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Induktives Laden von Elektrofahrzeugen

Schnell, Sicher, kompfortabel - Das Ladesytem der Zukunft

Für die Verbreitung von Elektrofahrzeugen ist die Bereitstellung einer flächendeckenden Ladeinfrastruktur unerlässlich. Das "Induktive Laden" von Elektrofahrzeugen ist in verschiedener Hinsicht ein Fortschritt gegenüber den etablierten konduktiven Ladeverfahren. Induktive Ladesysteme ermöglichen das kabellose Laden von Elektrofahrzeugen und bieten Vorteile weit über den höheren Bedienkomfort hinaus. Sie können vollständig in einen Parkplatzboden integriert werden und sind somit vor Vandalismus deutlich besser geschützt als kabelgebundene Systeme. Durch das Fehlen des mechanischen Verschleißes benötigen induktive Ladesysteme folglich weniger Wartung und Instandhaltung. Außerdem können sie gegenüber äußeren Einflüssen durch Witterung (Regen, Wind, Eis, Staub) besser geschützt. werden, da keine zugänglichen elektrischen Kontakte nötig sind.

Durch das kabellose Laden wird die Automatisierung des Ladevorgangs möglich, sodass der Akku jederzeit beispielsweise auf innerstädtischen Parkplätzen, vor Ampeln oder auf ausgewählten Straßenabschnitten automatisch geladen werden kann. Diese Maßnahme ist maßgeblich dazu geeignet, die Reichweite der Elektrofahrzeuge zu erhöhen. Grundsätzlich können induktive Ladesysteme einen vergleichbar hohen Wirkungsgrad erreichen wie leitungsgebundene Ladesysteme.

Die Abbildung zeigt einen schematischen Aufbau und die Komponenten eines induktiven Ladesystems. Mit Hilfe der magnetischen Kopplung der Spulensysteme ist es möglich, ein Fahrzeug sowohl stationär als auch während der Fahrt zu laden. Die Primärspule wird im Boden installiert, während die Sekundärspule in den Unterboden des Fahrzeuges integriert ist. Die Leistungselektronik besteht auf der Primärseite aus einem Netzteil mit einer netzseitigen Leistungsfaktorkorrektur, einem Wechselrichter, welcher die für die induktive Energieübertragung notwendige Wechselspannung erzeugt, und einer geeigneten Blindleistungskompensation. Auf der Sekundärseite im Fahrzeug werden eine geeignete Blindleistungskompensation sowie ein Gleichrichter eingesetzt.

Die Hauptforschungsaktivitäten am IEW konzentrieren sich im Besonderen auf zwei Bereiche. Zum einen wird an der Optimierung des Spulensystems selbst geforscht, um eine hohe Positioniertoleranz zu erreichen und dabei die gesetzlich vorgeschriebenen Grenzwerte des magnetischen Feldes einzuhalten. Zum anderen wird das Verhalten des Gesamtsystems untersucht und optimiert, um einen effizienten Betrieb zu ermöglichen und gleichzeitig auch eine Kompatibilität zwischen Systemen unterschiedlicher Nennleistungen sicherzustellen.

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Institut für Elektrische Energiewandlung