Ladestecker

Ladestecker sind eine Untergruppe der Steckverbinder zum Anschluss von mobilen Geräten, um deren Akkumulator zu laden. In vielen Fällen werden neben den Kontakten für Ladestrom auch Signalkontakte angeschlossen.

Mobiltelefon

Im Bereich der Geräte mit geringem Platzangebot (z. B. digitale Kameras, Mobiltelefone, MP3-Player und andere mobile Geräte) wurden herstellerspezifische Steckkontakte weitgehende durch Anschlüsse auf der Basis von USB (Universal Serial Bus) abgelöst. Der USB 2.0 Standard fordert dabei eine gelieferte Spannung zwischen 4,4 und 5,25 Volt. Der erlaubte Strombedarf der Endgeräte wurde in USB 2.0 mit 5 Stufen zu je 100 mA festgelegt, bei maximalem Stromabruf sind bis zu 0,5 Ampere für ein Endgerät möglich. Für die Spezifikation von USB 3.0 wurde dies auf 6 Stufen zu je 150 mA erweitert, der maximale Stromabruf liegt dann bei 0,9 Ampere.

Darüber hinaus gibt es die Erweiterung der "Battery Charging Specification"^[1] Für USB-A 2.0 Ladestecker wurde der Ladestrom auf typisch 1500 mA gesetzt, der bis zu Full-Speed USB Signalen genutzt werden kann (bei High-Speed maximal 900 mA). Für dedizierte Ladestecker im USB-Steckerformat ohne USB-Signalisierung können bis zu 1,8 Ampere bei 5,25 Volt bereitgestellt werden.

Micro-USB Stecker (hier Nokia N96)

Die Standardisierung auf Ladestecker im USB-Steckerformat wurde durch den Beschluss Chinas befördert, die seit dem 14. Juni 2007 forderten, dass alle Mobiltelefone mit USB-Stecker diesen zum Laden der Geräte benutzen können. Im September 2007 einigten sich die Mitglieder der Open Mobile Terminal Platform (darunter Nokia, Samsung, Motorola, Sony Ericsson, LG) auf Micro-USB als einheitlichem Standard für zukünftige Steckverbinder.

Am 17. Februar 2009 wurde auf dem GSMA Mobile World Congress in Barcelona der fertige Standard vorgestellt und angegeben, dass 17 Hersteller von Mobilfunkgeräten sich darauf geeinigt haben, ab 2012 nur noch diese auf Micro-USB basierenden Steckverbinder anzubieten. Die vorgestellte Spezifikation erweitert nicht nur die USB-Signalisierung (OMTP Protokoll), sondern stellt auch eine Ladespezifikation zur Verfügung, benannt als "Universal Charging Solution". Der UCS Ladestandard wurde anschließend ohne Änderung von der CTIA und ITU übernommen. Noch im Juni 2009 erreichte die EU Kommission eine Vereinbarung mit 10 Herstellern (Apple, LG, Motorola, NEC, Nokia, Qualcomm, Research In Motion, Samsung, Sony Ericsson, Texas Instruments), dass ab 2010 auf dem europäischen Markt nur noch Mobiltelefone verkauft werden, die mit UCS Ladesteckern kompatibel sind.^[2] Im UCS wird ein Ladestrom von maximal 850 mA bei 4,75 bis 5,25 Volt spezifiert.^[3]

Elektroauto

Für den Bereich der Elektroautos wurde noch vor deren breiter Markteinführung auf einen einheitlichen Steckerstandard gedrungen. Dennoch haben sich mehrere Vorschläge verbreitet.

Stromtankstelle von Park&Charge
Schukosteckdose (klein/230V/1ph)
CEE-Cara "Caravanstecker" (blau/230V/16A/1ph)
Drehstromsteckdose (rot/400V/32A/3ph)

Schon verbreitet sind Ladestationen auf Basis des CEE-Systems, die sich aufgrund der Robustheit im Außenbereich durchgesetzt haben. In Europa sind dabei die IEC 60309 Stecker für 400 Volt Drehstrom (roter 5-poliger Stecker mit Dreiphasen-Ladeströmen von 16 A bis 125 A) und 230 V Haushaltstrom (blauer 3-poliger Stecker mit Einphasen-Ladestrom von 16 A bis 63 A) verbreitet. Letzterer findet sich vor allem bei Campingfahrzeugen, sodass Ladestationen für diese Fahrzeugkategorie an vielen Plätzen vorhanden sind.

