Ladestecker-Standards für Elektroautos weltweit
Weltweit gibt es an Tankstellen hauptsächlich drei Arten von Benzin und zwei Arten von Diesel, was relativ einfach und allgemein gültig ist. Im Gegensatz dazu ist die Stromversorgung für Elektrofahrzeuge komplexer, da Faktoren wie Versorgungsspannung, Anschlussformen, Wechsel- oder Gleichstrom sowie historische regionale Gegebenheiten zu einer Vielzahl von Standards für weltweit geführt haben. Hier wird eine Tabelle bereitgestellt, um einen direkten Vergleich zu ermöglichen. Im Folgenden werden die Anschlussstandards für jede Region vorgestellt.
Was ist der Standard für Ladeanschlüsse für Elektrofahrzeuge?
Auswahl des passenden Tesla-Ladestecker für nordamerikanische Steckdosen
Ladeanschlüsse in Nordamerika sind recht komplex und werden hauptsächlich in zwei Kategorien unterteilt: den von der US-Regierung frühzeitig übernommenen SAE J1772 & CCS-Kombinationsstecker und den von Tesla bevorzugten NACS-Standardstecker (North American Charging Standard).
SAE J1772
Dieser Standard wurde erstmals 1996 veröffentlicht und zielt darauf ab, das Design und die Schnittstellen von Wechselstrom-Ladesystemen zu standardisieren. Er ist der früheste in den USA implementierte Ladeanschluss für Elektrofahrzeuge.
SAE J1772 & CCS1
SAE J1772 wird hauptsächlich für die Wechselstrom-Schnellladung verwendet und verfügt über ein mechanisches Design mit einem fünfpoligen Anschluss. Im Zusammenspiel mit dem CCS-Anschluss bildet er einen Kombistecker, bei dem die beiden Teile die Anschlüsse für Laden, Steuerung und Erdung gemeinsam nutzen. Der CCS-Stecker wird ausschließlich für die Übertragung von Gleichstrom verwendet.
In Nordamerika, insbesondere in den USA und Kanada, werden vier Haupttypen von Ladegeräten verwendet: L1 und L2 für Wechselstromladung sowie L3 und L4 für Gleichstromladung.
L1 Wechselstrom-Ladegeräte haben eine Spannung von 110 V und werden für langsame Wechselstromladung verwendet. L2 Wechselstrom-Ladegeräte haben eine Spannung von 240 V und können bis zu 80 A Strom liefern, was sie auch für den Einsatz in kommerziellen Bereichen geeignet macht. L3 und L4 Gleichstrom-Ladegeräte haben eine Spannung von 480 V bis 1000 V und können Ströme von bis zu 400 A erreichen.
Nachdem wir über SAE J1772 gesprochen haben, wollen wir nun über NACS sprechen. Der NACS-Anschluss wurde erstmals 2012 in Tesla-Fahrzeugen verwendet und war zunächst im "Tesla-exklusiven" Status. Im Jahr 2022 kündigte Tesla offiziell an, den NACS-Standard zu öffnen und anderen Automobilherstellern die Nutzung von Ladestationen nach NACS-Standard zu ermöglichen. Der NACS-Anschluss ist kompakt und einfach gestaltet, unterstützt Spannungen von 500 V und 1000 V und ermöglicht Ladevorgänge mit bis zu 1000 kW maximaler Ladeleistung.
Derzeit haben bereits Unternehmen wie General Motors, Ford, Volvo, Mercedes-Benz, Toyota, Polestar und Rivian angekündigt, den NACS-Standard zu übernehmen. Darüber hinaus planen Automobilhersteller wie Mercedes-Benz, in den Bau von Supercharger-Netzen zu investieren. Diese Ladestationen werden sowohl CCS1- als auch NACS-Stecker unterstützen. Es ist zu erwarten, dass der SAE J1772 & CCS-Kombistecker und der NACS-Anschluss für eine lange Zeit parallel existieren werden.
Unterschiede in den Standards für Ladestecker in Europa und Nordamerika
In Europa wird für Elektrofahrzeuge der Ladeanschlussstandard IEC-62196 verwendet, der erstmals 2009 von der deutschen Firma Mennekes vorgestellt wurde. Der Stecker hat eine 9-polige Struktur. Im Jahr 2013 wurde IEC-62196 von der Europäischen Union als Standard für Wechselstrom-Ladeanschlüsse festgelegt, wobei die maximale Ladeleistung für Wechselstrom etwa 43 kW beträgt.
