Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Elektroautos auf den Punkt gebracht

11.11.2015

Neues Verfahren zur zentimetergenauen Positionierung bei induktiven Ladesystemen

Elektrofahrzeuge werden zunehmend nicht mehr per Kabel, sondern mittels induktiver Ladesysteme mit Strom versorgt. Die Ladung erfolgt über ein Magnetfeld, das von einer Ladespule im Parkplatzboden erzeugt und nach dem Transformatorprinzip auf eine Empfängerspule am Unterboden des Autos übertragen wird.


Elektrofahrzeug über der Ladespule.

Universität Stuttgart/IVK


3D-Anzeige der Position der Ladespule (Empfängerspule rot, Ladespule blau).

Universität Stuttgart/IVK

Damit das funktioniert, muss der Fahrer das Auto so parken, dass beide Spulen exakt übereinander liegen. Ohne ein adäquates Assistenzsystem ist dies so gut wie unmöglich – doch gerade daran fehlte es bisher. Am Institut für Verbrennungsmotoren und Kraftfahrwesen (IVK) der Universität Stuttgart wurde nun ein Verfahren entwickelt, das eine zentimetergenaue Positionierung erreicht.

Induktive Ladesysteme haben den Vorteil, dass im Auto kein Kabel mitgeführt werden muss, und sind zudem sicherer gegen Vandalismus. Die Suche nach einem Positionierungsverfahren, das eine präzise Lokalisierung der Ladespule ermöglicht und somit den Fahrer beim Ausrichten des Fahrzeugs unterstützt, brachte jedoch trotz mehrjähriger Forschung und verschiedener technologischer Ansätze bisher keine befriedigenden Lösungen. Entweder waren die Verfahren ungenau, unausgereift und teuer, oder sehr anfällig gegenüber Wettereinflüssen.

Dean Martinovic hat nun im Rahmen seiner Doktorarbeit am IVK unter Leitung von Prof. Hans-Christian Reuss ein neues magnetfeldbasiertes Verfahren entwickelt und patentiert, mit dem ein Fahrzeug so punktgenau platziert werden kann, dass die Position der beiden Spulen um weniger als einen Zentimeter differiert.

In dem Projekt „BIPoLplus“, das im Rahmen des Spitzenclusters „Elektromobilität Süd-West“ vom Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) gefördert sowie vom Forschungsinstitut für Kraftfahrwesen und Fahrzeugmotoren Stuttgart (FKFS) unterstützt wird, nutzt er anstelle des bisher üblichen sinusförmigen Magnetfeldes erstmals ein gepulstes magnetisches Feld niedriger Frequenz.

Auf diese Weise lassen sich störende Wechselwirkungen mit dem metallischen Unterboden des Elektrofahrzeugs vermeiden. Spezielle hochempfindliche Magnetfeldsensoren, die direkt am metallischen Unterboden des Elektrofahrzeugs angebracht sind, tasten das magnetische Pulssignal ab und senden die Informationen an ein Steuergerät im Fahrzeug.

Ein speziell entwickelter Algorithmus berechnet anschließend selbständig – ohne jegliche Kommunikation mit der signalgebenden Elektronik im Parkplatz – die Position der Ladespule. Diese wird dem Fahrer schließlich mithilfe einer 3D-Applikation auf einem Tablet im Cockpit angezeigt, das den Fahrer bei der präzisen Ausrichtung des Fahrzeugs unterstützt.

Der Fahrer kann hierbei seine Bewegung in Echtzeit verfolgen. Der aktuelle Prototyp nutzt zwei Magnetfeldsensoren, welche die Position zuverlässig anzeigen, sobald sich die beiden Spulen auf einen Abstand von 1,5 Metern genähert haben.

Gegenüber anderen physikalischen Größen besitzt das Magnetfeld erhebliche Vorteile: Es unterliegt beispielsweise keiner Dämpfung bei der Durchdringung von Materialien und wird im Gegensatz zu Elektromagnetischen Wellen (WLAN, RFID etc.) nicht reflektiert. Da keine Sichtverbindung zwischen Sensor und Signalquelle benötigt wird, ist es anders als optische Systeme unabhängig von Wettereinflüssen wie Schnee oder Nebel.

Daher ist der Ansatz sowohl für den Einsatz in der heimischen Garage, als auch im Außenbereich geeignet. Das Verfahren funktioniert für jedes Fahrzeug und ist zudem kostengünstig, da im Gegensatz zu anderen Lösungen lediglich zwei sehr kleine, platzsparende und günstige Magnetfeldsensoren genutzt werden. Ob die Autos vorwärts oder rückwärts eingeparkt werden und ob sie beim „Betanken“ neben- oder hintereinander stehen, spielt keine Rolle: Alle Parkmodelle werden durch das Verfahren unterstützt.

