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eMobility Ladekabel – mehr als nur simple Stromleitungen

Der Trend zum E-Auto und zur Elektromobilität ist nach wie vor ungebrochen. Neben Privatleuten entscheiden sich auch immer mehr Firmeninhaber auf Elektroautos umzusteigen. Denn die Ladeinfrastruktur wird immer besser ausgebaut und die Reichweiten der Fahrzeuge werden stetig höher

Trotzdem haben manche Fuhrparkleiter immer noch Bedenken, Elektrofahrzeuge in die firmeneigene Flotte aufzunehmen. Und so mancher Außendienstler würde zwar gerne auf „Elektro“ umsteigen, doch die Ladethematik schreckt die beruflichen Vielfahrer ab. Dabei stellen mittlerweile viele Einrichtungen und auch Gewerbebetriebe ihren Besuchern kostenlose Lademöglichkeiten für E-Autos zur Verfügung. 

So kann der Außendienstmitarbeiter auf ideale Weise einen Firmen- oder Kundenbesuch mit dem Nachladen seines Elektroautos kombinieren. Dazu muss er aber unbedingt das passende Ladekabel mit im Auto haben. 

Wir sagen Ihnen welche Möglichkeiten es gibt und was sich in der Praxis bewährt hat.




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Wieso wird ein spezielles eMobility Ladekabel benötigt?

Diese Frage mag zunächst etwas trivial klingen. Doch wenn man sich mit der Materie etwas näher beschäftigt, erkennt man sehr schnell, dass die Sache nicht so einfach ist. Schließlich geht es um weit mehr, als nur den Strom von der Steckdose in den Autoakku zu leiten. Denn wenn ein Elektroauto geladen wird, richtet sich die Höhe des Ladestroms nicht unbedingt nach dem Bedarf des Fahrzeuges. Der ist in den meisten Fällen sowieso wesentlich höher, als die Leistungsfähigkeit des Netzanschlusses. Vielmehr geht es darum, den Netzanschluss nicht zu überlastenDabei spielen die Ladekabel eine wichtige Rolle. 

Trotzdem wird beim Laden eines Elektroautos zum Teil mit richtig viel Leistung gearbeitet. Dann sind hohe Spannungen und vor allen Dingen hohe Ströme an der Tagesordnung. Deshalb mussten sich die Entwickler und Hersteller beim Thema Ladekabel einige clevere Problemlösungen einfallen lassen. 

Schließlich soll das Laden eines eMobils zuverlässig und schnell aber auch komfortabel und sicher stattfinden. Um das zu erreichen müssen eMobility Ladekabel viele wichtige Kriterien erfüllen, die eine kostengünstige Kabeltrommel oder ein simples Verlängerungskabel nie einhalten könnten.



Welche Kriterien muss ein eMobility Ladekabel erfüllen?

Die Aufgaben, die ein Ladekabel erfüllen muss, sind vielfältiger als man im ersten Moment annimmt. Aus diesem Grund haben wir für Sie die wichtigsten Eigenschaften kurz zusammengefasst:

Herstellen einer zuverlässigen Steckverbindung

Wenn mit hohen Strömen gearbeitet wird, müssen die Steckkontakte ausreichend dimensioniert sein. Sie dürfen keinen unnötig hohen Übergangswiderstand aufweisen. Ansonsten besteht die Gefahr, dass die Kontakte durch Überlastung erhitzen und abbrennen. 

Wenn man dann noch bedenkt, wie oft im Leben eines E-Autos das Ladekabel an- und abgesteckt werden muss ist klar, dass hier nur hochwertige Steckverbinder zum Einsatz kommen. Da der Ladevorgang zum Teil im Freien stattfindet, müssen die Steckverbinder auch vor Regen und sonstigen Witterungseinflüssen zuverlässig geschützt werden. Zudem muss das Anstecken und Abstecken des Ladekabels einfach und ohne übermäßig hohen Kraftaufwand erfolgen.

