CCS-Stecker und -Anschluss am Elektroauto

Schnelladen von Elektrofahrzeugen mit dem Combined Charging System

Inhalt des Wiki-Artikels

• CCS-Stecker zum Laden mit Gleichstrom und Wechselstrom
• Belegung des CCS-Steckers Combo Typ 2
• Schnellladen mit CCS-Stecker und Gleichstrom
• Mit CCS-Stecker ausgerüstete Automarken
• CCS-Schnellladestationen der Zukunft

CCS-Stecker zum Laden mit Gleichstrom und Wechselstrom

Der CCS-Stecker ist ein kombinierter Stecker zum Laden von Elektroautos. CCS steht für Combined Charging System, das Inlet kann mit einem Typ-1-Stecker, dem amerikanischen Standard, oder einem Typ-2-Stecker, der in Europa gängig ist, verbunden werden. Das Steckgesicht des CCS-Fahrzeug-Inlets ist so konzipiert, dass sich sowohl ein Gleichstrom- als auch ein Wechselstrom-Ladestecker anschließen lassen. Für ein E-Auto mit CCS-Stecker können neben öffentlichen Ladestationen mit Wechselstrom (AC) oder Gleichstrom (DC) auch Schuko-Steckdosen und Wallboxen zum Laden genutzt werden.¹

Belegung des CCS-Steckers Combo Typ 2

In Verbindung mit einem Typ-2-Stecker wird das Combined Charging System als Combo Typ 2 bezeichnet. Der Combo-Stecker besteht quasi aus zwei Teilen, der obere besteht aus einem siebenpoligen Stecker vom Typ 2, der über die gleichen Kontakte wie ein Drehstromstecker – drei Phasen, einen Nullleiter und einen Schutzleiter – verfügt und zusätzlich über zwei kleinere Kontaktpins, die als Signalleiter dienen. Die beiden kleinen Kontakte sind vom Control Pilot (CP) und dem Proximity Pilot (PP) belegt, die den Ladevorgang steuern beziehungsweise den Zustand des Ladekabels überprüfen und die Wegfahrsperre aktivieren, sobald das Auto mit der Ladestation verbunden ist. Der untere Teil des CCS-Steckers ist für das Laden mit Gleichstrom vorgesehen. Werden Wechselstrom- und Gleichstromladen in Kombination angewendet, kann eine Leistung von bis zu 170 Kilowatt übertragen werden. Der Combo-Stecker ist nach IEC 62196-3 standardisiert.² Prinzipiell wären sogar Gleichstromladungen mit mehr als 350 Kilowatt möglich, in der Regel geben DC-Schnellladesäulen jedoch nur 50 Kilowatt ab. Ladepunkte mit mehr Leistung sind für die Zukunft geplant.³

Schnellladen mit CCS-Stecker und Gleichstrom

Ein Forschungsprojekt, das sich mit der Schnellladetechnik für Elektrofahrzeuge auseinandersetzt, ist FastCharge. Das vom Bundesministerium für Verkehr und digitale Infrastruktur (BMVI) mit 7,8 Millionen Euro geförderte Projekt startete im Juli 2016, beteiligt ist die BMW Group. Es ist dazu gedacht, die technischen Voraussetzungen von Ladeinfrastruktur und E-Fahrzeugen für das Schnellladen mit sehr hoher Leistung zu erforschen. Mit 900 Volt und 500 Ampere könnte die Ladezeit für ein Elektroauto unter 15 Minuten liegen. Das im Rahmen von FastCharge entwickelte Ladesystem ist mit Hochleistungselektronik-Anschlüssen und einer Kommunikationsschnittstelle ausgestattet, damit Ladepunkt und E-Auto Informationen austauschen können. So kann die Ladeleistung automatisch an unterschiedliche Fahrzeuge angepasst werden. Mit dem entwickelten System ist es zudem möglich, mehrere Autos zur selben Zeit zu laden.