In Deutschland und Frankreich haben sich die Autohersteller auf einen Vorschlag des Stecksystemherstellers Mennekes geeinigt, der aus vorhandenen IEC 60309 Steckervarianten der Firma erstellt wurde, bei denen den Drehstomsteckern zusätzliche Signalpins hinzugefügt wurden (auch als "CEEplus" bekannt). Dieser Ladestecker wurde in VDE-AR-E 2623-2-2 standardisiert und für die nächste Version der internationalen Norm IEC 62196 eingereicht. Es handelt sich um einen 7-poligen runden Stecker in der Größe der bisherigen 16A Stecker (56 mm Durchmesser^[4]), der den Anschluss an das in Europa verbreitete 400 Volt Dreiphasennetz erlaubt (spezifiert bis 63 Ampere Ladestrom). Zusätzlich kann auch mit 230 V Einphasen-Wechselstrom geladen werden. Die Unterscheidung des maximalen Ladestroms und der Spannungsversorgung wird dabei über die beiden zusätzlichen Kontakte signalisiert. Die Leistungskodierung erfolgt vorerst entsprechend IEC 62196-1 über Widerstandsbrücken. Für die Autorisierung an öffentlichen Ladestationen ist ein RFID-Chip vorgesehen, der auch in das Steckergehäuse eingelassen werden kann.

In Nordamerika wurde der aus dem Jahre 2001 bekannte Standard SAE J1772 überarbeitet (es war ursprünglich ein eckiger Stecker für Flur- und Hubwagen). Die nordamerikanischen Autohersteller einigten sich auf den Yazaki-Vorschlag. Es handelt sich um einen 5-poligen runden Stecker mit 43 mm Durchmesser, der für den Anschluss an Einphasen-Wechselstrom gedacht ist. Dabei enthält die Spezifikation Vorgaben für den Anschluss an den in Nordamerika üblichen 120 Volt Haushaltsstrom (Level 1 spezifizierter Ladestrom bis 16 Ampere bei maximal 120 Volt) als auch den in Europa üblichen 230 Volt Haushaltstrom (Level 2 spezifizierter Ladestrom bis 80 Ampere bei maximal 230 Volt).

Hinzu tritt der in Japan erstellte Standard (JARI Level 3 DC), der im Pilotprojekt CHAdeMO bereits eingesetzt wird und von den japanischen Automobilherstellern Mitsubishi, Nissan und Subaru unterstützt wird. Zu bemerken ist hier, dass es sich um Gleichstrom handelt, der von der Ladestation geliefert wird.

Allen Standards gemeinsam ist die Spezifikation für das Kontrollprotokoll zwischen Ladestation und Fahrzeug auf Basis des Standards IEC 62196. Dieser sieht einen Stromabruf bis zu 250 Ampere bei bis zu 690 Volt Dreiphasenstrom vor, benennt aber auch Ladezyklen für Einphasen- und Gleichstromnetze. Der Mennekes-Vorschlag bzw. VDE Normstecker für Ladestionen ist so auch als IEC 62196-2-X bekannt, nach dem in der Entwicklung befindlichen Folgestandard. Bezogen auf Einphasen-Wechselstrom mit 230/240 Volt können über Adapter alle Autos die entsprechenden Ladestationen nutzen. Sowohl der Yazaki-Vorschlag als auch der Mennekes-Vorschlag nutzen zwei Zusatzkontakte - ein nacheilender Schutzkontakt, ohne den die Ladestation stromfrei ist, und ein vorauseilender Signalkontakt, über den auch eine Verriegelung aktiviert werden kann. Die Zusatzkontakte werden für den Anschluss an Haushaltssteckdosen überbrückt (entsprechend maximal 16 Ampere bei 230 Volt).

Als später Beitrag kommt noch der SCAME-Stecker hinzu, der schon immer (neben Framatome und anderen Spezialsteckern) auch die Pins für die IEC 62196 Signalisierung enthielt. Da der VDE/Mennekes Stecker derzeit recht teuer ist, hat sich am 28. März 2010 eine Französisch-Italienische Allianz gebildet,^[5] die stattdessen den SCAME-Stecker intensiv für das Laden von Elektroautos propagiert. Der "EV Plug Alliance" von Schneider Electric, Legrand and Scame sind am 31. Mai 2010 weitere Hersteller beigetreten, darunter Gimelec, Gewiss, Marechal Electric, Radiall, Vimar, Weidmüller France & Yazaki Europe.^[6] Der Stecker kann ebenfalls 400V Drehstrom nutzen, allerdings auf 32 Ampere begrenzt (was allerdings dem maximalen Wert der bisherigen serienmäßigen Ladestationen entspricht).

Einzelnachweise

1. ↑ http://www.usb.org/developers/devclass_docs/batt_charging_1_1.zip USB Implementers Forum, Inc. 15. April 2009. http://www.usb.org/developers/devclass_docs/batt_charging_1_1.zip. Abgerufen am 23. September 2009.
2. ↑ http://ec.europa.eu/enterprise/rtte/chargers.htm
3. ↑ http://www.gsmworld.com/our-work/mobile_planet/green_power_for_mobile/product_overview.htm
4. ↑ Die Netzintegration von Elektrofahrzeugen (PDF-Datei; 831 kB)
5. ↑ http://www.greencarcongress.com/2010/03/evplug-20100328.html
6. ↑ http://www.schneider-electric.com/corporate/en/press/press-releases/viewer-press-releases.page?c_filepath=/templatedata/Content/Press_Release/data/en/shared/2010/05/20100531_ev_plug_alliance_announces_new_members.xml

Weblinks

• Auflistung aktueller Ladestecker für Elektroautos mit Fotos