Normen sorgen für Klarheit und hohe Qualitätsstandards. Es werden flexible Messgeräte und Anschlussadapter benötigt. 

Da der Markt für Elektrofahrzeuge (EV) in Europa in den letzten Jahren gewachsen ist, steigt auch die Nachfrage nach Ladestationen. E-Autos und die dafür erforderliche Infrastruktur stehen in unmittelbarer Abhängigkeit, denn je mehr Fahrzeuge auf der Straße unterwegs sind, desto größer ist die Nachfrage nach Ladestationen. Verstärkt wird diese Tatsache auch durch eine Vielzahl von Standards bei den verbreiteten Steckern. Andererseits wird die Akzeptanz von E-Fahrzeugen beeinträchtigt, wenn nicht genügend Lademöglichkeiten zur Verfügung stehen. Mit zunehmender Größe des E-Auto-Marktes steigt auch die Verbreitung der Ladepunkte. Laut einschlägiger Verbandsmitteilungen soll es Ende 2020 etwa 220.000 Ladepunkte in West- und Nordeuropa gegeben haben. 

Getestet: Ladestationen für Elektrofahrzeuge 

Die Auswirkungen fehlerhafter Ladestationen sind vielfältig und reichen von Überlastungen des Stromnetzes über Geräte- und Anlagenausfälle bis hin zu Gefahren für Personen. 

Der Zusammenhang ist ganz einfach: Jede defekte Ladestation bremst die Nachfrage nach Elektroautos durch die unzuverlässige Versorgungsinfrastruktur. Wenn Länder bei der Elektromobilität vorankommen wollen, sind keine Versorgungslücken erlaubt. 

Viele Städte in Europa reagieren darauf bereits mit eigenen Ausbauplänen als Teil eines Spagats angesichts der Parkplatzknappheit in Ballungsräumen. Jede neue Ladestation muss den einschlägigen europäischen Normen für elektrische Anlagen entsprechen. Zu den allgemeinen Vorschriften, die angewendet werden müssen, gehören HD 60364-6, HD 60364-7-722, HD 60364-5-54 und HD 60364-4-41 sowie HD 60364-5-52. 

Gemäß HD 60364-6 sind alle Elektrofachkräfte verpflichtet, nach der Inbetriebnahme eine Erstprüfung an einer Niederspannungsanlage durchzuführen. Die Prüfungen umfassen das Messen, Prüfen und Testen der verschiedenen Betriebszustände einer Ladestation. 

Zu den Standard-Messverfahren gehören die Messung des Durchgangs der Schutzleiter (PE), der Funktionsfähigkeit der RCDs und des Isolations- und Erdungswiderstands. 

Bei der Erstprüfung und den nachfolgenden periodischen Prüfungen ist es wichtig zu wissen, welcher Lademodus verwendet wird. 

Honda e Advance

Vier Ladeverfahren: Ein Blick in die aktuelle Betriebspraxis zeigt vier verschiedene kabelgebundene Lademodi auf Basis der Systemnorm DIN EN 61851-1, die als Lademodi 1, 2, 3 und 4 bezeichnet werden. 

Die EN 61851-1 beschreibt den Lademodus 1 als das Laden mit maximal 16 A über einphasige Steckdosen mit Schutzkontakt (in den meisten europäischen Ländern Schuko-Steckdose) oder dreiphasige Industriesteckdosen (z. B. CEE-Steckdose). Modus 1 wird typischerweise zum Laden von kleinen Elektrofahrzeugen wie E-Bikes, E-Motorrädern oder E-Scootern verwendet. In diesem Modus ist ein RCD (Fehlerstromschutzschalter) zwingend erforderlich. 

Modus 2 beschreibt das ein- oder dreiphasige AC-Laden mit doppeltem Strom bis zu 32 A, auch mit Haushalts- oder Industriesteckdosen. Der Hauptunterschied zu Modus 1 besteht darin, dass bei Modus 2 ein spezielles Ladekabel mit einer integrierten Kontroll- und Schutzvorrichtung verwendet wird. Das IC-CPD (In-Cable Control and Protection Device) schützt den Benutzer vor einem elektrischen Schlag durch Isolationsfehler, wenn er sein Fahrzeug an eine Steckdose angeschlossen hat, die nicht zum Laden vorgesehen ist. 

Modus 3 umfasst fest installierte Ladestationen mit einem Ladekabel und speziell entwickelten Fahrzeuganschlüssen des Typs 1 und 2. Das System beinhaltet eingebaute Sicherheitsfunktionen, wie z. B. einen Fehlerstromschutzschalter (RCD). Das Gerät wird in der Praxis eingesetzt, um eine Schnellladung mit einem ein- oder dreiphasigen Wechselstrom von bis zu 32 A für alle gängigen Elektrofahrzeuge zu ermöglichen. 

Im Gegensatz zum Lademodus 3 werden im Modus 4 Fahrzeugbatterien mit bis zu 400 A DC geladen. Dazu ist das Ladegerät in die Station integriert. Die weiteren baulichen Merkmale sind ähnlich wie bei Modus 3: Fest installierte Ladestation mit festem Ladekabel, abschließbare Steckverbindungen (Combo 2 oder CHAdeMO) sowie Schutzfunktionen innerhalb der Ladestation. 

Standards: Gewährleistung der Transparenz und hohen Qualitätsstandards im Allgemeinen sowie der Elektro-Projektierung. Anschlüsse mit Leistungen über 2 kW sollen eigene Stromkreise haben. 

