Nach Steckdose und Ladekabel gibt es unterschiedliche Ladebetriebsarten, die als „Mode“ bezeichnet werden:
Mode 1: Laden an einer herkömmlichen oder einer „CEE-Steckdose“ mit Wechselstrom (AC). Keine Kommunikation zwischen Steckdose und Fahrzeug.
Mode 2: Wie Mode 1, zusätzlich aber mit einer „In-Cable-Control-Box“ (ICCB) im Ladekabel. Damit werden Elektrofahrzeuge, die sonst nur an speziellen Steckdosen geladen werden können (siehe Mode 3), an herkömmlichen oder CEE- Steckdosen geladen. Kommunikation zwischen ICCB und Fahrzeug.
Mode 3: Das Laden mit Wechselstrom (AC) kann nur an einer zweckgebundenen Steckdose Typ 1, Typ 2 oder einem fest an die Installation angeschlossenen Mode-3-Ladekabel durchgeführt werden. Kommunikation zwischen Steckdose und Fahrzeug.
Mode 4: Schnellladung mit Gleichstrom (DC). Kommunikation zwischen Ladestation und Fahrzeug.
Die Ladezeiten variieren stark - je nach Batteriekapazität, Ladegerät und Anspeisung. Im Durchschnitt beträgt die Ladedauer bei einem 16 kWh Akku 5 Stunden (bei Mode 2 - Ladebetriebsarten siehe nachstehend) und bis 8 Stunden (bei Mode 1) vom Ladezustand „leer“ bis zur vollständigen Ladung. Bei Mode 3 kann die Ladedauer je nach Anschlussleistung bis auf 20 Minuten verkürzt werden. Da die Batterie aber selten vollkommen leer ist, kann man bei den bereits erwähnten ca. 40 km pro Tag von einer notwendigen Ladezeit von 3 bis 4 Stunden täglich ausgehen. Eine komplette Ladung beim DC (Mode 4) Schnellladen dauert je nach Akkuladezustand ca. 15 bis 30 Minuten.
Der Wechselstrom (AC) aus dem Netz der Energieversorgungsunternehmen muss, um für die Ladung von Elektrofahrzeugen verwendet werden zu können, in Gleichstrom (DC) umgewandelt werden. Diese Umwandlung erfolgt durch das Ladegerät, das bei Elektroautos in der Regel im Fahrzeug eingebaut (onboard) ist.
Die Ladeelektronik (Battery Management System, BMS) steuert und überwacht den Ladevorgang in Hinblick auf Temperatur, Ladezustand und Spannung der Batterie.
Die Anforderungen an die Stromversorgung sind bei einspurigen Fahrzeugen wie E-Bikes und E-Scooter geringer als bei E-Autos. Die verwendeten Akkus vertragen nur kleine Ladeleistungen, daher ist nur wenig bis keine Überwachung notwendig. Meistens werden E-Fahrzeuge zuhause und/oder am Arbeitsplatz geladen.
Das Laden während der Arbeitszeit erhöht die Reichweite beträchtlich, dadurch sind Elektroautos für ca. 80% der Bevölkerung geeignet, wenn man von der durchschnittlich zurückgelegten Distanz von etwas über 40 km pro Tag ausgeht. Nun soll das DC Schnellladen durch die kürzeren Ladezeiten die Verwendung von Elektrofahrzeugen auch auf größeren Distanzen ermöglichen.
Wenn die grüne „Bereit“ LED leuchtet, befindet sich die Ladestation im Standby-Betrieb. Die Ladesteckdose ist in diesem Zustand spannungsfrei. Durch einen integrierten Hilfskontakt in der Ladesteckdose oder per Ladecontroller erkennt die Ladestation ein angestecktes Ladekabel. Mit einem Schlüsselschalter oder einer Kontaktloskarte (RFID) wird der Ladepunkt freigeschalten bzw. wenn keine Aktivierung vorgesehen ist, beginnt das Laden sobald das Kabel angesteckt ist. Die grüne LED erlischt und die rote „Lade“ LED leuchtet auf. Dies signalisiert nun eine belegte Ladesteckdose und der Ladevorgang startet. Durch das Abziehen des Steckers wird der Ladevorgang beendet.
Ladestationen mit einer Schuko-Steckdose besitzen einen integrierten Hilfskontakt. Mit diesem wird die Steckererkennung durchgeführt und sicheres Ein- und Ausschalten ermöglicht. Mit einem kombinierten Leitungsschutzschater mit Fehlerstromauslösung (FI/LS) wird der Ladepunkt abgesichert. Die CEE 230 V / 400 V Steckdosen besitzen ebenfalls einen Hilfskontakt und können über diesen Überwachungskontakt geschalten werden.
i-CHARGE Ladestationen für den öffentlichen und halböffentlichen Bereich können je nach Kundenwunsch mit unterschiedlichen Aktivierungs- und Zahlungssystemen ausgestattet werden. Alle Ladestationen sind mit einem Zähler für jeden Ladepunkt ausgestattet. Die Möglichkeiten für die vielfältigen Abrechnungs- und Aktivierungssysteme reichen von Schlüsseltaster und Münzeinwurf bis zu RFID und SMS-Abrechnung sowie der Einbindung in ein Parkgaragensystem bei den Ladestationen i-CHARGE Grid Master.
Durch das Anstecken verbindet sich das BMS des Autos mit dem Computer der Ladestation zu einem Master-Slave-System. Das BMS (Master) meldet der Ladestation (Slave) den aktuellen Ladestand des Akkus, die Gleichspannung und die maximale Stromstärke mit der geladen werden darf sowie Spannung, Temperatur und weitere Parameter des Akkus.
Ladestationen, die mit einer integrierten Typ 2 Ladesteckdose ausgeführt sind, besitzen einen IEC 61851 konformen Ladecontroller. Mit diesem Ladecontroller können alle dem Standard entsprechenden Fahrzeuge einphasig oder auch dreiphasig geladen werden. Zwei LEDs zeigen dem Benutzer den Status der Ladestation an. Mittels RFID-Karte oder Schlüsselschalter wird der Ladepunkt freigegeben. Die Typ 2 Ladesteckdose besitzt eine automatische Verriegelung. Bei einem Ladevorgang mit einem Typ 2 - Typ 2 Ladekabel verriegeln der Ladepunkt und das Fahrzeug die Ladesteckdose. Typ 2 - Typ 1 Ladekabel können nur auf der Ladestationsseite automatisch verriegelt werden.
Ladestationen, die mit einem integrierten Ladekabel mit Typ 1 Stecker ausgeführt sind, besitzen einen IEC 61851 konformen Ladecontroller. Mit diesem Ladecontroller bzw. Ladestecker können derzeit folgende Elektroautos einphasig mit bis zu 16 A geladen werden: Citroen C-Zero, Mitsubishi i-MiEV, Nissan LEAF, Peugeot iOn, Subaru Plug-In Stella. Zwei LEDs zeigen dem Benutzer den Status der Ladestation. Mittels RFIDKarte oder Schlüsselschalter wird der Ladepunkt freigegeben. Der Typ 1 Ladestecker besitzt keine automatische Verriegelung. Ein optionales Vorhängeschloss verhindert ein Abziehen des Ladesteckers von der Ladestation.
