Ladesäule

Da werksbedingte Elektromobilität eine immer wichtigere Rolle in vielen Unternehmen spielt, wurde im Rahmen des Projektes PHI-Factory untersucht wie Ladeinfrastruktur für elektrische Fahrzeuge im industriellen Umfeld, speziell als Ergänzung zum hybriden Speichersystem, intelligent genutzt werden kann. Hierfür wurde eine individuell konzipierte Ladesäule mit drei Ladepunkten vor der ETA-Fabrik realisiert.

Bild: IMS
Ladesäule vor der ETA-Fabrik

Die Ladesäule ist energetisch mit der Fabrik verbunden und stellt somit elektrisches Flexibilitätspotenzial zur Verfügung, welches im Rahmen der Produktionsprozesse in unterschiedlichen Anwendungsfällen genutzt werden kann. Es kann sowohl einphasiges als auch dreiphasiges Laden realisiert werden. Die Ladesäule entspricht den Sicherheitsanforderungen an Ladesäulen im öffentlichen Raum und ist mit zusätzlicher umfangreicher Mess- und Überwachungshardware ausgestattet. Die Steuerung der Ladesäule und die Umsetzung verschiedener Ladestrategien wird durch eine SPS in der Ladesäule realisiert. Diese ist zum einen mit den Elektromobilitätscontrollern zur Kommunikation mit den ladenden Fahrzeugen und zum anderen mit der zentralen Fabriksteuerung verbunden. Die Kommunikation zwischen Fahrer und Ladesäule wird über ein Touchdisplay in der Säule realisiert. Als Gehäuse wurde eine Edelstahllösung für die Außenaufstellung gewählt, die allen Schutzanforderungen entspricht und sich in das Design der Fabrik einfügt.

Bild: IMS
Blick in die Ladesäule

Die ladesäuleneigene SPS übernimmt neben der Strategieberechnung und Steuerung der Ladevorgänge auch Kommunikationsaufgaben. Hierbei wird auf den in der Fabrik vorherrschenden Standard OPC UA zurückgegriffen. Softwareseitig wurde auf der SPS der Ladesäule neben der Kommunikation die Implementierung der Steuerung vorgenommen, die die verschiedenen Komponenten der Ladesäule (Ladecontroller, Sicherungen, Messgeräte, Verriegelungsaktuatoren etc.) verbindet und steuert. Diese beinhaltet auch eine benutzerfreundliche Bedienungsoberfläche am Touchdisplay der Ladesäule.

An allen drei Ladepunkten ist das verzögerte Starten, Unterbrechen und Wiederaufnehmen von Ladevorgängen ohne manuelle Betätigung möglich. Außerdem kann während eines Ladevorgangs durch Anpassen des Ladestroms die Ladeleistung stufenlos verändert werden. Mit der aufgebauten Ladeinfrastruktur und den genannten Funktionen können somit verschiedene Strategien implementiert und im Realbetrieb getestet werden. Hierbei sind Einzellösungen denkbar, die ausschließlich die Ladeinfrastruktur betreffen, aber vor allem auch integrierte Strategien, die z.B. mit dem hybriden Speichersystem oder anderen energetischen Komponenten oder Prozessen der Fabrik wechselwirken.