TU Braunschweig erforscht kabelloses Laden für Elektrofahrzeuge
Induktive Ladesysteme bestehen aus einer straßen- und einer fahrzeugseitigen Komponente. Mit Hilfe von Magnetspulen wird Energie über einen Luftspalt berührungslos vom Straßenboden zum parkenden Fahrzeug übertragen. Im Fahrzeug wird die elektrische Energie über leistungselektronische Schaltungen in die Hochvoltbatterie gespeist. Somit läuft der Ladevorgang ohne eine Kabelverbindung zwischen Fahrzeug und Ladesystem ab.
Die notwendigen Komponenten für solch ein induktives Ladesystem wurden im Forschungsprojekt an der TU Braunschweig am Institut für Elektrische Maschinen, Antriebe und Bahnen (IMAB) und am elenia Institut für Hochspannungstechnik und Energiesysteme getestet. Am Standort des Projektpartners INTIS im emsländischen Lathen wurde die Ladetechnik aufgebaut und ein VW e-Crafter als Erprobungsfahrzeug umgerüstet. Gemeinsam mit der TU Braunschweig erfolgten anschließend umfangreiche Tests zur Systemfunktion und -sicherheit.
Im Anschluss begann in Braunschweig die Phase des induktiven Feldtests, in der das zuvor entwickelte Ladesystem im realen Alltagseinsatz praxisorientiert erprobt wird. „Der praktische Feldtest stellt für das Projekt einen ganz wesentlichen Baustein dar, mit dem wir unsere Technologie im praktischen Einsatz auf ihre langfristige Funktion und den Nutzen beim Anwender überprüfen“, sagt Professor Markus Henke, Institutsleiter des IMAB. Das induktive Ladesystem wird im täglichen Betrieb des Gebäudemanagements der TU Braunschweig praktisch erprobt, auch über die Projektlaufzeit hinaus. Relevante Fragen sind dabei die möglichen Vereinfachungen im Betriebsablauf durch die kontaktlose Ladetechnik oder die Auswirkungen auf die Reichweite durch sogenanntes Gelegenheitsladen.
Ein besonderes Augenmerk legten die Forschenden auf einen hohen Wirkungsgrad der Technologie. „Für einen hohen Gesamtwirkungsgrad müssen sowohl die Einzelkomponenten als auch die gesamte Wirkungsgradkette optimiert werden“, so Tim-Hendrik Dietrich, wissenschaftlicher Mitarbeiter am Institut für Elektrische Maschinen, Antriebe und Bahnen der TU Braunschweig.
Weiterhin ist bei der Durchführung von Ladevorgängen die Kommunikation zwischen Elektrofahrzeug und Ladestation ausschlaggebend. Die Realisierung der Hard- und Software für die Ladekommunikation war deshalb ein weiterer Fokuspunkt bei der Entwicklung: „Die Umsetzung von Anforderungen aus nun verfügbaren technischen Standards zur Ladekommunikation beim induktiven Laden ist ein zentraler Baustein für die Durchsetzung der Technologie“, sagt Gian-Luca Di Modica, wissenschaftlicher Mitarbeiter am Institut elenia der TU Braunschweig.
Damit sich induktives Laden durchsetzen kann, ist insbesondere Interoperabilität notwendig. Denn nur so werden Fahrzeuge unabhängig vom Hersteller auf allen induktiven Ladestationen laden können. Zu diesem Zweck werden Standards und Normen für das induktive Laden erarbeitet, in denen Anforderungen an kontaktlose Energieübertragung und an die Kommunikation zwischen Fahrzeug und infrastrukturseitiger Ladestation festgelegt werden. Das Projekt der TU Braunschweig hat sich daher zum Ziel gesetzt, bei der Standardisierung der Leistungsklasse 22 kW zu unterstützen. „Mit unseren Erkenntnissen aus dem Projekt werden wir Empfehlungen formulieren und sie international agierenden Standardisierungsgremien vortragen“, sagt INTIS-Geschäftsführer Ralf Effenberger.
Die TU Braunschweig ist längst nicht die einzige Institution, die das kabellose Laden erforscht. Beachtenswert ist zum Beispiel eine stationäre Lösung von Mahle, die mit einem automatischen Positionierungsverfahren des Autos über der Ladematte punkten will. Das Laden während der Fahrt wiederum wird von Unternehmen wie ElectReon vorangetrieben, das an Projekten im britischen Coventry sowie in der US-Autostadt Detroit beteiligt ist.