Arten von Ladegeräten für Elektrofahrzeuge

CCS1 und CCS2 sind zwei Varianten des kombinierten Ladesystems (Combined Charging System, CCS) für Elektrofahrzeuge, die sich in Design, Funktionalität und regionalem Einsatz unterscheiden, wobei CCS1 hauptsächlich in Nordamerika und CCS2 eher in Europa und anderen Regionen verwendet wird.

Geografische Unterschiede in der Nutzung

CCS1 ist der vorherrschende Ladestandard in Nordamerika, einschließlich der Vereinigten Staaten und Kanada, während CCS2 in Europa, Australien und anderen Regionen weit verbreitet ist. Diese geografische Kluft bei den Ladestandards stellt Hersteller und Fahrer von Elektrofahrzeugen vor Herausforderungen, insbesondere wenn es um internationale Reisen oder den Export von Fahrzeugen geht. Die regionalen Präferenzen für diese Anschlüsse haben zur Entwicklung von marktspezifischen Elektrofahrzeugmodellen und Ladeinfrastrukturen geführt und prägen die globale Landschaft der Elektromobilität.

Steckerdesign und Stifte

Das Design und die Pin-Konfiguration der CCS1- und CCS2-Steckverbinder spiegeln ihre unterschiedlichen Ursprünge und Fähigkeiten wider:

• CCS1 verwendet einen AC-Steckverbinder vom Typ 1 (J1772) mit zwei zusätzlichen DC-Stiften, was zu einer größeren 7-poligen Konfiguration führt.
• Der CCS2 basiert auf dem Typ 2 (Mennekes) AC-Stecker, der ein schlankeres 9-Pin-Design aufweist.
• Die zusätzlichen Pins in CCS2 verbessern die Kommunikation zwischen dem Fahrzeug und der Ladestation und ermöglichen erweiterte Funktionen wie bidirektionales Laden.
• Das Design des CCS2 ermöglicht eine höhere Stromaufnahme von bis zu 350 Ampere im Vergleich zu den 200 Ampere des CCS1, was zu einer schnelleren Ladefähigkeit beiträgt.

Vergleich der Aufladekapazitäten

Die Ladefunktionen von CCS1- und CCS2-Steckern unterscheiden sich erheblich, was sich auf ihre Leistung und Vielseitigkeit beim Laden von Elektrofahrzeugen auswirkt:

• AC-Aufladung: CCS1 unterstützt einphasiges AC-Laden mit bis zu 7,4 kW, während CCS2 sowohl einphasiges als auch dreiphasiges AC-Laden mit bis zu 43 kW ermöglicht. Damit bietet das CCS2 einen deutlichen Vorteil bei der AC-Ladegeschwindigkeit und Flexibilität.
• DC-Schnellaufladung: Sowohl CCS1 als auch CCS2 unterstützen DC-Schnellladung, aber CCS2 hat eine höhere maximale Stromkapazität. CCS1 kann bis zu 200 Ampere verarbeiten, während CCS2 bis zu 350 Ampere unterstützt. Dank dieser höheren Stromkapazität kann CCS2 schnellere Ladegeschwindigkeiten erreichen, was die Ladezeiten für kompatible Fahrzeuge verkürzen kann.
• Leistungsabgabe: Die höhere Stromkapazität von CCS2 führt zu einer höheren potenziellen Ausgangsleistung. Während die spezifische Leistung je nach Ladestation und Fahrzeugkapazität variieren kann, ermöglicht das CCS2-Design in einigen Fällen eine Leistung von über 350 kW.
• Kühlsystem: Das CCS2 verfügt über ein flüssigkeitsgekühltes System, das die Fähigkeit, hohe Ladegeschwindigkeiten über längere Zeiträume aufrechtzuerhalten, verbessert. Diese Eigenschaft ist besonders vorteilhaft für Langstreckenfahrten und Schnellladeszenarien.
• Bidirektionales Aufladen: Die fortschrittliche Pin-Konfiguration von CCS2 ermöglicht bidirektionale Ladefunktionen, die Vehicle-to-Grid (V2G) und Vehicle-to-Home (V2H) Anwendungen ermöglichen. Diese Funktion wird vom CCS1-Standard von Haus aus nicht unterstützt.

