Von der Zukunft der Mobilität profitieren

Elektromobilität Key Visual

Ladeinfrastrukturen für Elektromobilität – mit SIMATIC effizient und zukunftssicher automatisiert

Insbesondere in Ballungsräumen gewinnt die Elektromobilität rasant an Bedeutung. Entsprechend werden Ladeinfrastrukturen für elektrische Kraftfahrzeuge zunehmend zur lohnenswerten Investition, die entsprechende Gewinne verspricht. Grundvoraussetzungen für Systeme zur Realisierung von Ladelösungen im öffentlichen Raum sind Anpassungsfähigkrit und die Möglichkeit zur Integration in bestehende Infrastrukturen. Hierin liegt die Stärke des SIMATIC Portfolios: Freie Skalierbarkeit, offene Schnittstellen und geringer Flächenbedarf sorgen für leichte Integration in bestehende Infrastrukturen und höchste Skalierbarkeit.

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SPS 2019 carbon footprint
SPS 2019 in Nürnberg, Halle 11, 26. Nov - 28. Nov

Reduce your Carbon Footprint – The time to act is now!

Wir haben die Möglichkeit, die globale Erwärmung in Schach zu halten - wenn alle, auch die Industrie, ihren Beitrag dazu leisten. Wie können wir das tun? Eine Antwort darauf ist mehr Effizienz. Finden Sie heraus, mit welchen Produkten und Lösungen Sie die Energieeffizienz in Ihrer Umgebung steigern und damit Ihren CO2-Fußabdruck reduzieren können.

 

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Anwendungsfelder

Ladeinfrastrukturen jeder Größenordnung schnell und effizient implementiert

Ob Sie eine einzelne Ladesäule planen oder einen Großparkplatz als Ladezentrale für zahlreiche eCars: in jedem Fall ist eine effiziente, möglichst kostengünstige und in jeder Hinsicht zukunftssichere Automatisierung des Ladevorgangs die Grundvoraussetzung für den sicheren und wirtschaftlichen Betrieb Ihrer Ladeinfrastruktur. Das Siemens SIMATIC-Portfolio schafft hierfür die optimale technische Basis.

Alles in einem autonomen Gerät

Die allein stehende Ladesäule ist ein günstiges Konzept für das Laden vereinzelter eCars, beispielsweise mit dezentral erzeugtem Strom aus regenerativen Quellen. 

Eine solche Ladesäule muss sämtliche Aufgaben autonom erfüllen – einschließlich der Kommunikation mit dem Backend für das Handling der Anmelde-, Verifizierungs- und Abrechnungsdaten. 

Ein auf dem SIMATIC-Portfolio basierendes Konzept erlaubt die Entwicklung ebenso kompakter wie zuverlässiger Ladesäulen, die auch das Wechselstromladen nach IEC 61851-1 Mode 3 unterstützen und über alle gängigen Protokolle mit dem Backend kommunizieren können. Dank der Windows-Plattform auf dem SIMATIC Open Controller kann die Kommunikation zu Backend-Apps über standardisierte Protokolle wie OCPP schnell und einfach integriert werden.

Die Kernkomponenten im Überblick

Die Stromtankstelle mit mehreren Ladepunkten

Mit der zunehmenden Bedeutung der Elektromobilität werden ECC-Lösungen für Street-Side Parking oder für Wohngebiete immer beliebter. Vielerorts gelten sie inzwischen als Ausweis gehobener Wohnqualität.

Die einzelnen Ladepunkte sind bei solchen Lösungen von einem zentralen Schaltschrank gesteuerte, quasi passive Satelliten. Dies ermöglicht im Vergleich zur klassischen Ladesäule eine platzeffizientere Installation. Die Anmeldung der Kunden und Freischaltung dieser Satelliten erfolgt beispielsweise zentral am Schaltschrank, in dem sich auch die verschiedenen SIMATIC- und SIRIUS-Komponenten zur Steuerung des Ladevorgangs und zur Kommunikation mit dem Backend befinden. Dank der Windows-Plattform auf dem SIMATIC Open Controller kann die Kommunikation zu Backend-Apps über standardisierte Protokolle wie OCPP schnell und einfach integriert werden.

Die Kernkomponenten im Überblick

Viele eCars gleichzeitig laden

Insbesondere für Unternehmen kann es lohnenswert sein, den eigenen Großparkplatz oder das Parkhaus mit einer umfangreichen Ladeinfrastruktur auszustatten.

