CHAdeMO

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CHAdeMO-Ladestecker von TEPCO
CHAdeMO-Buchse (links) in einem Nissan Leaf (rechts SAE J1772)

CHAdeMO ist der Handelsname einer markenübergreifenden elektrischen Schnittstelle eines Batteriemanagementsystems für Elektroautos. Mit dieser in Japan entwickelten Schnittstelle basierend auf Gleichspannung kann der Akkumulator eines Elektrofahrzeuges oder Plug-In-Hybrid-Fahrzeugs direkt mit einer hohen elektrischen Leistung geladen werden. Die typische Ausbaustufe der Ladesäulen und damit die größte Verbreitung haben CHAdeMO-Ladesäulen mit einer Ladeleistung bis 50 kW. Hauptkonkurrent von CHAdeMO ist das von europäischen, koreanischen und US-amerikanischen Herstellern favorisierte Ladesystem CCS.

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CHAdeMO ist zugleich ein Akronym für „CHArge de MOve“ (für ‚Laden zum Bewegen‘) und ein Teil des japanischen Satzes „Ocha demo ikaga desuka“ – was in etwa bedeutet „Wie wärs mit einer Tasse Tee?“ als Hinweis auf eine mögliche Zeitnutzung während des Ladevorgangs.

Das Logo ist ein Emoticon, dessen Augen aus den symbolischen Polen einer Batterie bestehen, und dessen lächelnder Mund die Freude auf eine glückliche Zukunft mit dem Schwung einer Bewegung kombinieren soll. Die Farbe des Logos soll an Ökologie und Grünen Tee erinnern.[1]

Konsortium

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Mitglieder des CHAdeMO-Industriekonsortiums, das den Standard schuf und am 15. März 2010 einführte, sind Tepco, Nissan, Mitsubishi und Fuji Heavy Industries (die Herstellerfirma der Marke Subaru). Hitachi, Honda Motor, Panasonic und Toyota schlossen sich später als leitende Mitglieder an. Dazu kommen mehr als 300 weitere Mitglieder unterschiedlicher Mitgliederklassen, die als Hersteller von Fahrzeugen oder Lade-Infrastruktur bzw. als Lade-Infrastruktur-Betreiber Zugriff auf das CHAdeMO-Protokoll nehmen können oder die Verbreitung des Ladestandards unterstützen möchten.[2]

Funktionsweise

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Beim CHAdeMO-Protokoll verbindet sich das Batteriemanagementsystem (BMS) des Autos mit dem Computer der Schnellladestation zu einem Master-Slave-System. Das BMS des Autos (Master) meldet der Ladestation (Slave)

  1. den aktuellen Ladezustand des Fahr-Akkus;
  2. die Gleichspannung und maximale Stromstärke, mit der geladen werden darf; (Die Spannung bewegt sich bei diesen Verfahren im Bereich von 300 bis 500 Volt und die Stromstärke erreicht aktuell bis zu 350 Ampere, zukünftig bis 1 kV und 400 A.[3])
  3. Spannung, Temperatur und andere Parameter des Akkus.

Die Ladestation passt daraufhin die Ladeparameter (Spannung, Stromstärke) an die vom BMS des Autos mitgeteilten Akkuparameter an. Auf diese Weise wird der Ladevorgang vom Auto aus gesteuert, was zu möglichst rascher und gleichzeitig schonender Aufladung des Akkus führen soll.

Typische Ladeleistungen von CHAdeMO-Ladesäulen:

  • bis 20 kW – bis 500 V DC Ladespannung, bis 50 A Ladestrom (für Standorte, an denen ein 50-kW-Anschluss an das Versorgungsnetz nicht wirtschaftlich verfügbar ist)
  • bis 50 kW – bis 500 V DC Ladespannung, bis 125 A Ladestrom (typische CHAdeMO-Ladesäule, größte Verbreitung)
  • bis 100 kW – bis 500 V DC Ladespannung, bis 200/250 A Ladestrom (August 2017: weiter geringe Verbreitung)
  • bis 150 kW – bis 500 V DC Ladespannung, bis 350 A Ladestrom (August 2017: wenige Säulen in Europa)
  • bis 400 kW – bis 1000 V DC Ladespannung, bis 400 A Ladestrom, neuer Ladestandard CHAdeMO 2.0 (geplant für 2020).[4][3]
  • bis 500 kW – bis 1500 V DC Ladespannung, bis 600 A Ladestrom, neuer Ladestandard CHAdeMO 3.0 (veröffentlicht am 24. April 2020) mit neuem Stecksystem (Arbeitstitel "ChaoJi")[5]

Die tatsächlich zum Einsatz kommende Ladeleistung bildet sich als Minimum der Vorgaben der Säule (Spannung, Stromstärke) und des BMS im Auto (Spannung, Stromstärke). Die Ladeleistung variiert dabei über die Zeit der Ladung.

