Faszination Technik Wie sich das induktive Laden von E-Fahrzeugen technisch vereinfachen lässt

In unserer Rubrik „Faszination Technik“ stellen wir Konstrukteuren jede Woche beeindruckende Projekte aus Forschung und Entwicklung vor. Heute: ein neuartiges Verfahren zum induktiven Laden von E-Autos.

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EDAG entwickelt ein neuartiges Verfahren für das induktive Laden von Elektroautos.
EDAG entwickelt ein neuartiges Verfahren für das induktive Laden von Elektroautos.
(Bild: EDAG)

Beim induktiven Laden von Elektroautos wird eine Sendespule in die Straße eingelassen und eine Empfängerspule in das Fahrzeug integriert. Zum Laden fährt der Fahrer mit seinem Fahrzeug über die Sendespule und der Ladevorgang kann automatisch beginnen. Ähnlich wie beim kabellosen Laden von Smartphones wird Energie über einen Luftspalt in den Akku geladen. Die Herausforderung beim Automobil ist der größere Luftspalt und die höhere zu übertragende Leistung.

EDAG hat im Forschungsprojekt „Lane Charge“ ein neuartiges Verfahren für induktives Laden von Elektroautos entwickelt und zum Patent angemeldet. Mit Hilfe der neu entwickelten EDAG-Schaltung sollen E-Autos technisch so einfach sowie ressourcenschonend geladen werden.

Ladeintelligenz befindet sich im Fahrzeug

Anders als bei bisherigen Lösungsansätzen befindet sich die Ladeintelligenz hierbei im Fahrzeug und nicht mehr in der Straße. Die in die Straße eingelassene Technik ist einfacher und robuster als bisher. Das macht den Verbau in der Straße kostengünstiger und „senkt die Hemmschwelle, in großem Maßstab Induktivlade-Infrastruktur auszurollener“, heißt es bei EDAG. Die erforderliche Regelung der Ladeleistung erfolgt im Fahrzeug und richtet sich nach dem individuellen Energiebedarf des jeweiligen Fahrzeuges. Damit kann eine einzige Elektronikbaugruppe straßenseitig mehrere Sendespulen versorgen, während jedes Fahrzeug die Energieabnahme aus seiner Sendespule selbst steuert.

Die Verlagerung der Regelung ins Fahrzeug erhöht dort allerdings Kosten und Komplexität. Diese Kosten- und Komplexitätserhöhungen werden von EDAG aber als vergleichsweise gering eingestuft. Konkrete Zahlen will das Unternehmen noch nicht nennen, da am Konzept noch gearbeitet wird – „nicht zuletzt mit der Zielstellung, diese fahrzeugseitigen Mehrkosten zu minimieren“, so die Argumentation.

„Wir drehen mit unserer Technologie nun die Rollen um. Die im Fahrzeug verbaute Ladeintelligenz entscheidet selbstständig und individuell, wie viel Leistung sie der Sendespule abnimmt.

Jochen Rohm, Entwicklungsingenieur Embedded Systems bei EDAG

Eine Leistungselektronik versorgt unterschiedliche Ladebedarfe

Jochen Rohm, Entwicklungsingenieur Embedded Systems bei EDAG, erklärt die Vorteile des neuen Verfahrens: „Bei bisherigen induktiven Verfahren konnten an eine Leistungselektronik in der Straße ebenfalls mehrere Sendespulen angeschlossen werden. Diese waren aber nicht einzeln regelbar, vielmehr wurde die übertragene Leistung aller Sendespulen nach dem Fahrzeug mit dem niedrigsten Ladebedarf eingestellt. Da jedes Fahrzeug einen individuellen Ladebedarf hat, erhielt bisher nur ein Fahrzeug die optimale Ladeleistung. Darüber hinaus war eine Echtzeitkommunikation für die Regelung notwendig, in der Regel via WLAN.“

Und weiter: „Wir drehen mit unserer Technologie nun die Rollen um. Die im Fahrzeug verbaute Ladeintelligenz entscheidet selbstständig und individuell, wie viel Leistung sie der Sendespule abnimmt. Dadurch können an nur einer straßenseitigen Leistungselektronik viele Fahrzeuge mit unterschiedlichen Ladebedarfen optimal und ohne Echtzeitkommunikation geladen werden."

Dieses neue Verfahren wurde von EDAG zum Patent angemeldet.

Testlauf an Taxistand in Hannover geplant

Im weiteren Projektverlauf soll das neue Schaltungskonzept auf dem Campus der Hochschule Hannover erprobt und verbessert werden. Zum Projektabschluss wird das Konzept gemeinsam mit allen Projektpartnern im Jahr 2023 ein halbes Jahr am Taxistand vor dem Hauptbahnhof in Hannover im Alltagsbetrieb öffentlich demonstriert. Nachfolgend ist eine Aufwärtsskalierung der Ladeleistung sowie die Realisierung der dann erforderlichen Lebend- und Fremdobjekterkennung gemäß geltenden Standards geplant.

Parallel sollen die Projektergebnisse aktiv publiziert werden, um dem Konzept zur erforderlichen Bekanntheit bei Kommunen und Straßen-Infrastrukturbetreibern, aber auch bei Bauträgern und privaten Bauherren zu verhelfen. „In der Folge erhoffen wir eine Dynamik bei der Implementierung im Zuge von Straßenneubau und -sanierung sowie im Industrie- und Wohnungsbau“, heißt es bei EDAG. Ein dynamisches Wachstum an Infrastruktur soll dann wiederum Fahrzeughersteller überzeugen, Induktiv-Ladeoptionen gemäß des EDAG-Konzepts in die Fahrzeuge zu bringen.

Das Forschungsprojekt „Lane Charge“

Im Forschungsprojekt „Lane Charge“ wird gemeinsam mit der Hochschule Hannover, der Technischen Universität Braunschweig und Sumida Components & Modules ein Konzept für ein Gesamtsystem zum Laden für E-Taxis erarbeitet und umgesetzt. EDAG verantwortet hierbei die Entwicklung der Leistungselektronik und die Integration der einzelnen Baugruppen in das Fahrzeug. Für den nächsten Schritt sind erste Tests an der Hochschule Hannover geplant. 2023 wird das Verfahren am Taxistand vor dem Hauptbahnhof Hannover eingesetzt.

Das Forschungsprojekt „LaneCharge” wird mit insgesamt 2,77 Mio. Euro im Rahmen der Förderrichtlinie Elektromobilität des Bundesministeriums für Verkehr und digitale Infrastruktur (BMVI) gefördert. Die Richtlinie wird koordiniert durch die Now GmbH und umgesetzt durch den Projektträger Jülich (PtJ).

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