Bedeutung der Cv-Phase für Ladestationsbetreiber

Jeder, der ein Elektrofahrzeug an einer Schnellladestation geladen hat, kennt das Problem...

Die ersten 80% sind extrem schnell, und die restlichen 20% scheinen ewig zu dauern. Außerdem ist die Behauptung des typischen Autoherstellers, dass Sie Ihr Fahrzeug in weniger als 30 Minuten zu 50% aufladen können, irreführend. Genau genommen mag es stimmen, aber die zweiten 50% werden viel länger dauern.

Aber warum?

Die einfache Antwort lautet: wegen der konstanten Spannungsphase (CV-Phase).

Aber vielleicht haben Sie bemerkt, dass Tesla-Autos weniger mit diesen Problemen zu kämpfen haben als andere Hersteller. Stimmt es? Warum tut Tesla, um dieses Problem zu verhindern?

In diesem Artikel möchten wir Ihnen einen einfachen Überblick und eine technische Erklärung dieses Phänomens geben. Wir werden darauf eingehen, wie Batterien und einige elektronische Komponenten funktionieren und wie das Verständnis der CV-Phase uns helfen kann, Elektrofahrzeuge intelligenter aufzuladen. Erfahren Sie mehr über die Optimierung Ladeinfrastruktur für Elektrofahrzeuge in unserem Flottenbericht.

Was ist der Ladezustand (SoC)?

Bevor wir in die Physik eintauchen, definieren wir kurz den Begriff SoC. Ladezustand ist einer der am häufigsten verwendeten Begriffe zur Beschreibung des Ladens von Elektrofahrzeugen.

Wenn wir von einem SoC von 80% sprechen, meinen wir, dass die Fahrzeugbatterie 80% ihrer Gesamtkapazität erhalten hat. Zum Beispiel 80 kWh von insgesamt 100 kWh, die ein Akkupack speichern kann.

Sie werden oft lesen, dass die CV-Phase mit einem SoC von 80% beginnt. Das ist jedoch nicht ganz richtig. Dies hängt von den elektrischen Komponenten, der Batterie und anderen Faktoren ab. Aber 80% sind ein ziemlich guter Durchschnitt.

Was ist ein Kondensator und warum ist er wichtig?

Ein Fahrzeug hat eine große Batterie, die Energie speichert. Eine Batterie funktioniert ähnlich wie ein Kondensator. Sogar die Definition klingt wie eine Batterie: Ein Kondensator ist ein elektronisches Bauteil, das elektrische Ladung speichert.

Genauer gesagt, wenn ein Kondensator in einem Stromkreis verwendet wird, werden Elektronen auf einer Seite des Kondensators „gespeichert“. Diese Elektronen können den Kondensator nicht passieren. Nennen wir das die „Ladephase“.

Sobald Sie den Kondensator von der Energiequelle trennen und ihn an ein elektrisches Gerät wie eine Glühbirne anschließen, fließen die Elektronen langsam von einer Seite zur anderen.

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Wie funktioniert die CV-Phase in Kondensatoren?

Es dauert eine gewisse Zeit, bis der Kondensator während der Ladephase die maximale Menge an Elektronen gespeichert hat. Sagen wir 10 Sekunden. Diese Zeit hängt von vielen Faktoren ab, beispielsweise von der Größe des Kondensators.

Nun zum kritischen Punkt:

• Wenn wir die Spannung zu Beginn des Ladevorgangs messen, werden Null Volt (0 V) angezeigt.
• Am Ende der Ladezeit (wenn der Kondensator vollständig geladen ist) erreicht die Spannung ihr Maximum. Sagen wir zum Beispiel 1 Volt.
• Zwischen dem Beginn und Ende der Ladephase steigt die Spannung entlang einer Kurve an, wie unten gezeigt.
  

Wir sehen, dass die Spannung während der letzten Phase nahezu konstant bleibt. Dies ist die Phase mit konstanter Spannung (CV). Wenn die Spannung nahezu konstant bleibt, ist es „schwierig“, mehr Elektronen zu speichern. Daher verlangsamt sich der Ladevorgang sofort.

Wie funktioniert eine Batterie?

Batterien und Kondensatoren sind ähnlich, da beide Energie speichern und abgeben können. Batterien können die Energie jedoch speichern, wenn sie vom Stromnetz getrennt werden. Dies unterscheidet ihre potenziellen Anwendungen.

Der einzige Grund, warum wir Batterien und Kondensatoren vergleichen, ist, dass beide die CV-Phasencharakteristik gemeinsam haben.

Im Gegensatz zu Kondensatoren speichern die Batterien Energie in chemischer Form. Die chemische Einheit, die Zelle genannt wird, besteht aus drei Hauptteilen: einem positiven Anschluss, der als Kathode bezeichnet wird, einem negativen Anschluss, der als Anode bezeichnet wird, und dem Elektrolyten.

