Stationäres Laden Funktion

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Funktionsvoraussetzung Stationäres Laden allgemein

 Fahrzeug in Fahrstufe "P"

 Ladekabel gesteckt und verriegelt

 Wenn das Ladekabel in die Fahrzeugsteckdose gesteckt wird, wird automatisch die Fahrstufe "P" eingelegt.

Stationäres Laden Funktion allgemein

Die elektrische Energie des Elektrofahrzeugs wird von den Hochvoltbatterien bereitgestellt, die zuvor stationär aufgeladen werden müssen.

Das Laden wird automatisch vom Wechselstromladegerät für Hochvoltbatterie (N83/11) erkannt, sobald ein Ladekabel an der Steckdose Einspeisung 230 V (X58/23) angeschlossen ist.

Das Wechselstromladegerät für Hochvoltbatterie wandelt die Wechselspannung in eine in Höhe des Ladezustands der Hochvoltbatterien entsprechende Hochvolt-Gleichspannung um.

Das Steuergerät Batteriemanagementsystem (N82/2) überwacht permanent die Hochvoltbatterien, berechnet den Ladezustand und sendet diese Information über Hybrid-CAN (CAN L) an das Steuergerät Antriebsstrang (N127), welches den Ladevorgang überwacht.

Das Fahrzeug verfügt über eine Fahrzeugsteckdose des Typs 2 der Europäischen Union. Die Steckdose Einspeisung 230 V mit 2 Phasen befindet sich auf der Fahrerseite an der B-Säule, analog der Position des Tankdeckels wie beim Fahrzeug mit Verbrennungsmotor. Über diese Fahrzeugsteckdose kann das Fahrzeug an öffentlichen Ladestationen sowie zuhause an einer Wallbox geladen werden. Bei einer Stromversorgungseinrichtung mit 16 A je Phase kann das Fahrzeug in ca. 6 Stunden wieder voll aufgeladen werden. Es steht ausschließlich die Aufladung durch Wechselstrom zur Verfügung und nicht das Schnellladen durch Gleichstrom.

Durch Anschließen des Ladekabels an die Steckdose Einspeisung 230 V an ein Stromnetz werden die drei Hochvoltbatterien (G1/18, G1/27, G1/28) extern aufgeladen.

Lademöglichkeiten:

 Über die Netzsteckdose mit Mode­2­Ladekabel

 Über die Wallbox mit Mode­3­Ladekabel

 Über eine Ladestation mit Mode­3­Ladekabel

An diesem externen Ladevorgang sind primär folgende Bauteile beteiligt und kommunizieren über den CAN-Verbund miteinander:

 Steuergerät Elektronisches Zündschloss (EZS) (N73)

 Steuergerät Kombiinstrument (KI) (A1/1)

 Steuergerät Antriebsstrang (N127)

 Wechselstromladegerät für Hochvoltbatterie (N83/11)

 Steuergerät Batteriemanagementsystem (N82/2)

 Hochvoltbatterien (G1/18, G1/27, G1/28)

 Steckdose Einspeisung 230 V (X58/23)

Die Funktionsbeschreibung stationäres Laden gliedert sich wie folgt:

 Ladevorgang

 Ladekabel

 Fahrzeugsteckdose

Ladevorgang

Sobald die externe Stromquelle mit einem Ladekabel angeschlossen wird, kommuniziert das Wechselstromladegerät für Hochvoltbatterie über eine diskrete Steuerleitung ("Control Pilot") mit der Kontrollbox im Ladekabel bzw. der Ladestation. Dabei werden die Leistungsdaten der Stromversorgungseinrichtung übermittelt und die Stromaufnahme des Ladegeräts entsprechend angepasst. Erst dann leitet das Wechselstromladegerät für Hochvoltbatterie den Ladevorgang ein.

Zusätzlich erfolgt bei intelligenten Ladestationen eine Kommunikation durch das Steuergerät Batteriemanagementsystem auf der diskreten Steuerleitung. Hierfür werden Daten nach einem spezifizierten Protokoll übertragen.