Obwohl CHAdeMO erst ab 2020 Ladesäulen mit bis zu 400 kW Maximalleistung (1000 V, 400 A) anbieten will,[3] hat Chargepoint bereits 2017 400-kW-Dual-Standard-Lader mit CCS und CHAdeMO vorgestellt.[6]

CHAdeMO-Stecker (Tepco)

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CHAdeMO-Stecker

Das CHAdeMO-Stecksystem des Herstellers Tepco wird in verschiedenen Varianten angeboten. Bei älteren Implementationen ist das gesamte Steckergehäuse aus Metall-Druckguss gefertigt, bei neueren Varianten ist der eigentliche Steckerteil aus Kunststoff gefertigt. Durch die Anzahl der Kontakte und der Kontaktfläche der DC-Pins ist die Steckkraft so hoch, dass Tepco auch Varianten mit Hebel anbietet, die zur Unterstützung beim Einstecken dienen. Die Verriegelung des Stecksystems ist im Kabelstecker implementiert.

Beim CHAdeMO-Stecksystem sind die DC-Hochvolt-Pins fahrzeugseitig als Buchse ausgeführt, kabelseitig als Stift (mit Berührungsschutz). Das Design ist also genau invers zum CCS-Stecksystem.

Die Kontaktbelegung ergibt sich aus folgender Tabelle:[7][8]

Pin Nr. ID Name bzw. Funktion Pin-Durchmesser [mm] Leitungsquerschnitt [mm²]
1 PE Referenz-Masse für Isolations-Prüfung 1,6 0,75
2 CP1 Kontroll-Relais (1 von 2) 1,6 0,75
3 n.c. (nicht zugewiesen) 1,6 –
4 CP3 Signal für Ladebereitschaft 1,6 0,75
5 − Gleichstrom-Minuspol 9,0 150A : 42,4
200A : 53,5
6 + Gleichstrom-Pluspol 9,0 150A : 42,4
200A : 53,5
7 CS Verbindungs-Check 1,6 0,75
8 CAN-H Datenverbindung (CAN-Bus High) 1,6 0,75
9 CAN-L Datenverbindung (CAN-Bus Low) 1,6 0,75
10 CP2 Kontroll-Relais (2 von 2) 1,6 0,75

ChaoJi-Stecker

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ChaoJi-Stecker – Draufsicht auf den Kabelstecker
3D-Ansicht des CHAdeMO 3.0 "ChaoJi" Kabel-Steckers

Ein neuer, „ChaoJi“ genannter Stecker ist das designierte Stecksystem für die im April 2020 von japanischen und chinesischen Herstellern veröffentlichte CHAdeMO-3.0-Spezifikation. Zertifizierung des Systems und erste Fahrzeuge wurden 2023 erwartet, Nutzfahrzeuge in China schon ab 2021. Der Stecker wurde gemeinsam mit der chinesischen GB/T-Ladenorm entwickelt. Erste Publikationen zeigen, dass kombinierte AC/DC-Fahrzeugbuchsen geplant sind, sowohl für den IEC Typ 1 (SAE J1772) als auch für den IEC Typ 2 Stecker, ähnlich dem CCS-System. Kabeladapter wären für alle gängigen DC-Ladesysteme möglich (CHAdeMO 2.0, GB/T 2015, CCS und Tesla Typ 2).[9] CHAdeMO 4.0/Ultra-ChaoJi sollte 2023 veröffentlicht werden, und dann mit weiteren DC-Leitern auch Laden im Megawattbereich erlauben.[10]

Im Unterschied zum CCS verzichtet der ChaoJi-Stecker auf eine Kombination mit AC-Stecksystemen, egal ob einphasiger oder dreiphasiger Wechselstrom, und positioniert alle für den Ladevorgang benötigten Kontakte näher bei den DC-Kontakten; der Kabelstecker ist daher kompakter als die CCS-Kabel-Kupplung mit ausgesparten AC-Kontakten. Die kombinierte ChaoJi/Typ2-Fahrzeugkupplung ist nur geringfügig größer als ein CCS-Fahrzeugstecker. Die Verriegelung des Stecksystems ist auf der Fahrzeugseite implementiert.

