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Fraunhofer ISE Induktives Ladesystem für Elektrofahrzeuge

| Redakteur: Stéphane Itasse

Wissenschaftler des Fraunhofer-Instituts für Solare Energiesysteme (ISE) in Freiburg haben ein hocheffizientes System zur induktiven Ladung von Elektrofahrzeugen entwickelt. Die Energieübertragung an die Fahrzeugbatterie erfolgt kontaktlos über ein Magnetfeld zwischen zwei Spulen.

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Wissenschaftler des Fraunhofer-Instituts für Solare Energiesysteme (ISE) in Freiburg haben ein hocheffizientes System zur induktiven Ladung von Elektrofahrzeugen entwickelt.
Wissenschaftler des Fraunhofer-Instituts für Solare Energiesysteme (ISE) in Freiburg haben ein hocheffizientes System zur induktiven Ladung von Elektrofahrzeugen entwickelt.
(Foto: Fraunhofer ISE)

Die stationäre Spule wird laut Beschreibung des ISE in die Straße oder den Parkplatz eingelassen, während die zweite, mobile Spule in den Fahrzeugboden integriert wird. Eine Kabelverbindung zwischen Ladestelle und Elektrofahrzeug sei bei diesem System nicht mehr notwendig. Die ersten Prototypen des Ladesystems erweisen sich als sehr effizient, wie es heißt: Sie erzielten einen Wirkungsgrad für die induktive Übertragungsstrecke von 97,4 Prozent bei einem Spulenabstand von 13 cm. Die übertragbare Leistung betrage bis zu 22 kW.

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Wandler, Spulensystem und Regelungstechnik selbst entwickelt

Alle für die kontaktlose Energieübertragung notwendigen leistungselektronischen Wandler, das Spulensystem sowie die Regelungstechnik wurden im Rahmen des Fraunhofer-Verbundprojekts Gemeinschaftlich-E-Mobilität: Fahrzeuge, Daten und Infrastruktur (Gemo) am Fraunhofer ISE entwickelt und aufgebaut. Die Freiburger Wissenschaftler haben nach eigenen Angaben unter anderem einen resonanten leistungselektronischen Wandler entwickelt. Dieser erzeuge mit Hilfe des Resonanzkreises und der stationären Spule ein hochfrequentes Magnetfeld, welches die Leistung an die mobile Spule im Elektrofahrzeug überträgt.

Ein weiterer Wandler forme den hochfrequenten Spulenstrom wieder in Gleichstrom um und lade damit die Batterie. Bei allen Arbeiten stand laut ISE die Optimierung der gesamten Wirkungskette des induktiven Ladevorganges im Mittelpunkt.

Halbleiterbauelemente aus Siliziumkarbid

Durch den Einsatz neuer Halbleiterbauelemente aus Siliziumkarbid (SiC) konnte die Effizienz der verschiedenen leistungselektronischen Wandler im gesamten Ladesystem erheblich gesteigert werden, wie das Fraunhofer-Institut berichtet. Die geringen Schaltverluste der SiC-Transistoren erlaubten eine hohe Taktfrequenz von 100 kHz, wodurch der mechanische Aufbau sehr kompakt und deutlich leichter werde als bei konventionellen Geräten. Weitere Verluste seien durch die Optimierung der Spulen und des Resonanzkreises minimiert worden.

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