AC vs. DC Ladeinfrastruktur für Elektrofahrzeuge.

Elektrofahrzeuge gab es schon lange, schon als Pferde zwischen 1828 und 1835 das wichtigste Transportmittel waren. In Ungarn, den Niederlanden und den USA gab es Menschen, die vorausdachten und kleine Elektrofahrzeuge entwickelten. Das erste grobe Elektrofahrzeug wurde 1832 von Robert Anderson gebaut, aber ein erfolgreiches Fahrzeug entstand erst in den 1880er Jahren, als William Morison eines baute.Ein Elektrofahrzeug (EV) muss genau wie Ihr Smartphone aufgeladen werden. Um dies zu erreichen, liefern Ladestationen, auch bekannt als Electric Vehicle Supply Equipment (EVSE), Strom für Plug-in-Elektrofahrzeuge. Sie sind so alt wie die Elektrofahrzeuge und haben sich im Laufe der Jahre verbessert. EV-Ladestationen können mit Wechselstrom oder Gleichstrom betrieben werden.

Vergleich zwischen AC- und DC-Ladestationen

Obwohl Wechselstrom-Ladestationen am weitesten verbreitet sind, haben sie ihre Eigenheiten, während Gleichstrom-Ladestationen neu eingeführt wurden und Nachteile aufweisen. Ich habe diese beiden Arten von Ladestationen anhand des folgenden Themas verglichen:

Art der Richtung der AC- und DC-Ladung

Wechselströme (AC) sind in der Regel beliebt, um innerhalb kurzer Zeit die Richtung zu ändern, und die Stromnetze erzeugen in der Regel AC. Wechselstrom lässt sich leicht von einem Ort zum anderen übertragen und wird daher in der Regel an die Ladegeräte (Ladestationen) für Elektrofahrzeuge geliefert. Die Batterien von Elektrofahrzeugen können jedoch nur Gleichstrom speichern.Wie laden Sie dann eine Gleichstrombatterie in Ihrem Auto mit dem Wechselstrom aus dem Netz auf? Um diese Fahrzeuge aufzuladen, wurde eine unterstützende Infrastruktur wie eine Wechselstrom- und eine Gleichstrom-Ladeinfrastruktur eingerichtet, die den Strom bereitstellen. Die Wechselstrom-Ladestationen liefern Strom in Form von Wechselstrom, aber das Ladegerät im Elektroauto wandelt den Wechselstrom in Gleichstrom um, damit er von den Batterien aufgenommen werden kann Der Unterschied zwischen einer Wechselstrom-Ladestation und einer Gleichstrom-Ladestation besteht darin, wie der Strom zu den Batterien gelangt. Bei der Wechselstrom-Ladestation wird der eingebaute Ladeschaltkreis direkt an das Wechselstromnetz angeschlossen. Dann wird ein Konverter verwendet, der den Wechselstrom in Gleichstrom umwandelt, bevor er an die Autobatterie weitergeleitet wird. Gleichstrom-Ladestationen versorgen die Elektrofahrzeuge mit Gleichstrom, ohne dass eine Umwandlung im bordeigenen Ladegerät erfolgt; stattdessen wird die Umwandlung von Wechselstrom in Gleichstrom in der Station vorgenommen, bevor der Strom durch die EVSE geleitet wird.

Ladegeschwindigkeiten und Spannungen der Ladeinfrastruktur für Elektrofahrzeuge

Die Ladeinfrastruktur für Elektrofahrzeuge ist je nach Geschwindigkeit und Kapazität in verschiedene Stufen unterteilt. Die derzeitige Klassifizierung der Ladegeschwindigkeiten ist die der Stufen 1, 2 und 3. Die Stufen 1 und 2 gelten für das Laden mit Wechselstrom, während Stufe 3 als Gleichstrom-Schnellladen bezeichnet wird. Beim AC-Laden der Stufe 1 reicht eine Nachtladung aus, um mit einer Leistung von 1,3 bis 2,5 kW an einer 120-Volt-Haushaltssteckdose 50 bis 60 Meilen zurückzulegen. Beim Aufladen der Stufe 2 wird die Spannung auf etwa 208V-240V erhöht und mit einer Leistung von 4kW bis 18kW (entspricht 12 bis 54 Meilen pro Stunde) aufgeladen, wobei das Aufladen mit Gleichstrom unter Umgehung eines Konverters schneller erfolgt. Diese Geschwindigkeit ist zu erwarten, da die Zeit, die für die Umwandlung von Wechselstrom in Gleichstrom benötigt wird, mitverantwortlich für das langsame Laden an Wechselstrom-Ladestationen ist. DC-Schnellladegeräte können mit einer Leistung von 50 kW bis 350 kW laden. Ein Fahrzeug kann je nach Typ innerhalb von 15 bis 45 Minuten vollständig aufgeladen werden.

