Lademodi von Elektrofahrzeugen

Die internationale Norm IEC 61851-1 definiert für moderne Elektroautos vier verschiedene Lademodi,
welche sich hinsichtlich Sicherheit, Ladeleistung und Kommunikation unterscheiden.

Lademodi nach IEC 61851-1

Für Ladevorgänge von Elektrofahrzeugen gibt es verschiedene Modi, welche für den Privatverbraucher eigentlich nicht weiter wichtig sind. Im Normalfall verfügen Elektroautos und Ladestationen über eine Buchse oder einen Stecker nach Typ2-Standard. Dieser kann stations- und fahrzeugseitig gegen Diebstahl und aus Sicherheitsgründen (ziehen unter Last) verriegelt werden. Dies ist der heutige Standardmodus (Mode 3), bei welchem Ladestation und E-Fahrzeug über einen Kommunikationsleiter mittels PWM-Signal (Pulsweitenmodulation) kommunizieren. In diesem Optimalfall können sich die Ladestation, das Ladekabel und das Fahrzeug gegenseitig die jeweils maximal mögliche Ladeleistung und die Bereitschaft zum Laden bekanntgeben. Das schwächste Glied in der Kette bestimmt die max. Leistung. Während des Ladevorgangs kann die Ladestation über eine Variation des PWM-Signals den maximalen Ladestrom (in Ampere) variieren, sodass das E-Auto zum idealen steuerbaren Verbraucher wird. Diese Funktion kann in einem SmartHome beispielsweise zur Anpassung der Ladeleistung an die Einspeisung aus einer PV-Anlage und somit Maximierung des Eigenverbrauchs genutzt werden. An öffentlicher Ladeinfrastruktur oder in Parkhäusern kann so die maximale Netzanschlusskapazität ideal auf die Anzahl angeschlossener Elektroautos verteilt werden.

Beim "Mode 2"-Laden mit sogenannten Notladekabeln ist die Kommunikationseinheit, welche für gewöhnlich in der Ladestation sitzen sollte, inklusive Sicherungstechnik im Ladekabel in einer In-Cable Control Box (ICCB) verbaut. Diese übernimmt die Funktion der Station, wenn an einer herkömmlichen Haushaltssteckdose (Schuko) geladen wird. Dabei muss der Ladestrom meist auf max. 8-10 A begrenzt werden, um die Steckdose nicht zu überhitzen.

Heute für gewöhnlich nicht mehr genutzt wird die "Mode 1"-Ladung, bei welcher ein E-Fahrzeug gänzlich ohne Kommunikation an eine herkömmliche (Starkstrom-)Steckdose angeschlossen wird.

Neu ist dagegen die Gleichstrom-Schnellladung nach "Mode 4". Bei der "Mode 4"-Ladung muss das E-Fahrzeug die extern in der Station verbauten Ladegeräte (Gleichrichter) je nach Bedarf und Zustand der Batterie steuern. Aus diesem Grund kommt hier eine wesentlich komplexere Kommunikation nach ISO 15118 mittels Powerline-Communication (PLC) und TCP/IP-Protokoll anstatt PWM-Signal zum Einsatz. Da die ISO-Norm 15118 noch nicht final fertiggestellt ist, wird derzeit eine Vorgänger DIN-Norm genutzt. Später erlaubt diese Kommunikation vorab eine Verhandlung des Ladeplans je nach flexibler Tarifgestaltung (Stichwort Smart Grid und EE-Einspeisung).

Quelle: BMVI 2014 - Öffentliche Ladeinfrastruktur für Städte, Kommunen und Versorger