DC-Quickladen: Sowohl Europa als auch Nordamerika haben sich für eine kombinierte Schnittstellenlösung entschieden. Unter der IEC-62196-Schnittstelle wird ein CCS-Gleichstromübertragungskontakt hinzugefügt. Nach der Kombination mit der CCS-Schnittstelle teilen sich beide den Ladeanschluss, die Steuerung und die Erdungskontakte. Der CCS-Kontakt wird ausschließlich zur Übertragung von Gleichstrom verwendet. Die maximale Gleichstrom-Ladeleistung beträgt etwa 350 kW.
Obwohl sowohl in Europa als auch in Nordamerika kombinierte Schnittstellen verwendet werden, gibt es Unterschiede in den Formaten der Wechselstrom-Steckdosen und der Netzspannung (220 V in Europa gegenüber 110 V in Nordamerika). Daher gibt es unterschiedliche Bezeichnungen: In Nordamerika wird die Schnellladeschnittstelle als CCS Type-1 (CCS1) bezeichnet, während sie in Europa als CCS Type-2 (CCS2) bezeichnet wird. Diese beiden sind nicht kompatibel und können nicht austauschbar verwendet werden. Darüber hinaus werden in einigen Teilen Europas japanische CHAdeMO+SAE J1772 oder CHAdeMO+IEC62196 Ladestationen verwendet, was die Situation ebenfalls kompliziert macht.
CHAdeMO-Standard-Schnellladeanschluss für Elektrofahrzeuge in Japan.
Auf dem japanischen Markt ist die Ladeschnittstelle derzeit so konzipiert, dass AC- und DC-Anschlüsse unabhängig voneinander sind. Die AC-Ladeschnittstelle folgt dem gleichen SAE J1772-Standard wie in den USA und wird daher hier nicht weiter erläutert. Andererseits ist die DC-Ladeschnittstelle Japans einzigartiger CHAdeMO-Anschluss.
CHAdeMO steht für „CHArge de MOve“ und leitet sich vom japanischen Ausdruck „お茶でもいかがですか“ (Ocha demo ikaga desu ka) ab, was „Wie wäre es mit einer Tasse Tee?“ bedeutet. Dies zeigt, dass der Ladevorgang während der Kaffeepausen abgeschlossen werden kann.
CHAdeMO ist eine in Japan entwickelte Schnellladeschnittstelle für Elektrofahrzeuge. Die Entwicklungsarbeiten begannen im Jahr 2005. Zu den Mitgliedern der CHAdeMO-Standardisierungsorganisation gehören japanische Unternehmen wie Tokyo Electric Power Company, Nissan, Mitsubishi, Subaru (Fuji Heavy Industries), Toyota, Honda und Panasonic.
Die Form des CHAdeMO-Anschlusses ist wie folgt: Der Stromübertragungsteil nutzt zwei große runde Öffnungen auf der linken und rechten Seite. Oben und unten befinden sich ebenfalls große runde Öffnungen, die jeweils vier kleine Pins für die Kommunikation enthalten. Die Außenkante ist mit einer Verriegelung ausgestattet, die eine falsche Einsteckrichtung verhindert.
Die CHAdeMO 1.0-Version unterstützt bis zu 500V und 125A (62,5 kW) Gleichstromladung. Die 2018 eingeführte CHAdeMO 2.0-Version unterstützt eine maximale Ladeleistung von bis zu 400 kW.
Im Jahr 2018 schlug die CHAdeMO-Vereinigung in Zusammenarbeit mit der China Electricity Council (CEC) die gemeinsame Entwicklung des nächsten CHAdeMO 3.0-Ladestandards vor, der den Namen „Chaoji“ trägt. Der physische Aufbau und die Abmessungen der Chaoji-Ladeschnittstelle unterscheiden sich vollständig von den bestehenden CHAdeMO-Standards. Das Ziel für die Ladeleistung liegt bei etwa 900 kW (600A x 1,5kV).
Welche Standards gibt es für AC- und DC-Ladestecker bei Elektrofahrzeugen in China?
