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Elektromobilität: Kabellos mit 120 kW laden

Für Smartphones ist kabelloses Laden bereits Realität, bei der Elektromobilität aber noch Vision. Forschern am Oak Ridge National Laboratory ist es nun gelungen, 120 kW über eine Distanz von 15 cm zu übertragen.

Oak Ridge National Laboratory Bildquelle: © Oak Ridge National Laboratory

Die Spulen und die Leistungselektronik des Demonstrators des Oak Ridge National Laboratory sind so aufeinander abgestimmt, dass 120 kW sicher über einen 15 cm großen Luftspalt mit einem Wirkungsgrad von 97 % übertragen werden.

Versechsfachen konnten Forscher am Oak Ridge National Laboratory (ORNL) die übertragene Leistung ihres kabellosen Ladesystems für Fahrzeuge. Mit den nun erreichten 120 kW über eine Distanz von 15 cm (6 Zoll) glauben diese einen großen Schritt in Richtung Ladezeiten getan zu haben, die mit der Geschwindigkeit und dem Komfort einer Betankung mit Benzin oder Diesel mithalten kann. Der Wirkungsgrad liegt bei 97 Prozent, was mit herkömmlichen kabelgebundenen Schnellladegeräten vergleichbar ist. Diese Demonstration fördert das Ziel des US-amerikanischen Energieministeriums (DOE), ein System zu entwickeln, das 350 kW bis 400 kW liefert und die Ladezeit von Elektrofahrzeugen auf 15 Minuten oder weniger reduziert.

“Wir nutzten die Finite-Elemente-Methode und Schaltungsanalysen, um eine neuartige Co-Optimierungsmethode zu entwickeln. Dadurch konnten wir die Herausforderungen beim Spulendesign lösen und gleichzeitig sicherstellen, dass sich das System nicht übermäßig erwärmt oder Sicherheitsprobleme auftreten”, beschreibt Veda Galigekere die Herausforderung. Galigekere ist Projektleiter der Power Electronics and Electric Machinery Group am ORNL. Das Team nutze ein Spulendesign, das im Zusammenwirken mit den neuesten Leistungshalbleitern aus Siliziumkarbid (SiC) optimiert wurde.

Nun arbeiten die Forscher an neuen Lösungen, um die Übertragungsleistung auf 200 kW und schließlich 350 kW zu erhöhen und gleichzeitig eine dynamische kabellose Ladetechnik zu optimieren. Bei einer solchen dynamischen Ladetechnik lassen sich Elektrofahrzeuge automatisch über Pads laden, die unter der Fahrbahn installiert sind. Doch es sind Systeme mit höherer Leistung erforderlich, um die Kosten und die Komplexität der dynamischen Ladung zu minimieren. “Unser Ziel ist ein dynamisches Laden während Fahrt über die Autobahn”, erklärt Galigekere.