Pin ID Name bzw. Funktion Pin-Durchmesser [mm]
DC+ Gleichstrom Pluspol 10
DC- Gleichstrom Minuspol 10
S+ Datenverbindung (CAN-Bus High) 3
S- Datenverbindung (CAN-Bus Low) 3
PE Referenz-Masse für Isolations-Prüfung 6
CC2 Verbindungs-Check Fahrzeug 3
CC1 Wecken Fahrzeug, Verbindungs-Check Ladestation 3

Kompatibilität und Standardisierung

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Ladestation mit CHAdeMO-Schnittstelle

Das CHAdeMO-Protokoll ist kompatibel mit japanischen Ladesteckern vom Stromkonzern Tepco. Es ist hingegen nicht kompatibel mit anderen Ladesteckern (z. B. IEC 62196 Typ 1, IEC 62196 Typ 2 oder die daraus abgeleiteten CCS-Stecker), da die CHAdeMO-Ladekommunikation einen Zwei-Draht-CAN-Bus sowie separate Signalleitungen benötigt. Allerdings ist der Mehraufwand zur Umsetzung einer Gleichstromladesäule für beide Standards (CHAdeMO und CCS) gering, so dass kombinierte Lösungen existieren.[11]

Das CHAdeMO-Protokoll ist mittlerweile auch international im Rahmen der ISO-Normung als Gleichstromladestandard anerkannt: so wurde das Protokoll in die Normen ISO/IEC 61851-23 und ISO/IEC 61851-24 aufgenommen.[12][13]

Für Fahrzeuge, die nach dem Combined Charging System (CCS) mit Gleichstrom schnellladen können, ist auch ein CCS-auf-CHAdeMO-Adapter technisch vorstellbar. Er wird aber bisher nicht angeboten. Anlässlich des zweiten EV World Summit im Juni 2013 haben sowohl ein Sprecher der CHAdeMO-Gruppe und der Volkswagen-Gruppe darauf hingewiesen, dass beide Systeme (CHAdeMO und Combo 2/CCS) keine Konkurrenz beider Standards für die Gleichstromladung bedeutet, wenn die Schnellladestationen mit Anschlüssen für beide Systeme ausgestattet werden (die Zusatzkosten für ein weiteres Ladeprotokoll/Ladeverfahren liegen bei gerade 5 %) – daher empfehlen z. B. Nissan und Volkswagen gemeinschaftlich die Errichtung von „multi-standard fast chargers“, die sowohl von Fahrzeugen mit CHAdeMO- wie auch mit Combo-2-(CCS)-Anschluss angesteuert werden können.[14] Entsprechende Ladesäulen werden auch bereits angeboten.[11] Volkswagen verwendet diese Multi-Standard-Schnellladesäulen in Deutschland überhaupt nicht, Nissan nur an ausgewählten Standorten.

Fahrzeugliste

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Folgende Elektroautos oder Plug-In-Hybride können nach dem CHAdeMO-Protokoll laden:

Dazu kommen viele weitere batterieelektrische Fahrzeuge und Plug-In-Hybride für den japanischen oder koreanischen Markt.

Verbreitung

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Die Schnellladestationen nach Chademo-Standard wurden durch den Stromversorger TEPCO in Japan in großer Zahl installiert – TEPCO hat hierfür ein eigenes Verteilernetz aufgebaut, um die Stromtankstellen zu versorgen.[22]

Im Mai 2023 waren insgesamt 17.838 gemeldete Stationen aktiv.[23]

Anzahl Chademo-Ladestationen verschiedener Länder:[24][25]
Land März 2012 Oktober 2014 September 2017 Mai 2023
Deutschland 18 90 683 3995
Österreich 3 28 146 618
Schweiz 6 55 168 648
Australien 1
Belarus 7 69
Belgien 3 37 49 223
Dänemark 3 56 120 274
Estland 168 150 241
Finnland 50 460
Frankreich 9 222 315 1102
Großbritannien 36 333 360 652
Hong Kong 3
Irland 19 66 139
Island 8 16 58
Italien 1 14 45 1282
Japan 1050 2819
Luxemburg 1 2 2 22
Niederlande 21 141 203 930
Norwegen 16 138 593 2787
Polen 4 16 446
Portugal 18 17 115
Slowenien 1 2 40 84
Spanien 6 119 326
Schweden 5 73 200 708
Tschechien 46 894
Türkei 1 1 0 24
Ungarn 1 12 20 162
USA 26 934 2000
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Commons: CHAdeMO – Sammlung von Bildern, Videos und Audiodateien