Bislang wurde ein Prototyp mit einer Leistung von bis zu 450 Kilowatt an der A8 beim Markt Jettingen-Scheppach installiert; die Schnellladestation besitzt einen Combo-Typ-2-Stecker. Die bisherigen Forschungen ergaben, dass bei Ausnutzung der verfügbaren Ladeleistung für eine Reichweite von 100 Kilometern lediglich ein dreiminütiger Ladevorgang erforderlich ist, während für einen kompletten Ladevorgang (bis zu einem Entladungsgrad von 80 Prozent) 15 Minuten ausreichen. Die CCS-Ladestation hat neben dem Hochleistungsanschluss noch einen zweiten, der bis zu 175 Kilowatt abgibt, so dass die Batterien von zwei Elektroautos gleichzeitig aufgefüllt werden können. Eine Innovation sind die Ladekabel, die mittels eines Wasser-Glykol-Gemisches gekühlt werden, um die Anforderungen zu erfüllen, die eine hohe Ladeleistung mit sich bringt.

Die CCS-Ladestation ist sowohl für Fahrzeuge mit 400-V- als auch für solche mit 800-V-Batteriesystemen geeignet, die Ladeleistung wird automatisch angepasst. Für das Projekt wurden Forschungsautos genutzt, die mit einem neu entwickelten Mehrspannungsnetz ausgestattet sind. Außerdem ist ein Hochspannungs-DC/DC-Wandler integriert, so dass auch das Aufladen an älteren Ladepunkten problemlos möglich ist.⁴

Mit CCS-Stecker ausgerüstete Automarken

Viele Elektroautos auf dem europäische Markt sind bereits mit Combo-Steckern vom Typ 2 ausgerüstet. Das CCS-Ladesystem wird von Audi, BMW, Mercedes, VW, Porsche, Ford und General Motors gegen Aufpreis angeboten. Im Jahr 2014 waren etwa sieben Prozent der schnellladefähigen Auto mit einem CCS-Stecker ausgestattet.⁵ Tesla hat einen Adapter für das Combined Charging System entwickelt. Von dem amerikanischen Unternehmen stammen die sogenannten Supercharger, Schnellladestationen, die an den Hauptverkehrsadern Europas stehen. Diese sind jedoch nur mit E-Autos von Tesla kompatibel. Nun orientieren sich die europäischen Autohersteller aber am CCS-Stecker, der nicht mit den Superchargern harmoniert. Deshalb hat Tesla einen Adapter entwickelt, der es ermöglicht, auch CCS-Ladestationen zu nutzen. Bei neu gebauten Autos wird er direkt mitgeliefert, für ältere Modelle kann man ihn einzeln kaufen. Darüber hinaus wurden die Supercharger umgerüstet, sie haben nun ein zweites Kabel, das mit dem Combo Typ 2 kompatibel ist.⁶

CCS-Schnellladestationen der Zukunft

Mit der Technologie High Power Charging soll das Aufladen von Elektroauto-Akkus so einfach werden wie das Tanken von Kraftstoffen. Die Schnelladestationen verfügen über eine Ladeleistung von 500 Kilowatt und 500 Ampere. Nur drei bis fünf Minuten soll es dauern, eine Reichweite von 100 Kilometern zu laden. Die Infrastruktur ist durchdacht gestaltet, so lassen sich die Steckgesichtrahmen und Leistungskontakte von High-Power-Charging-Steckern einfach und schnell auswechseln, denn das Steckgesicht ist der Teil des Ladekabels, das den meisten Beanspruchungen ausgesetzt ist. Auf diese Weise werden Ausfallzeiten so kurz wie möglich gehalten. Die High-Power-Charging-Stecker sind mit Sensoren ausgestattet, die seinen Zustand analysieren und Informationen an den Betreiber der Schnellladestation senden. Außerdem wird das Ladesystem durchgängig auf seine Temperatur überprüft, um Überhitzung zu vermeiden, und die Kühlflüssigkeit wird überwacht. Die Technologie High Power Charging basiert auf dem Combined Charging System.⁷