Effizienz erheblich gesteigert
Durch den Einsatz neuer Halbleiterbauelemente aus Siliziumkarbid (SiC) konnte die Effizienz der verschiedenen leistungselektronischen Wandler im gesamten Ladesystem erheblich gesteigert werden. Die geringen Schaltverluste der SiC-Transistoren erlauben eine hohe Taktfrequenz von 100 kHz, wodurch der mechanische Aufbau sehr kompakt und deutlich leichter wird als bei konventionellen Geräten. Weitere Verluste konnten durch die Optimierung der Spulen und des Resonanzkreises minimiert werden. Durch Kompensation mit speziellen Kondensatoren auf stationärer wie mobiler Seite wurde der Blindleistungsbedarf der Spulen und ihres Streufeldes kompensiert. Auch zwischen der Leistungselektronik und den Spulen muss keine Blindleistung ausgetauscht werden.
Zur Komplettierung des Ladesystems entwickelten die Freiburger Forscher auch einen bidirektionalen Wechselrichter zur Anbindung des stationären Teilsystems an das Netz sowie einen bidirektionalen Wandler zur Anbindung des mobilen Teilsystems an die Batterie. Das Ladesystem arbeitet somit durchgehend bidirektional und kann sowohl Strom aus dem Netz ins Fahrzeug übertragen, als auch den zwischengespeicherten Strom aus der Fahrzeugbatterie ins Netz zurückspeisen.
Wirkungsgrad bis 95 Prozent
Für das so entstehende Gesamtsystem geben die Forscher einen Wirkungsgrad bis 95 Prozent an. Die maximal übertragbare Leistung bei den Prototypen liegt bei 22 kW. Damit ist es möglich, eine übliche Elektrofahrzeugbatterie in weniger als einer Stunde auf 80 Prozent ihrer Nennkapazität zu laden. „Das kabellose Laden von Elektrofahrzeugen erhöht nicht nur den Komfort für den Nutzer, sondern ermöglicht auch eine effiziente und vom Nutzer unabhängige Verbindung des Fahrzeugs mit dem Stromnetz“, so Stefan Reichert, Teamleiter „Netzintegration und Elektromobilität“ am Fraunhofer ISE.
Über das Verbundprojekt „GeMo“:
Im Verbundprojekt „Gemeinschaftlich-e-Mobilität: Fahrzeuge, Daten und Infrastruktur (GeMo)“ erforschen sechs Fraunhofer-Institute die energetischen und informationstechnischen Schnittstellen zwischen Nutzern, Fahrzeugen und Infrastrukturen. Die Arbeiten werden durch das Fraunhofer-Forschungsprogramm „Übermorgen-Projekte“ gefördert.
->Quelle: ise.fraunhofer.de; gemo.fraunhofer.de