Eine der modernen Annehmlichkeiten von elektronischen Geräten wie Smartphones oder Kopfhörern ist das kabellose Laden. Als Liebhaber von Elektrofahrzeugen fragen Sie sich vielleicht, ob das gleiche kabellose Laden auch bei Elektrofahrzeugen möglich ist. Es wäre sehr bequem, ein Elektroauto aufzuladen, ohne mit Kabeln hantieren zu müssen, indem man einfach über einer Ladestation parkt.
Ist das kabellose Laden von Elektroautos möglich?
Die Antwort lautet: Ja, Elektrofahrzeuge können kabellos aufgeladen werden. Dieselbe Technologie die beim kabellosen Auflades des Handys genutzt wird ist auch für Autos geeignet. Allerdings werden die drahtlosen Ladegeräte für Elektrofahrzeuge durch die höheren Stromübertragungsraten komplexer. So sind beispielsweise die Wärmeverluste, die Sicherheitsanforderungen, die Kosten und die Umweltprobleme größer.
Dies bringt uns zu der Frage, wie das kabellose Laden in Elektrofahrzeugen angepasst werden kann.
Wie funktionieren kabellose Ladegeräte für Elektroautos?
Das kabellose Laden von Elektroautos nutzt die magnetische Resonanzinduktion, um Energie von einer Ladestation, die z. B. auf dem Garagenboden platziert ist, auf eine andere Empfangsstation zu übertragen, die an der Unterseite des Fahrzeugs angebracht ist. Das Ladepad ist in der Regel einen Quadratmeter groß, während das Empfangspad eher kompakt ist. Die Ladegeschwindigkeit kann zwischen 3,3 und 20 kW liegen. Der Ladevorgang findet statt, wenn der Fahrer das Auto über der Ladestation parkt und die beiden Pads aufeinander ausgerichtet sind.
Da der Strom aus dem Netz Wechselstrom ist, die Übertragung zwischen den beiden Pads aber Gleichstrom ist, muss der fest installierte Sender den Strom vor der Übertragung in Gleichstrom umwandeln. Im Empfänger kann der Gleichstrom direkt mit dem Gleichstrom-Batterieladesystem verbunden oder wieder in Wechselstrom umgewandelt werden, um die gleiche elektrische Einspeisung zu nutzen, die auch von der Plug-in-Schnittstelle verwendet wird.
Das drahtlose Laden von Elektrofahrzeugen ist vielseitig. Aber ist es auch effizient?
Wie effizient ist das kabellose Laden von Elektroautos?
Kabellose Ladegeräte für Elektrofahrzeuge können einen Wirkungsgrad von mehr als 90 Prozent haben. Allerdings müssen mehrere Herausforderungen bewältigt werden. Die beiden größten Herausforderungen sind Zuverlässigkeit und Energieeffizienz.
Da sowohl die Lade- als auch die Empfangspads offen liegen, sind sie extremen Bedingungen wie hohen Temperaturen, Feuchtigkeit oder sogar physischen Kräften ausgesetzt. Es werden neue Materialien benötigt, die diesen Bedingungen standhalten und dennoch zuverlässig funktionieren.
Die Verwendung eines Halbleiters mit großer Bandlücke und Nennspannung im Wechselrichter und AC/DC-Wandler im Sender/Empfänger ermöglicht eine effizientere drahtlose Energieübertragung.
Eine weitere Möglichkeit, die Effizienz drahtloser Ladegeräte für Elektroautos zu erhöhen, besteht darin, den Prozess so zu gestalten, dass er weniger von der Ausrichtung von Sender und Empfänger abhängt, wenn diese induktiv gekoppelt werden. Dies ist wichtig, da die Fahrer das Fahrzeug möglicherweise nicht so positionieren können, dass die beiden Pads perfekt aufeinander ausgerichtet sind.
Auch der Abstand zwischen den Pads kann sich auf die Effizienz auswirken. Der ideale Abstand liegt zwischen 150 mm und 300 mm. Eine bessere Platzierung kann jedoch durch einen Absenkmechanismus am Fahrzeug erreicht werden, der das Empfangspad näher an das Ladepad bringt und Unebenheiten auf der Fahrbahn oder dem Boden ausgleicht.
Was passiert, wenn Straßenbauer mit kabellosen Ladepads kreativ werden und sie auf der Straße oder anderen Oberflächen anbringen? Wird das funktionieren?
Kann das kabellose Laden in den Straßenbelag integriert werden?
Kabelloses Laden kann mit ein paar Änderungen in die Straße eingebaut werden. Mit einem eingebauten Sensor kann der Stromsender erkennen, wenn sich ein Fahrzeug direkt über ihm befindet. Der Ladevorgang beginnt, wenn ein Auto ankommt, und endet, wenn es wegfährt, ohne dass ein Mensch eingreifen muss.
Es gibt viele interessante Anwendungen für das drahtlose Laden auf der Straße. So kann beispielsweise ein drahtloses Ladesystem für Elektrofahrzeuge (WEVCS) an Ampelhaltestellen, Supermarktparkplätzen oder anderen Autobahnabschnitten (dynamisches WEVCS) installiert werden, so dass die Fahrzeuge während der Fahrt von den Sendern aufgeladen werden. Öffentliche Elektrobusse können mit eingebetteten drahtlosen Ladegeräten aufgeladen werden, wenn sie an Haltestellen Fahrgäste entladen oder einladen. Auch Taxiflotten können kabellos laden, wenn sie am Taxistand auf Fahrgäste warten.
Kabellose EV-Ladegeräte für zu Hause
Kabellose Ladegeräte für Elektrofahrzeuge können zu Hause installiert werden, genau wie Plug-in-Ladegeräte. Das Plugless Power zum Beispiel nutzt induktives Laden zur Stromübertragung, so dass Sie nur über dem Sender parken und nicht mit Kabeln hantieren müssen, bevor Sie Ihr Fahrzeug zu Hause aufladen. Es ist das erste kabellose Ladegerät mit 3,3 kW und 7,2 kW auf dem Markt. Das Plugless Power verfügt über eine Smartphone-App, mit der Sie den Ladevorgang über Benachrichtigungen überwachen können.
Fazit
Kabelloses Laden ist ein natürlicher Schritt in der Entwicklung von Elektrofahrzeugen. Es ist eine sehr bequeme und effiziente Art, die Batterie aufzuladen, und kann zu Hause, auf der Straße oder an anderen Orten, an denen Elektrofahrzeuge stehen, installiert werden.