Dipl.-Ing. Benjamin Klaus
- Gruppe: IEH - Institut für Elektroenergiesysteme und Hochspannungstechnik
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Induktive Batterieladesysteme für Elektrofahrzeuge
Motivation: Die Grundidee ist nicht neu: In industriellen Transportsystemen existiert das Konzept der induktiven Energieübertragung schon seit langem. Für das Laden von Elektrofahrzeugen ist es eine benutzerfreundliche Lösung: Das Kabel entfällt und damit auch der Umstand dieses bei Regen oder Kälte mit der Ladestation verbinden zu müssen. Der Prozess ist sicherer, robuster und beständiger gegen äußere Einflüsse. Einfach einparken und laden. Die Idee: Eine im Boden verlegte Spule über-trägt drahtlos die Ladeenergie in die Batterie des Fahrzeugs. Unter optimalen Bedingungen gehen dabei nur sehr geringe Mengen Energie verloren, die Kosten für ein solches System sind allerdings noch sehr hoch.
Problematik: Die Energieübertragung erfolgt induktiv über den Luftspalt zwischen zwei Spulen, die Primär- und die Sekundärspule. Das Prinzip ist ähnlich wie bei einem Transformator, hier sind die Spulen jedoch resonant gekoppelt. Dabei wird auf deutlich höhere Frequenzen zurückgegriffen (kHz-Bereich), um die Übertragungseffizienz zu steigern. Die Problematik zeigt sich in erster Linie in der richtigen Positionierung der Empfängereinheit über der Primärspule, aber vor allem in der externen Magnetfeldstreuung. Festgelegte Grenzwerte dürfen dabei nicht überschritten werden. Weitere Punkte bilden die für die Kommunikation nötige Übertragung von Informationen und die Interoperabilität der Spulensysteme verschiedener Hersteller.
Forschungsziele:
- Untersuchung des grundlegenden Funktionsprinzips der resonanten Kopplung und Abgrenzung zur herkömmlichen induktiven Übertragung, was Wirkungsgrad und technischer Aufwand angeht
- Im einem zweiten Schritt erfolgt die Simulation und die messtechnische Erfassung eines vorhandenen Spulensystems
- Es sollen im weiteren verschiedene Spulendesigns auf Positionstoleranz und Effizienz analysiert und bewertet werden, um eine optimiertes Modell zu entwerfen
- Problematik der Interoperabilität der verschiedenen Spulensysteme
- Fremdkörpererkennung und Kommunikation zwischen Sende- und Empfangseinheit