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Donnerstag, 21. März 2019

Elektromobilität

Elektroauto fordert Kabelhersteller heraus

Von R. Müller-Wondorf | 3. Februar 2012 | Ausgabe 5

Im elektrifizierten Antriebsstrang stellen die hohen elektrischen Spannungen neue Herausforderungen an die Kabelhersteller. Zudem fehlen einheitliche Standards bei der Ladeschnittstelle von Plug-in-Hybriden und Elektroautos sowie bei der Verkabelung von Hochvoltkomponenten.

Neben dem Niedervolt- kommt bei Hybrid- und Elektroautos nun zusätzlich ein Hochvolt(HV)-Bordnetz zum Einsatz. Es umfasst die zweiphasige Versorgungsleitung für Gleichstrom (DC) zwischen Hochvoltbatterie und Leistungselektronik sowie die Verbindung zwischen Leistungselektronik und E-Motor.

Während bei 12-V-Kabeln auf eine große Zahl miteinander kombinierbarer standardisierter Komponenten zurückgegriffen werden kann, gibt es für HV-Komponenten bislang kaum Standards, erklärte Dr. Helmut Kalb, Leiter der Geschäftseinheit Electromobility bei der Leoni Kabel GmbH, Roth, kürzlich vor der Presse. "Die daraus resultierende Variantenvielfalt führt zu unnötig hohen Kosten. Deshalb müssen schnell praxisgerechte Standards für Schnittstellen und Komponenten geschaffen werden."

Die Schnittstellenstandardisierung von Steckverbinder und Leitung – z. B. um Leitungen mit unterschiedlichen Temperaturklassen oder Leitermaterialien in einem Verbindungssystem ohne Anpassungen einzusetzen – ist laut Kalb dringend vorzunehmen. Derzeit seien Verbindungssysteme oft nur auf einen Leitungstyp abgestimmt und deshalb nicht austauschbar. Für die Standardisierung von HV-Leitungen lägen inzwischen internationale Normvorschläge vor. So etwa ein Geometrievorschlag für einen HV-Steckverbinder auf der bestehenden ISO 6722 und den dort festgelegten Leiterquerschnitten, erklärte Kalb.

"Dies ist besonders wichtig, da sich die eingesetzten Querschnitte regional unterscheiden. So sind etwa in Europa die Querschnitte 25 mm² und 35 mm² gängig, während in Asien und Nordamerika die Querschnitte 20 mm², 30 mm² und 40 mm² sehr viel häufiger anzutreffen sind."

Eine unüberschaubare Variantenvielfalt herrsche auch beim "Auftanken" der Stromer. Das Kabelsystem zum "Tanken" am Energienetz unterscheidet sich je nach Land und Fahrzeug. Für Günter König, Leoni-Produktmanager, steht jedoch fest, "nur die länder- und fahrzeugübergreifende Standardisierung bringt den Durchbruch für das konduktive Laden von Elektroautos".

Betankt werden Stromer derzeit laut König mit verschiedenen Lademodi; so an der Haushaltssteckdose mit Wechselstrom und einem zwischengeschalteten Steuergerät, der In-Cable-Control-Box, zur Sicherheit und Kommunikation.

Die Komplettaufladung am deutschen Hausanschluss (230 V; 16 A; bis 3,7 kW) würde, abhängig von der Akkugröße des Stromers, 6 h bis 8 h dauern. Beim Laden mit Wechselstrom an einer öffentlichen Ladestation wird das Laden mit höheren Spannungen, Stromstärken und des 3-Phasen-Betriebs beschleunigt (400 V; max. 63 A ; bis 44 kW). Die Aufladezeit beträgt dabei ca. 30 min bis 45 min.

Beim Laden mit Gleichstrom an einer öffentlichen Ladestation steht in naher Zukunft eine Gleichstromschnelllademöglichkeit mit bis zu 200 kW zur Verfügung, so König. Sie soll den Ladevorgang auf 15 min bis 30 min reduzieren. "Allerdings trifft man dabei auf länderspezifische Steckersysteme für das Fahrzeug selbst, aber auch auf unterschiedliche Systeme auf Seiten der Infrastruktur der Energieversorger." Der Markt ist laut König äußerst inhomogen und bietet viele unterschiedliche Ladekabelvarianten, daraus ergeben sich ungleiche Lösungen für die eingesetzten Leitungen hinsichtlich Stromstärken, Spannungen und Phasenzahlen.  R. MÜLLER-WONDORF