, der abwärtskompatibel zu CHAdeMO 2.0 ist und somit ein einfaches Upgrade bestehender Stationen ermöglicht. Der ChaoJi-Stecker ist zudem CCS-kompatibel und bietet dadurch Flexibilität und Integration mit anderen globalen Standards.
CHAdeMO beinhaltet ein hochzuverlässiges digitales Kommunikationsprotokoll, das die Echtzeitüberwachung und -steuerung des Ladevorgangs ermöglicht. Dieses Protokoll steuert:
- Batterieüberwachung: Echtzeit-Updates zum Ladezustand (SOC), zum Batteriezustand und zur Temperatur.
- Dynamische Leistungsanpassung: Optimiert die Leistungsabgabe basierend auf dem Ladezustand (SOC) des Fahrzeugs und reduziert die Ladegeschwindigkeit, wenn sich der Akku der Vollladung nähert.
- Vehicle-to-Grid (V2G)-Fähigkeit: CHAdeMO war der erste Standard, der bidirektionales Laden ermöglichte und somit den Rückfluss von Energie vom Fahrzeug ins Stromnetz erlaubte, was das Energiemanagement und die Netzstabilisierung unterstützte.
Sicherheit steht beim CHAdeMO-Standard im Mittelpunkt, insbesondere bei hohen Leistungspegeln. Zu den wichtigsten Merkmalen gehören:
- Verriegelungsmechanismus: Verhindert den Start des Ladevorgangs, solange der Stecker nicht sicher angeschlossen ist, und reduziert so das Risiko eines versehentlichen Trennens.
- Überstrom- und Überspannungsschutz: Gewährleistet, dass der Ladevorgang gestoppt wird, wenn elektrische Schwellenwerte überschritten werden, und schützt so sowohl die Batterie des Elektrofahrzeugs als auch das Ladegerät.
- Wärmemanagement: Setzt eine Echtzeit-Temperaturüberwachung um, um eine Überhitzung, insbesondere während Hochstrom-Ladevorgängen, zu verhindern.
Die V2G-Fähigkeit von CHAdeMO hat es als führenden Standard für bidirektionales Laden positioniert, was erhebliche Auswirkungen auf das Energiemanagement und die Nutzung erneuerbarer Energien hat. Diese Funktion ermöglicht es Fahrzeugen:
Strom wieder ins Netz einspeisen während der Spitzenlastzeiten, um die Energieverfügbarkeit zu stabilisieren.
Unterstützung des Energiebedarfs von Haushalten als Notstromquelle bei Stromausfällen.
Das bidirektionale Ladeverfahren des CHAdeMO-Protokolls wird in Japan eingesetzt und wird in anderen Regionen erprobt, um das Energienetz widerstandsfähiger zu machen und die Nutzung erneuerbarer Energien zu optimieren.
CHAdeMO-Ladegeräte sind so konzipiert, dass sie unter verschiedenen Umgebungsbedingungen funktionieren, da in Japan klimatische Schwankungen herrschen. Zu den Anforderungen gehören:
- Schutz vor Feuchtigkeit, Staub und Temperaturschwankungen: Gewährleistet einen zuverlässigen Betrieb sowohl im Freien als auch in Innenräumen.
- Einhaltung der elektromagnetischen Verträglichkeit (EMV): Verringert Störungen mit anderen elektronischen Geräten, was insbesondere in dicht besiedelten städtischen Gebieten wichtig ist.
Die drei Normen IEC 61851, SAE J1772 und GB/T 20234 legen alle die Sicherheits- und Installationsanforderungen für Ladestationen für Elektrofahrzeuge fest, es gibt jedoch einige Unterschiede zwischen ihnen. Hier sind die wichtigsten Unterschiede:
IEC 61851 & SAE J1772 & GB/T 20234 Vergleich
Standard | Fokusregion | Anschlusstyp | Unterstützte Ladestufen |
Kommunikation | Besondere Anforderungen |
IEC 61851 | Europa & International | IEC Typ 2, CCS Combo Typ 2 | Modi 1-4, einschließlich V2G | Fortgeschritten, beinhaltet ISO 15118 | Globale Kompatibilität, EMV, verschiedene Betriebsarten, V2G |
SAE J1772 | Nordamerika | J1772 für Wechselstrom, CCS1 für Gleichstrom | Wechselstrom Stufe 1, Wechselstrom Stufe 2, Gleichstrom Schnell | Grundlegendes Pilotsignal, einfachere Protokolle | Standardisierte Steckverbinder, hoher Sicherheitsfokus, 80 A Wechselstrom, Stufe 2 |
GB/T 20234 | China | GB/T-eigene Steckverbinder | Wechselstrom, Gleichstrom, ultraschnell (bis zu 250 kW) | Umfassende Echtzeit-SOC-Überwachung | Hohe Gleichstromkapazität, robuste Umweltstandards |
CHAdeMO | Japan, mit Übernahme in der EU und weltweit | CHAdeMO (2.0), ChaoJi (3.0) | Primär Gleichstrom, schnell, hohe Gleichstromleistung bis zu 900 kW | CAN-Bus, CHAdeMO-spezifisches digitales Protokoll | Bahnbrechende V2G-Technologie, Hochleistungs-Gleichstrom, abwärtskompatibel mit CCS |
Das Schutzrohrsystem ist für den Schutz der elektrischen Verkabelung in der Ladeinfrastruktur für Elektrofahrzeuge unerlässlich. Verschiedene Schutzrohrtypen bieten unterschiedliche Schutzgrade, Flexibilität und Wirtschaftlichkeit. Nachfolgend finden Sie eine Übersicht der gängigsten Schutzrohrtypen für Ladestationen für Elektrofahrzeuge.