Dank der kompakten Bauweise aller SIMATIC-Komponenten ist der Platzbedarf hierfür gering, bereits bestehende Parkflächen können mühelos nachgerüstet werden. So wird das effiziente Laden und das Management einer gesamten Flotte von eCars möglich. Ein SIMATIC WinCC-Leitsystem und eine zentrale Steuerung mit einem SIMATIC S7-1500 Controller interagieren bei einem solchen System mit mehreren dezentralen Schaltschränken und einer Vielzahl einzelner Satelliten, intelligente Lösungen für das Energie- und Lademanagement gewährleisten eine hohe Verfügbarkeit. Durch die Anbindung des SIMATIC WinCC-Leitsystems zum Backend, beispielsweise via OCPP, lassen sich auch komplexere Funktionen wie Flottenmanagement oder ein übergeordnetes Energiemanagement realisieren.

Die Kernkomponenten im Überblick

Ladeinfrastrukturen für Elektromobilität

Die E-Mobilität ist weiter auf dem Vormarsch.

Ladeinfrastruktur für Elektromobilität entsteht auf der ganzen Welt.
Sie wollen Teil dieser Erfolgsgeschichte sein?

Dann setzen sie auf unsere hoch modernen und standardisierten Produkte.

Exemplarischer Schaltschrankaufbau

Effiziente Ladeinfrastrukturen mit SIMATIC-Produkten

Bei der Realisierung von Ladeinfrastrukturen für Public und Semi-public Charging spielt das SIMATIC-Portfolio seine Stärken voll aus. Ein wesentlicher Vorteil besteht im nahtlosen Zusammenspiel aller Komponenten im Schaltschrank sowie mit übergeordneten Systemen. Dank integrierter standardisierter und offener Protokolle ist die nahtlose Interaktion mit diesen problemlos möglich.

Dank ihrer hohen, den Anforderungen im industriellen Umfeld entsprechenden Robustheit und Zuverlässigkeit bieten SIMATIC-Geräte ein Maximum an Zukunftssicherheit und Wirtschaftlichkeit bei der Realisierung von AC- und DC-Ladelösungen für elektrische Kraftfahrzeuge.

In dieser schematischen Darstellung werden die Funktion und das Zusammenspiel der einzelnen Elemente im Schaltschrank erläutert.

Der kompakte und leistungsstarke Controller

Basis für Ladelösungen von Siemens ist der SIMATIC ET 200SP Open Controller mit integrierter Windows-Plattform. Er ermöglicht eine direkte Backend-Anbindung, beispielsweise über OCPP.

Der leistungsfähige Controller bringt in einem einzigen, kompakten Gerät die Funktionen eines PC-basierten Softwarecontrollers mit Visualisierung, PC-Anwendungen und zentralen I/Os zusammen und kann dank offener Schnittstellen einfach in überlagerte Systeme eingebunden werden. Durch die zentrale Steckbarkeit der SIMATIC ET 200SP-Module ist der Open Controller für die Steuerung, Regelung und Überwachung aller Ladevorgänge zuständig. Die integrierten USB-Schnittstellen erlauben den direkten Anschluss von RFID-Readern zur Identifikation der Nutzer. Das In-Depth Security-Konzepts der SIMATIC-Produktlinie schützt den Controller zuverlässig vor Fremdzugriffen und Manipulationen von außen.

Gesteuert wird der SIMATIC ET 200SP Open Controller über den bereits installierten und vorkonfigurierten SIMATIC S7-1500 Software Controller, die PC-basierte Variante der SIMATIC S7-1500. Dieser läuft unabhängig von Windows und gewährleistet dadurch eine hohe Systemverfügbarkeit. 

Weitere Informationen:

Das flexible, robuste HMI-Panel

Die robusten und outdoorfähigen SIMATIC HMI-Panel ermöglichen die komfortable und einfache Bedienung und Überwachungdes Ladevorgangs. Dank der 7- oder 15-Zoll daylight-readable Widescreen-Displays mit automatischer oder manueller Dimmung sind die langlebigen Panels sowohl bei prallem Sonnenschein als auch im Dunkeln jederzeit blendfrei ablesbar.

Optimiert für Außenanwendungen können die außerordentlich UV-beständigen Panels im weiten Temperaturbereich von -30°C bis +60°C zuverlässig betrieben werden. Die Gerätefront entspricht Schutzklasse IP66 und bietet damit hohen Schutz gegen Eindringen von Staub und Wasser. Das besonders robuste Display gewährleistet bestmöglichen Schutz gegen Luftfeuchte, Betauung und thermische Spannungen.