Da der maximal mögliche Ladestrom vom Ladekabel abhängt bzw. von der Ladestation bestimmt wird, kann sowohl an einer Netzsteckdose als auch an einer öffentlichen Ladestation oder Wallbox geladen werden. Beim Laden an einer Netzsteckdose muss der Ladestrom gegebenenfalls begrenzt werden, um das lokale Stromnetz nicht zu überlasten.

Über die Anzeige im Steuergerät Kombiinstrument (KI) kann im Fahrzeugmenü der maximale Ladestrom für die Aufladung gewählt werden, z. B. auf 8 A begrenzt. Damit kann eine Überlastung der externen Stromversorgungseinrichtung während der Ladephase verhindert werden. Der einfließende Wechselstrom aus der Ladestation wird im Wechselstromladegerät für Hochvoltbatterie (N83/11) mit einer maximalen Leistungsaufnahme von 7,2 kW in Gleichstrom gewandelt, um die Hochvoltbatterien zu laden.

 Die gewählte Einstellung bleibt auch für die nächsten Ladevorgänge gespeichert. Der Wert der maximalen Einstellung und die jeweiligen Einstellwerte können je nach Land variieren.

Als grundsätzliche Eigenschaft von Batterien muss berücksichtigt werden, dass kalte Batterien nicht ideal aufgeladen werden können. Wenn die Temperatur der Hochvoltbatterien unter ­15 °C liegt, können diese nicht mit der maximalen Ladeleistung des Wechselstromladegeräts für Hochvoltbatterie aufgeladen werden. Aus diesem Grund wird der Batterieblock bei Batterietemperatur kleiner ca. ­15 °C während der Ladung aufgeheizt. Beim Erreichen von ca. ­15 °C wird die Batterieheizung wieder abgeschaltet.

Die Ladezeit der Hochvoltbatterien ist abhängig von folgenden Faktoren und kann sich durch diese gegebenenfalls verlängern:

 Umgebungstemperatur

 Batterietemperatur (ideale Zelltemperatur bei 25 bis 35 °C)

 Eine längere Standzeit ohne Ladung

 Den maximal verfügbaren Ladestrom aus dem Stromnetz

 Verfügbare Anzahl an Phasen

 Den eingestellten maximalen Ladestrom im Bordcomputer

 Alter der Batterie

Wenn die Hochvoltbatterien komplett aufgeladen sind, leuchtet das Batteriesymbol an der Steckdose Einspeisung 230 V für zwei Minuten grün und schaltet sich anschließend aus.

Zum Beenden des Ladevorgangs wird durch Betätigung des Entriegelungsknopfs am Fahrzeugschlüssel die Steckkupplung entriegelt und die Steckkupplung kann entfernt werden. Ein Hinweisschild an der Klappe der Fahrzeugsteckdose weist auf die richtige Handhabung hin. Für den Fall, dass die Zentralverriegelung den Ladekabelstecker nicht entriegelt, steht eine manuelle Steckernotentriegelung zur Verfügung. Diese befindet sich hinter der Klappe Fahrzeugsteckdose hinter einer Abdeckung.

 Ein Start des Fahrbetriebs ist bei gestecktem Ladekabel aus Sicherheitsgründen nicht möglich. Beim Versuch den Fahrbetrieb bei gestecktem Ladekabel zu starten erfolgt im Steuergerät Kombiinstrument (KI) die Anzeige "Ladekabel gesteckt". Das Ladekabel wird danach entriegelt und kann abgezogen werden.