Künftig soll das System noch besser werden: Weitere Arbeiten am IVK zielen auf eine Vergrößerung des Positionierungsbereichs und auf die Optimierung der Signalverarbeitung.

Weitere Informationen:
Dean Martinovic, Universität Stuttgart, Institut für Verbrennungsmotoren und Kraftfahrwesen,
Lehrstuhl für Kraftfahrzeugmechatronik Tel. 0711/685-68523,
E-Mail: dean.martinovic (at) ivk.uni-stuttgart.de

Dr. Michael Grimm, Forschungsinstitut für Kraftfahrwesen und Fahrzeugmotoren Stuttgart (FKFS), Abteilung Kraftfahrzeugmechatronik/ Elektronik, Tel. 0711/685-68123,
E-Mail: michael.grimm (at) fkfs.de

Andrea Mayer-Grenu, Universität Stuttgart, Abt. Hochschulkommunikation, Tel. 0711/685-82176,
E-Mail: andrea.mayer-grenu (at) hkom.uni-stuttgart.de

Andrea Mayer-Grenu | idw - Informationsdienst Wissenschaft
Weitere Informationen:
http://www.uni-stuttgart.de/

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Verfahrenstechnologie:

nachricht Mitarbeiter der Hochschule Ulm entwickeln neue Methode zur Desinfektion von Kontaktlinsen
17.07.2017 | Hochschule Ulm

nachricht Form aus dem Vakuum: Tiefziehen von Dünnglas eröffnet neue Anwendungsfelder
07.07.2017 | Fraunhofer-Institut für Produktionstechnologie IPT

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Verfahrenstechnologie >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Kohlenstoff-Nanoröhrchen verwandeln Strom in leuchtende Quasiteilchen

Starke Licht-Materie-Kopplung in diesen halbleitenden Röhrchen könnte zu elektrisch gepumpten Lasern führen

Auch durch Anregung mit Strom ist die Erzeugung von leuchtenden Quasiteilchen aus Licht und Materie in halbleitenden Kohlenstoff-Nanoröhrchen möglich....

Im Focus: Carbon Nanotubes Turn Electrical Current into Light-emitting Quasi-particles

Strong light-matter coupling in these semiconducting tubes may hold the key to electrically pumped lasers

Light-matter quasi-particles can be generated electrically in semiconducting carbon nanotubes. Material scientists and physicists from Heidelberg University...

Im Focus: Breitbandlichtquellen mit flüssigem Kern

Jenaer Forschern ist es gelungen breitbandiges Laserlicht im mittleren Infrarotbereich mit Hilfe von flüssigkeitsgefüllten optischen Fasern zu erzeugen. Mit den Fasern lieferten sie zudem experimentelle Beweise für eine neue Dynamik von Solitonen – zeitlich und spektral stabile Lichtwellen – die aufgrund der besonderen Eigenschaften des Flüssigkerns entsteht. Die Ergebnisse der Arbeiten publizierte das Jenaer Wissenschaftler-Team vom Leibniz-Instituts für Photonische Technologien (Leibniz-IPHT), dem Fraunhofer-Insitut für Angewandte Optik und Feinmechanik, der Friedrich-Schiller-Universität Jena und des Helmholtz-Insituts im renommierten Fachblatt Nature Communications.

Aus einem ultraschnellen intensiven Laserpuls, den sie in die Faser einkoppeln, erzeugen die Wissenschaftler ein, für das menschliche Auge nicht sichtbares,...

Im Focus: Flexible proximity sensor creates smart surfaces

Fraunhofer IPA has developed a proximity sensor made from silicone and carbon nanotubes (CNT) which detects objects and determines their position. The materials and printing process used mean that the sensor is extremely flexible, economical and can be used for large surfaces. Industry and research partners can use and further develop this innovation straight away.

At first glance, the proximity sensor appears to be nothing special: a thin, elastic layer of silicone onto which black square surfaces are printed, but these...

Im Focus: 3-D scanning with water

3-D shape acquisition using water displacement as the shape sensor for the reconstruction of complex objects

A global team of computer scientists and engineers have developed an innovative technique that more completely reconstructs challenging 3D objects. An ancient...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics
Veranstaltungen

2. Spitzentreffen »Industrie 4.0 live«

25.07.2017 | Veranstaltungen

Gipfeltreffen der String-Mathematik: Internationale Konferenz StringMath 2017

24.07.2017 | Veranstaltungen

Von atmosphärischen Teilchen bis hin zu Polymeren aus nachwachsenden Rohstoffen

24.07.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Die turbulente Atmosphäre der Venus

25.07.2017 | Physik Astronomie

SEEDs – Intelligente Batterien mit zellinterner Sensorik

25.07.2017 | Energie und Elektrotechnik

Kohlenstoff-Nanoröhrchen verwandeln Strom in leuchtende Quasiteilchen

25.07.2017 | Physik Astronomie