Weitere Informationen:

Der Industrial Ethernet Switch

SCALANCE X Industrial Ethernet Switches sorgen für die sichere industrielle Kommunikation innerhalb einer Ladeinfrastruktur und zur sicheren Kopplung dieser an ein übergeordnetes Netz oder das Internet, zur Kommunikation mit dem Backend. 

Die Switches bieten neben FastConnect-Anschlusstechnik für RJ45, M12 und Lichtwellenleiter verschiedene, wahlweise optische oder elektrische Schnittstellen und unterstützen zahlreiche IT-Standards.

Weitere Informationen:

Der RFID-Reader

Mit dem SIMATIC RF1060R RFID-Reader kann die elektronische Kundenidentifizierung und die Freigabe des Ladevorgangs besonders einfach und flexibel implementiert werden. Als Basis für die Identifikation können bereits vorhandene Karten, beispielsweise Mitarbeiterausweise oder Kreditkarten, genutzt werden. Das erhöht die Bedienerfreundlichkeit und reduziert Kosten. 

RFID-Reader können entweder via USB-Schnittstelle an den SIMATIC ET 200SP Open Controller oder an ein SIMATIC ET 200SP PtP Modul mit RS485/RS232 angeschlossen werden.

Weitere Informationen:

Energiedaten und Stromflüsse erfassen

Mit dem SIMATIC ET 200SP Energy Meter werden die Strom- und Spannungswerte beim Ladevorgang erfasst und remanent gespeichert. Die erfassten Werte können im Modul zur Auswertung der Anteile von Wirk-, Blind- und Scheinleistung verwendet werden. 

Dank des Energy Meters kann zudem eine Phasenschieflast leicht erkannt werden. Dies schafft die Grundlage für die Realisierung eines Lastmanagements.

Weitere Informationen:

DC-Laden mit CHAdeMO

Durch die Kombination des SINAMICS DCP und des PN/CAN Gateways können DC-Ladelösungen mit dem auf CAN basierenden Kommunikations-Standard CHAdeMO realisiert werden. Der SIMATIC PN/CAN Gateway stellt dabei die Kopplung zwischen PROFINET und CAN sicher. Im Gegensatz zum AC-Laden übernimmt der SINAMICS-Konverter beim DC-Laden die Leistungssteuerung. Er kann direkt via PROFINET angeschlossen und entsprechend einfach im TIA Portal in Betrieb genommen werden.

Der SINAMICS DCP DC-DC-Konverter ist ein bidirektionaler Hoch- und Tiefsetzsteller mit skalierbarer Leistung und gutem Wirkungsgrad. Mit ihm kann bei variablen Spannungsniveaus Strom in beide Richtungen fließen. Dank seiner hohen internen Schaltfrequenz ist der SINAMICS DCP leicht und kompakt, sodass er wenig Platz im Ladeterminal benötigt. 

Weitere Informationen:

Der speziell entwickelte Ladecontroller

Der auf Basis der SIMATIC ET 200SP entwickelte Ladecontroller TM ECC 2x PWM ST steuert das IEC 61851-konforme konduktive Laden von eCars. Er steht für Kostenoptimierung und Platzersparnis bei der Entwicklung einer Ladeinfrastruktur, wobei zentrale und dezentrale Konzepte und normkonforme AC-Ladeinfrastrukturlösungen mit Lastmanagement umgesetzt werden können. Pro Modul können zwei Ladepunkte realisiert werden.

Das parametrierbare SIMATIC ET 200SP-Technologiemodul ermöglicht die direkte Auswertung der Ladezustände und gewährleistet dank integrierter DQ-Ausgänge die zeitkritische Schützabschaltung gemäß IEC 61851. Da die Ansteuerung der Steckerverriegelung im Ladecontroller integriert ist, können Steckerverriegelungen direkt angesteuert werden.

Für das SIMATIC ET 200SP TM ECC Modul ist im TIA Portal ein Funktionsbaustein verfügbar, der die Inbetriebnahme erleichtert. Die Möglichkeit, dem Modul über den Programm-Baustein direkt einen maximalen Ladestrom vorzugeben, ermöglicht die einfache Realisierung eines Lastmanagements.

