Tragbares Ladegerät für Elektrofahrzeuge
Heim-Wallbox für Elektrofahrzeuge
DC-Ladestation
BESS-Ladestation
V2G V2H V2V V2L
EV-Lademodul
Gleichstrom-Ladeanschluss
Zubehör für Elektrofahrzeuge
Da sich die globale Transportbranche hin zu kohlenstoffarmer und elektrifizierter Mobilität entwickelt, gewinnt der Bedarf an extrem hoher Ladeleistung für große Geräte wie Schwerlastfahrzeuge, Schiffe, Flugzeuge und Baumaschinen zunehmend an Bedeutung. Das Megawatt-Ladesystem (MCS) mit einer Ladeleistung von bis zu 3,75 MW hat sich zu einer Schlüsseltechnologie für die Elektrifizierung in diesen Bereichen entwickelt. MCS verkürzt nicht nur die Ladezeit deutlich, sondern erfüllt auch die Anforderungen anspruchsvoller und hochfrequenter Betriebsszenarien und leistet damit einen wichtigen Beitrag zur Energiewende.
Die Batteriekapazität von Großfahrzeugen ist oft um ein Vielfaches höher als die von Pkw, und herkömmliche Ladeverfahren reichen für die schnelle Energieversorgung großer Maschinen und Anlagen kaum aus. Daher müsste der Ladeleistungsbedarf im Vergleich zum europäischen CCS-Standard (Gleichstromladung) idealerweise um das 10- bis 15-Fache erhöht werden (siehe Abbildung 1). MCS kann derzeit Nutzfahrzeugbatterien durch Erhöhung von Spannung und Stromstärke in 45 Minuten auf 80 % Ladezustand laden. Dies erfordert eine maximale Leistung von 3,75 MW und entspricht der gesetzlich vorgeschriebenen Ruhezeit für Langstreckenfahrten.
Im Vergleich zu den Standards GB/T, CHAdeMO, CCS und NACS erreicht MCS eine Reduzierung der Ladezeit um das 4,2- bis 15-Fache. Technisch gesehen basiert MCS auf CCS, es bestehen jedoch in einigen Aspekten signifikante Unterschiede zwischen den beiden:
Ladeschnittstelle und Kommunikation auf niedriger Ebene
Die gemäß IEC TS 63379 definierte MCS-Schnittstelle ist in der Lage, Ströme bis zu 3000 A zu übertragen und Spannungen bis zu 1250 V zu unterstützen. Für die höchsten Leistungsszenarien ist eine Flüssigkeitskühlung zwingend erforderlich.
Der Low-Level-Kommunikationsstandard von MCS ist IEC 61851-23-3 (voraussichtliche Veröffentlichung: 2026). Die Ansteuerung des Pilot-Pins in MCS wird als Charge Enable (CE) bezeichnet und benötigt 5 V Gleichspannung ohne PWM. Ähnlich dem PP-Pin in CCS verwendet MCS 5 V Gleichspannung zur Einfügeerkennung (ID) und kann zudem eine 12/24-V-Stromversorgung für elektrische Zusatzgeräte bereitstellen.
1. Kommunikation auf hohem Niveau: 10BASE-T1S-Mehrpunktkommunikation
Die Kommunikation auf höherer Ebene basiert auf ISO 15118-20, wobei die erste Änderung (ISO 15118-20 Amd-1) zusätzliche Dienstkennungen für MCS einführt. Die Kommunikationsstruktur ähnelt der von CCS und verwendet TLS, TCP/IP und Ethernet. Die physikalische Schicht nutzt jedoch 10BASE-T1S gemäß ISO 15118-10. 10BASE-T1S ist ein Ethernet-Protokoll mit einem verdrillten Zweidrahtpaar, einer Bandbreite von 10 Mbit/s im Halbduplex-Betrieb und verwendet differentielle Manchester-Codierung (DME) gemäß IEEE 802.3cg. Die Kommunikation auf höherer Ebene von MCS benötigt weder Powerline Carrier Communication (PLC) noch SLAC (Signal Level Attenuation Characteristic) zur Erkennung des Verbindungsstatus.
