kfztech.de E-Lexikon - Fachbegriffe aus der Elektromobilität - C

In Teil 3 unseres Lexikons für Fachbegriffe aus der Elektromobilität geht es um Begriffe mit dem Buchstaben C.

Im E-Lexikon mit dem Buchstaben C geht es unter anderem um Begriffe wie z.B. CCS-Laden und CHAdeMO

Vieles in Teil 3 hat direkt und indirekt mit Antriebsbatterien zu tun - Bild: Audi

CATL / CATG / CATT

CATL steht für Contemporary Amperex Technology Co., Limited und ist ein weltweit führendes chinesisches Unternehmen in der Entwicklung und Herstellung von Lithium-Ionen-Batterien. Mittlerweile zählt das Unternehmen auch zu den zehn größten Automobilzulieferern der Welt. Im Jahr 2014 legte CATL den Grundstein für sein Wirken außerhalb Chinas mit der Gründung der Contemporary Amperex Technology GmbH (CATG) in München. Vier Jahre später wurde mit Contemporary Amperex Technology Thuringia GmbH (CATT) eine weitere deutsche Geschäftseinheit gegründet, welche die erste europäische Fertigungsstätte des Unternehmens für EV-Batterien mit Sitz in Thüringen ist.

CCS-Laden

Die Abkürzung CCS steht für Combined Charging System. Damit ist ein Schnellladesystem für batterie-elektrische Fahrzeuge (s. BEV) nach internationalem Standard gemeint (Norm: IEC 62196-3/EN 62196 aus 2014). Die Kupplung kombiniert eine Wechselstromladung mit einer Gleichstromladung. Die europäische Version des CCS basiert auf dem Typ-2-Fahrzeug-Steckersystem, welche um zwei zusätzliche Gleichstrom-Steckerpole erweitert worden sind und die als Combo 2 bezeichnet wird.

Die Ladeleistung an HPC-Ladesäulen reicht inzwischen bis zu 350 kW. Damit lässt sich das Fahrzeug mit CCS-Dose sowohl mit Gleich- oder Wechselstrom laden. Bei vielen E-Autos ist die Schnellladefunktion im Serienumfang enthalten. Ladestecker und Ladekabel sind hier immer fest an der Ladestation installiert.

Der Combo-2-Stecker setzt auf der Typ-2-Stecker Pin-Belegung auf und benötigt einen speziellen kfz-seitigen Fahrzeugstecker. In diesen können auch Typ-2-Fahrzeugkupplungen eingesteckt werden, sodass für beide Fahrzeugkupplungen und die verschiedenen Lademodi nur ein Fahrzeugstecker am Fahrzeug benötigt wird.

Tabelle 1: Steckerbelegung bei der Combo-2-Gleichstromladung

Von den 5 + 2 Kontakten des Typ 2 werden beim CCS-Gleichstromladen mit dem Combo 2 nur die drei Erdungs- und Signalkontakte (Tabelle 1) genutzt. Der Laststrom fließt über die beiden zusätzlichen Gleichstromkontakte.

Mit den Combo-2-Stecksystem lässt sich sowohl eine Wechsel- als auch eine Gleichstromladung verwirklichen. - Bild: Volkswagen

Der Combo 2 baut auf dem CCS-Stecksystem auf - Bild: kfztech.de

Cell-to-Pack bzw. Cell-to-Chassis

Die Batterie-Techniken variieren. Aber ob sich neben der Lithium-Ionen-Batterie, die Lithium-Eisen-Phosphat-, die Natrium-Ionen Batterie oder eine andere Batterietechnik durchsetzen wird, ist abschließend nicht bekannt. Eine gute Zellchemie ist jedoch nicht alles. Denn das Potenzial des inneren Aufbaus eines Akkus ist längst noch nicht ausgeschöpft. Schafft man es mehr Energie in die aktiven Materialien der Batterie zu packen, vergrößert sich deren Reichweite.

Eine Methode der Batterie Entwickler ist es, überflüssiges Material Im Batteriepack herauszubekommen. Dazu gehören Kabel, Verbindungselemente sowie Kunststoff-Teile. Den freiwerdenden Raum kann man durch zusätzliche energiespeichernde Komponenten ersetzen.

Die Lösung der Batterie Hersteller lautet deshalb nicht einzelne Module in ein Gehäuse zu packen, sondern die Batteriezellen direkt in das und Batteriegehäuse zu integrieren. Dies wird als „Cell-to-Pack" bezeichnet.

Aber die Entwickler wollen noch einen Schritt weiter gehen und sogar das Gehäuse überflüssig machen. Dazu wollen sie die aktiven Materialien direkt in der Karosserie unterbringen. Diese „Cell-to-Chassis"-Technik dürfte dann vermutlich das erste Mal eher im E-Rennsport zu finden sein.

Der Standard der Batterietechnik: Im Batterie Gehäuse stecken fertige Batteriemodule, was jedoch Platz kostet - Bild: Mahle

CHAdeMO

CHAdeMO ist ein markenübergreifendes DC-Schnellladesystem nach japanischem Standard (CHArge de MOve ist ein Akronym, das man mit „Laden zum Bewegen übersetzen kann und gleichzeitig steht in Japan „Ocha demo ikaga desuka“ frei übersetzt für: "Eine Tasse Tee gefällig?". Der Hintergrund: Länger soll das Laden des Elektroautos möglichst nicht dauern).

