Störungsfreies Laden von elektrischen LKW im Megawatt-Charging-Bereich
Wissenschaftler des Forschungs- und Transferzentrums (FTZ) der
Westsächsischen Hochschule Zwickau (WHZ) entwickeln neue Lösungen, um die
störungsfreie Ladekommunikation für den Einsatz von Megawatt-Charging-
Systemen (MCS) für Elektrofahrzeuge zu verbessern. Dies erfordert unter
anderem Anpassungen in internationalen ISO-Normen.
Das Megawatt-Charging-System (MCS) ist ein innovatives Schnellladesystem,
das darauf ausgelegt ist, die Batterien von Elektro-LKW schnell und
effizient zu laden. Dadurch können diese bald vergleichbare Reichweiten
wie herkömmliche Verbrennerfahrzeuge erreichen, ohne lange Standzeiten
beim Ladevorgang. Mit dem MCS können Spannungen von bis zu 1250 Volt und
Ströme von bis zu 3000 Ampere genutzt werden – Werte, die deutlich über
denen herkömmlicher Schnellladesysteme liegen. Um die neuen
Herausforderungen in Bezug auf die Ladekommunikation zwischen Ladestation
und Fahrzeug zu bewältigen, analysierte die „FTZ -Arbeitsgruppe
Elektromagnetische Verträglichkeit & Automobilelektronik“ die Robustheit
und Störfestigkeit der Kommunikationssysteme und arbeitet an neuen
Lösungen für die Datenübertragung. „Die optimierte Auslegung der
Kommunikationskanäle und die Einführung von Abschirmungen sind essenziell,
um die erhöhten Anforderungen der neuen Hochleistungsladetechnik zu
erfüllen“, erklärt FTZ-Projektleiter und Vorstandsvorsitzender Prof. Dr.
Matthias Richter. Hierfür seien jedoch auch Änderungen in internationalen
Normen notwendig.
Neue Lösungen für die Datenübertragung
Die Ergebnisse zeigen, dass eine optimierte Auslegung der
Kommunikationskanäle und der Einsatz von Abschirmungen wesentlich sind, um
die Störfestigkeit der Ladekommunikation zu garantieren und den
gestiegenen Anforderungen gerecht zu werden. Durch die Verbesserung der
elektromagnetischen Verträglichkeit (EMV) des bisherigen
Kommunikationssystems konnte die Störfestigkeit signifikant gesteigert
werden. Das Forschungsteam hat mehrere Vorschläge für ein optimiertes
Design entwickelt, die eine schrittweise Anpassung der Robustheit der
Systeme ermöglichen. Dazu gehören Verbesserungen im Kommunikationskanal
sowohl des Ladeequipments als auch des Fahrzeugs, die Nutzung
differentieller Signalübertragung in der Powerline-Kommunikation, die
Optimierung der Impedanz an den Schnittstellen und die Erprobung
alternativer Übertragungstechnologien.
Anpassung internationaler Normen
Diese Verbesserungen stellen sicher, dass die Systeme den aktuellen
Grenzwerten entsprechen und eine ausreichende Störfestigkeit erreichen.
Zudem ermöglichen die Ergebnisse eine Anpassung der Grenzwerte für
Hochvolt-Leitungen speziell für die MCS-Ladetechnologie in der
internationalen Norm IEC 61851-21-2. Es sind jedoch noch normative
Anpassungen am Power Line Communication (PLC) System notwendig, da diese
von den bestehenden Standards in der ISO 15118 und der DIN SPEC 70121
abweichen.
Über das Forschungs- und Transferzentrum e.V. (FTZ)
Im Jahr 2023 erzielte der FTZ e.V. mit Forschungs- und
Entwicklungsaufträgen aus Industrie, Bund und Ländern rund 2,6 Mio. Euro
und beschäftigt über 60 Mitarbeitende in 11 Forschungsschwerpunkten. Der
Verein wurde am 08. November 1994 gegründet und ist durch einen
Kooperationsvertrag eng mit der WHZ verknüpft. Ziel ist es, die
Zusammenarbeit mit Industrie, Wirtschaft und Kommunen in der Region zu
fördern und die WHZ auf den Gebieten der Forschung und Entwicklung, des
Wissenstransfers sowie der praxisorientierten Lehre zu unterstützen. Der
Verein bietet für Unternehmen und Beschäftigte wissenschaftliche
Weiterbildungsangebote in den Bereichen Technik, Wirtschaft und Soziales
an.