PVC-Rohre wie Zeitplan 40 Kanal Und Sch 80 PVC-Rohr PVC ist aufgrund seiner Erschwinglichkeit, einfachen Installation und Beständigkeit gegen Feuchtigkeit und Korrosion weit verbreitet. Es eignet sich im Allgemeinen auch für Außeninstallationen, sofern es vor direkter Sonneneinstrahlung geschützt wird.
RMC ist ein hochbelastbares Schutzrohr aus verzinktem Stahl oder Aluminium, das robusten Schutz vor Beschädigungen und hervorragende Feuerbeständigkeit bietet. Es eignet sich ideal für stark frequentierte öffentliche Ladestationen oder Bereiche, in denen Sicherheit wichtig ist.
EMT-Rohre sind leichte, dünnwandige Leitungsrohre aus Aluminium oder Stahl. Sie lassen sich leicht biegen und verlegen und eignen sich daher ideal für Inneninstallationen oder Bereiche, in denen Flexibilität erforderlich ist.
HDPE-Rohre stehen für Polyethylenrohre hoher Dichte und sind Kunststoffrohre aus Polyethylen hoher Dichte. Sie zeichnen sich durch Flexibilität, Langlebigkeit und Beständigkeit gegenüber Umwelteinflüssen aus und werden häufig zum Schutz von Strom- und Datenkabeln eingesetzt, insbesondere bei unterirdischen und Außenanwendungen.
4 häufig verwendete elektrische Leitungsrohre in Ladestationen für Elektrofahrzeuge
Leitungstyp | Material | Bester Anwendungsfall | Vorteile | Nachteile |
PVC (Schedule 40/80) | Plastik | Unterirdisch, freigelegt gemäß Schedule 80 | Leicht, korrosionsbeständig | Spröde bei Kälte, begrenzte Hitzebeständigkeit |
RMC | Metall | Freiliegende Außenbereiche | Hohe Langlebigkeit, feuerbeständig, geerdet | Schwer, kostspielig, arbeitsintensiv |
Rettungssanitäter | Metall | Innenräume oder geschützte Bereiche | Leicht und kostengünstig für den Innenbereich | Eingeschränkte Nutzung im Freien, weniger stoßfest |
HDPE | Plastik | U-Bahn-Langstrecken | Flexibel, schlagfest, korrosionsbeständig | Nicht geeignet für hohe Temperaturen, begrenzte UV-Beständigkeit |
Wenn Sie sich für die Einhaltung der NEC-Vorschriften für elektrische Leitungen interessieren, können Sie unseren früheren Beitrag lesen: ‘Einhaltung des NEC-Codes für Ladestationen für Elektrofahrzeuge.‘
Mit dem steigenden Bedarf an Ladeinfrastruktur für Elektrofahrzeuge wächst auch der Bedarf an fortschrittlicheren und intelligenteren Kabelschutzsystemen, die über den grundlegenden Kabelschutz hinausgehen. Intelligente Kabelschutztechnologie erweist sich als vielversprechende Innovation für Echtzeitüberwachung, Datenanalyse und vorausschauende Wartung und bietet eine Reihe potenzieller Vorteile:
Eingebettete Sensoren: Intelligente Leitungen können Sensoren enthalten, die Bedingungen wie Temperatur, Luftfeuchtigkeit und Druck im Inneren der Leitung überwachen und so Echtzeitdaten über die Umgebung der elektrischen Verkabelung liefern.
