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https://nap.nationalacademies.org/catalog/27432/critical-issues-in-transportation-for-2024-and-beyond

Ladung und Ladeinterface fuer batterieelektrische Fahrzeuge / Charging and charging interface of battery electrical vehicles

Mit der Einfuehrung von Plug-in Hybriden oder reinen Elektrofahrzeugen stellt sich die Frage nach der Batterieladung und den notwendigen Schnittstellen. Kundenrelevante Sachverhalte betreffen die Ladeleistung beziehungsweise Reichweite pro Ladezeit, Lade-(tank)stellen, Adapterleitung und Steckverbinder. Die unterschiedlichen Lademoeglichkeiten leiten sich von den Use Cases (Home Charging, Shopping, Office etc.) aus dem Alltag des Fahrzeugnutzers ab. Die Bandbreite erstreckt sich dabei im ersten Entwicklungsschritt von einer einphasigen Ladung mit Netzspannung und circa 2 - 3 kW Leistung bis hin zu einer Nutzung des 3-phasigen Netzes mit bis zu 22 kW. Fuer einen zukunftssicheren Standard wird eine ausreichende Reserve bezueglich der Stromtragfaehigkeit mit einer moeglichen Ladeleistung bis zunaechst 43 kW diskutiert. Die jeweiligen Nutzungsarten muessen kodiert beziehungsweise kontrolliert sein, damit es nicht zu einer Sicherungs- oder Leitungsueberlastung kommt und die moeglichen Fehlerfaelle abgesichert sind. Um eine sowohl nutzerfreundliche, wie auch sichere und modulare Schnittstelle fuer eine weltweite Anwendung zu erhalten, wurde ein neues Konzept erarbeitet. Dieses sieht einen 3-phasigen 63A-Steckverbinder mit modularem Aufbau vor, der trotz hoher Leistung in den Abmessungen kompakt baut. Die Sicherheit inklusive der Vermeidung von Funkenbildung wird durch Kommunikation und eine gesteuerte Verriegelung sichergestellt. Des Weiteren werden verschiedene Varianten der Ladekabel diskutiert, die je nach Anforderungen und Ausruestung fest mit der Ladestation verbunden sind oder im Fahrzeug mitgefuehrt werden muessen. Die zugehoerigen Batterieladegeraete koennen on-bord oder off-bord sein. Die on-bord Ladung wird mit zunehmender Leistung aufwaendig, so dass off-bord Ladungen ab Groessenordnungen von 40 kW aufwaerts sinnvoll sind, was jedoch technische Standards erfordert. Der Beitrag beschaeftigt sich im Einzelnen mit Kenngroessen fuer on-bord-Ladegeraete und zeigt technische Grenzen beziehungsweise Handlungsbedarf auf. (A) ABSTRACT IN ENGLISH: With the introduction of plug-in hybrids or completely electric-powered vehicles, questions regarding battery charging and essential interfaces are raised. Circumstances which affect customers such as the duration of the charging time, the charging stations, the adapter cable and the plug-in connection have to be considered as they affect the charging cable. The different charging possibilities are derived from the everyday use cases (home charging, shopping, at work etc) of the driver. The band-width ranges in the first development stage from a single-phase charge with 2-3 kW output up to a use of the three-phase grid with up to 22 kW. A sufficient reserve (for example of the power-capability with a possible charging-rate of up to 43 kW) will be discussed in order to obtain a future-proof standard. The particular use methods have to be programmed or controlled so that there is no safety or power overload, e.g. faults are secured. In order to achieve a user friendly as well as a safe and modular interface for worldwide use a new concept has been developed. This concept designates a three-phase 63 A plug-in connector with a modular format which produces compactly in the dimensions despite the high output. The security, including avoidance of arcing is safeguarded by communication and controlled interlocking. In addition, the different versions of the charging-cable are discussed. These versions are firmly connected with the charging station depending on requests or equipment. The suitable battery-charging equipment can be on-board or off-board. On-board charging becomes more complex with increased power, so that the off-board charging from dimensions upwards of 40kW makes sense. However this requires technical standards. The contribution deals in detail with the variables for on-board charging equipment and points out technical limitations and any needs for action. (A) Beitrag zum Themenbereich "Batterie- und Energiebordnetze" des 14. Internationalen Kongresses "Elektronik im Kraftfahrzeug" der VDI-Gesellschaft Fahrzeug- und Verkehrstechnik, Baden-Baden, 7. und 8. Oktober 2009. Siehe auch Gesamtaufnahme des Kongresses, ITRD-Nummer D365401.

  • Availability:
  • Authors:
    • WILLIKENS, A
    • Benecke, J
    • PIEGER, S
  • Publication Date: 2009

Language

  • German

Media Info

  • Pagination: 109-16
  • Monograph Title: 14. Internationaler Kongress Elektronik im Kraftfahrzeug der VDI-Gesellschaft Fahrzeug- und Verkehrstechnik, Baden-Baden, 7. und 8. Oktober 2009
  • Serial:
    • VDI-Berichte
    • Issue Number: 2075
    • Publisher: VDI Verlag GmbH
    • ISSN: 0083-5560

Subject/Index Terms

Filing Info

  • Accession Number: 01166784
  • Record Type: Publication
  • Source Agency: Bundesanstalt für Straßenwesen (BASt)
  • Files: ITRD
  • Created Date: Aug 28 2010 11:22AM