Die Verbraucher verlangen auch schnellere Ladezeiten für Batterien mit höherer Kapazität. Diese Nachfrage führt zu einer Erhöhung der Betriebsspannung der Batterien von 400V auf 800V, beginnend bei Hochleistungsfahrzeugen.
Die für EV-Ladegeräte erforderliche Leistung kann sehr unterschiedlich sein. Anwendungen mit geringer Leistung für Elektroroller oder Mini-EVs können weniger als 2kW von einer einphasigen Stromversorgung benötigen. Anwendungen mit mittlerer Leistung für Fahrzeuge wie das Model 3 von Tesla oder den Chevy Volt können bis zu 6,6kW aus einer einphasigen Stromversorgung brauchen. Anwendungen mit hoher Leistung für Sport-EVs erfordern zunehmend dreiphasige Designs, die bis zu 22kW leisten können.
Da die Betriebsspannungen und Batteriekapazitäten weiter steigen, wechseln die Entwickler von unidirektionalen Ladesystemen - bei denen der Strom vom Netz zum Ladegerät und dann zum Akku des Fahrzeugs fließt - zu bidirektionalen Systemen, bei denen der Strom in beide Richtungen fließen kann. Abbildung 1 zeigt in lila die Bereiche, in denen bidirektionale Systeme auf den Markt kommen.
Abb. 1: Die Ladeinfrastruktur für Elektrofahrzeuge wechselt von unidirektionalen zu bidirektionalen Topologien (Quelle: RECOM)
Warum der Wechsel zu bidirektionalen On-Board-Ladegeräten (OBC)? Ein Elektrofahrzeug, das mit einer Batterie mit ausreichender Kapazität ausgestattet ist, kann als Energiespeichersystem (ESS) fungieren und eine Vielzahl von Vehicle-to-Other -Anwendungen ermöglichen. Diese können unter der Kategorie V2X (Vehicle to Everything) zusammengefasst werden und schließen folgende Anwendungen ein:
In diesen Anwendungsfällen kann die Energieübertragung in beide Richtungen erfolgen. Daher geht die Ladeinfrastruktur für Elektrofahrzeuge von unidirektionalen zu bidirektionalen Designs über, sowohl für die OBCs im Fahrzeug als auch für die stationäre Ladestation. Um batteriebetriebene Fahrzeuge kosteneffizient zu machen, müssen beide Arten von Ladegeräten so effizient und wirtschaftlich wie möglich sein.
Die für EV-Ladegeräte erforderliche Leistung kann sehr unterschiedlich sein. Anwendungen mit geringer Leistung für Elektroroller oder Mini-EVs können weniger als 2kW von einer einphasigen Stromversorgung benötigen. Anwendungen mit mittlerer Leistung für Fahrzeuge wie das Model 3 von Tesla oder den Chevy Volt können bis zu 6,6kW aus einer einphasigen Stromversorgung brauchen. Anwendungen mit hoher Leistung für Sport-EVs erfordern zunehmend dreiphasige Designs, die bis zu 22kW leisten können.
Da die Betriebsspannungen und Batteriekapazitäten weiter steigen, wechseln die Entwickler von unidirektionalen Ladesystemen - bei denen der Strom vom Netz zum Ladegerät und dann zum Akku des Fahrzeugs fließt - zu bidirektionalen Systemen, bei denen der Strom in beide Richtungen fließen kann. Abbildung 1 zeigt in lila die Bereiche, in denen bidirektionale Systeme auf den Markt kommen.
Abb. 1: Die Ladeinfrastruktur für Elektrofahrzeuge wechselt von unidirektionalen zu bidirektionalen Topologien (Quelle: RECOM)
Warum der Wechsel zu bidirektionalen On-Board-Ladegeräten (OBC)? Ein Elektrofahrzeug, das mit einer Batterie mit ausreichender Kapazität ausgestattet ist, kann als Energiespeichersystem (ESS) fungieren und eine Vielzahl von Vehicle-to-Other -Anwendungen ermöglichen. Diese können unter der Kategorie V2X (Vehicle to Everything) zusammengefasst werden und schließen folgende Anwendungen ein:
- V2L (Vehicle to Load) - DC/DC oder DC/AC zum Aufladen von E-Bikes und Scootern sowie zur Stromversorgung von Campingausrüstung.
- V2G (Vehicle to Grid) - AC/DC/AC für Netzausgleich/Energiesparen und OBCs.
- V2H (Vehicle to Home) - AC/DC/DC für ein intelligentes Zuhause (Autarkie: Netz + Solar + Batterie + EV).
- V2V (Vehicle to Vehicle) - DC/DC für Flottenbatterieausgleich/Konditionierung (kaskadierbar).
In diesen Anwendungsfällen kann die Energieübertragung in beide Richtungen erfolgen. Daher geht die Ladeinfrastruktur für Elektrofahrzeuge von unidirektionalen zu bidirektionalen Designs über, sowohl für die OBCs im Fahrzeug als auch für die stationäre Ladestation. Um batteriebetriebene Fahrzeuge kosteneffizient zu machen, müssen beide Arten von Ladegeräten so effizient und wirtschaftlich wie möglich sein.
