Forschungsprojekt

50 kW bidirektionale drahtlose Energieübertragung für EV

Kontaktloses Laden von Elektrofahrzeugen besitzt neben dem Nutzerkomfort auch weitere Vorteile und Anwendungsmöglichkeiten gegenüber kabelgebundenen Systemen. Da die kontaktlose Ladetechnologie für Elektroautos noch nicht sehr verbreitet ist, soll mit diesem Forschungsprojekt die Machbarkeit und das Potenzial für mögliche Umsetzungspartner aufgezeigt werden, besonders im Hinblick auf bidirektionale und leistungsstärkere Systeme. Das entwickelte Funktionsmuster ermöglicht es, 50 kW zu übertragen bei einem Wirkungsgrad von über 97 %.

Nachfrage nach neuen Ladetechnologien

Der steigende Marktanteil bei verkauften Neufahrzeugen zeigt klar den Trend zur Elektromobilität. Mit zunehmender Sensibilisierung für den CO2-Ausstoss und den geringeren Gesamtbetriebskosten vollziehen immer mehr den Wechsel zum nachhaltigeren Transportmittel. Durch weitere technologi-sche Entwicklungen kann dieser Trend zusätzlich beschleunigt und eine breite Akzeptanz erreicht werden. Ein Beispiel ist das induktive Laden mit einzigartigen Vorteilen, bei dem der Ladevorgang kontaktlos und ohne Nutzereingriff erfolgt. Die Energie wird mittels Elektromagnetischem Feld von einer im Parkplatz, Garage oder Fahrbahn eingebetteten Spule auf die am Elektrofahrzeug platzier-ten Empfängerspule übertragen, oder umgekehrt. Im Vergleich zu konventionellem Laden ist kein hantieren mit Ladekabeln nötig, die mit kürzeren Ladezeiten bzw. höherer Leistung zunehmend schwerer und unhandlicher werden. Ausserdem weist das System keine mechanischen Kontakte oder Beanspruchungen auf und ist somit völlig verschleissfrei. Mit der Möglichkeit zur bidirektiona-len Übertragung lässt sich neben dem Laden auch wieder Energie aus dem Fahrzeug beziehen. So kann das Elektroauto beispielsweise als Heimspeicher (V2H) oder vom Netzbetreiber zur Netzstabi-lisierung (V2G) verwendet werden.

Bidirektional und höhere Leistungen

Induktive Ladesysteme für Elektrofahrzeuge sind auf dem Markt noch kaum vertreten. Die verfügbaren Systeme besitzen nur geringe Leistungen von wenigen kW und sind nicht bidirektional. Zum Aufzeigen der Machbarkeit und des Potenzials von kontaktlosen Ladesystemen, auch für höhere Leistungen, wurde ein solches System entwickelt und als Funktionsmuster umgesetzt. Die mit FEM-Simulationen entwickelte Kopplergeometrie ermöglicht das Laden und Entladen mit bis zu 50 kW. Die bidirektionale Übertragung der vollen Leistung ist bei variierender Bodenfreiheit des Fahrzeugs zwischen 10 cm und 15 cm und Parkungenauigkeiten von ±10 cm in und queer zur Fahrt-richtung möglich. Die erreichte Effizienz von über 97 % ist vergleichbar mit herkömmlichen kabel-gebundenen Ladesystemen. Selbst bei maximaler Parkungenauigkeit sind noch über 95 % möglich.