Continental-Ladetechnik macht elektrischen Antriebsstrang zum Ladegerät

Elektromobilität

Continental stellt neues Batterieladesystem vor

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Trotz staatlicher Kaufanreize dümpelt der Markt für Elektrofahrzeuge vor sich hin – nicht nur weil die Unsicherheit der Verbraucher etwa im Bezug auf die Ladesysteme groß ist. In diesem Interview nimmt Oliver Maiwald von Continental zu den derzeitig verfügbaren und in der Entwicklung befindlichen Ladetechnologien Stellung. Eine soll etwa zwölfmal schneller als derzeitige 11-kW-Lösungen laden.

Interview: Jürgen Goroncy, freier Mitarbeiter der KEM Automobilkonstruktion

KEM Konstruktion: Wie wird sich bei Elektroautos die Ladetechnik der Batterie weiterentwickeln?

Oliver Maiwald: Eigentlich gibt es drei unterschiedliche Ladetechniken und die muss man differenziert betrachten. Die erste Stufe der Ladesysteme ist das sogenannte Onboard-Laden, das konventionelle kabelgebundene Laden über eine Wallbox zuhause in der Garage oder über die weitverbreitete Schuko-Steckdose. Da gibt es heute Grenzen von 3,6 Kilowatt bei der Schuko-Steckdose beziehungsweise 11 bis maximal 22 Kilowatt bei einem Dreiphasenanschluss. Hier sehe ich Kostensenkungen über Standardisierungen und größere Stückzahlen. Die zweite Ladetechnik ist das induktive Laden. Bei Continental arbeiten wir am automatisierten Induktionsladen. Der Fahrer muss dann nicht mehr selbst das Fahrzeug über der Bodenplatte des Induktionsladesystems ausrichten, sondern das erfolgt automatisiert. Dabei bedienen wir uns der Sensoren der Fahrerassistenzsysteme, die im Fahrzeug vorhanden sind. Das automatisierte Induktionsladen bietet zwei Vorteile: Erstens einen größeren Wirkungsgrad, weil die Überdeckung zwischen den Induktionsplatten am Boden und unter dem Fahrzeug auf wenige Zentimeter genau stimmt, und zweitens einen Komfortgewinn mit Premiumanspruch, da man nicht mehr aufwändig mit einem Kabel umgehen muss.

KEM Konstruktion: Wann erwarten Sie den Serienstart vom induktiven Laden?

Maiwald: Ich gehe davon aus, dass erste Systeme schon 2018 in Serie gehen werden. Ein Arbeitsfeld ist heute allerdings noch die Standardisierung. Ein branchenweiter, internationaler Arbeitskreis kümmert sich um die Standardisierung und insbesondere die Inter-Operabilität, also darum, dass in Zukunft jedes Fahrzeug mit jeder Bodenplatte kombinierbar ist, und zwar herstellerübergreifend. Bei Continental planen wir eine Serieneinführung für 2021.

KEM Konstruktion: Sie hatten auch von einer dritten Ladetechnik gesprochen?

Maiwald: Das ist das All-Charge-System, das wir derzeit bei Continental entwickeln. Als Ansatzpunkt haben wir dabei die verschiedenen Standard-Anwendungsfälle des künftigen Ladens betrachtet. Einmal ist das das oben angesprochene Laden zuhause, meist in der Nacht. Bei diesem sogenannten Charge@Home besteht nicht die Notwendigkeit, das Fahrzeug in kürzester Zeit mit möglichst viel Leistung zu laden. Die Ladezeiten an der Wallbox reichen hier völlig aus. Charge@Home entspricht technisch im weitesten Sinne dem heutigen Onboard-Laden. Der zweite Fall ist Charge@Work. Da rechnen wir mit kürzeren Ladezeiten, speziell bei Flottenfahrzeugen. Der dritte Anwendungsfall mit noch kürzeren Ladezeiten ist Charge@Shop, also das Laden während eines Einkaufsbummels. Wir kalkulieren hier zeitlich mit rund zwei Stunden, sodass die Ladeleistung schon in Richtung 50 Kilowatt geht. Und dann kommt der vierte Anwendungsfall, die Schnellladung als sogenanntes Charge@Rest an Autobahnraststätten, die aktuell mit bis zu 350 Kilowatt diskutiert wird. Mit dem All-Charge-System werden wir ein Ladesystem für diese vier Anwendungsfälle anbieten. Unser Ansatz macht Elektrofahrzeuge zukunftsfähig, da er sie kompatibel zu künftigen Schnellladestationen macht, und führt durch entsprechende Skaleneffekte zu Kosteneinsparungen.