Am 28. Dezember 2015 veröffentlichte China den nationalen Standard GB/T 20234-2015 (Verbindungsvorrichtungen für die leitungsgebundene Ladung von Elektrofahrzeugen), kurz „neuer Nationalstandard“, der den alten Standard von 2011 ersetzt. Der neue Standard besteht aus drei Teilen:
- GB/T 20234.1-2015 Allgemeine Anforderungen
- GB/T 20234.2-2015 Wechselstrom-Ladeschnittstelle
- GB/T 20234.3-2015 Gleichstrom-Ladeschnittstelle
Ab dem 1. Januar 2017 müssen neu installierte Ladeinfrastrukturen und neu produzierte Elektrofahrzeuge den neuen Nationalstandard erfüllen. Seitdem sind die Ladeanschlüsse, die Infrastruktur und das Ladezubehör für Elektrofahrzeuge in China einheitlich geregelt.
Die meisten neuen Elektrofahrzeuge sind in China sowohl mit Wechselstrom- als auch mit Gleichstromladeanschlüssen ausgestattet. Auf dem Bild sieht man ein Tesla-Fahrzeug, das den neuen Nationalstandard verwendet. Man kann erkennen, dass die beiden Schnittstellen unabhängig voneinander sind und sich in ihrer Form deutlich unterscheiden, wodurch eine Verwechslung beim Einstecken ausgeschlossen ist.
China Elektrofahrzeug AC-Ladesteckdose
Der neue Nationalstandard für Wechselstromladeanschlüsse in China verwendet ein „Siebenloch“-Design. Das Bild zeigt den Wechselstrom-Ladestecker mit den entsprechenden Markierungen. CC und CP dienen zur Ladeverbindungsbestätigung und zur Steuerführung, N ist der Neutralleiter, L ist der Außenleiter, und die zentrale Position ist für die Erdung vorgesehen. Der L-Leiter kann drei Positionen nutzen, wobei die übliche 220V-Einphasen-Wechselstrom-Ladestecker normalerweise nur die L1-Position zur Stromversorgung verwendet.
In China gibt es hauptsächlich zwei Arten von Netzspannungen: 220V50Hz Drehstrom. Die Nennströme der 220V-Einphasen-Wechselstrom-Ladestecker betragen 10A, 16A und 32A, was einer Leistung von 2,2kW, 3,5kW und 7kW entspricht. Die Nennströme der 380V-Drehstrom-Ladestecker betragen 16A, 32A und 63A, was einer Leistung von 11kW, 21kW und 40kW entspricht.
Der neue Nationalstandard für Gleichstromladeanschlüsse in China verwendet ein „Neunloch“-Design. Im Bild ist der Gleichstrom-Ladestecker zu sehen. Die obersten mittleren Anschlüsse CC1 und CC2 dienen zur Ladeverbindungsbestätigung, S+ und S- sind die Kommunikationsleitungen zwischen dem externen Ladegerät und dem Elektrofahrzeug. Die größten beiden Anschlüsse DC+ und DC- sind für das Laden der Batterie vorgesehen und führen den Hauptstrom. A+ und A- verbinden das externe Ladegerät und versorgen das Elektrofahrzeug mit Niederspannungs-Hilfsstrom, und der zentrale Anschluss ist für die Erdung.
In Bezug auf die Leistung hat der Gleichstromladeanschluss eine Nennspannung von 750V oder 1000V und einen Nennstrom von 80A, 125A, 200A oder 250A. Die Ladeleistung kann bis zu 250kW erreichen, wodurch das Aufladen eines Elektrofahrzeugs auf die Hälfte seiner Kapazität nur wenige Dutzend Minuten dauert.
Chinas DC-Ladesteckdose für Elektrofahrzeuge
Zusammenfassung der internationalen Standards für Ladestecker von Elektrofahrzeugen.
Die Standards für Ladeanschlüsse von Elektrofahrzeugen sind weltweit je nach Region unterschiedlich. Selbst dasselbe Fahrzeug wird in verschiedenen Regionen mit unterschiedlichen Ladeanschlussstandards verkauft. In China verwendet man die Ladeanschlussstandards GB/T 20234.2-2015 und GB/T 20234.3-2015. In der EU sind die Standards IEC 62196 und CCS2 gebräuchlich, in Japan SAE J1772 und CHAdeMo, und in Nordamerika SAE J1772, CCS1 und NACS.
Selbst wenn es sich um dasselbe Fahrzeug handelt, wird der Ladeanschlussstandard je nach Verkaufsregion geändert. In China, dem weltweit führenden Markt für Produktion und Verkauf von Elektrofahrzeugen, wurden die Ladeanschlussstandards seit 2015 vereinheitlicht, sodass keine Kompatibilitätsprobleme auftreten. In der EU, Nordamerika und Japan ist die Situation dagegen komplexer.