Übertragung der Ladeleistung

Neben den elektrischen Steckkontakten muss auch der Kabelquerschnitt ausreichend dimensioniert sein. Denn bereits ein privat genutzter Ladeanschluss in der Garage mit einer Nennspannung von 230 V und 3 Phasen mit jeweils 32 A erreicht eine Ladeleistung von stattlichen 22 kW. Das ist ungefähr die 10fache Leistung einer Kochherdplatte. 

Um bei diesen hohen Strömen die Verluste durch den Leitungswiderstand so gering wie möglich zu halten, haben leistungsfähige Ladekabel einen sehr großen Leiterquerschnitt. Zudem müssen die dicken Kabel auch noch sehr gut isoliert werden. Für ein einfaches Handling ist es unabdingbar, dass die massiv aufgebauten Kabel trotzdem noch flexibel und elastisch sind. Und das auch bei Minustemperaturen im Winter.

Sicherstellen der Interaktion

Entgegen der landläufigen Meinung ist eine Ladesäule kein Ladegerät. Eine Ladesäule oder Wallbox ist lediglich eine Energiequelle mit einer bestimmten Leistungsfähigkeit. Das tatsächliche Ladegerät befindet sich im Fahrzeug. 

Beim Anschluss des Ladekabels werden über zwei zusätzliche Verbindungsleitungen CP (Contact Pilot oder Control Pilot) und PP (Proximity Pilot oder Plug Present) Informationen ausgetauscht. Durch die Widerstandsänderungen auf diesen Leitungen weiß das Ladegerät im Fahrzeug, wie hoch die Spannungsquelle der Ladesäule oder Wallbox belastet werden darf. Auf der anderen Seite erkennt die Ladesäule den Anschluss des Fahrzeuges und schaltet die Ladespannung frei.

Gewährleisten der Ladesicherheit

Aus Sicherheitsgründen darf der Ladestrom erst dann freigegeben werden, wenn die Ladestecker sicher am Fahrzeug und an der Ladestation angeschlossen sind. 

Sollten die Steckkontakte bereits vor dem Zusammenfügen spannungsführend sein, kann der unvermeidbare Funkenschlag kurz vor der Kontaktierung die Kontakte in kürzester Zeit verbrennen

Das gleiche würde passieren, wenn der Stecker des Ladekabels während des Ladevorgangs abgezogen wird. Noch vor dem Trennen der Ladestrom-Kontakte muss deshalb die Spannung abgeschaltet werden.



Welche Arten von eMobility Ladekabeln gibt es?

Je nachdem, für welchen Anwendungsfall das Ladekabel gedacht ist, gibt es die unterschiedlichsten Ausführungen. Trotz der großen Vielfalt lassen sich die Kabel in drei Gruppen zusammenfassen:


Ladekabel mit offenem Kabelende

Diese Ladekabel sind auf der einen Seite für den festen Anschluss an z.B. Ladestationen oder Wallboxen vorgesehen. 

Auf der anderen Seite muss ein Stecker vorhanden sein, der zur Anschlussbuchse des Fahrzeugs passt, das geladen werden muss.


Ladekabel mit beidseitigen Steckverbindern

Diese Ladekabel sind erforderlich, wenn das Elektrofahrzeug an öffentlichen Ladestationen geladen werden soll. 

Ein Stecker des Kabels muss zum Fahrzeug und der andere zur Ladesäule passen. Die meisten öffentlichen Ladesäulen sind mit einer Steckdose vom Typ 2 ausgestattet.


Ladekabel mit integrierter Controlbox

Mit Hilfe dieser Ladekabel kann das E-Auto an jeder beliebigen Netzsteckdose geladen werden. Dies ist besonders in den Gebieten praktisch, in denen die Ladeinfrastruktur noch nicht flächendeckend ausgebaut ist. Die im Kabel integrierte Controlbox sorgt dafür, dass die Steckdose beim Laden nicht überlastet wird.