KEM Konstruktion: Welche Technik steckt hinter dem Ansatz?

Maiwald: Heutige Leistungselektroniken sind, je nach Fahrzeug, schon für 80, 150 oder sogar 250 Kilowatt ausgelegt, also auch für diesen Ladevorgang ausreichend dimensioniert. Auf dieser Basis haben wir ein Versuchsfahrzeug mit All-Charge-System aufgebaut, das in der Lage ist, mit 150 Kilowatt zu laden. Im Vergleich zu einer Ladung mit 11 Kilowatt sind wir damit zwölfmal schneller. Es wäre auch eine Lösung mit 350 Kilowatt möglich. Ich gehe aber eher von bis zu 150 Kilowatt für Massenanwendungen aus.

KEM Konstruktion: Welche Änderungen sind an den elektrischen Bauteilen des Fahrzeugs notwendig?

Maiwald: Sowohl Leistungselektronik als auch Motor müssen für diese Aufgabe ertüchtigt werden. Zudem muss das Thermomanagement von Batterie, Leistungselektronik und Motor auf den höheren Kühlbedarf bei höheren Ladeleistungen durch die größere Wärmeentwicklung abgestimmt werden. Aktuell sind Schnellladesysteme im Markt, bei denen nur in der Anfangsphase des Ladevorgangs mit voller Leistung geladen wird, danach wird sie aus Temperaturgründen heruntergeregelt. Das wollen wir bei All-Charge mit einem besseren Gesamtfahrzeug-Thermomanagementkonzept verhindern.

KEM Konstruktion: Welche Anforderungen muss das Ladekabel für die hohen Ladeleistungen erfüllen?

Maiwald: Für 150 Kilowatt muss das Kabel angepasst werden, etwa durch einen größeren Querschnitt. Zudem muss man mit Wirkungsgradverlusten wegen der höheren Temperaturen rechnen. An Lösungen arbeitet derzeit allerdings die gesamte Branche. Beim Stecker gibt es mit All-Charge keine Änderungen. Im Versuchsfahrzeug haben wir den üblichen CCS-Typ-2-Stecker verbaut, der für alle heutigen Standards in Europa passt. Höhere Ladeleistungen bis 350 Kilowatt würden weitere Maßnahmen wie eine Wasserkühlung des Anschlusskabels erfordern, aber aktuell ist das eher eine Insellösung. Wir konzentrieren uns auf 150 Kilowatt.

KEM Konstruktion: Wann geht das All-Charge-System in Serie?

Maiwald: Wir planen eine Serienreife mit 150 Kilowatt Leistung und 800 Volt Spannung für das Jahr 2022/2023 an. Diese Ladeleistung ist aber eher für das Premiumsegment zu sehen. Nicht alle Fahrzeuge werden diese Leistung benötigen. Daher arbeiten wir an einer Produktfamilie, die auch geringere Ladeleistungen umfasst.

www.continental-automotive.com

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„Wir machen Elektrofahrzeuge zukunftsfähig.“

Dr.-Ing Oliver Maiwald, Leiter Technology und Innovation der Division Powertrain von Continental Maiwald (44) hat in Stuttgart Maschinenbau studiert und promovierte in Karlsruhe. Danach begann er seine berufliche Karriere bei der IAV (Vorentwicklung). Nach weiteren Stationen bei Bertrandt (Powertrain-Entwicklung) und Delphi (Diesel Systems) trat er 2014 bei der Continental Division Powertrain als Leiter Technology und Innovation ein
Bild: Continental
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