Einzelnachweise

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  1. ↑ General Outline of "CHAdeMO Association". TEPCO, 15. März 2010, abgerufen am 12. April 2021 (englisch).
  2. ↑ CHAdeMO Full Member List. (PDF; 444 KB) In: chademo.com. 31. Mai 2017, archiviert vom Original am 23. Oktober 2017; abgerufen am 17. September 2023 (englisch).
  3. ↑ a b c CHAdeMO High Power, abgefragt am 31. Mai 2019
  4. ↑ CHAdeMO 2.0 ermöglicht bis zu 400 kW Ladeleistung, abgefragt am 30. Juni 2018
  5. ↑ chademo.com: CHAdeMO 3.0 released: the first publication of ChaoJi, the new plug harmonised with China’s GB/T (Memento vom 27. April 2020 im Internet Archive)
  6. ↑ https://electrek.co/2017/01/05/chargepoint-400-kw-charing-electric-vehicle-range/
  7. ↑ chademo.com: Technology Overview (Memento vom 16. April 2021 im Internet Archive)
  8. ↑ Electric mobility case study for Finland, abgefragt am 27. April 2020
  9. ↑ European TWG Meeting 2019-10-17, abgefragt am 27. April 2020
  10. ↑ https://www.chademo.com/technology/high-power
  11. ↑ a b abb.com: Ladeinfrastruktur für Elektrofahrzeuge (Memento vom 4. Oktober 2013 im Internet Archive; PDF; 199 KB)
  12. ↑ CHAdeMO officially recognised as international DC fast charging standard published by IEC. AutomotiveWorld-Internetportal, 18. März 2014 (englisch)
  13. ↑ transportevolved.com: CHAdeMO electric car quick charge protocol becomes official international standard (Memento vom 22. Juli 2014 im Internet Archive) (englisch)
  14. ↑ 2013 World EV Summit in Norway – Chademo, Nissan and Volkswagen align on promoting multi-standard fast chargs to accelerate infrastructure deployment and EV adoption. (PDF; 156 kB) In: chademo.com. 11. Juni 2013, archiviert vom Original am 25. September 2013; abgerufen am 17. September 2023 (englisch).
  15. ↑ bmw.co.jp: BMW Group kündigt nachhaltige Mobilität der nächsten Generation „BMW i3“ und „BMW i8“ an (Memento vom 29. Juni 2015 im Internet Archive) (japanisch)
  16. ↑ http://www.etnews.com/20170222000205
  17. ↑ http://www.mykiasoulev.com/forum/viewtopic.php?t=685&start=10
  18. ↑ mahindrauk.com: Specifications – Mahindra e2o (Memento vom 3. August 2016 im Webarchiv archive.today)
  19. ↑ CHAdeMo charging for Tesla Roadster. In: quickchargepower.com. Archiviert vom Original am 6. Juni 2017; abgerufen am 17. September 2023.
  20. ↑ quickchargepower.com: JdeMo charging for Rav4EV (Memento vom 19. August 2016 im Internet Archive)
  21. ↑ a b chademo.com: CHAdeMO technical roadmap (Memento vom 3. August 2016 im Internet Archive; PDF; 5,36 MB, englisch)
  22. ↑ Universität Hohenheim, Forschungszentrum Innovation und Dienstleistung: Die Durchsetzung von Schnittstellen in der Standardsetzung: Fallbeispiel Ladesystem Elektromobilität. (PDF; 4,46 MB) 27. Juni 2012, S. 29, archiviert vom Original am 23. Oktober 2015; abgerufen am 17. September 2023 (ISSN 1868-0720): „Die deutsche Industrie greift auf das herkömmliche Stromverteilernetz zurück. Tepco hingegen hat für CHAdeMO ein eigenes Verteilernetz aufgebaut.“
  23. ↑ goingelectric.de – Ladestecker Statistik
  24. ↑ CHAdeMO Association celebrates 13500 CHAdeMOs worldwide. In: chademo.com. 10. Januar 2017, archiviert vom Original am 21. Oktober 2017; abgerufen am 17. September 2023 (englisch).
  25. ↑ goingelectric.de – CHAdeMO-Ladestecker
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