Pagina 38 van: Aandrijftechniek – nummer 5 – 2019
AANDRIJFTECHNIEK | augustus 201938
Door het gebruik van moderne SiC-Mosfet’s worden de
interne energieverliezen van de Power Box tot een minimum
beperkt. Elke Power Box kan twee afzonderlijke vermogenselek-
tronica-eenheden met afzonderlijke modules accepteren en zo
twee laadstations van stroom voorzien. Met zes oplaadpunten
zijn bijvoorbeeld drie Power Boxen met zes powermodules in de
systeemarchitectuur geïntegreerd.
Zowel de Power Boxen als de laadstations zijn via koellei-
dingen aangesloten op een koelunit, die voor een centraal ther-
misch beheer van alle componenten van het laadpark zorgt. Een
koelunit kan vanaf een centraal punt tot drie Power Boxen of tot
zes laadstations koelen. De Combo Box is een speciaal onderdeel
waarin de vermogenselektronica en de systeemkoeling voor een
laadstation in een enkele box zijn gecombineerd. Een prima oplos-
sing voor kleinere, minder drukke locaties.
Bufferbatterij
Het is niet altijd technisch haalbaar of economisch zinvol
om een laadpark te bouwen. In veel gevallen is er behoefte aan
laadpunten met een vermogen van meer dan 150 kW die in staat
zijn om een hoog vermogen op te laden en ontworpen zijn voor
een netaansluiting van 400 V. Porsche Engineering heeft voor
deze toepassingen de Charge Box ontwikkeld, die alle techno-
logische componenten van het hoogvermogen laadsysteem in
een compacte eenheid integreert. De Charge Box werkt met een
conventionele 400 V aansluiting, waardoor er geen tijdrovende
en kostbare maatregelen nodig zijn om een middenspannings-
aansluiting te realiseren. Deze Charge Box is voorzien van een
lithium-ion accu met een accucapaciteit van 70 kWh tot 140 kWh
als tussenliggende energieopslagplaats; voldoende vermogen
voor een krachtige lading. De accu wordt geladen met 20 kW
tot 110 kW van het elektriciteitsnet. Het systeem biedt een totale
capaciteit van 320 kW, die kan worden verdeeld over maximaal
twee laadstations. Het gecombineerde vermogen van het elektri-
citeitsnet en de geïntegreerde bufferbatterij stelt de Charge Box
in staat om meerdere EV’s van de volgende generatie volledig
op te laden, voordat de stationaire bufferbatterij moet worden
opgeladen.
Dealernetwerk Porsche
Naast de accu zijn alle functieblokken van het laadsysteem in
de laadbox geïntegreerd. Dit omvat de vermogenselektronica voor
de twee laadstations, veiligheidsschakelaars en het koelsysteem,
dat zorgt voor een efficiënt, gecentraliseerd thermisch beheer van
alle componenten, inclusief de stationaire accu en de laadstati-
ons. De computer van het laadbeheersysteem stuurt en bewaakt
de koelunit, de vermogenselektronica en de laadstations.
De Charge Box kan op vele manieren worden gebruikt.
Autodealers zouden bijvoorbeeld de mogelijkheid hebben om
hun elektrische voertuigen ter plaatse op te laden en zo de voor-
delen van een krachtige lading aan hun klanten te demonstreren.
De eerste grote klant voor de Charge Box is het dealernetwerk
van Porsche AG. Tegelijkertijd biedt Porsche Engineering ook het
krachtige laadsysteem aan op de open markt, waarbij bijvoor-
beeld autodealers de mogelijkheid hebben om hun klanten een
krachtige laadervaring te bieden, ongeacht merk en fabrikant.
worden. Deze kunnen bijvoorbeeld buiten het voor de klant zicht-
bare gebied worden geplaatst of er kan bij de planning van een
laadpark rekening worden gehouden met bestaande constructies
op de locatie.
Galvanische isolatie
De middenspanning die nodig is voor de werking van grotere
laadparken (meestal tot 30 kV) wordt in een transformatorstation
omgezet in de lage spanning die nodig is om de laadstations te
voeden. Bijzonder is de door Porsche gepatenteerde oplossing voor
galvanische scheiding tussen de laadstations zelf en het distribu-
tienet. Deze bevindt zich centraal in de transformator in plaats van
in de vermogenselektronica van elke unit afzonderlijk. Dit maakt de
elektronica-unit extreem robuust tegen storingen in het voedings-
net en ook harmonischen in het net kunnen worden gereduceerd.
De innovatieve lay-out van het systeem verbetert de functionele
betrouwbaarheid aanzienlijk, terwijl tegelijkertijd de totale kosten
worden verlaagd en de energie-efficiëntie wordt verhoogd.
Voor locaties waar een conventionele middenspanningstrafo
wordt gebruikt, heeft Porsche Engineering de Trafo Box ontwik-
keld voor de galvanische isolatie van de laadpunten. Dit zorgt
ervoor dat zelfs locaties met een ontwikkelde laadinfrastructuur
ook op een later tijdstip de Porsche Engineering oplossing kunnen
integreren. Het laadsysteem kan ook worden aangesloten op een
voldoende krachtige laagspanningsvoorziening. De middenspan-
ningstrafo is dan overbodig, maar de Trafo Box is nog steeds nodig
voor galvanische scheiding tussen de voedings- en laadcircuits.
Efficiënte vermogenselektronica
De vermogenselektronica in de Power Boxen zet de gele-
verde wisselstroom om in gelijkstroom voor de laadstations.
De standaardvariant is ontworpen voor een maximaal vermogen
van 350 kW bij een laadstroom tot 500 A en spanningen tussen
150 V en 950 V. Op basis van dit schema kan, afhankelijk van de
individuele wensen van de klant, een lagere, maar uitbreidbare
startvariant met een vermogen van 150 kW of een upgradeversie
van 475 kW worden gerealiseerd.
Een overzichtsfoto van
wat Porsche Engineering
heeft ontwikkeld;
laadpalen, Power Boxen
en Charge Boxen
(FOTO: PORSCHE)
36-37-38-39_porscheengineering.indd 38 14-08-19 08:49