Technology
Projekt „HV-MELA-BAT“ entwickelt hocheffizientes Ladesystem
Bild: (c) FraunhoferISE
Das Forschungsprojekt „HV-MELA-BAT“ treibt die Entwicklung leistungsstarker Ladeinfrastruktur für den batterieelektrischen Schwerlast- und Personenverkehr entscheidend voran. Unter der Leitung des Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme ISE wurde ein Megawatt-Ladesystem entwickelt, das hohe Ladeleistungen mit hoher Effizienz und verbesserter Netzverträglichkeit kombiniert.
Das Forschungsprojekt „HV-MELA-BAT“ treibt die Entwicklung leistungsstarker Ladeinfrastruktur für den batterieelektrischen Schwerlast- und Personenverkehr entscheidend voran. Unter der Leitung des Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme ISE wurde ein Megawatt-Ladesystem entwickelt, das hohe Ladeleistungen mit hoher Effizienz und verbesserter Netzverträglichkeit kombiniert.
Im Zentrum des Projekts steht die Weiterentwicklung des bestehenden Combined Charging System (CCS) hin zum neuen Megawatt Charging System (MCS). Hintergrund ist der steigende Bedarf an deutlich höheren Ladeleistungen, insbesondere im Schwerlastverkehr.
Das Projektteam entwickelte dafür zentrale Komponenten wie netzseitige Gleichrichter, modulare DC/DC-Wandler zur Spannungsanpassung sowie ein Kontaktsystem für hohe Ströme und Spannungen. Das System ist flexibel ausgelegt und soll verschiedene Fahrzeugtypen und Spannungsbereiche abdecken.
Pufferspeicher ermöglicht hohe Ladeleistung trotz begrenztem Netzanschluss
Ein wesentlicher Bestandteil des Systems ist ein integrierter Pufferspeicher auf Basis von Second-Life-Batterien aus Elektrofahrzeugen. Dieser soll die notwendige Netzanschlussleistung der Ladestation auf 500 kW reduzieren und Lastspitzen ausgleichen.
In Tests konnte so eine Ladeleistung von über einem Megawatt realisiert werden, wobei die zusätzliche Leistung aus dem Pufferspeicher bereitgestellt wurde.
Rekordwerte bei Effizienz und Leistungsdichte
Ein technologisches Highlight des Projekts ist ein neu entwickelter galvanisch isolierender DC/DC-Wandler mit einer Leistung von 250 kW. Vier dieser Module werden kombiniert, um die Megawatt-Ladeleistung zu erreichen.
Durch eine sehr hohe Taktfrequenz von bis zu 200 kHz erreicht der Wandler eine volumetrische Leistungsdichte von 9 kW pro Liter bei einer Effizienz von 99,26 Prozent.
Flexibles System mit Integration erneuerbarer Energien
Das entwickelte Ladesystem ist modular aufgebaut undsoll unterschiedliche Einsatzszenarien abbilden könnnwn. Neben der Versorgung mehrerer Ladepunkte – etwa vier Anschlüsse mit jeweils 250 kW – wurde auch die Integration erneuerbarer Energien untersucht. So kann etwa Solarstrom direkt genutzt oder im Pufferspeicher zwischengespeichert werden.
Erfolgreiche Demonstration im Multi-Megawattlabor
Das System wurde im Multi-Megawattlabor des Fraunhofer ISE aufgebaut und getestet. Dabei konnte die Kombination aus hoher Ladeleistung, begrenzter Netzanschlussleistung und hoher Effizienz erfolgreich demonstriert werden. Auch unterschiedliche Ladeprofile und Speichergrößen wurden erprobt, wobei durchgehend hohe Wirkungsgrade entlang der gesamten Energiekette erzielt wurden.
Neben dem Fraunhofer ISE waren unter anderem Industriepartner wie Mercedes-Benz Energy beteiligt. Gefördert wurde das Projekt durch das Bundesministerium für Wirtschaft und Energie.