Für eine erfolgreiche Verkehrswende ist die Ladeinfrastruktur für den batteriebetriebenen Schwerlast- und Personenverkehr entscheidend. Hier geht der Trend zu höheren Ladeleistungen und somit auch höheren Ladeströmen und -spannungen. Das Verbundprojekt »HV-MELA-BAT« entwickelte deshalb die für das XXL-Laden notwendigen leistungselektronischen Umrichter sowie ein Kontaktsystem für hohe Ströme und Spannungen. Durch eine hohe Taktfrequenz erreicht der isolierende DC/DC-Wandler eine volumetrische Leistungsdichte von 9 kW/l bei gleichzeitig rekordverdächtiger Effizienz von 99,26 Prozent. Für die volle Ladeleistung auch am leistungsbegrenzten Netzanschlusspunkt wurde ein Pufferspeicher integriert.
»Im Fokus des Projekts stand die Weiterentwicklung bestehender Schnellladeinfrastruktur auf Basis des internationalen Standards Combined Charging System (CCS) hin zum neuen Megawatt Charging System (MCS). Die höheren Ladeleistungen stellen die Leistungselektronik, das Kontaktsystem und auch die verfügbare Netzanschlusskapazität vor neue Herausforderungen«, erklärt Dipl.-Ing. Stefan Reichert vom Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme ISE, der das Projekt koordinierte. Weitere Projektpartner in »HV‑MELA‑BAT« waren die Motion Control & Power Electronics GmbH, STS Spezial-Transformatoren Stockach GmbH, Mercedes-Benz Energy GmbH und das Fraunhofer IVI.
Ladesystem für Vielzahl an Fahrzeugen und Netzanschlüssen
Das Projektteam entwickelte im Rahmen des Forschungsprojekts die für das XXL-Laden nötigen Kernkomponenten: leistungselektronische Wandler wie der netzseitige Gleichrichter, eine modulare Zusammenschaltung von DC/DC-Wandlern zur galvanischen Trennung und DC/DC-Wandler zur Anpassung der Ladespannungen, sowie das Kontaktsystem für hohe Spannungen und Ströme. Ergänzt wurde das Ladesystem durch einen Pufferspeicher aus Second-Life-PKW-Batterien. Der Speicher verringerte die notwendige Netzanschlussleistung der Ladestation auf 500 kW, zudem puffert er hohe Lastspitzen und reduziert so die Netzbelastung. (....)