EN IEC 61851-1 Konduktives Ladesystem für Elektrofahrzeuge – Teil 1: Allgemeine Anforderungen

Die Norm „EN IEC 61851-1 Elektrisches Fahrzeug leitungsgebundenes Ladesystem - Teil 1: Allgemeines“, die auf einer europäischen Norm basiert und anschließend von der Internationalen Elektrotechnischen Kommission (IEC) veröffentlicht wurde, beschreibt ein Verfahren für Stromversorgungseinrichtungen für Elektrofahrzeuge (EV) zum Laden von elektrischen Straßenfahrzeugen mit einer Nennversorgungsspannung von bis zu 1000 Volt Wechselstrom oder 1500 Volt Gleichstrom und einer Nennausgangsspannung von bis zu 1000 Volt Wechselstrom oder 1500 Volt Gleichstrom.

Elektrofahrzeuge (EV) umfassen alle Straßenfahrzeuge, einschließlich Plug-in-Hybridfahrzeuge, die ihre Energie ganz oder teilweise aus integrierten wiederaufladbaren Energiespeichersystemen beziehen.

In diesem Standard werden unter anderem folgende Themen behandelt:

• Eigenschaften und Betriebsbedingungen der Stromversorgungsgeräte für Elektrofahrzeuge
• Merkmale der Verbindung zwischen Versorgungsausrüstung für Elektrofahrzeuge und Elektrofahrzeug
• Elektrische Sicherheitsanforderungen für die Stromversorgung von Elektrofahrzeugen

Die jüngste Aktualisierung dieses Standards brachte bedeutende technische Änderungen mit sich. So wurden beispielsweise sämtliche Anforderungen der Norm IEC 61851-22 in diese Norm übernommen. Darüber hinaus wurden alle Anforderungen hinsichtlich der elektromagnetischen Verträglichkeit (EMV) aus dem Text entfernt und werden voraussichtlich Teil der zukünftigen Version des Standards 61851-21-2 sein. Diese Norm enthält auch neue Anforderungen hinsichtlich des Kabelschutzes.

Die Ladeinfrastruktur für Elektrofahrzeuge wird in konduktives und induktives Laden unterteilt. Während die Infrastrukturen für konduktives Laden gut entwickelt sind, sind induktive Ladeinfrastrukturen für die Forschung immer noch ein heißes Thema. Beim konduktiven Laden wird durch direkten Metall-Metall-Kontakt zwischen dem Stromnetz und dem Elektrofahrzeug Strom auf das Elektrofahrzeug übertragen. Diese Lademethode ist sehr effizient und robust. Konduktive Ladeinfrastruktur wird in Ladeinfrastrukturen im Fahrzeug und Ladeinfrastrukturen außerhalb des Fahrzeugs unterteilt. Off-Board-Ladeinfrastrukturen sind für das schnelle Laden von Elektrofahrzeugen konzipiert. Bei Off-Board-Ladeinfrastrukturen werden Ladegeräte typischerweise auf Parkplätzen von Einkaufszentren, Krankenhäusern, Universitäten oder an Autobahnen installiert. Im Allgemeinen verwenden Elektrofahrzeuge die konduktive Lademethode.

Die Norm EN IEC 61851-1 ist eine internationale Norm, die die allgemeinen Anforderungen und Prüfverfahren für Ladesysteme für Elektrofahrzeuge festlegt. Dieser Standard ist Teil einer Reihe von Standards, die von der Internationalen Elektrotechnischen Kommission (IEC) entwickelt wurden, um die Interoperabilität und Sicherheit der Ladeinfrastruktur für Elektrofahrzeuge zu gewährleisten. Diese Norm definiert die wesentlichen Anforderungen an konduktive Ladesysteme und deckt Aspekte wie elektrische Sicherheit und Kommunikation zwischen dem Elektrofahrzeug und der Ladeausrüstung ab. Außerdem wird die Kompatibilität verschiedener Komponenten im Ladesystem behandelt.

