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Analyse

Elektromobilität: Qualcomm lädt E-Autos während der Fahrt auf

Die Teststrecke im französischen Versailles ermöglicht das Aufladen von Elektroautos während der Fahrt. (Foto: Qualcomm)

Das drahtlose Aufladen von Elektroautos während der Fahrt ist machbar. Allerdings stehen hohe Kosten einer flächendeckenden Nutzung der Qualcomm-Technik noch im Wege. Das könnte sich jedoch ändern.

Geringe Reichweite, umständliches und langes Aufladen: Noch immer scheuen viele Autofahrer aus diesen Gründen den Kauf eines Elektroautos. Eine neue Ladetechnik, die das US-Unternehmen Qualcomm in der vergangenen Woche auf einer Teststrecke in Versailles bei Paris demonstriert hat, könnte beide Probleme gleichzeitig lösen. Doch der Preis für das sogenannte dynamische drahtlose Laden ist hoch: Ein flächendeckender Einbau auf längeren Fahrbahnabschnitten würde Millionen kosten. Das schnurlose Laden ließe sich aber schon jetzt in bestimmten Fällen sinnvoll einsetzen.

Das neue System ist eine Weiterentwicklung des stationären drahtlosen Ladens, das unter anderem von Qualcomm Halo entwickelt wurde. Ähnliche Systeme gibt es von Bombardier (Primove) und Audi für den E-Tron Quattro Concept. Beim sogenannten Wireless-Electric-Vehicle-Charging (WEVC) von Qualcomm wird ein hochfrequentes Magnetfeld mit 85 Kilohertz in der Fahrbahn erzeugt, das in einer am Fahrzeugboden angebrachten Spule eine Spannung induziert.

Auf der Teststrecke in Versailles ist es damit möglich, eine Leistung von bis zu 20 Kilowatt zu übertragen. Das reicht zwar nicht aus, um während der Fahrt auf der Autobahn tatsächlich den Akku komplett zu laden. Doch ähnlich wie bei einem Oberleitungssystem wäre es damit möglich, während der Fahrt die Energie aus der Infrastruktur zu beziehen.

Qualcomm: Schnelle Detektion der Autos erforderlich

Das Konzept hinter dem dynamischen Laden ist recht simpel. Unter der Fahrbahn befinden sich autonome Spulenelemente, die das erforderliche Magnetfeld aufbauen können. Die Herausforderung besteht darin, innerhalb weniger Millisekunden ein ankommendes Fahrzeug zu erkennen und das Magnetfeld zu aktivieren. Das wird mit Hilfe eines Nahbereichs-Beacons ermöglicht. Es gebe dazu keine weitere Kommunikation zwischen Fahrzeug und Ladesystem, auch untereinander kommunizierten die Ladeelemente nicht, erläuterte Qualcomm-Entwicker Nicholas Keeling im Gespräch mit Golem.de. Allerdings funktioniert das System auf diese Weise nur bis zu einer Höchstgeschwindigkeit von 120 Kilometern pro Stunde. Bei dieser Geschwindigkeit dauert es 60 Millisekunden, bis ein Auto das etwa zwei Meter lange Bodenelement passiert hat.

Die Teststrecke im französischen Versailles ermöglicht das Aufladen von Elektroautos während der Fahrt. (Foto: Qualcomm)

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Die einzelnen Bodenelemente mit den Primärspulen werden jeweils von einem eigenen Controller gesteuert. Die 100 Meter lange Teststrecke ist in vier Blöcke aufgeteilt, die jeweils eine Leistung von 20 Kilowatt an ein einziges Auto übertragen können. Dabei wird der Drehstrom des Stromnetzes zunächst in Gleichstrom umgewandelt, um anschließend wieder in einen Wechselstrom mit 85 kHz konvertiert zu werden. Der Wirkungsgrad liegt nach Angaben von Keeling bei etwa 80 Prozent. Angestrebt würden 85 Prozent. Berücksichtigt man die bei der Präsentation angezeigten Leistungswerte, lag der tatsächliche Wirkungsgrad meist deutlich unter 80 Prozent.

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Spaltbreite bei rund 18 Zentimetern

Die Fahrzeuge verfügen über zwei Empfängerplatten mit den Sekundärspulen und über einen Controller. Die dünnen Platten sind 65 mal 40 Zentimeter groß, nicht sehr schwer und dürfen höchstens zwölf Zentimeter über der Fahrbahn angebracht sein. Der maximale Abstand zwischen den beiden Spulen beträgt 17,5 Zentimeter, wobei die Sendespule rund sechs Zentimeter unter der Fahrbahn verborgen ist. Qualcomm Halo setzt dabei auf sogenannte Doppel-D-Spulen. Diese Anordnung ermöglicht eine höhere Leistungsübertragung bei einem größeren Luftspalt als bei einer kreisförmigen Spulengeometrie. Bei Fahrzeugen mit höherer Bodenfreiheit müssten die Sekundärspulen am Auto entsprechend vergrößert werden.

Dass die Technik prinzipiell funktioniert, zeigte Qualcomm mit zwei Renault Kangoo auf einem militärischen Testgelände in Versailles-Satory. Dort hat das französische Institut Vedecom im Rahmen des EU-Programms Fabric die Fahrbahn mit dem in München entwickelten System aufgebaut. Auf einem Monitor ließ sich verfolgen, wie beim Vorbeifahren der Autos in den einzelnen Abschnitten die Energie übertragen wurde.

Die einzige technische Einschränkung besteht darin, dass die Fahrzeuge nach rechts und links nur 20 Zentimeter von den verlegten Bodenelementen abweichen dürfen. Das erfordert ein sehr konzentriertes Halten der Spur und lässt sich mit einem Oberleitungssystem leichter umsetzen. Doch ist es wirklich vorstellbar, ganze Autobahnen damit auszustatten?

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