Die Zukunft der EV-Ladeinfrastruktur

Das derzeitige Problem liegt auf der Hand: Auf der einen Seite ist es unwahrscheinlich, dass Kunden ein Elektro- oder Plug-in-Hybridfahrzeug kaufen, wenn sie kein Vertrauen in die Infrastruktur haben, die für das Aufladen von Elektrofahrzeugen in großem Umfang erforderlich ist. Andererseits bedeutet ein stagnierender EV-Markt, dass Unternehmen und Kommunen weniger in Ladeinfrastruktur investieren, um die Technologie voranzutreiben. Es erinnert an das klassische „Huhn oder Ei“-Problem.

Beim Ausbau der E-Mobilität gibt es große Hindernisse. Glücklicherweise arbeiten Ingenieure, Technologieunternehmen, Regierungsbehörden und andere Organisationen zusammen, um einige der komplexesten Herausforderungen zu lösen, die einer flächendeckenden, weltweiten Einführung von EV-Ladestromnetzen im Wege stehen.

Mehrere Innovationsbereiche sind vielversprechend für die Zukunft der Ladeinfrastruktur für Elektrofahrzeuge. Dazu gehören Lösungen für höhere Spannungen und Ströme, Komponenten, die die Miniaturisierung unterstützen, und verbesserte Wärmemanagementtechniken. TE Connectivity arbeitet eng mit Ingenieuren zusammen, um Ladelösungen für Elektrofahrzeuge zu entwerfen und zu entwickeln, die den spezifischen Anforderungen in verschiedenen Regionen gerecht werden und die universelle, wachsende Nacrfrage nach höherem Strom und höherer Spannung erfüllen. 

Eine der größten Herausforderungen für die breite Einführung von Elektrofahrzeugen ist die Ladegeschwindigkeit.  Derzeit können Schnellladestationen in 20 bis 30 Minuten bis zu 80 % aufladen. Sie bieten damit die vielversprechendste Alternative zu herkömmlichen Tankstellen. Die zunehmende Zahl der verfügbaren Schnellladestationen und die Ladegeschwindigkeit, die sie bieten, stellen die Ingenieure vor immer größere Herausforderungen.

Da hier höhere Strom- und Spannungsanforderungen gestellt werden, müssen Schnellladestationen für eine hohe Leistungsabgabe und eine weitreichende Stromregelung ausgelegt sein. Dies erfordert die Auswahl hochwertiger, zuverlässiger Komponenten, die den Stromfluss im EV sicher verbinden und schützen können. Relais und Schütze, die für höhere Leistungen ausgelegt sind, tragen zum Beispiel zu einem zuverlässigen Ladestromkreisdesign und einem soliden Schutz im Schnelllademodus bei.

Ladesysteme, die für höhere Spannungen und Ströme ausgelegt sind, erhöhen die thermische Belastung des EV-Systems, was die Temperatur der Batterie und aller Verbindungskomponenten zwischen ihr und dem Ladegerät erhöht.

Es muss daher sichergestellt werden, dass jedes Bauteil so dimensioniert ist, dass es den Nennstrom ohne Überhitzung tragen kann. Sie sollten jedoch nicht überdimensioniert sein, um das Gesamtgewicht des Systems nicht zu erhöhen, den begrenzten Platz nicht falsch zuzuordnen und keine unnötigen Kosten zu verursachen. Ebenfalls können Techniken zur Flüssigkeitskühlung eingesetzt werden, damit das Ladekabel den für schnelle Ladegeschwindigkeiten erforderlichen Strom ohne Überhitzung verarbeiten kann.

Um das Problem der thermischen Belastung anzugehen und die Spezifikation von richtig dimensionierten und äußerst zuverlässigen Komponentenlösungen zu gewährleisten, hat TE Connectivity fortschrittliche thermische Modellierungstechniken entwickelt. Mit diesen Techniken kann die Leistung interner Verbindungen und Komponenten, die während des Ladevorgangs erhöhten Temperaturen ausgesetzt sind, analysiert werden. Sie ermöglichen eine sichere und zuverlässige Leistung in EV-Ladesystemen.

Wichtig ist, dass die Ladeinfrastruktur nicht nur schneller und leistungsfähiger, sondern auch kleiner und leichter wird, damit der weltweite Ausbau des EV-Ladenetzes weiter voranschreiten kann. Die Steigerung der Leistungsfähigkeit der Ladetechnik bei gleichzeitiger Verkleinerung stellt die Ingenieure natürlich vor große Herausforderungen.

Bei der Entwicklung von AC- und DC-Ladestationen sollten insbesondere das Ausmaß und das Gewicht berücksichtigt werden. Die Entwicklung von kleinen und leichten AC-Ladegeräten spart Platz im Fahrzeug ein. Dies gilt sowohl für private als auch für öffentliche Ladestationen: Sie müssen so klein wie möglich sein, um den verfügbaren Platz zu maximieren, insbesondere in städtischen Gebieten, wo der Platz begrenzt ist.

Zu den wichtigsten Komponenten in EV-Ladegeräten gehören Platinen- und Signalanschlüsse, Schütze, Leistungswiderstände und Reihenklemmen. Die Industrie hat die Möglichkeit, kompaktere und flexiblere Ladelösungen zu entwickeln, wenn diese Komponenten miniaturisiert werden können. Es muss jedoch sichergestellt werden, dass die für schnellere Ladegeschwindigkeiten erforderliche Leistung nicht beeinträchtigt wird, wenn diese Komponenten kleiner werden.

Gemeinsam mit TE können Ingenieure und Designer die Zukunft der E-Mobilitätsinfrastruktur gestalten. Weitere Informationen über die Lösungen von TE Connectivity für energieeffiziente, schnellere Ladeanwendungen: EV-Laden