Die Ladekabel und Stecker beim DC-Laden befinden sich an der Ladesäule. Die Stecker sind invers zum CCS-System ausgelegt. Das heißt, dass beim CHAdeMO-Stecksystem die DC-Hochvolt-Pins fahrzeugseitig als Buchse und kabelseitig als Stift ausgeführt sind. Neben den Kontakten für den Gleichstrom enthält das Stecksystem noch mehrere Pins für die Datenkommunikation.

Folgende Hersteller bieten Elektroautos an, die mit dem CHAdeMO-Stecker kompatibel sind: BD Otomotive, Citroën, Honda, Kia, Mazda, Mitsubishi, Nissan, Peugeot, Subaru, Tesla (mit Adapter) und Toyota.

Schnellladesäulen stellen je nach Dimensionierung Ladeleistungen von 50 bis 350 kW zur Verfügung. Ladesäulen mit 450 kW und mehr sind bereits angekündigt. Welche Leistung genutzt wird, hängt von der verbauten Technik des jeweiligen Autos, dem aktuellen Zustand seines Akkus sowie der momentanen Belegung der Ladesäulen am Standort ab.

Neu vorgestellte Elektrofahrzeuge setzen in Europa auf den europäischen CCS-Standard. Immer mehr Schnellladesäulen bieten kein CHAdeMO-Ladekabel mehr an. Im Augenblick gibt es noch rund 18.000 Ladesäulen in Deutschland. Der Schnellladestandard CHAdeMO droht in Europa in der Versenkung zu verschwinden.

Chademo System: Pin 1-4 oben, 7-10 unten, 5 links, 6 rechts; Bedeutung siehe Tabelle 2 - bild: kfztech.de

ChaoJi

ChaoJi (auch CHAdeMO 3.0) ist ein von Chinesen und Japanern gemeinsam entwickelter Hochleistungs-Ladestandard (HPC), der E-Auto nahezu so schnell mit Strom betanken wie konventionelle Fahrzeuge mit Flüssigkraftstoff. Fünf Minuten an der Steckdose reichen dann für 300 bis 400 Kilometer Reichweite. Bislang sind allerdings noch keine Autos verfügbar, die die immense Ladeleistung von bis zu 900 Kilowatt nutzen könnten. Langfristig soll der Standard den japanischen CHAdeMO-Stecker genauso ersetzen wie die chinesische GB/T-Technik.

Combined Charging System bzw. Combo 2

siehe CCS-Laden

Constant Current (CC) und Constant Voltage (CV)

Aus dem Englischen übersetzt bedeutet Constant Current konstanter Strom und Constant Voltage konstante Spannung. Mit CC ist ein Ladeverfahren mit konstantem Gleichstrom (IK) und mit CV eines mit konstanter Spannung (UK) gemeint.

Um eine Überladung zu vermeiden, wird beispielsweise mit CC nach einer bestimmten Zeit die Ladung abgeschaltet bzw. eine Erhaltungsladung setzt ein. Die Ladezeit ist abhängig von der Kapazität (K) und vom Ladewirkungsgrad. Die Zeit lässt sich wie folgt berechnen: t = c * K/IK. C ist ein Faktor, der den Ladewirkungsgrad berücksichtigt. Typische Werte sind beim Lithium-Nickel-Mangan-Cobalt-Akkumulator 0,7-1C und beim Lithium-Eisenphosphat-Akkumulator 1C.

Zur Verdeutlichung des Einsatzes von CC und CV soll dies an einer Ladestrategie beim Mitsubishi i-MiEV erläutert werden.

Die Zellen der HV-Batterie entladen sich unterschiedlich. Ohne Spannungsanpassung würde der Ladevorgang abgeschaltet, sobald die erste Zelle ihr Maximum erreicht hätte. Dies hätte zur Folge, dass durch das ständige Entladen und Laden der Unterschied zwischen den Zellen immer größer, der nutzbare Bereich aber kleiner würde. Um dies zu verhindern, ist das Laden der Batterie mit einer Spannungsanpassung notwendig.

Das Laden beginnt zunächst mit konstantem Strom (CC), bis eine der Zellen ihre Abschaltspannung erreicht hat (bei ca. 70% der Kapazität der Zelle). Anschließend wird an den „vollen“ Zellen die Spannung überwacht und alle Zellen werden über von Transistoren angesteuerte Widerstände einzeln entladen, bis die Spannung aller Zellen der Spannung der schwächsten Zelle entspricht. Dies dauert ca. 8 Minuten.

Dieser Vorgang wiederholt sich, bis das gesamte Zellenpaket 70% seiner Kapazität erreicht hat. Danach werden alle Zellen mit konstanter Spannung (CV) auf 100% ihrer Kapazität aufgeladen. (Am Beispiel i-MiEV 365 Volt / 88 Zellen ~ 4,2 Volt pro Zelle Ladeschlussspannung).

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