Vier Wissenschaftler*innen stehen neben der Teststrecke und diskutieren.

E-Fahrzeuge induktiv so effizient aufladen wie mit einem Kabel

25. Januar 2023, Nr. 3

Induktives Laden während der Fahrt: Forschende entwickeln hocheffiziente Teststrecke
[Bild: Universität Stuttgart]

20 Meter lang ist die Teststrecke auf dem Campus der Universität Stuttgart. E-Fahrzeuge können dort während der Fahrt induktiv aufgeladen werden – mit einer enormen Effizienz, die so bisher noch nicht erreicht wurde. Entwickelt hat die Teststrecke ein Forschungsteam des Instituts für Elektrische Energiewandlung (IEW) unter der Leitung von Professorin Nejila Parspour im Rahmen des MobiLab-Teilprojekts „Forschungsstraße: Dynamisches Laden und sichere Energieversorgung“.

Während der Fahrt aufladen, statt lange Standzeiten am Kabel: „Dank dynamischen Ladens können wir die Reichweite der Fahrzeuge vergrößern, die Batteriekapazität verringern und die notwendige Ladezeit drastisch reduzieren“, erklärt Professorin Parspour, Direktorin am IEW. Das Besondere an der Teststrecke der Universität Stuttgart: Es sind Wirkungsgrade von mehr als 90 Prozent realisierbar. Damit ist die Effizienz konkurrenzfähig zum konduktiven Laden mit einem Kabel. „Mit diesem hohen Wirkungsgrad haben wir einen Meilenstein beim induktiven dynamischen Laden erreicht. Wir kennen kein System, das ähnlich effizient ist“, sagt Parspour, die das Projekt gemeinsam mit Professor Krzysztof Rudion vom Institut für Energieübertragung und Hochspannungstechnik (IEH) betreut.

Vier Wissenschaftler*innen stehen neben der Teststrecke und diskutieren.
v.li.: Professorin Nejila Parspour, Weizhou Ye, Lukas Elbracht und Projektleiter Jannis Noeren. Copyright: Universität Stuttgart

Wie funktioniert dynamisches induktives Laden?

Die Teststrecke auf dem Campus Vaihingen besteht aus 40 einzelnen Spulenelementen mit einer Grundfläche von 50 auf 48 Zentimeter. Der Abstand zwischen dem Fahrzeug und den Spulen beträgt 20 Zentimeter. Die Strecke erkennt die Position des Fahrzeugs über dem Spulensystem automatisch und versorgt nur die relevanten Primärspulen im Boden. Durch die magnetische Kopplung zur sekundärseitigen Spule im Fahrzeug wird Energie übertragen. Die übertragene Leistung ist proportional zur sekundärseitigen Spulenfläche.  Bei gleicher Grundfläche von 0,24 Quadratmetern wird unabhängig von der Fahrzeuggeschwindigkeit kontinuierlich eine Leistung von 10 Kilowatt (kW) übertragen. Zum Vergleich: Eine herkömmliche Steckdose liefert 2,3 kW Dauerleistung zum Laden eines E-Autos. Insgesamt bietet die Teststrecke eine konstante und unterbrechungsfreie Leistungsübertragung während der Fahrt.

Viele Vorteile für autonome Fahrzeuge

Insbesondere für autonome Fahrzeuge wie etwa Shuttle-Fahrzeuge bieten induktive Ladestrecken erhebliche Vorteile. So könnten die Fahrzeuge rund um die Uhr und ohne Standzeiten während des Ladevorgangs im Einsatz sein. In einem nächsten Schritt wollen Parspour und ihr Team die Technologie deshalb beim autonom fahrenden CampusShuttle der Universität Stuttgart erproben, das derzeit eingelernt wird. Dazu soll die Teststrecke zu einer Forschungsstraße auf dem Campus Vaihingen ausgeweitet werden.

Im Rahmen des Projekts zum induktiven dynamischen Laden wollen Parspour und ihr Team das bidirektionale Laden weiter erforschen. Damit könnten die Fahrzeuge beispielsweise als Energiepuffer genutzt werden.  Zudem möchten die Wissenschaftler*innen die Leistungsdichte, also die Energieübertragungs-Leistung pro Fahrstrecke, weiter erhöhen.

Die Teststrecke besteht aus einzelnen Spulen, über denen bunte Abdeckungen auf dem Boden liegen.
Die Strecke erkennt die Position des Fahrzeugs über dem Spulensystem automatisch und versorgt nur die relevanten Primärspulen im Boden.

Über MobiLab

Die Teststrecke zum induktiven und dynamischen Laden ist ein Teilprojekt des Reallabors MobiLab, dessen Ziel ein autofreier Campus ist. Neben der Thematik des induktiven Ladens während der Fahrt, entwickelt ein Team um Professor Frank Allgöwer einen autonom fahrenden E-Scooter und eine Forschungsgruppe um Dr. Dan Greiner forscht an einem autonomen CampusShuttle.

Medienvertreter*innen sind herzlich eingeladen, sich die Teststrecke vor Ort anzusehen. Wenn Sie Interesse haben, wenden Sie sich gerne an Professorin Nejila Parspour.

Fachlicher Kontakt:

Prof. Nejila Parspour, Universität Stuttgart, Institut für Elektrische Energiewandlung, Tel. +49 (0) 711 685 67819, E-Mail

„Ein Einblick in MobiLab“
Rund 350 Studierende und Beschäftigte nutzten Anfang Januar die Möglichkeit und besichtigten die MobiLab-Teststrecke auf dem Parkplatz zwischen dem Gebäude Pfaffenwaldring 9 und der Sporthalle Keltenschanze zum induktiven Laden während der Fahrt. Die für das Projekt verantwortlichen Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler des Instituts für Elektrische Energiewandlung (IEW) und des Instituts für Energieübertragung und Hochspannungstechnik (IEH) präsentierten die Forschungsstrecke und standen für Fragen zur Verfügung. Die mit dieser Teststrecke gewonnenen Erfahrungen sollen langfristig dazu beitragen, dass das CampusShuttle während der Fahrt induktiv laden kann.
Unter dem Titel „Ein Einblick in MobiLab“ soll künftig einmal im Semester eine Veranstaltung stattfinden, in der das MobiLab-Projektteam Beschäftigten und Studierenden der Universität Stuttgart die Teilprojekte in MobiLab vorstellt. Im Sommersemester 2023 ist das CampusShuttle „Uniflitzer“ an der Reihe.

Medienkontakt

Dieses Bild zeigt Bettina Wind

Bettina Wind

 

Onlineredakteurin

 

Hochschul­kommunikation

Keplerstraße 7, 70174 Stuttgart

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