Diese Unterschiede in den Lademöglichkeiten verdeutlichen, dass sich die Ladetechnologie für Elektrofahrzeuge weiterentwickelt und die Bemühungen zur Verbesserung der Ladegeschwindigkeiten und -funktionen fortgesetzt werden.

Herausforderungen bei der Fahrzeugkompatibilität

Die Kompatibilität der Fahrzeuge stellt eine große Herausforderung in der CCS1- und CCS2-Landschaft dar. Für CCS1 konzipierte E-Fahrzeuge können ohne Adapter nicht direkt an CCS2-Ladegeräte angeschlossen werden und umgekehrt, was die überregionale Funktionalität einschränkt. Diese Inkompatibilität hat zur Entwicklung von marktspezifischen E-Fahrzeugmodellen und Ladeinfrastrukturen geführt, was internationale Reisen und Fahrzeugexporte erschwert. Um dieses Problem zu lösen, haben einige Hersteller begonnen, doppelt kompatible Fahrzeuge zu produzieren oder Adapter anzubieten, obwohl diese Lösungen mit zusätzlichen Kosten oder geringeren Ladegeschwindigkeiten verbunden sein können.

CCS1- und CCS2-Kompatibilität

CCS1- und CCS2-Stecker sind aufgrund ihrer unterschiedlichen Bauformen und Pin-Konfigurationen nicht direkt kompatibel. Die EV-Industrie hat jedoch Lösungen entwickelt, um diese Lücke zu schließen:

• Adapter: Mit speziellen Adaptern können CCS1-Fahrzeuge an CCS2-Stationen geladen werden und umgekehrt. Diese Adapter können Schnellladungen bis zu 250 kW unterstützen, auch wenn einige eine geringere Leistung haben.
• Multistandard-Ladestationen: Einige Ladenetze installieren Stationen mit CCS1- und CCS2-Anschlüssen, um Fahrzeuge aus verschiedenen Regionen zu versorgen.
• Anpassungen des Herstellers: Einige Hersteller von Elektrofahrzeugen produzieren Fahrzeuge mit doppelt kompatiblen Ladeanschlüssen oder bieten regionalspezifische Modelle an, um Kompatibilitätsprobleme zu lösen.

Diese Lösungen verbessern zwar die gegenseitige Kompatibilität, können aber auch mit Einschränkungen wie geringeren Ladegeschwindigkeiten oder zusätzlichen Kosten verbunden sein. Während sich der Markt für Elektrofahrzeuge weiterentwickelt, werden die Bemühungen um Standardisierung und verbesserte Interoperabilität fortgesetzt, um diese Herausforderungen zu bewältigen.

Umrüstung älterer Fahrzeuge für CCS2

VIOX EV-Ladeadapter

Die Nachrüstung älterer Elektrofahrzeuge für das CCS2-Laden wird immer wichtiger, da sich der Standard immer mehr durchsetzt. Für Tesla-Besitzer in Europa ist jetzt eine CCS2-Nachrüstungsoption zu einem reduzierten Preis von 299 € erhältlich, der von den ursprünglichen 500 € abweicht. Mit dieser Nachrüstung können ältere Model S- und Model X-Fahrzeuge CCS2-Ladestationen nutzen und so ihre Lademöglichkeiten und ihre Kompatibilität mit neuerer Infrastruktur erweitern.

Die Umsetzung der CCS2-Kompatibilität stellt für den Selbstbau von Elektrofahrzeugen aufgrund der komplexen Kommunikationsprotokolle eine Herausforderung dar. Einige Enthusiasten haben jedoch Erfolg mit dem BMW i3 LIM (Low-Voltage Interface Module), um die für CCS2 erforderliche GreenPHY-Kommunikation durchzuführen. Diese Methode erfordert zwar Elektronik- und Programmierkenntnisse, bietet aber eine potenzielle Lösung für die Integration des CCS2-Ladevorgangs in individuelle EV-Projekte. Mit der Weiterentwicklung des E-Fahrzeugmarktes werden wahrscheinlich weitere Aftermarket-Lösungen auf den Markt kommen, die die CCS2-Anpassung für eine breitere Palette von Fahrzeugen zugänglich machen.