Diese Anode und Kathode sind auch in Kondensatoren enthalten und haben eine ähnliche Funktionalität. Folglich sehen wir einen ähnlichen Effekt. Gegen Ende des Ladevorgangs bleibt die Spannung in der Batterie nahezu konstant. Diese konstante Spannung reduziert die Ladegeschwindigkeit (CV-Phase). Der Akku wird gegen Ende viel langsamer aufgeladen als zu Beginn.

(Wichtiger Hinweis: Batterien von Elektrofahrzeugen benötigen immer Gleichstrom.)

Warum ist die CV-Phase ein wichtiger Faktor für das Laden von Elektrofahrzeugen?

Nun, zunächst einmal ist es wichtig zu wissen, dass nur weil die ersten 80% SoC nur 30 Minuten gedauert haben, dies nicht bedeutet, dass Sie in weiteren 7 Minuten mit 100% SoC aussteigen können. Es wird definitiv länger dauern.

Für Fahrer ist es wichtig, diese Zeit bei Langstreckenfahrten einzuplanen oder sogar in Betracht zu ziehen, nicht auf einmal zu 100% aufzuladen. Plane stattdessen einen zweiten Stopp ein, wenn der Akkustand unter 50% liegt.

Wenn Sie mehrere Fahrzeuge bedienen, wie z. B. Flottenfahrzeuge, dem müssen Sie noch mehr Aufmerksamkeit schenken, da dies beim Laden mehrerer Fahrzeuge größere Auswirkungen hat.

Hier ist ein einfaches Beispiel: Ein 100-kW-Ladegerät lädt eine 100-kWh-Fahrzeugbatterie nicht innerhalb von 1 Stunde auf. Es wird wahrscheinlicher 1,5 Stunden dauern. Wir haben erklärt, wie man mit dem umgeht Laden von Elektroflottenfahrzeugen in einem früheren Artikel.

Wie hilft es beim Laden von Elektrofahrzeugen, die CV-Phase zu verstehen?

Sobald Sie verstanden haben, wie die CV-Phase funktioniert, können Sie sie zu Ihrem Vorteil nutzen.

Hier sind drei Möglichkeiten, wie Sie sicherstellen können, dass Sie davon profitieren:

Recherchieren Sie über Fahrzeuge und Hersteller

Einige Hersteller haben die Wirkung der CV-Phase mehr getestet als andere. Viele haben ihre Batteriezellen optimiert, um die Auswirkungen der CV-Phase zu reduzieren, oder haben das Fahrzeug einfach mit mehr Batterien überlastet, ohne es Ihnen mitzuteilen. Warum ist das wichtig? Wenn Ihr Fahrzeug in seiner Spezifikation 100 kWh hat, der Akku aber 120 kWh hat, werden Sie die CV-Phase kaum spüren. Ihre Batteriezellen werden einfach nicht zu 100% aufgeladen. Das ist eine teure Methode, funktioniert aber einwandfrei.

Planen Sie Ihre Ladegeräte richtig

Jetzt, wo du weißt, DC-Schnellladegerät wird während des gesamten Ladevorgangs niemals mit voller Leistung aufgeladen, Sie können entsprechend planen. Möglicherweise installieren Sie mehr Ladestationen, da die Fahrzeuge die Ladegeräte während der CV-Phase wahrscheinlich blockieren. Wenn Sie zusätzlich verwenden intelligente Ladesoftware für Elektrofahrzeuge, können Sie den Strom zwischen den Ladepunkten aktiv verwalten und ihn nutzen.

Verwenden Sie nach Möglichkeit langsame Ladegeräte

Da die meisten EV-Batterien für langsames und schnelles Laden konzipiert sind, werden Sie die CV-Phase wahrscheinlich viel weniger bemerken, wenn Sie langsam laden. Warum? Wenn Sie die Leistung reduzieren, erhöht sich die Ladedauer von Anfang bis Ende, und Sie haben immer noch eine CV-Phase, die jedoch in der Regel viel kürzer ist. Ein weiterer Vorteil ist langsame AC-Ladegeräte sind günstiger, sodass Sie viele weitere am selben Standort installieren können.

Zusammenfassung

Beim Aufladen der Batterien von Elektrofahrzeugen bis zur Gesamtkapazität sind die letzten 20% aufgrund der Phase mit konstanter Spannung (CV) viel langsamer als die ersten 80%.

Dies kann insbesondere für Fahrer oder Flottenmanager zu Problemen führen.

Um das CV-Phasenproblem zu umgehen, können Sie Ladestationen kombinieren mit intelligente Ladesoftware zur Überwachung und Steuerung der verschiedenen Ladepunkte.

Lesen Sie hier mehr über EV und CPO: 3 zentrale Herausforderungen beim verwalteten Laden von Elektrofahrzeugen und wie man sie löst