inductiveV2G

Vermessung bidirektionaler induktiver Ladesysteme für V2G-Anwendungen

Projektlaufzeit:
April 2017 - September 2019

Konsortium:
- Bergische Universität Wuppertal
  (Lehrstuhl EES)
- EMC Test NRW GmbH

Förderung:
Zentrales Innovationsprogramm Mittelstand (ZIM)

Forschungsvorhaben

Einen möglichen Nachteil von induktiven Ladesystemen gegenüber konduktiven Ladesystemen stellt die bisherige Nichtberücksichtigung des bidirektionalen Betriebs dar. So wird in vielen Szenarien für ein zukünftiges elektrisches Energieversorgungssystem die Fahrzeugbatterie als temporärer Speicher für die volatile Einspeisung erneuerbarer Energien vorgesehen. Um die gespeicherte Energie dann wieder für das Versorgungsnetz nutzbar zu machen, ist aber ein bidirektionaler Betrieb der Ekfz-Ladesysteme unabdingbar, d.h. es muss ein Energiefluss in beide Richtungen technisch möglich sein. Bisherige induktive Ladesysteme (lediglich Prototypen, bisher keine Systeme am Markt) sind jedoch nur für den unidirektionalen Betrieb, d.h. für das Aufladen der Fahrzeugbatterie geeignet. Die Weiterentwicklung unidirektionaler induktiver Ladesysteme zu bidirektionalen induktiven Ladesystemen schafft somit die Möglichkeit und Chance, den für den Nutzer hinsichtlich Handhabung komfortablen induktiven Ladevorgang mit der Einbindung des Fahrzeuges in eine V2G-Infrastruktur zu vereinen. Hierdurch können Elektrofahrzeuge mit induktivem Ladesystem Einzug in den Bereich der Smart Home Systemtopologie finden, wie es vorher nur bei den konduktiv zu ladenden Fahrzeugen möglich war.

In diesem Projekt sollen unterschiedliche induktive Ladesysteme hinsichtlich ihrer Funktionalen Sicherheit (EMV-U), ihrer Störfestigkeit sowie ihres elektromagnetischen Störpotentials (EMV) vermessen und bewertet werden. Hierfür müssen zunächst unidirektionale und bidirektionale induktive Ladesysteme entwickelt und anschließend aufgebaut werden.

Daraus ergibt sich als Projektziel die Ableitung festgelegter, sowie allumfassend definierter Messsystematiken (inkl. Prüfaufbauten) für verschiedenste induktive (uni- und bidirektionale) Ekfz-Ladesysteme zur Feststellung der Konformität mit Normen und/oder Gesetzen. Diese Messsystematiken bilden die prototypische Grundlage einer später durch EMC Test anzubietenden Prüfdienstleistung für unterschiedliche Marktteilnehmer, wie z.B. OEM, Automobilzulieferer oder Unternehmen, die Komponenten und Systeme zum Nachrüsten für Kraftfahrzeuge anbieten.

Essentiell für die Bewertung von induktiven Ladesystemen ist auch die Erfassung und Bewertung der Energieflüsse zwischen Primär- und Sekundärseite. Um die Messsystematiken konzeptionieren, implementieren und evaluieren zu können, ist die Entwicklung unterschiedlicher induktiver Ladesysteme bestehend aus induktiven, kapazitiven und leistungselektronischen Komponenten bzw. Teilsystemen essentiell. Hierbei liegt der Fokus auf der Realisierung eines möglichst hohen mittleren Wirkungsgrades in beiden Übertragungsrichtungen. Eine Herausforderung stellt die bidirektionale Auslegung und Regelung bzw. das Zusammenspiel der leistungselektronischen Teilsysteme dar, die im Gegensatz zu unidirektionalen Systemen nun auch sekundärseitig und am Netzanschluss maßgeblich aus aktiven Bauelementen (IGBT oder MOSFET) aufgebaut werden müssen. Des Weiteren sollen die Systeme die gesetzlichen und falls vorhanden normativen Grenzwerte hinsichtlich der magnetischen Felder im öffentlichen Raum einhalten und damit den Anforderungen an funktionale Sicherheit und Störpotential genügen.