Automatisiertes Laden von Elektroautos

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Automatisiertes Laden von Elektroautos

Neben seiner Flexibilität und Leistungsfähigkeit bietet das System den Vorteil, dass es ein Elektrofahrzeug zur rollenden Powerbank macht. Bild: Continental
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Viele Autofahrer träumen davon, dass sich E-Mobile und Plug-in-Hybride eines Tages genauso einfach „betanken“ lassen wie Fahrzeuge mit Verbrennungsmotor. Auf der Consumer Electronics Show (CES, 9. bis 12. Januar 2018) zeigt Continental, dass das keine Zukunftsmusik mehr ist. Im Gegenteil: Die beiden neuen Batterieladesysteme, die das Technologieunternehmen in Las Vegas präsentieren wird, spielen die Stärken von Elektroautos voll aus.

Das automatische kabellose Laden ist für Fahrer von Elektroautos sicher das Nonplusultra in puncto Komfort. Bei dieser induktiven Technologie fällt das Hantieren mit Kabeln weg. Zudem findet das Fahrzeug seine exakte Position über der Sendeeinheit am Boden durch eine neue Mikronavigationslösung von Continental, die in Zukunft – mit der Weiterentwicklung des teilautomatisierten Fahrens – auch ganz ohne Eingriff des Fahrers arbeiten kann.

Die zweite Continental-Innovation könnte das kabelgebundene Laden revolutionieren: Das System AllCharge beendet die Suche nach einer passenden Ladesäule, weil es unabhängig von der Ladeleistung, Stromart und Spannungslage mit allen Säulen kompatibel ist. Neben seiner Flexibilität und Leistungsfähigkeit bietet es den weiteren Vorteil, dass es ein Elektrofahrzeug zur rollenden Powerbank macht. Denn durch AllCharge ist ein E-Mobil ohne zusätzlichen Aufwand in der Lage, Wechselstrom mit hoher Leistung bereitzustellen – ob für Tailgate-Partys, beim Camping oder bei Handwerker-Einsätzen auf Baustellen.

„Stromtanken“ einfacher, komfortabler und effizienter machen

„Continental bietet eine einzigartige Bandbreite an Ladetechniken, für deren Entwicklung wir das Know-how verschiedener Divisionen unseres Konzerns zusammengeführt haben“, kommentiert Brian McKay, Director Powertrain Technology & Innovation von Continental in den USA. „Die Technologien, die wir auf der CES präsentieren, werden das ‚Stromtanken’ einfacher, komfortabler und effizienter machen“. Das werde dazu beitragen, dass die viel diskutierte „Reichweitenangst“ schon bald keine große Rolle mehr spiele. Darüber hinaus biete das AllCharge-System Elektrofahrzeugen einen echten Mehrwert, indem es sie zur mobilen Energiequelle mache.

Beim induktiven Laden wird die Energie von der Sendeeinheit zu einer Empfängerplatte am Fahrzeugunterboden übertragen. Wichtig ist dabei, das Fahrzeug genau über der Bodenplatte zu platzieren. Die Mikronavigationslösung von Continental ermöglicht mittels eines magnetischen Ortungssystems eine bis zu zehnfach präzisere Positionierung als herkömmliche Parkassistenten. In die Bodenplatte sind intelligente Magnetfeldsensoren integriert, die die Anfrage des Fahrzeugs aufnehmen und die Messergebnisse über die ohnehin bestehende Kommunikationsschnittstelle (WLAN) an das Elektrofahrzeug zurückschicken.

Das im Langwellenbereich (LF) arbeitende Ortungssystem findet die Bodeneinheit selbst durch Schnee oder Laub hindurch zentimetergenau. Der Ladevorgang läuft dann völlig automatisch und mit permanenter Sicherheitsüberwachung ab. Durch den Komfort dieses induktiven Systems – mit einem Wirkungsgrad von über 90 Prozent – lässt sich jede noch so kurze Ladechance nutzen. So können damit bei einem 20-minütigen Einkaufsstopp bis zu 20 Kilometer Reichweite „getankt“ werden. Denn bei 11 Kilowatt Ladeleistung, für die das System ausgelegt ist, gewinnt der Fahrer pro Minute Ladezeit etwa einen Kilometer Reichweite.