Mehr zum DC-Schnellladebetrieb

Jede Gleichstrom-Ladestation hat einen einzigartigen Anschlussstecker. Diese Einzigartigkeit schränkt die Art der Fahrzeuge ein, die Sie an einer Gleichstrom-Ladestation aufladen können. So kann beispielsweise ein Tesla-Supercharger keine anderen Fahrzeuge als Teslas aufladen. Die beiden anderen verfügbaren Arten von Gleichstrom-Ladegeräten sind das Combined Charging System (CCS) und CHAdeMo, die relativ weit verbreitet sind und an verschiedene Elektrofahrzeuge angepasst werden können, da die verschiedenen Elektrofahrzeuge unterschiedliche Batteriekapazitäten und Leistungsaufnahmen haben. Die Menge an Strom, die eine Batterie zu einem bestimmten Zeitpunkt aufnehmen kann, bestimmt ihre Leistung. Zumindest mir sind neuere EV-Modelle bekannt, die stündlich bis zu 270 kW aufnehmen können, obwohl die gängigen Modelle bekanntlich nur 50 kW pro Stunde aufnehmen können. Mit der zunehmenden Leistungsfähigkeit der Batterien von Elektrofahrzeugen steigt auch die Leistungsfähigkeit der Ladestationen. Die höchste Ladestation, von der ich gehört habe, wird ab 2020 350 kW leisten. Wie können diese beiden Faktoren (die Kapazität der Ladegeräte und die der Batterien) zusammenpassen, wenn die Ladegeräte immer schneller werden? Das Gute daran ist, dass sie nicht einmal übereinstimmen müssen. Alles, was passieren muss, ist eine Kommunikation zwischen dem Fahrzeug und der Ladestation darüber, wie viel Strom benötigt wird, und schon wird dieser bereitgestellt.

Vor- und Nachteile der verfügbaren Ladeinfrastruktur für Elektrofahrzeuge

Das Laden mit Wechselstrom ist nach wie vor sehr beliebt, insbesondere das Laden mit Stufe 2. Sie können also nicht immer damit rechnen, in eine DC-Ladestation zu fahren, selbst wenn Sie das wollten, denn die nächste kann weit entfernt sein. Das AC-Laden ist zwar immer noch sicher und großartig, aber es ist im Vergleich zum DC-Laden langsam und erfordert mehr Stunden Ladezeit. Einer davon sind die thermischen Probleme, die Anlass zur Sorge geben. Längeres Laden mit Gleichstrom-Schnellladung erwärmt die Batterien des Elektrofahrzeugs, was im Laufe der Zeit zu einer leichten Degradierung der Batterien führt. Auch wenn die langfristigen Auswirkungen noch nicht abschließend geklärt sind, sind mehr Technologien zur Wärmeregulierung erforderlich, und die Installation ist teuer, was einen erheblichen Nachteil darstellt. Für Gleichstrom-Ladestationen wird eine höhere Spannung benötigt. Sie benötigen eine Spannung von 480 Volt, um die meiste Zeit zu funktionieren, und die Kosten für diese Spannung sind im Vergleich zum Wechselstrom-Pendant relativ hoch. Für die Installationsunternehmen und die Nutzer von Elektrofahrzeugen ergeben sich also Kostenfolgen.AC-LadungDC-Ladung1Die Umwandlungin Gleichstrom erfolgt innerhalb des Fahrzeugs, die Umwandlung außerhalb des Fahrzeugs in der Ladestation.2Die Ladekurve ist eine flache Linie, d.h. es wird durchgängig mit einer gleichbleibenden Rate geladen.Die Ladekurve ist eine abfallende Kurve, da die Ladegeschwindigkeit mit der Zeit abnimmt. Das bedeutet, dass die anfängliche schnelle Rate, mit der die Batterie des Fahrzeugs Strom aufnimmt, abnimmt, wenn sie sich der Gesamtkapazität nähert.3Die Ladegeschwindigkeit liegt normalerweise bei 22 kW-43 kW pro km/h.Es können bis zu 50-100 kW pro km/h geladen werden.4 Wechselstrom-Ladestationen sind immer beliebter.Die neuesten Gleichstrom-Ladestationen gibt es in Europa, sie sind jedoch nicht so beliebt wie Wechselstrom-Ladestationen.5Verwendet einen begrenzten Ladewandler an Bord des Fahrzeugs.Verwendet einen größeren Wandler außerhalb des Fahrzeugs für schnelles und bidirektionales Laden.Im Allgemeinen entwickeln sich Wechselstrom- und Gleichstrom-Ladeinfrastrukturen schnell, um die bessere Nutzung von Elektrofahrzeugen zu erleichtern. Dennoch zeichnet sich das Gleichstromladen durch seine Schnelligkeit aus. Außerdem verfügt es über unterschiedliche Kapazitäten in Bezug auf Strom, Spannung und Leistung. Wir können zwar das Vorhandene nutzen, aber es ist besser, bessere Optionen wie das Gleichstromladen zu erforschen und die Effizienz zu verbessern.Dieser Blog ist Teil einer V2X-Serie. Fahren Sie mit den anderen Blogs der Serie fort.

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