Was sind Lademodi?

Neben den unterschiedlichen Bauformen der Ladekabel unterscheidet man auch noch zwischen unterschiedlichen Lademodi:

Mode 1: Diese Ladekabel sind zum Anschluss an eine herkömmliche 230 V Schutzkontaktsteckdose vorgesehen.

Mode 2: Diese Ladekabel mit Controlbox können per Adapterstecker an ein- bis dreiphasige Netzsteckdosen angeschlossen werden.

Mode 3: Ladekabel mit spezifischen Steckern, die zusätzlich über Pilot- und Kontrollkontakte verfügen.

Mode 4: Ladekabel für extremes Schnelladen über Gleichstrom und externer Steuerung des Ladestromes.

Auch wenn Ladekabel nach dem gleichen Lademode arbeiten, können sie doch unterschiedliche Steckverbinder aufweisen.



Welche Steckverbinder gibt es bei eMobility Ladekabeln?

Die Steckverbinder erfüllen eine wichtige Aufgabe. Sie müssen auch bei hohen Strömen eine sichere Kontaktierung gewährleisten und sollen sich gleichzeitig einfach und ohne hohen Kraftaufwand bedienen lassen. Je nach Ladeleistung haben sich für Elektroautos drei unterschiedliche Steckersysteme am Markt etabliert.


Typ 1 Stecker

Der Typ 1 Stecker kommt vorrangig in Nordamerika und im asiatischen Raum zum Einsatz. Der Ladestecker besitzt 5 Kontakte und ist für das einphasige Laden mit einer maximalen Ladeleistung von bis zu 7,4 kW ausgelegt. 

Der Stecker verfügt über keine standardmäßige Verriegelung, die als elektrische Sicherheit und Diebstahlschutz dient. Für den deutschen Markt legen die E-Fahrzeug Hersteller oft ein Adapter-Ladekabel bei, das für Ladestationen mit Typ 2 Steckbuchsen geeignet ist.


Typ 2 Stecker

Der Typ 2 Stecker wird auch als Mennekes-Stecker bezeichnet und hat sich im europäischen Raum als Standard etabliert. Im privaten Bereich sind mit dem Typ 2 Stecker Ladeleistung von bis zu 22 kW und an öffentlichen Ladesäulen bis zu 43 kW möglich.
Der Stecker Typ verfügt über eine Verriegelung, die fahrzeug- und stationsseitig genutzt werden kann. Neben den Stromanschlüssen hat der Typ 2 Stecker noch zwei Kontakte für die Kommunikation zwischen dem Ladegerät im Fahrzeug und der Ladestation.


CCS Ladestecker (Combo-Stecker 2)

Die Abkürzung CCS steht für Combined Charging System. Denn der CCS-Stecker ist eine Weiterentwicklung des Typ 2 Steckers. Die beiden unterhalb angeordneten Kontakte (DC+ und DC-) ermöglichen ein Laden mit Gleichstrom an speziell dafür vorgesehenen Schnellladestationen. In diesem Fall sind Ladeleistungen von 50 kW und mehr möglich. Die Regelung des Ladestromes wird beim Laden mit Gleichstrom von der Ladesäule übernommen. An der Ladebuchse am Fahrzeug können dann sowohl CCS-Stecker als auch Typ 2 Ladestecker angeschlossen werden.

Hinweis:
Für den amerikanischen Markt gibt es noch den Combo-Stecker 1, bei dem ein Typ 1 Stecker mit Anschlusskontakten für Gleichspannung erweitert wurde.



Was ist bei der Auswahl eines Ladekabels zu beachten?

Ladekabel mit offenen Kabelenden

Wenn das Ladekabel zum festen Anschluss an eine Ladesäule oder Ladestation auf dem Firmengelände vorgesehen ist, sollte man auf ein Kabel mit Mode 3 oder sogar Mode 4 zurückgreifen, das an einer Seite offene Kabelenden aufweist. Der Ladestecker auf der anderen Seite des Kabels muss zur Ladebuchse am Fahrzeug passen.