Induktive Ladestationen müssen herstellerunabhängig sein

Darüber hinaus lässt sich mit dem Continental-System in Zukunft die vorhandene Ladeinfrastruktur noch besser nutzen: In einer weiteren Ausbaustufe können automatisierte E-Mobile nach dem Laden automatisch „umgeparkt“ werden. Dadurch lassen sich an einer Ladestation über Nacht mehrere Fahrzeuge nacheinander aufladen. Damit induktive Ladestationen herstellerunabhängig von allen Fahrzeugen genutzt werden können, die technisch dafür ausgerüstet sind, werden zurzeit weltweite Standards festgelegt, an deren Definition auch Continental mitarbeitet.

Beim kabelgebundenen Laden muss grundsätzlich der Wechselstrom (AC) aus dem Netz in Gleichstrom (DC) umgewandelt werden, mit dem dann die Batterie aufgeladen wird. Die Umwandlung erfolgt entweder schon in der Ladesäule (DC-Laden) oder im Fahrzeug (AC-Laden) mit Hilfe eines so genannten On-Board-Chargers (OBC). Da DC-Ladesäulen sehr teuer sind, setzt sich bei Ladepunkten für den täglichen Bedarf das AC-Laden durch. Zugleich steigt der Bedarf an höheren Ladeleistungen, was einen immer größeren und teureren On-Board-Charger erfordert. Mit dem AllCharge-System geht Continental einen anderen Weg.

Statt noch mehr Ladetechnik ins Auto zu packen, hat man den elektrischen Antrieb zum Ladesystem weiterentwickelt. Dabei wurden der Elektromotor und der Inverter (Wandler zwischen Gleich- und Wechselstrom) für die Zusatzaufgabe des Ladens ertüchtigt. Als einzige Zusatzkomponente umfasst dieses System einen DC/DC-Wandler, der für eine stets optimale Spannung zur Batterie sorgt. Beim Laden fließt entweder Wechselstrom von der Ladesäule durch den Elektromotor zum Inverter und von dort als Gleichstrom weiter zur Batterie; oder die Ladesäule gibt Gleichstrom ab, der über den DC/DC-Wandler direkt die Batterie lädt.

In zehn Minuten 50 Kilometer Reichweite mehr

Damit ist AllCharge quasi ein „Universalschlüssel“, mit dem der Fahrer beim kabelgebundenen Laden auf jede Lademöglichkeit zugreifen kann. Da beim Wechselstrom-Laden die Begrenzung durch den On-Board-Charger wegfällt, kann AllCharge bei entsprechender AC-Infrastruktur die Batterie mit bis zu 43 Kilowatt laden – das bedeutet in zehn Minuten ein Plus von bis zu 50 Kilometer Reichweite. Zugleich lassen sich mit dem neuen Continental-System auch 400-Volt-Gleichstrom-Schnellladestationen nutzen, an denen in zehn Minuten bis zu 150 km Reichweite gewonnen werden kann. Und Premium-Fahrzeuge mit sehr großer Batterie können ihre Reichweite an 800-Volt-DC-Stationen in zehn Minuten sogar um bis zu 300 Kilometer erhöhen. Damit nähert sich die Ladezeit der Dauer eines herkömmlichen Tankstellenaufenthalts. Produktionsstart der Technologie ist für 2022 vorgesehen.

Generell können Elektrofahrzeuge aufgrund ihrer hohen Batteriekapazität auch als Stromquelle genutzt werden. Bei Fahrzeugen mit On-Board-Charger ist dies in der Regel aber nur mit einem zusätzlichen, mehrere Tausend Euro teuren Wechselrichter möglich, der den Gleichstrom in Wechselstrom umwandelt. Beim AllCharge-System dagegen ist diese bidirektionale Funktion bereits integriert – noch dazu liefert es den Wechselstrom (annähernd) ohne Leistungsbeschränkung. Neben der Nutzung dieser Stromquelle im privaten Bereich stellt die Bidirektionalität des AllCharge-Systems auch für Handwerker oder mobile Servicedienstleister einen echten Mehrwert dar und bietet das Potenzial für neue Geschäftsmodelle. Langfristig können Elektrofahrzeuge durch diese Funktion darüber hinaus einen Beitrag zur Energiewende leisten, indem sie als mobile Energiespeicher in Versorgungsnetzwerke eingebunden werden. (ig)

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