2. PLCA-Kommunikationsmechanismus
Im Gegensatz zur Punkt-zu-Punkt-Kommunikation von Standard-Ethernet unterstützt 10BASE-T1 Mehrpunktverbindungen und den Mechanismus zur Vermeidung von Kollisionen auf der physikalischen Schicht (PLCA). Die Ladeinfrastruktur für Elektrofahrzeuge (EVSE) fungiert als Koordinator und weist jedem Knoten die ID 0 und jedem Elektrofahrzeug die ID 1 (Drop Node 1) zu. Gemäß ISO 15118-10 kann der Kommunikationsbus bis zu sechs zusätzliche Knoten (Drop Nodes) unterstützen, die beispielsweise Sensordaten, Stromstärke, Temperatur und weitere Informationen von Stecker und Steckdose übertragen. PLCA optimiert den Kommunikationsprozess, verbessert die Effizienz der Datenübertragung zwischen mehreren Knoten und gewährleistet die Synchronisierung und Sicherheit der Informationen in jedem Schritt des Ladevorgangs.
MCS-Entwicklung und -Test
Obwohl die Standardisierung von MCS noch nicht abgeschlossen ist, hat die Entwicklung von Ladesystemen für Fahrzeughersteller und die Ladeinfrastruktur bereits begonnen. Simulationen und Tests in der frühen Phase können dazu beitragen, Konstruktionsfehler zu vermeiden, Korrekturzeiten zu verkürzen und Kosten zu senken.
Die von Vector entwickelte MCS-Simulationstestlösung umfasst Funktions- und Kommunikationsentwicklungstests auf Desktop-Ebene für EVCC/SEC, Konsistenz- und Interoperabilitätstests, Leistungstests auf Megawatt-Ebene sowie die Erfassung und Analyse realer Fahrzeug- und Ladesäulendaten von EV/EVSE und erfüllt damit die Anwendungsszenarien von Ingenieuren in verschiedenen Dimensionen (Abbildung 4).
Eine Softwareplattform für die Analyse, Simulation und Prüfung von Elektrofahrzeugen/Elektrofahrzeug-Ladestationen, die die Protokolle von MCS/CCS/OCPP/GBT/CHAdeMO in verschiedenen Regionen erfüllt.
Es handelt sich um ein in die Software eingebettetes sicheres Kommunikationsmodul, das TLS 1.2/1.3-Verschlüsselung, PnC-Sicherheitszertifikatvorlagen und die Subject Trusted Root Interconnect-Authentifizierung unterstützt.
Die intelligente Ladeplatine der neuen Generation bietet eine CCS (SPS)/MCS-Hardware-Leitschaltungssimulation und unterstützt auch die Simulation von Fehlern auf der physikalischen Schicht.
Die Kommunikationsschnittstellenkarte unterstützt 10BASE-T1S und ermöglicht so die MCS-Kommunikation auf hoher Ebene sowie MultiDrop-Mehrpunktverbindungen.
Es kann ein Prüfstand mit einer maximalen Ladeleistung von 3,84 MW und 1500 V bereitgestellt werden, der ein 180 kW Hauptsteuermodul und zusätzliche Leistungsschränke zur Erweiterung umfasst.
Bereitstellung einer standardisierten ISO 15118 Testfallbibliothek und Quellcodeumgebung (vTESTstudio), die es Testern ermöglicht, schnell benutzerdefinierte Testsequenzen jenseits der Standardisierung zu implementieren.
Als Kerntechnologie der Elektrifizierung des Schwerlastverkehrs werden die Standardisierung, Zuverlässigkeit und Flexibilität von MCS den Entwicklungsprozess der Branche unmittelbar beeinflussen. Mit der kontinuierlichen Verbesserung der Standards und der Modernisierung der Testmethoden wird MCS zukünftig voraussichtlich breite Anwendung in den Bereichen Logistik, Häfen, Luftfahrt und Maschinenbau finden.
Durch den Einsatz geeigneter Entwicklungs-, Simulations- und Testwerkzeuge lassen sich die Komplexität und die potenziellen Risiken des Systems bewältigen. Das von Vector bereitgestellte System zeichnet sich durch hohe Flexibilität und Skalierbarkeit aus und ermöglicht Leistungstests bei der von MCS spezifizierten maximalen Ladeleistung. Die Toolchain unterstützt nahtlos weitere Ladestandards und deckt so die Anforderungen verschiedener Projekte optimal ab. Vector ist zudem in relevanten Normungsgremien aktiv und passt Lösungen schnell an den aktuellen Stand der MCS-Normung an.
Veröffentlichungsdatum: 21. September 2026