Bei der Bewertung 1-phasiger Ladestationen ist der Gleichzeitigkeitsfaktor 1. Zu beachten ist auch, dass haushaltsübliche Schutzkontakt-Steckdosen nur kurzzeitig mit 16 A belastet werden dürfen. Wird hingegen eine Dauerleistung bis 3,7 kW benötigt, werden höher belastbare Steckdosen benötigt, z. B. CEE 16/3. Die Zuleitung müssen ebenfalls konform zu HD 60364-5-52 dimensioniert sein.  

Es ist daher ratsam eine zusätzliche Bewertung der Dauerbelastbarkeit der Steckverbinder vorzunehmen.

Strom laden

Dazu gehört auch die Temperaturauswertung nach einer Stunde Dauerbetrieb. Eine maximale Temperaturerhöhung von 45 Kelvin ist tolerierbar. Mögliche Brandlasten lassen sich mit modernster Technik leicht identifizieren. Für diese Zwecke hat Fluke die neue Wärmebildkamera PTi 120 entwickelt. Deren Werte können dann in Verbindung mit der neuen Asset-Tagging-Software Fluke Connect einfach ausgewertet und zugeordnet werden. 

Simulation des Ladungsbetriebs

Beim Testen von Ladestationen müssen die Ergebnisse die tatsächlichen Ladevorgänge exakt und wiederholbar abbilden. Daher muss bei der Prüfung an einer Ladestation ein Elektrofahrzeug simuliert werden, da die Ladestation ohne Fahrzeugsimulation keine Ladespannung freigibt. Fluke hat zu diesem Zweck das Testadapterkit Beha Amprobe EV-520-D entwickelt. Das Kit simuliert das Fahrzeug sowie verschiedene Ladekabelquerschnitte für Leistungen bis zu 22 kW. 

Nach Freigabe der Ladespannung können die Prüfungen mit dem Messadapter und dem Installationstester an der Steckdose der Ladestation durchgeführt werden. Zusätzlich beinhaltet die Erstprüfung eine Sichtprüfung und niederohmige Messung der Schutzerde (PE) und des Potentialausgleichsleiters bis zur Ladestation und dem Ladeanschluss. 

Messadapter: Er macht den wahren Unterschied 

Das Test-Adapter-Kit Beha Amprobe EV-520-D unterscheidet sich von anderen Produkten auf dem Markt durch seine Anpassungsfähigkeit. Mit dem Adapter können einphasige Ladestationen mit einer Typ-1-Steckdose genauso geprüft werden wie Ladestationen, die Typ-2-Steckdosen installiert haben. Der EV-520-D kann auch für Stationen mit fest angeschlossenen Ladeleitungen und Typ-2-Ladeschnittstellen verwendet werden. Trotz der großen Anzahl von Ladestationsherstellern kann das Kit dieses Maß an Flexibilität bieten, da es die Einstellung unterschiedlicher Testsimulationen und Kabelquerschnitte ermöglicht. Bei der Inbetriebnahme werden beide Anschlüsse für den Steuerpilotsignalausgang (CP) verwendet. Das Pilotsignal (PWM) wird überprüft, um sicherzustellen, dass es korrekt mit dem zu ladenden Fahrzeug kommuniziert. 

Insgesamt kann die Beha-Amprobe-Lösung eine Vielzahl von Ladestationen mit nur einem Prüfadapter testen. Um Langlebigkeit und Betriebssicherheit, insbesondere im Außenbereich, zu gewährleisten, ist das EV-520-D mit staub- und wassergeschützten 4-mm-Messbuchsen ausgestattet. Die PE-Vortest-Funktion ist eines der Highlights des Kits. Sie ermöglicht eine erste Einschätzung über ein mögliches Vorhandensein von Spannung auf dem Schutzleiter (PE) und ist damit besonders im Betrieb nützlich. 

In der Praxis: Testablauf bei der Inbetriebnahme 

Nachdem die Sichtprüfung und die Niederohmmessung abgeschlossen sind und die Ladespannung abgeschaltet ist, kann mit dem Installationstester Beha Amprobe Pro-Install 200 eine aktive Messung am Prüfadapter durchgeführt werden. 

Getestet: Ladestationen für Elektrofahrzeuge 

Die Reihenfolge der zu befolgenden Prüfschritte ist in der Norm HD 60364-6 festgelegt. Eine Prüfung beginnt immer mit einer Sichtprüfung. Die Durchgängigkeit der Schutzleiter (PE) und ihrer Verbindungen muss durch eine Widerstandsmessung mit einem Prüfstrom von mindestens 200 mA erfolgen. Die Vorgaben zur Bewertung der Messergebnisse werden gemäß HD 60364-6, Anhang A, Tabelle A.1 anhand der Kabellänge und des Querschnitts bewertet. Die Isolationsmessung kann erst nach dieser Messung durchgeführt werden. 

Je nach Auslegung der Anlage muss die Fehlerschleifenimpedanz in Bezug auf die vorgeschaltete Schutzeinrichtung gemessen und bewertet werden, um durch eine automatische Abschaltung geschützt zu sein. Da es sich bei der Installation von Ladestationen um einen speziellen Anlagentyp handelt, ist die Vorgabe zur Auswahl eines RCD nach HD 60364-7-722 zu beachten, die den Einsatz von RCD Typ B beim Auftreten von Gleichfehlerströmen vorschreibt. 

Dieses muss dann mit dem entsprechenden Prüfverfahren auf die Einhaltung der Abschaltbedingungen überprüft werden. Wenn Zähleinrichtungen installiert sind, muss dann auch das Drehfeld geprüft werden. An den Testadapter und die rückseitige Steckdose kann auch eine Last angeschlossen werden. Damit kann dann die korrekte Funktion des Energieerkennungssystems überprüft werden.