Elektroauto effizient per Induktion laden

Forscher haben eine effiziente und günstige Lösung entwickelt, mit der man sein Elektroauto per Induktion aufladen kann. Das kabellose Aufladen vom Elektroauto bietet große Vorteile gegenüber dem derzeit üblichen kabelgebundenen Aufladen.

„Vor allem im Winter oder bei Regen nervt das Kabel. Schnee, Matsch und Wasser – was an den Kabeln klebt, klebt auch an den Händen“, sagt Dr. Bernd Eckardt, Abteilungsleiter Fahrzeugelektronik am Fraunhofer-Institut für Integrierte Systeme und Bauelementetechnologie IISB in Erlangen.

Es wäre deshalb wesentlich komfortabler, das Elektroauto berührungslos über die Luft per Induktion aufzuladen. Dabei überträgt ein Magnetfeld Strom über die Luft. Industrie und Wissenschaft arbeiten seit einigen Jahren daran, die Induktion auch für das Laden von einem Elektroauto zu nutzen.
Bisher wurden dabei die Induktionsspulen auf der Fahrzeugunterseite und die Ladestationen im Erdboden verankert.

Wegen des großen Abstands von bis zu 15 Zentimetern zwischen Elektroauto und dem Boden müssen die Spulen bei dieser Lösung allerdings sehr leistungsstark beziehungsweise groß sein, was die Kosten dieser Art der Aufladung vom Elektroauto per Induktion nach oben treibt.

Außerdem besteht bei dieser Variante der Aufladung durch Induktion die Gefahr, dass Gegenstände oder Tiere die Aufladung beim Elektroauto stören. So empfinden Katzen beispielsweise die leicht erwärmte Ladefläche am Boden als angenehm. Zudem können metallische Papiere, wie zum Beispiel Kaugummi- oder Zigarettenverpackungen unter das Elektroauto und auf die Induktionsfläche geweht werden und sich entzünden.

Aufladen per Induktion an der Vorder- statt Unterseite

Die Erlanger Forscher verfolgen einen alternativen Ansatz bei der Aufladung vom Elektroauto per Induktion. Sie haben ein System entwickelt, bei dem das Elektroauto von der Vorderseite aus per Induktion aufgeladen wird. Da das Elektroauto die Induktionsquelle berühren kann, können die Durchmesser der Spulen wesentlich kleiner ausfallen als bei der Bodenvariante des Aufladens per Induktion: Konkret reduziert sich der Durchmesser der Spulen von 80 auf 10 Zentimeter.

Diese Art des Aufladens vom Elektroauto per Induktion ist effizienter, kostengünstiger und macht es weniger wahrscheinlich, dass Hindernisse den Energiefluss beim Ladevorgang stören. Die etwa hüfthohe Ladesäule (siehe Foto) ist aus Kunststoff und gibt nach hinten nach, wenn sie vom Elektroauto berührt wird. Wenn der Druck zu stark wird, klappt sie nach unten weg.

„Das Elektroauto kann quasi darüber hinwegfahren. Schäden an der Karosserie entstehen bei der Berührung nicht“, so Eckardt. Mehrere Spulen – vertikal überlappend in der Ladesäule und horizontal überlappend hinter dem Nummernschild vom Elektroauto – lassen den Strom auch dann fließen, wenn die Säule nicht exakt von vorne und mittig angefahren wird – egal wie groß oder hoch das Elektroauto ist.

„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“, sagt Eckardt.

Ziel der Forscher ist es nun, die Leistungsstärke der Spulen beim Aufladen per Induktion weiter zu erhöhen – insbesondere, um den Entwicklungen in der Batterietechnologie gerecht zu werden – und den Preis für die Ladestation weiter zu senken. „Ladesäulen werden heute mit dem Auto verkauft. Nur wenn der Preis stimmt, wird aus der Technologie ein Massenprodukt“, so Eckardt.