Kernbaustein für die kabellose Ladeinfrastruktur der Zukunft

Das Engineering-Unternehmen Finepower entwickelt ein Ladesystem, das die Batterien aller Fahrzeugtypen unabhängig vom Hersteller kabellos, weil induktiv, aufladen kann. Die spezielle Schaltungstechnik sorgt für einen hohen Wirkungsgrad - auch ohne aufwendige millimetergenaue Positionierung. Induktive Ladesysteme sind gegenwärtig ein Top-Thema für Entwickler im Bereich Elektromobilität. Neben der Ladeinfrastruktur für Elektroautos geht es dabei auch um das kontaktlose Laden von Flurförderfahrzeuge in der Industrie. Die Herausforderung: Für die kabellose Energieübertragung wichtige Parameter wie Bodenfreiheit des Fahrzeugs, Spulengeometrie und Positionierverfahren sind je nach Hersteller unterschiedlich. Die Ladesysteme müssen daher in der Lage sein, möglichst viele unterschiedliche Fahrzeugtypen mit ihren heterogenen Empfängerspulen und Batteriesystemen an die Ladeinfrastruktur anzubinden. Eine solche Technik hat eine hohe Bedeutung für die elektrische Mobilität der Zukunft. Auch die Politik ist sehr an dieser Technik interessiert und fördert im Rahmen des Forschungsprojekts UnIndCha (Universal Inductive Charging) ihre Entwicklung. Die Zielsetzung ist nicht trivial. Es kommt darauf an, auch bei sehr unterschiedlichen Fahrzeugpositionen relativ zum induktiven Ladegerät einen durchgehend hohen Wirkungsgrad zu erzielen, wobei gleichzeitig die EMV-Grenzwerte einzuhalten sind. Um diese Bedingungen zu erfüllen, muss die variable Fahrzeugposition mittels einer elektronischen Schaltung kompensiert werden. Dazu ist im primären Spulenkreis eine einstellbare Kapazität zu implementieren. Das Szenario zum Einsatz dieser Ladetechnik sieht vor, dass die Batterien der Fahrzeuge auch bei kurzen Zwischenstopps an Raststätten, Supermärkten oder sogar an Verkehrsampeln zwischengeladen werden können – Situationen, in denen eine millimetergenaue Positionierung des Fahrzeugs gegenüber der Induktivität der Ladeinfrastruktur einen zu hohen zeitlichen Aufwand mit sich bringen würde. Der Ladevorgang soll möglichst schnell und unkompliziert gestartet werden, und das bei einer Vielzahl unterschiedlicher Fahrzeugtypen und mit minimalem Kommunikationsaufwand zwischen Infrastruktur und Fahrzeug. Im bisherigen Projektverlauf hat Finepower den Prototypen eines induktiven Ladesystems mit adaptiver Kompensation erstellt. Vergleichsmessungen mit Systemen ohne eine solche Kompensation zeigen, dass sich mit dem Finepower-System ein höherer Wirkungsgrad erzielen lässt; bei einem extremen Versatz zwischen Fahrzeug und Ladestation ermöglicht das Finepower-System überhaupt erst einen Betrieb. Im weiteren Verlauf des Entwicklungsprojekts wird Finepower die Schaltung zur adaptiven Kompensation weiter verbessern und optimieren. Auf diese Weise trägt Finepower entscheidend dazu bei, dass in möglicherweise nicht allzu ferner Zukunft das kabellose, weil induktive Zwischenladen von Elektroautos an vielen vom Straßenverkehr berührten Stellen möglich wird – in öffentlichen Parkhäusern, an Bahnhöfen, Flughäfen oder an Supermärkten. Das vorgestellte Konzept ist indessen nicht auf die Anwendung im Bereich der Automobilität beschränkt, sondern kann auch in vielen industriellen Bereichen, etwa in der Fertigungsindustrie, vorteilhaft eingesetzt werden. Die EPCOS AG ist im Projekt als Hersteller von Trans- und Receiver-Spulen für induktive Ladesysteme beteiligt und legt ein besonderes Augenmerk auf die elektromagnetische Verträglichkeit (EMV) von universellen Systemen. Des Weiteren unterstützen die Technische Universität München (TUM), Fachgebiet Energiewandlungstechnik, sowie die Hochschule Kempten bzw. das Technologienetzwerk Allgäu (TNA) mit grundlegenden Forschungsarbeiten.