Weitere Informationen:

Der speziell entwickelte Ladecontroller

Der auf der Basis der SIMATIC ET 200SP entwickelte Ladecontroller ET 200SP TM ECC PL ST steuert konduktive Ladevorgänge gemäß IEC61851 und DIN70121 (ISO15118*).. Das ET 200SP TM ECC PL ST ermöglicht hierbei die im Standard DIN SPEC 70121 definierte Powerline Green Phy Kommunikation in Kombination mit einem pulsweitenmodulierten Signal nach IEC 61851.

Neben der Kommunikation bietet das Technologiemodul auch 2 Digitalausgänge zur normengerechten Abschaltung der DC-Trennschalter innerhalb von 30 msec.

Es kann innerhalb einer ET 200SP Station zentral bei DC-Ladesäulen als auch bei dezentralen Ladepunkten in Verbindung mit einer IM 155-6 eingesetzt werden, dabei gilt die freie Steckplatzwahl.

In Abhängigkeit der Systemanforderungen bieten der Open Controller ET 200SP CPU 1515 PC als Basis für Abrechnungssoftware oder Backendanbindung und weitere ET 200SP Module wie das ET 200SP AI 4xRTD/TC zur Temperaturüberwachung des Ladekabels ein flexibles modulares Gesamtkonzept.

Als wesentlicher Bestandteil des Moduls liefert der zugehörige Funktionsbaustein eine simplifizierte Ablaufsteuerung des komplexen Ladestandards DIN70121 (ISO 15118) zum schnellen und effizienten Erstellen einer Ladeapplikation.

Weitere Informationen:

Ladeleistung sicher Schalten

Schütze und Sicherungen gewährleisten das sichere Zu- und Wegschalten der Ladeleistung. Unabhängig davon, ob ein- oder dreiphasig geladen wird, kann zur Schaltung der Schütze und damit zur Freigabe des Ladestroms der integrierte DQ-Ausgang des SIMATIC ET 200SP TM ECC Technologiemoduls verwendet werden. Wird der Aufbau um das SIMATIC ET 200SP Energy Meter-Modul ergänzt, kann die Auslastung der verschiedenen Phasen erkannt werden, um mithilfe ET 200SP DQ-Module gesteuerter Schützverschaltungen die gleichmäßige Verteilung zu gewährleisten. Die Kombination aus Schütz-Kaskadierung und Steuerbarkeit des Ladestroms ermöglicht somit ein programmgesteuertes, flexibles Lademanagement. Bei Kurzschluss oder Überlast bieten die kompakten SIRIUS Leistungsschalter zuverlässigen Schutz.

Weitere Informationen:

Vorteile

Ganz einfach rundum überzeugend: Ladeinfrastrukturen mit SIMATIC Produkten

Ob als Systemintegrator, als OEM als Schaltschrankbauer oder als Endkunde: Eine Ladeinfrastruktur auf der Basis des SIMATIC-Portfolios bietet Ihnen spürbare Vorteile.  Sowohl beim Engineering und bei der Inbetriebnahme als auch im laufenden Betrieb sorgen die für SIMATIC-Geräte typischen Vorteile wie das einfache Engineering im TIA Portal, die im Controller integrierte Windows-Plattform und die flexiblen Anbindungs- und Erweiterungsmöglichkeiten für höchste Zeit- und Kosteneffizienz. Und wer sein eCar aufladen möchte, freut sich jedes Mal wieder über die unkomplizierte Bedienung der Ladestation.
Referenzen

Erfolgreich im Einsatz

Ladeinfrastruktur-Lösungen von Siemens auf der Basis von SIMATIC ET 200SP IO-Systemen sind praxisbewährt. Sie ermöglichen die Entwicklung neuartiger Ladestationen für alle drei in Europa verbreiteten Ladestandards. 

Ein stimmiges Konzept

Optimale Lösungen für öffentliche und halböffentliche Ladelösungen

Ob einzelne Ladesäulen oder großflächigere Ladeinfrastrukturen mit einer zentralen Steuerung und einer Vielzahl an Ladeanschlüssen: Die maßgeschneiderten ECC-Lösungen von Siemens bieten Ihnen dank der in die Ladeinfrastruktur integrierten SIMATIC Controller zahlreiche praktische Vorteile. Vor allem sichern sie Ihre Investitionen und gewährleisten ein Höchstmaß an Zukunftssicherheit, denn sie sind grundsätzlich offen und flexibel, skalierbar und erweiterbar.

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