Mode 3 Ladekabel

Um das Firmenfahrzeug auch unterwegs an Ladestationen schnell nachladen zu können, sollte in jedem Fall ein Mode 3 Ladekabel im Fahrzeug mitgeführt werden. Bei einer Ladeleistung von bis zu 43 kW ist auch auf längeren Dienstreisen ein schnelles „Nachpowern“ des Fahrzeugakkus möglich.


Mode 2 Ladekabel

In Regionen mit unzureichend ausgebauter Ladeinfrastruktur macht es durchaus Sinn, zusätzlich noch ein Mode 2 Ladekabel im Kofferraum mitzuführen. Die unterschiedlichen Netzstecker ermöglichen dann ein Laden an jeder Schutzkontakt-Steckdose bzw. CEE-Steckdose. Die im Kabel integrierte Ladestation stellt sicher, dass der Netzanschluss auch bei komplett leerem Fahrzeugakku nicht überlastet wird. Auch wenn die Ladeleistungen teilweise nicht so hoch ausfallen, kann man z.B. über Nacht genügend Energie nachladen, um  am nächsten Tag die Fahrt problemlos fortzusetzen.



Häufig gestellte Fragen zu eMobility Ladekabel

Kann das Elektroauto Ladekabel während des Ladevorgangs gestohlen werden?

In den meisten Fällen besitzen die Fahrzeuge eine Verriegelungsmechanik, welche die Stecker während des Ladevorgangs sicher hält. Ein unberechtigtes Abziehen der Steckverbinder ist dann weder am Fahrzeug noch an der Ladesteckdose möglich. Erst wenn der Fahrer das Fahrzeug entriegelt, können die Stecker abgezogen werden. Fehlt am Fahrzeug die Verriegelung oder wird ein Typ 1 Stecker verwendet, sollte in der Fahrzeug-Werkstatt nach Sicherungsmöglichkeiten nachgefragt werden.

Wie lange dauert das Aufladen eines Elektroautos?

Die genaue Ladezeit hängt vom Ladezustand des Akkus und von der Leistungsfähigkeit des Stromanschlusses ab. Wenn der Akku nur teilentladen war, ist er wieder schneller aufgeladen, als wenn er komplett leer war. Die Ladedauer kann aber ganz leicht berechnet werden. Dazu muss die Kapazität des Fahrzeugakkus durch die Ladeleistung geteilt werden. Gehen wir von einem Mittelklassewagen aus, der einen Akku mit 35 Kilowattstunden (kWh) aufweist ergibt das rechnerisch folgende Werte:

Haushaltssteckdose mit 2,3 kW ergibt eine Ladedauer von ca. 15,2 Stunden

Ladestation mit 3,7 kW ergibt eine Ladedauer von ca. 9,5 Stunden

Ladestation mit 7,4 kW ergibt eine Ladedauer von ca. 4,7 Stunden

Ladestation mit 11 kW ergibt eine Ladedauer von ca. 3,2 Stunden

Ladestation mit 22 kW ergibt eine Ladedauer von ca. 1,6 Stunden

Bei Elektroautos mit hochkapazitiven Akkus (Tesla-Modelle mit 100 kWh) macht das Laden mit einem AC-Ladekabel an einer Schutzkontaktsteckdose mit 2,3 kW keinen Sinn, da der Ladevorgang über 40 Stunden dauern würde. Deshalb hat Tesla Supercharger-Stationen eingerichtet, die das Fahrzeug mit Gleichstrom in 20 Minuten zu 80% wieder aufladen.

Welches Elektroauto Ladekabel ist das gängigste?

Bei Elektroautos ist das Mode 3 Ladekabel in Europa am weitesten verbreitet. Das Mode 3 Ladekabel ist mit Typ 1 Stecker als auch mit Typ 2 Stecker oder einseitig mit offenen Kabelenden erhältlich.

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