Elektrische Überwachung: Sensoren können Spannungs-, Strom- und potenzielle Leistungsschwankungen in der Verkabelung erkennen. Jegliche Anomalien werden sofort gemeldet, wodurch potenzielle Geräteausfälle oder Sicherheitsrisiken verhindert werden.
Leckage- und Feuchtigkeitserkennung: Feuchtigkeits- und Leckagesensoren können das Eindringen von Wasser in unterirdische oder freiliegende Leitungen erkennen, sodass die Betreiber diese Probleme beheben können, bevor sie Kabelschäden oder Betriebsunterbrechungen verursachen.
Datenaggregation: Intelligente Leitungen können kontinuierlich Daten zu Umgebungsbedingungen, elektrischer Last und Systemleistung erfassen. Diese Daten können aggregiert und analysiert werden, um Trends und Muster im Stromverbrauch und im Systemzustand zu erkennen.
Vorhersageanalyse: Mithilfe von Datenanalysen können Betreiber potenzielle Probleme vorhersehen, indem sie Bedingungen identifizieren, die in der Vergangenheit Ausfällen vorausgingen. Dies ermöglicht proaktive Reparaturen und minimiert Ausfallzeiten.
Nutzungsoptimierung: Daten zu Lademustern und Strombedarf können helfen, die Energieverteilung zu optimieren und Spitzenverbrauchszeiten vorherzusagen, was ein verbessertes Ressourcenmanagement und eine höhere Effizienz ermöglicht.
Ausfallvorhersage: Intelligente Leitungssysteme ermöglichen durch die kontinuierliche Überwachung von Datenpunkten wie Temperaturspitzen, ungewöhnlichen elektrischen Lasten oder der Alterung von Leitungen eine vorausschauende Wartung. Dadurch können Probleme behoben werden, bevor sie sich verschlimmern, was die Wartungskosten senkt und die Sicherheit erhöht.
Langlebigkeit von Vermögenswerten: Vorausschauende Wartung verlängert die Lebensdauer von Kabeln und Geräten, indem sie Probleme wie Überhitzung verhindert, die die Komponenten im Laufe der Zeit beeinträchtigen könnten.
Einsparmaßnahmen: Die frühzeitige Erkennung von Verschleißerscheinungen ermöglicht rechtzeitige Reparaturen oder Austausche und verringert so die Wahrscheinlichkeit teurer Notfallreparaturen und längerer Betriebsunterbrechungen.
Datenaustausch: Intelligente Leitungen können Echtzeit- und historische Daten mit den Managementsystemen von Ladestationen für Elektrofahrzeuge austauschen und so einen umfassenden Überblick über den Zustand und die Leistungsfähigkeit der Station ermöglichen.
Ferndiagnose: Die Integration ermöglicht die Fernüberwachung, sodass Stationsbetreiber Probleme beheben können, ohne jeden Standort persönlich aufsuchen zu müssen. Diese Fernüberwachungsfunktion ist besonders vorteilhaft für große Netze von Ladestationen.
Automatisierte Benachrichtigungen: Viele intelligente Leitungssysteme können bei Problemen wie Überstrom, Überhitzung oder Feuchtigkeit automatische Warnmeldungen auslösen, sodass die Betreiber schnell reagieren und Risiken minimieren können.
Erfassung des Energieverbrauchs: Intelligente Leitungen können den Energieverbrauch protokollieren und so Daten liefern, die bei der Einhaltung gesetzlicher Vorschriften und Berichtspflichten hilfreich sind. Eine präzise Energieerfassung unterstützt Nachhaltigkeitsziele und die Einhaltung von Energieeffizienzstandards.
Unterstützung für datengestützte Entscheidungsfindung: Die durch intelligente Leitungssysteme gewonnenen Erkenntnisse helfen den Betreibern, fundierte Entscheidungen hinsichtlich Kapazitätsplanung, Infrastrukturerweiterung und Wartungsplanung zu treffen.
Internationale Normen spielen eine entscheidende Rolle bei der Gestaltung der Ladeinfrastruktur für Elektrofahrzeuge. Die Leitungssysteme sind so ausgelegt, dass sie eine sichere und effiziente Stromversorgung gewährleisten. Ein Vergleich von IEC 61851, SAE J1772, GB/T 20234 und CHAdeMO zeigt unterschiedliche Ansätze hinsichtlich Sicherheit, Leitungsmaterialien und technischen Spezifikationen, die auf regionalen Prioritäten basieren. Bei der Auswahl von Leitungen für Ladeinfrastrukturen sind Faktoren wie Umwelteinflüsse, Materialeigenschaften und die Einhaltung lokaler Normen unerlässlich für eine langlebige und sichere Installation, die den globalen Bedarf an zuverlässiger Ladeinfrastruktur deckt.
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