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30.07.2014 | Automobil + Motoren | Nachricht | Online-Artikel

Elektroautos von der Vorderseite induktiv laden

verfasst von: Katrin Pudenz

3 Min. Lesedauer

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Erlanger Forscher haben eine effiziente und kostengünstige Technik für das berührungslose Laden entwickelt: Bei dem neuen System wird das Elektrofahrzeug von der Vorderseite aus geladen und nicht von unten.

Wissenschaftler des Fraunhofer-Institut für Integrierte Systeme und Bauelementetechnologie IISB in Erlangen arbeiten daran, dass bald Elektroautos kabellos mit Strom aufgeladen werden können. Vor allem im Winter oder bei Regen sei das Kabel ungünstig, sagt Dr. Bernd Eckardt, Abteilungsleiter Fahrzeugelektronik am Fraunhofer IISB. "Schnee, Matsch und Wasser - was an den Kabeln klebt, klebt auch an den Händen." Und als Elektroautofahrer spricht er aus eigener Erfahrung. Wesentlich komfortabler fände er es, die Stromer berührungslos über die Luft aufzuladen. Und zwar via elektromagnetischer Induktion.

Industrie und Wissenschaft arbeiten seit einigen Jahren daran, die Induktion auch für das Laden von Elektrofahrzeugen zu nutzen. Der bisherige Ansatz sieht folgendermaßen aus: Induktionsspulen auf der Fahrzeugunterseite und Ladestationen im Erdboden. Wegen des großen Abstands von bis zu 15 cm zwischen Fahrzeug und Boden müssen die Spulen leistungsstark, das heißt groß, sein. Das treibt die Kosten nach oben, berichten die Erlanger Forscher. Außerdem bestehe die Gefahr, dass Gegenstände oder Tiere die Stromübertragung stören. Katzen zum Beispiel empfinden die leicht erwärmte Ladefläche am Boden als angenehm, erläutern die Wissenschaftler weiter. Und besonders problematisch seien metallische Papiere, wie zum Beispiel Kaugummi- oder Zigarettenverpackungen. Diese könnten laut Forscher unter das Auto und auf die Induktionsfläche geweht werden und sich so stark erwärmen, dass sie sich entzünden.

Induktionsspule vorne statt unten

Daher verfolgen die Erlanger Forscher einen alternativen Ansatz: Im Projekt "Energie Campus Nürnberg" haben sie Angaben zufolge innerhalb eines Jahres ein System entwickelt, bei dem das Elektrofahrzeug von der Vorderseite aus geladen wird. Da das Auto näher an die Induktionsquelle fahren könne - sie im Prinzip berühre - seien die Durchmesser der Spulen wesentlich kleiner als bei der Bodenvariante: 10 statt 80 cm. Die Entwickler bezeichnen das System als effizienter und kostengünstiger und es ist weniger wahrscheinlich, dass Hindernisse den Energiefluss stören. Die etwa hüfthohe Ladesäule sei aus Kunststoff und gebe nach hinten nach, wenn sie vom Fahrzeug berührt werde. Werde der Druck zu stark, klappe sie nach unten weg. "Das Auto kann quasi darüber hinwegfahren. Schäden an der Karosserie entstehen bei der Berührung nicht", betont Eckardt. Mehrere Spulen - vertikal überlappend in der Säule und horizontal überlappend hinter dem Nummernschild des Fahrzeugs - lassen den Strom auch dann fließen, wenn die Säule nicht exakt von vorne und mittig angefahren wird - egal wie groß oder hoch das Auto ist, erläutern die Experten.

Die Entwickler am IISB arbeiten Angaben zufolge seit etwa zwölf Jahren an dem Thema Leistungselektronik für E-Fahrzeuge und seit zwei Jahren am induktiven Laden. In dieser Zeit bauten die Forscher Know-how bei der Leistungselektronik, der Feldsimulation und der Stromverteilung der elektromagnetischen Induktion auf. Um den Wechselwiderstand möglichst gering zu halten, konzipierten sie beispielsweise die Spulen so, dass diese selbst aus mehreren dünnen, voneinander isolierten, Spulen bestehen, wird berichtet. Das Design der Drahtrollen sei wichtig, denn sie seien es, die Richtung und Stärke des Magnetfelds bestimmen. "Wir haben die Leistung im vergangenen Jahr kontinuierlich hochgeschraubt, so dass unser Prototyp aktuell drei Kilowatt (kW) mit einem Wirkungsgrad von 95 Prozent überträgt. Aktuelle Elektroauto-Modelle sind innerhalb einer Nacht aufgeladen", berichtet Eckardt. Ziel der Forscher ist es nun, die Leistungsstärke der Spulen weiter zu erhöhen - insbesondere, um den Entwicklungen in der Batterietechnologie gerecht zu werden - und den Preis für die Ladestation weiter zu senken.

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