Audi A2 e-tron: як працюють функції V2L та V2H за допомогою нового OCDC 2.0
Dass der Audi A2 e-tron das bidirektionale Laden unterstützt, war bereits seit der Vorstellung im September bekannt. Nun erklärt der Hersteller die technischen Details. Dabei geht es um die Änderungen am Bordlader und die beiden Techniken Vehicle-to-Load (V2L, Versorgung externer Geräte) und Vehicle-to-Home (V2H, Nutzung des Akku-Stroms im Haushalt).
Der Audi A2 e-tron besitzt je nach Version eine LFP-Batterie mit netto 50 oder 58 kWh oder eine NMC-Batterie mit 79 kWh. Bei den Batterien hat Audi nicht nur auf einen kurzfristigen Leistungspeak geachtet, sondern vor allem auf eine reproduzierbare und gut nutzbare Ladekurve. Dafür wurde der OCDC zum OCDC 2.0 weiterentwickelt. Beim OCDC handelt es sich um einen Bordlader (OBC) mit integriertem DC/DC-Konverter. Während der Bordlader den Wechselstrom aus dem Stromnetz in Gleichstrom für die Batterie umwandelt, macht der DC/DC-Wandler aus den 400 Volt der Batterie die 12 Volt für Licht, Steuergeräte, Infotainment und die Starterbatterie.
V2L: Gleichstrom aus der Traktionsbatterie wird im OCDC 2.0 in Wechselstrom gewandelt
Bild von: Audi
Die wichtigste Änderung am OCDC besteht darin, dass der Bordlader nun bidirektionales Laden unterstützt. Bei V2L muss der Gleichstrom aus der Batterie in den Wechselstrom gewandelt werden, den man für seinen Toaster oder sein E-Bike verwenden will. Das heißt, der Lader kann nicht nur als Gleichrichter eingesetzt werden, sondern auch als Wechselrichter. Dazu sind mehr MOSFETs (Metall-Oxid-Halbleiter-Feldeffekttransistoren) und ein angepasstes AC-Ausgangsmanagement nötig.
Das Ausgangsmanagement prüft zunächst, ob der angeschlossene Verbraucher versorgt werden kann und die Verbindung mechanisch sowie elektrisch stabil ist. Danach sorgt es dafür, dass saubere Wechselspannung mit stabilen 230 Volt und 50 Hertz erzeugt wird – und zwar auch bei einem Lastwechsel, wenn zum Beispiel ein angeschlossener Kühlschrank plötzlich anspringt. Außerdem wird die Maximalleistung überwacht und begrenzt.
Der V2L-Adapter am Ladeanschluss des A2 e-tron
Bild von: Audi
Beim Audi A2 e-tron stehen 3,6 kW am Außenanschluss (per Adapter) und 2,3 kW über die optionale Steckdose im Kofferraum zur Verfügung. Die 3,6 kW entsprechen ungefähr einer mit 16 Ampere abgesicherten Haushaltssteckdose (16 A × 230 V = 3.680 W). Damit lassen sich fast alle gängigen 230-Volt-Geräte betreiben. Wenn mehrere Geräte angeschlossen werden, darf die Gesamtleistung 3,6 kW nicht überschreiten. Die 2,3 kW im Kofferraum reichen für Laptops oder Kühlboxen, während es bei Föhns und Heizlüftern knapp werden kann.
V2H: Der Gleichstrom aus der Batterie wird ohne Wandlung entnommen und extern in Wechselstrom gewandelt
Bild von: Audi
Bei V2H gibt es Systeme, bei denen der Gleichstrom aus der Batterie über den eingebauten Bordlader in Wechselstrom fürs Hausnetz umgewandelt wird, und solche mit externem Wechselrichter. Beim A2 e-tron wird ein externer Wechselrichter in einer bidirektionalen DC-Wallbox verwendet, ein sogenannter BiDi-Charger. Vorteil: Es ist mehr Leistung möglich als die 3,6 kW aus dem Bordlader.
Audi empfiehlt auf seiner Website eine bidirektionale DC-Wallbox mit 11 kW von Moon Power. Damit lässt sich auch selbst produzierter Solarstrom effizienter zum Laden des Elektroautos nutzen. Der Gleichstrom aus der PV-Anlage wird direkt über die DC-Wallbox ins Auto geleitet, ohne den Strom umzuwandeln. Allerdings sind bidirektionale DC-Wallboxen deutlich teurer. Was die BiDi-Wallbox von Moon kostet, verrät der Anbieter nur auf Anfrage, aber mit rund 4.500 Euro für die Hardware muss man wohl rechnen.
Der Energieaustausch zwischen Fahrzeug und Haus ist nur bei einem Ladezustand zwischen 20 und 80 Prozent möglich. Unterhalb von 20 Prozent wird das Fahrzeug ausschließlich geladen, oberhalb von 80 Prozent ausschließlich entladen.
Auch das Batteriemanagement wurde verbessert, wovon insbesondere die neuen LFP-Batterien profitieren. Denn LFP-Zellen sind für eine flachere Open-Circuit-Voltage-Kennlinie (OCV-Kennlinie) bekannt. Das heißt: Die Spannung der Zellen sinkt hier nicht linear mit dem Ladestand. Das erschwert die Berechnung des Ladestands (State of Charge), aber auch die der Alterung (State of Health).
Zur Berechnung nutzt Audi nun einen angepassten Algorithmus. Die gewonnenen Informationen fließen in die Berechnung von Reichweite, Ladeverhalten und Betriebsstrategie ein. Das heißt unter anderem, dass die angezeigte Restreichweite realistischer ist.
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Unter dem Strich
Audi führt das bidirektionale Laden ein. Der Q4 e-tron unterstützt es seit dem Sommer, der A2 e-tron ab Marktstart. Dazu kommt ein bidirektionaler Bordlader zum Einsatz. Dieser kann bis zu 3,6 kW Wechselstrom an externe Verbraucher liefern. Alternativ kann das Auto bis zu 11 kW Gleichstrom ans Hausnetz abgeben. Um V2H nutzen zu können, ist jedoch eine relativ teure bidirektionale DC-Wallbox nötig. Vorteile hat diese V2H-Lösung vor allem, wenn man Photovoltaik auf dem Dach hat.