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Elektromobilität

Temperatursensoren ermöglichen das sichere Tanken an der Steckdose

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Zweiter Sensor wertet Temperaturentwicklung aus

Lapp Systems, ein Unternehmen der Lapp-Gruppe, hat nun ein Patent für eine Lösung angemeldet, die zwischen kritischer und unkritischer Erwärmung unterscheiden kann. Die Innovation besteht darin, einen zweiten Sensor in den Ladestecker einzubauen, der die Temperaturentwicklung an verschiedenen Stellen und im zeitlichen Verlauf über einen angepassten Algorithmus auswertet. Das Funktionsprinzip ist so genial wie einfach: Registriert das System eine drastische Erhöhung am hinteren Sensor, nicht aber am vorderen, resultiert die Erwärmung aus äußeren Faktoren wie zum Beispiel Sonneneinstrahlung und ist nicht bedenklich. Kommt es jedoch zu einer Erhitzung am Steckerkontakt, wird an beiden Sensoren eine Erwärmung registriert – sie fällt aber am hinteren Sensor schwächer aus als am vorderen und tritt zeitlich später auf. So kann der Ladestecker zwischen einem gefährlichen Temperaturanstieg und einer durch die äußeren Einflüsse wie Sonneneinstrahlung induzierten Erwärmung unterscheiden. In der Konsequenz wird der Ladevorgang nur dann unterbrochen, wenn es wirklich nötig ist und nicht durch „falschen Alarm“.

Brandgefahr vermeiden

Hintergrund der Problematik ist, dass reguläre Schuko-Stecker ursprünglich nicht für Verbraucher von den Dimensionen eines Elektroautos ausgelegt sind. Denn Elektrofahrzeuge erfordern wesentlich höhere Stromstärken über längere Zeit als die Haushaltsgeräte, für welche die Stromversorgung im Haushalt ausgelegt ist.

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Bei Mode 2, dem Lademodus bei Anschluss an reguläre Haushaltssteckdosen, wurde auch bisher höchstens mit 16 A geladen. Nach einer neuen VDE-Norm sind es jetzt sogar nur mehr 10 A. Doch selbst bei Einhaltung dieser Stromstärke sind Haushaltssteckdosen grundsätzlich nicht für eine solche Strombelastung über Stunden hinweg vorgesehen. Zusätzlich sind Steckdosen, gerade in älteren Häusern, oft von mangelnder Qualität oder besitzen bereits korrodierte Kontakte. Ein schlechter Kontakt zwischen Stecker und Dose führt zu einem erhöhten Übergangswiderstand, der wiederum eine Verlustleistung verursacht. Diese wird direkt in Wärme umgewandelt und so kommt es zu einer weiteren Korrosion der Kontakte, wodurch die Wärmeentwicklung im weiteren Verlauf noch zusätzlich wird. Dieser Teufelskreis bewirkt eine erhöhte Brandgefahr, der vorgebeugt werden muss. Gleichzeitig gilt es sicherzustellen, dass der Lademechanismus dem Autofahrer keine Rätsel aufgibt und der Ladevorgang nur im Notfall abgebrochen wird, da sonst die Skepsis gegenüber elektrisch betriebenen Fahrzeugen nicht überwunden werden kann.

Optimale Lösung bedurfte einiger Prototypen

Während des Entwicklungsprozesses testete Lapp Systems mehrere Prototypen, bevor die optimale Lösung gefunden wurde. Die Ingenieure experimentierten mit unterschiedlichen wärmeleitfähigen Materialien und Positionen der Sensoren im Stecker, um die Wärmeleitung zwischen Steckkontakt und Sensor zu optimieren. Das System ist ohne zusätzliches Steuergerät und ausufernde Elektronik sehr einfach gehalten, was die Nutzerfreundlichkeit fördert. Der Spezialstecker wird zukünftig gemeinsam mit einer eigens für diesen Zweck hergestellten Sonderleitung erhältlich sein. Der Algorithmus wird in die In-Cable Control Box integriert, die für die Kommunikation zwischen Elektrofahrzeug und Ladevorrichtung sorgt.

Sicher und bedienerfreundlich laden

In ihrer neuen Kraftstoffstrategie fordert die EU-Kommission einen europaweiten Ausbau der Ladeinfrastruktur, um der Elektromobilität zum Durchbruch zu verhelfen. Bis 2020 sollen in Deutschland 150.000 öffentlich zugängliche Ladestationen zur Verfügung stehen. Darüber hinaus – und vor allem, solange das Netz noch nicht dicht genug ist – sind jedoch Lösungen gefragt, die das Laden von Elektroautos und Plug-In-Hybridfahrzeugen auch an Haushaltssteckdosen ermöglichen. Innovative Ladesysteme können dazu beitragen, dass Fahrzeughersteller ihren Kunden Elektroautos anbieten können, die an jedem Ort sicheres und bedienerfreundliches Laden ermöglichen.

Hier finden Sie die Emobility-App zur Konfiguration von Steckern.

U.I. Lapp auf der Hannover Messe 2013: Halle 9, Stand D06 und Halle 11, Stand C03

(mz)

* *Christian Schädle ist tätig als Systemingenieur bei Lapp Systems.

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