Vision des Konzepts und der Funktionsweise des Underbody Charging Systems.
für Fahrzeugflotten, Tankstellen und Ladeparks
Vision des Konzepts und der Funktionsweise des Underbody Charging Systems.
Bei der fahrbahnintegrierten Ladelösung handelt es sich um ein Automated Charging Device - Underbody (ACD-U). Durch die hohe übertragbare Ladeleistung des Systems ist es möglich, dass der Nachladevorgang zeitlich mit dem konventionellen Tankvorgang vergleichbar wird.
Geeignete Installationsorte für die wegseitige Ladeschnittstelle sind somit heutige Tankstellen. Die Ladeaktorik wird hierzu in einem kompakten Schachtsystem ca. 1 m in die Fahrbahn eingelassen und von den nachzuladenden Fahrzeugen überfahren. Die sich einstellenden zeitlichen Abläufe an einer solchen Stromtankstelle resultieren in ca. 10 bis 20 Ladevorgängen an einem Kontaktsystem pro Stunde.
Um einen reibungslosen Ablauf über mehrere Jahre zu gewährleisten, wurde bei der Entwicklung besonders auf Einfachheit, Robustheit, Langlebigkeit und geringen Wartungsaufwand geachtet:
Es handelt sich um ein konduktives Energieübertragungssystem. Das bedeutet, dass elektrische Kontakte direkt miteinander verbunden werden. Das Underbody Charging System (UBCS) nutzt das Prinzip der Stirnkontaktierung. Dabei werden die elektrischen Kontakte mit hoher Kraft aufeinandergedrückt. Um sicherzustellen, dass diese elektrische Verbindung während des gesamten Ladezeitraums aufrechterhalten wird, kommt eine elektromagnetische Verriegelung zwischen dem wegseitigen Teil der Ladelösung und der UBCS-Fahrzeugschnittstelle zum Einsatz.
Durch die fortschrittliche Technologie ergeben sich deutlich reduzierte Übertragungsverluste. Dadurch kann viel mehr Strom über eine Kontaktstelle ohne aktive Kühlung übertragen werden.
Durch die Fahrbahnintegration beansprucht das System im Prinzip keine Aufstellfläche und ist damit besonders geeignet für Betriebshöfe und andere platzkritische Umgebungen.
Auch dort, wo aus städtebaulichen Gründen (Denkmalschutz, Blickbeziehungen) keine Ladesäulen installiert werden können oder sollen, bietet das System eine unauffällige Lösung. Da es überfahrbar ist, kann es nicht umgefahren werden.
Es verfügt über eine hohe Sicherheit gegenüber Vandalismus und Kabeldiebstahl. Aufgrund des automatisierten Systems ist es besonders geeignet für automatisierte Fahrzeuganwendungen.
Durch die hohen realisierbaren Ladeleistungen ist es auch für zukünftige Anwendungen eine sichere Investition.
Das System ist kompatibel mit der gerade in erster Version veröffentlichten Norm IEC 61518-26. Die Leistungsfähigkeit der elektrischen Schnittstelle übertrifft die Anforderungen des Megawatt-Charging-Systems (MCS). Das System ist in der Lage, Ladeszenarien mit Ladeleistungen von 22 kW bis 4,5 MW zu bedienen und kann in jedes Fahrzeug integriert werden.
Das Ladesystem wird in einem Kunststoff-Kabelschacht in die Fahrbahn integriert. Die Tiefbaumaßnahmen unterscheiden sich dabei nicht von einer herkömmlichen Installation, beispielsweise im Bereich des Breitbandkabel-Ausbaus. Auch Drainage- und Kabelrohre müssen am Schacht vorgesehen werden.
Die Fahrbahnabdeckung ist eine Sonderkonstruktion, die die Abdeckklappen für das Ladesystem beinhaltet. Sie muss waagerecht in die Fahrbahn integriert werden.
Die Ladeschnittstelle wird direkt an die Ladestation angeschlossen. Sie ersetzt damit das herkömmliche Ladekabel.
Das System verfügt über eine Fahrbahnabdeckung mit integrierten Verschlussklappen. Diese Baugruppe wurde in Anlehnung an DIN EN 124 für die Belastungsklasse D400 getestet, was sie für den Einsatz auf Fahrbahnen im öffentlichen Bereich geeignet macht. Je nach Einsatzfall können auch andere Belastungsklassen realisiert werden.
Die Verschlussklappen sind im Ruhezustand verriegelt und schützen das System vor unbefugtem Zugriff. Da sich die Ladekabel geschützt unter der Fahrbahnoberfläche befinden, ist ein Kabeldiebstahl ausgeschlossen.
Das System verfügt über eine Drainage, um Regenwasser und Verschmutzungen aus dem Kabelschacht abzuführen. Die Fahrbahnabdeckung ist so gestaltet, dass sich Verschmutzungen nicht im Bereich der Verschlussklappen festsetzen können. Bei besonders starker Verschmutzung lässt sich die Fahrbahnabdeckung leicht mit einem Besen reinigen.
Um die Fahrbahnabdeckung vor Frost zu schützen, ist das System mit einer Heizung ausgestattet. Im Falle einer Überschwemmung wird ein kritischer Wasserstand durch einen integrierten Schwimmer detektiert, und das System wird abgeschaltet.
Das Ladesystem kann Positionstoleranzen von 70 mm und Winkeltoleranzen von 10 ° in jeder Richtung kompensieren. Es ist aus zwei gegenüberliegenden Fahrtrichtungen anfahrbar.
Es können Fahrzeuge mit einer Bodenfreiheit von 80 bis zu 320 mm geladen werden, also Fahrzeugklassen vom Sportwagen bis hin zum Lkw.
Das Fahrzeug muss sich in der richtigen Position über dem Ladesystem befinden, und die Parkbremse muss aktiviert sein.
Die kabellose Kommunikation zwischen dem Fahrzeug und der Ladestation leitet den Ladevorgang ein. Dies kann entweder vollautomatisch oder teilautomatisiert durch einen Knopfdruck im Fahrzeug oder an der Ladestation geschehen.
Wird der Ladevorgang abgebrochen, öffnen sich die Ladeschütze automatisch, und die elektromagnetische Verriegelung schaltet sich ab.
Dadurch fällt die wegseitige Ladeschnittstelle gedämpft zurück in den Ladeschacht, die Fahrbahnabdeckung schließt und verriegelt sich automatisch, sodass das Fahrzeug den Ladebereich verlassen kann. Dabei wird die vorgeschriebene Dekontaktierungsreihenfolge an den elektrischen Kontakten eingehalten.
Ja, durch die elektromagnetische Verriegelung bleibt die wegseitige Ladeschnittstelle mit der UBCS-Fahrzeugschnittstelle verbunden. Während des Ladevorgangs gleicht das System alle dynamischen Bewegungen des Fahrzeugs aus.
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