Sicherheit, Wirtschaftlichkeit und Zweckmäßigkeit

Bei der Analyse von CCS1 und CCS2 unter den Gesichtspunkten Sicherheit, Wirtschaftlichkeit und Praktikabilität erweist sich CCS2 im Allgemeinen als die bessere Option:

• Sicherheit: CCS2 gilt aufgrund seines sichereren Verriegelungsmechanismus als sicherer. Der CCS1-Stecker beruht auf einer physischen Verriegelung, die brechen kann, was bei versehentlichem Herausziehen gefährliche Lichtbögen verursachen kann. Im Gegensatz dazu macht das Design von CCS2 ein versehentliches Trennen sehr viel unwahrscheinlicher, was die Sicherheitsrisiken erheblich reduziert.
• Wirtschaft: CCS2 ist auf lange Sicht wirtschaftlicher, da es über eine höhere Ladekapazität verfügt. Es unterstützt dreiphasiges AC-Laden mit bis zu 43 kW, im Vergleich zum einphasigen AC-Laden des CCS1 mit bis zu 7,4 kW. Diese schnellere Aufladung kann zu kürzeren Ladezeiten und einer verbesserten Effizienz für die Nutzer führen. Darüber hinaus kann die größere weltweite Verbreitung von CCS2 zu Skaleneffekten bei der Produktion und der Entwicklung der Infrastruktur führen.
• Praktikabilität: CCS2 bietet mit seinem vielseitigen Design, das sowohl einphasige als auch dreiphasige AC-Ladungen sowie DC-Schnellladungen mit höheren Strömen unterstützt, einen größeren praktischen Nutzen. Seine Kompatibilität mit einer breiteren Palette von internationalen Standards macht es auch praktischer für den globalen Einsatz, während die CCS1-Praktikabilität weitgehend auf Nordamerika beschränkt ist.

Zukünftige Trends bei den Standards für das Laden von Elektrofahrzeugen

Die Zukunft der Ladestandards für Elektroautos entwickelt sich rasant weiter, wobei mehrere wichtige Trends die Branche prägen:

• Megawatt-Ladesystem (MCS): Dieser neue Standard soll ultraschnelles Laden für schwere Elektrofahrzeuge mit einer Leistung von bis zu 3,75 MW ermöglichen. Die Einführung von MCS wird die Ladezeiten für große Nutzfahrzeuge und Langstrecken-Lkw erheblich verkürzen.
• Kabelloses Aufladen: Die Fortschritte in der induktiven Ladetechnologie ebnen den Weg für kabellose Ladelösungen. Diese Systeme nutzen elektromagnetische Felder, um den Strom von der Ladestation auf das Fahrzeug zu übertragen, und bieten mehr Komfort und die Möglichkeit des dynamischen Ladens während der Fahrt.
• Vehicle-to-Grid (V2G) Technologie: Durch die Integration von V2G-Funktionen können E-Fahrzeuge nicht nur Strom aus dem Netz beziehen, sondern ihn auch wieder zurückgeben, was zur Netzstabilität und zum Energiemanagement beiträgt. Diese bidirektionale Ladefunktion wird mit der zunehmenden Verbreitung von E-Fahrzeugen immer wichtiger.
• Standardisierungsbestrebungen: Es gibt weltweite Initiativen zur Harmonisierung von Ladestandards. Die Europäische Union und die Vereinigten Staaten arbeiten an der Interoperabilität von Elektrofahrzeugen für den Schwerlastverkehr. Dieser Vorstoß in Richtung Standardisierung zielt darauf ab, das Laden zu vereinfachen und die Entwicklung der Infrastruktur weltweit zu beschleunigen.