Automatisiertes Laden von Elektrofahrzeugen mit konduktiven Ladestandards

Autoren

Dipl.-Ing. B. Walzel, Assoc. Prof. Dipl.-Ing. Dr. M. Hirz, Dipl.-Ing. H. Brunner, Technische Universität Graz

Jahr

2019

Druckinfo

Fortschritt-Berichte VDI, Reihe 12, Nr. 811

Zusammenfassung

Elektrisch angetriebene Fahrzeuge werden zum Großteil mittels standardisierten Kabelverbindungen geladen, wobei heute der An- und Absteckvorgang manuell durchgeführt wird. In diesem Zusammenhang stellt eine Automatisierung der Ladevorgänge einen wichtigen Schritt zur Steigerung des Kundenkomforts dar, wobei verschiedene Technologien in Frage kommen. Neben dem leitungsgebundenen (konduktiven) Laden mittels standardisierter Kabelverbindungen wurden beispielsweise Verfahren zum konduktiven oder induktiven Laden über den Fahrzeugboden vorgestellt. Bei der Entwicklung von automatisierten Ladevorgängen ist zu beachten, dass neben dem manuellen Parken der Fahrzeuge auf dem Ladeplatz zukünftig auch autonome Parkfunktionen zur Anwendung kommen - aus diesem Grund müssen automatische Ladeanlagen sowohl für manuelles Parken als auch für selbstparkende Fahrzeuge ausgelegt werden. Die Positionierungsgenauigkeit des Fahrzeugs auf dem Ladeparkplatz hat einen wichtigen Einfluss auf die Systemanforderungen des automatischen Ladesystems und die korrekte Funktion des Ladevorgangs. Beispielsweise stellen Standard-Konnektoren (z. B. nach IEC 62196) besonders hohe Anforderungen an eine exakte Führung des Steckersystems in die Ladebuchse, was komplexe kinematische Systeme zur Ausführung der Bewegungsabläufe erfordert.
Die vorliegende Arbeit beschäftigt sich mit der Entwicklung eines robotergesteuerten Ladesystems für die Nutzung von standardisierten Ladekupplungen. Das elektrische Laden erfolgt dabei über die in den Fahrzeugen verbauten Steckersysteme ohne die Notwendigkeit fahrzeugseitiger Adaptierungen. Im Zuge eines internationalen Forschungsprojekts wurde ein Laderoboter aufgebaut und das automatische Laden an verschiedenen Fahrzeugtypen getestet. In diesem Zusammenhang wurden anhand verschiedener Testreihen die Einflüsse der Parkgenauigkeit am Ladeplatz untersucht und neue Erkenntnisse hinsichtlich Parkverhalten und Fahrzeugpositionierung auf den automatisierten Ladevorgang erarbeitet. Die Evaluierung der Funktionen des Laderoboters bei verschiedenen Park- und Ladevorgängen wurde mit einer Analyse von Studien zu induktiven Ladesystemen ergänzt. In der Folge wurden Anforderungen an zukünftige automatisierte konduktive Ladesysteme erarbeitet, um die Entwicklung von Ladesystemen mit Standard-Konnektoren zu unterstützen.