Dieser Standard schafft einen Rahmen für verschiedene Lademodi wie Modus 1, Modus 2, Modus 3 und Modus 4, die jeweils unterschiedliche Ladeleistungsstufen und Sicherheitsfunktionen festlegen:

• Modus 1: Die einfachste Lademethode für Elektrofahrzeuge. Zum Aufladen eines Elektrofahrzeugs wird eine normale Steckdose ohne besondere Steuerungen oder Sicherheitsmaßnahmen verwendet. In solchen Fällen ist die Leistung zum Laden eines E-Bikes oder Rollers der Einstiegsklasse zu gering. Die Stromquelle kann einphasiger 250-V- oder dreiphasiger 480-V-Wechselstrom sein. Da der maximal zulässige Strom 16 A beträgt, kann zum Laden eine Standardsteckdose verwendet werden, die 10 A oder 15 A unterstützt. In vielen Ländern, darunter den USA und Großbritannien, wird diese Art des Ladens nicht empfohlen. Da in diesem Modus keine Kommunikationsschnittstelle zwischen dem Elektrofahrzeug und dem Stromnetz vorhanden ist, lassen sich viele Technologien nur schwer integrieren.
• Modus 2: Dies ist eine erweiterte Version von Modus 1. Gemäß der Norm IEC 62335 für Leistungsschalter ist zum Laden eines Elektrofahrzeugs über das Stromnetz ein spezieller RCD-Schutz vorgeschrieben (der durch einen oder mehrere Stromkreise fließende elektrische Strom wird ständig überwacht). Die Kabel enthalten Schutzschaltungen, die Fehler und Überstromzustände verhindern. Allerdings ist das Aufladen langsam und eignet sich eher zum Aufladen über Nacht. Viele Länder hielten diesen Modus nicht für ideal und schränkten seine Nutzung ein. Modus 2 unterstützt eine höhere Nennleistung als Modus 1 und es wird eine Nennstromstärke von bis zu 32 A unterstützt. In diesem Modus können einphasige und dreiphasige Wechselstromquellen verwendet werden.
• Modus 3: Alle Länder akzeptieren diesen Modus zum Laden von Elektrofahrzeugen, der dem aktuellen Standard zum Laden von Elektrofahrzeugen entspricht. Modus 3 verwendet spezielle Ladegeräte für Elektrofahrzeuge. Die Norm IEC 62196-2 regelt auch Ladesteckdosen für Elektrofahrzeuge. Modus 3 ermöglicht eine bidirektionale Kommunikation zwischen dem Elektrofahrzeug und dem Stromnetz, eine wesentliche Funktion für ein effizientes Energiemanagement.
• Modus 4: Dies ist der letzte und fortschrittlichste Modus zum Laden eines Elektrofahrzeugs. Dieser Mod unterstützt die höchste Leistungsklasse aller Mods. Die spezielle Ladeeinrichtung für Elektrofahrzeuge versorgt das Elektrofahrzeug zum Schnellladen nur mit Gleichstrom, der Nennstrom beträgt 200 A und die Nennspannung 600 V. Daher sind spezielle Ladeeinrichtungen für Elektrofahrzeuge in dieser Betriebsart am teuersten. Spezielle Ladeeinrichtungen für Elektrofahrzeuge sind fest installiert und können aufgrund der hohen Leistung nicht bewegt werden. Ideale Standorte für diese Geräte sind daher öffentliche Ladestationen und gewerbliche Parkplätze. Zur Verwaltung von Modus 62196 ist der Standard IEC 3-4 für elektrische Steckdosen, Eingänge und Anschlüsse erforderlich.

Kurz gesagt bietet die Norm IEC 61851-1 für Elektrofahrzeuge einen Standardrahmen für verschiedene Lademodi und das Laden von Elektrofahrzeugen und gewährleistet so Kompatibilität und Sicherheit zwischen verschiedenen Herstellern und Anbietern von Ladeinfrastruktur. Die Modusauswahl hängt von Faktoren wie der verfügbaren Infrastruktur, der gewünschten Ladegeschwindigkeit und den Sicherheitsanforderungen ab.

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