Lernfeld 11 · Prüfung Teil 2

Ladeinfrastruktur für Elektrofahrzeuge

Ladeinfrastruktur für E-Autos: Wallbox, Ladebetriebsarten, Fehlerstromschutz, Ladeleistung, Ladezeit, Lastmanagement und Anmeldung kurz erklärt.

17 Aufgaben dazu übenKostenlos, ohne Anmeldung, mit Lösungsweg

Darum geht es

Eine Wallbox lädt in der Ladebetriebsart Mode 3 mit Wechselstrom über den Typ-2-Stecker; der Bordlader im Fahrzeug wandelt in Gleichstrom. Wie schnell geladen wird, bestimmt das schwächere Glied: Eine 11-kW-Wallbox lädt ein Auto mit einphasigem 16-A-Bordlader nur mit etwa $3, 7 kW$ . Schnellladesäulen laden in Mode 4 mit Gleichstrom, meist über CCS, und umgehen den Bordlader.

Jeder Ladepunkt erhält nach DIN VDE 0100-722 einen eigenen Endstromkreis mit eigener Fehlerstrom-Schutzeinrichtung mit höchstens $30 mA$ . Weil Gleichfehlerströme auftreten können, brauchst du einen RCD Typ B oder einen RCD Typ A zusammen mit einer Gleichfehlerstrom-Erkennung (6 mA DC), die viele Wallboxen eingebaut haben. Ladeeinrichtungen sind beim Netzbetreiber anzumelden, ab einer Summen-Bemessungsleistung über 12 kVA je Anlage ist zusätzlich die Zustimmung des Netzbetreibers nötig.

Sollen mehrere Wallboxen an einem Anschluss laden, verteilt ein Lastmanagement den verfügbaren Strom. Statisch heißt, jede Box bekommt einen festen Anteil; dynamisch heißt, es wird nach dem tatsächlichen Hausverbrauch geregelt. Ohne Lastmanagement wäre der Hausanschluss oft überlastet.

Typische Rechnungen sind der Strom je Außenleiter aus der Ladeleistung, die Ladezeit aus der nachzuladenden Energie und die Aufteilung eines Strombudgets auf mehrere Ladepunkte.

Das solltest du dir merken

Mode 3 lädt mit Wechselstrom über Typ 2, Mode 4 mit Gleichstrom an der Ladesäule.
Die Ladeleistung begrenzt immer das schwächere Glied aus Wallbox und Bordlader.
Jeder Ladepunkt hat einen eigenen Stromkreis und eigenen RCD mit Schutz gegen Gleichfehlerströme.
Anmelden muss man jede Wallbox, zustimmen muss der Netzbetreiber ab mehr als 12 kVA Summenleistung.

Formeln

Strom je Außenleiter: $I = \frac{P}{3 \cdot U \cdot c o s φ}$; $P$ Ladeleistung in W, $U$ Außenleiterspannung (400 V), $cos φ$ meist 1
Ladezeit: $t = \frac{W _{Akku} \cdot ( S o C _{2} - S o C _{1} )}{P _{Lade}}$; $W_{Akku}$ Batteriekapazität in kWh, $S o C_{1}$ und $S o C_{2}$ Ladestand vorher und nachher als Dezimalzahl, $P_{Lade}$ tatsächliche Ladeleistung in kW, $t$ in h

Typische Fehler in der Prüfung

Mit der Leistung der Wallbox statt mit der Leistung des Bordladers gerechnet.
RCD Typ A ohne Gleichfehlerstrom-Erkennung eingesetzt.
Mehrere Ladepunkte an einen gemeinsamen RCD angeschlossen.
Prozentangaben des Ladestands nicht als Differenz eingesetzt.

Tipps aus der Werkstatt

Wallbox-Rechnung in zwei Schritten: Strom je Außenleiter mit I = P / (√3 · U), Ladezeit mit Energie durch Leistung. Bei der Energie nimmst du nur die Differenz der Ladestände, nicht die ganze Batterie.
Jeder Ladepunkt bekommt einen eigenen Stromkreis und einen RCD, der auch glatte Gleichfehlerströme erkennt: Typ B oder Typ A mit 6-mA-DC-Erkennung in der Wallbox. Ab 3,7 kW meldest du beim Netzbetreiber an, ab 12 kW brauchst du seine Zustimmung.

Sitzt das Thema? Teste dich mit echten Prüfungsfragen.

17 Aufgaben zu „Ladeinfrastruktur für Elektrofahrzeuge“, falsche Antworten kommen in der Runde noch einmal.

Jetzt üben

Grundlage: KMK-Rahmenlehrplan Elektroniker/-in (18.12.2020), Lernfeld 11 EGT; DIN VDE 0100-722; VDE-AR-N 4100; DIN EN 61851-1. Eigene Erklärung, keine Originalaufgaben der Prüfungsausschüsse.