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Ladekabel

Es stehen zwei verschiedene Ladekabel als Sonderausstattung ab Produktionswerk zur Auswahl:

 Das Ladekabel, Code E4L (Ladekabel Wallbox/Ladestation Typ 2 (Mode 3) 4m)), als Spiralkabel mit einer Gesamtlänge von 4 Metern

 Das Ladekabel, Code E8L (mit Code E8L (Ladekabel Wallbox/Ladestation Typ 2 (Mode 3) 8m)), in gerader, glatter Ausführung mit einer Gesamtlänge von 8 Metern

Beide Kabel entsprechen dem festgeschriebenen Typ 2 als Standardsteckverbindung für Wechselstromanschlüsse der Europäischen Union und können für die Aufladung des Fahrzeugs an einer Wallbox oder Ladestation genutzt werden. Der in der Code-Bezeichnung erwähnte Standard "Mode 3" bei Ladekabeln steht für direktes Laden ohne eine Kontrollbox am Kabel. Die Ladeleistung beider Kabel liegt bei maximal 16 A.

Außerdem ist ein Ladekabel (Mode 2) aus dem Zubehör erhältlich. Der Standard "Mode 2" besitzt immer eine Kabelkontrollbox, um das Fahrzeug z. B. mit einem Schukostecker über das Haushaltsnetz aufladen zu können. Die Verwendung einer Wallbox entfällt bei "Mode 2".

Die Kabelkontrollbox schaltet die möglichen Phasen ab oder zu und kontrolliert den elektrischen Kreislauf auf einen vorhandenen Schutzschalter. Im klassischen Haushaltsnetz mit 230 V wird mit einer Phase und nicht mit beiden Phasen des Ladekabels geladen. Dazu ist die maximale Ladeleistung des Ladekabels mit 10 A etwas geringer. Zusammen betrachtet führt dies zu längeren Ladezeiten. Im ungünstigen Fall muss mit einer Ladeleistung von ca. 2 bis 3 kW bzw. der 3­fachen Ladezeit gerechnet werden. Beim Laden ist der Ladekabelstecker fahrzeugseitig verriegelt.

 Hinweis: Ladekabel dürfen nicht verlängert werden.

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Fahrzeugsteckdose

Die 7­polige Steckdose Einspeisung 230 V (X58/23) hat 5 Hochvoltanschlüsse für die Einspeisung der Wechselspannung sowie 2 Signalkontakte für "Control Pilot" (5) und "Proximity" (3). Über den Kontakt "Control Pilot" erfolgt der Datenaustausch mit der Ladestation, über den "Proximity-Kontakt" erkennt das Fahrzeug ein eingestecktes Ladekabel. Oberhalb der Steckdose Einspeisung 230 V sind zwei Kontrollleuchten (1, 2) angeordnet, welche den Status des Ladevorgangs (Batteriesymbol) und die Entriegelung der Steckdose Einspeisung 230 V (Entriegelungssymbol) anzeigen. Ist ein Ladekabel korrekt angeschlossen, wird die Steckdose Einspeisung 230 V verriegelt. Die Bedeutung der entsprechenden Anzeigenvarianten ist in der Tabelle unten aufgeführt.

Nach Entriegelung des Fahrzeugs durch die Funkfernbedienung leuchtet die linke Kontrollleuchte (1) mit Entriegelungssymbol an der Steckdose Einspeisung 230 V für 90 Sekunden weiß, um die Ladebereitschaft anzuzeigen. Danach erlischt die Kontrollleuchte, wobei die Steckdose Einspeisung 230 V entriegelt bleibt. Der Ladekabelstecker wird automatisch verriegelt, sobald das Fahrzeug zum Laden angeschlossen wird.

Die korrekt angeschlossene Steckkupplung wird durch die rechte Kontrollleuchte (2) mit Batteriesymbol angezeigt. Das Batteriesymbol leuchtet ca. eine Sekunde orange und anschließend für den Ladezeitraum pulsierend grün. Als Hinweis erscheint im Display des Steuergeräts Kombiinstrument (KI) ein Ladekabelsymbol, welches das angeschlossene Ladekabel anzeigt.

Die Verriegelung des Ladekabelsteckers erfolgt automatisch, entriegelt wird über die Zentralverriegelung (Schlüssel bzw. Schalter Zentralverriegelung).