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Schema eines Elektroautos - Copyright Patrick P. Palej @ fotolia.com

Induktives Schnell-Ladesystem

Das Verbundprojekt ILS (Induktives Ladesystem) ist ein Teilprojekt des Forschungsprojektes „E-WALD – Elektromobilität Bayrischer Wald“ der Technischen Hochschule Deggendorf. Der Kern des Projektes ist die berührungslose Ladetechnik für Elektrofahrzeuge, welche in zwei umgerüsteten Elektrofahrzeugen eingesetzt wurde. Zudem wurden zwei Ladestandorte mit einem induktiven Schnellladesystem ausgerüstet: ein Standort in einer Parkhaus-Situation und ein zweiter Standort in einer Außenbereich-Situation.

Das Ziel der Entwicklung induktiver Schnellladesysteme ist es, das Laden von Elektroautos möglichst zu vereinfachen und damit die Nutzerfreundlichkeit zu maximieren. Auch der Aspekt der Schnellladung spielt hier eine wichtige Rolle. Die übertragene Nennleistung des im Projekt entwickelten Systems erreicht einen Wert von 30 kW – weitaus mehr als die mit 3,6 kW sehr viel niedrigere Leistung bisher üblicher Systeme. Um die Ladung zu ermöglichen, werden zwei Spulen benötigt. Eine am Boden angebrachte, witterungsfest in Harz eingegossene Primärspule erzeugt ein elektromagnetisches Wechselfeld mit einer Frequenz von 30 kHz. Das über ihr stehende und zu ladende Fahrzeug ist mit einer am Fahrzeugboden angebrachten Sekundärspule versehen, die als Empfänger die Leistung an einen Gleichrichter weiterleitet, der wiederum den zur Ladung der Antriebsbatterie nötigen Gleichstrom erzeugt. Das Starten des Ladevorgangs ist nicht nur deutlich komfortabler als das kabelgebundene Laden: Auch die Ladezeit kann deutlich verkürzt werden. So entfällt nicht nur das Aussteigen bei schlechtem Wetter, sondern auch das lästige Anstecken des Ladekabels.

Energieübertragung bei der induktiven Aufladung

Energieübertragung bei der induktiven Aufladung

Technisch wurden die Ladesysteme so entwickelt, dass auch Fahrzeuge unterschiedlicher Typen und damit unterschiedlicher Sekundärspulen an den Ladesystemen laden können. Da aber jedes Fahrzeugmodell herstellereigene Schnittstellen besitzt und in Hinsicht auf das Kommunikationsnetzwerk völlig individuell aufgebaut ist, wurde die als DC-Schnellladesystem standardisierte CHAdeMOLadeschnittstelle gewählt.

Wahl zwischen kabelgebundenem und induktivem Ladesystem

Bei der induktiven Ladung über die CHAdeMO-Schnittstelle wird dem Fahrzeug eine Ladung über Kabel vorgetäuscht, obwohl der Strom über die Sekundärspule im Fahrzeugboden aufgenommen und zur Batterie weitergeleitet wird. Trotz der Möglichkeit der induktiven Ladung ist auch weiterhin eine Ladung über Kabel möglich – über Schalter kann so zwischen kabelgebundener und induktiver Ladung gewählt werden.
Um die Ladung optimal zu gewährleisten, müssen die beiden Spulen direkt übereinander stehen. Um diese Position sicherzustellen, ist im Steuerrechner ein Positionssystem integriert. Der Fahrer kann so optimal auf die Ladeplatte navigieren und wird durch visuelle Signale an die korrekte Position geleitet. Auch akustische Signale werden derzeit vom Hersteller entwickelt. Die Ladung wird automatisch gestartet, sobald die Zündung des Fahrzeuges ausgeschaltet ist.

Auch wissenschaftliche Ziele wie die Sicherheit des Gesamtsystems in Hinblick auf die Streufelder wurden berücksichtigt, um zulässige Grenzwerte in Deutschland einhalten zu können. Das System der Firma INTIS ist bereits für mehrere Standorte in Deutschland in Planung und macht einen inoperablen Betrieb durchaus möglich.
Mercedes Benz ist der erste deutsche Automobilhersteller, der das System der induktiven Ladung in seiner neuen Elektromarke EQ umsetzen wird .

Addendum:

Quellen: green car magazine Ausgabe II / 2017 ,  Technische Hochschule Deggendorf

Video: Deutsche Welle Informationsvideo

N. Hagedorn
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