Vergleich von konduktiven und induktiven Ladesystemen von Elektrofahrzeugen hinsichtlich Effizienz, Kosten und elektromagnetischer Verträglichkeit

Die zunehmende Bedeutung der Elektromobilität im Kontext globaler Klimaschutzziele führt zu einem wachsenden Bedarf an effizienten und zuverlässigen Ladesystemen für Elektrofahrzeuge. Neben den etablierten konduktiven Ladesystemen werden induktive Ladesysteme als kontaktlose Alternative intensiv erforscht und weiterentwickelt.

Ziel dieser Arbeit ist der systematische Vergleich konduktiver sowie statischer und dynamischer induktiver Ladesysteme hinsichtlich Effizienz, Kosten und elektromagnetischer Verträglichkeit (EMV). Ein besonderer Fokus liegt dabei auf der Analyse induktiver Ladesysteme mittels Simulation.

Hierzu wurde ein Simulationsmodell in MATLAB/Simulink entwickelt, mit dem sowohl die stationäre induktive Energieübertragung (Static Wireless Power Transfer, SWPT) als auch die dynamische induktive Energieübertragung (Dynamic Wireless Power Transfer, DWPT) systematisch untersucht wurden. Dabei wurden zentrale Einflussgrößen, insbesondere der Kopplungsfaktor, gezielt variiert, um deren Auswirkungen auf die Energieübertragung sowie auf den Wirkungsgrad detailliert zu analysieren.

Die Ergebnisse zeigen, dass stationäre induktive Ladesysteme unter idealisierten Bedingungen Wirkungsgrade von etwa 89 % erreichen, während dynamische Systeme aufgrund variierender Kopplungsbedingungen geringere Wirkungsgrade im Bereich von etwa 83 % bis 87 % aufweisen. Diese Ergebnisse liegen im Bereich der in der Literatur berichteten Werte. Konduktive Ladesysteme erzielen aufgrund der direkten Energieübertragung insgesamt höhere Wirkungsgrade.

Neben der Effizienz wurden auch wirtschaftliche und elektromagnetische Aspekte betrachtet. Konduktive Systeme zeichnen sich durch eine etablierte Infrastruktur und geringere Kosten aus, während induktive Systeme Vorteile hinsichtlich Komforts, Automatisierung und zukünftiger Anwendungen bieten.

Insgesamt zeigt sich, dass die Eignung der jeweiligen Ladesysteme stark von den spezifischen Einsatzbedingungen abhängt und keine universell optimale Lösung existiert.