Effizienzanalyse einer resonanzbasierten Energieübertragung mit Frequenzanpassung

Abstract:
Ein typisches kontaktloses Ladesystem für Elektrofahrzeuge besteht aus einer stationären Ladeplatte, welche in einen Parkplatz integriert ist, und aus einer mobilen Ladeplatte, die am Fahrzeugunterboden befestigt ist. Die kontaktlose Energieübertragung erfolgt dann durch die sogenannte resonante Kopplung. Nicht jeder Parkvorgang führt zu einer exakten Fahrzeugpositionierung, d.h. die seitliche Abweichung zwischen stationärer und mobiler Ladeplatte variiert bei jedem Ladevorgang. Aufgrund dieser Positionierungstoleranz kann sich der Kopplungsfaktor zwischen beiden Seiten verringern. Eine geringe Kopplung führt zu den unterschiedlichen Induktivitätswerten und somit zu einem höheren Blindleistungsbedarf. Bis zu einem bestimmten Abstand ist der Betrieb des Übertragungssystems mit fester Frequenz sinnvoll. Bei dem größeren Versatz erzeugt das System jedoch fast nur noch Blindleistung, weshalb ein System mit variabler Betriebsfrequenz entworfen werden soll. Mit einer adaptiven Frequenzanpassung ist es möglich, einen optimalen Systemwirkungsgrad durch Anpassung der Frequenz an die Spulenposition zu erzielen. Hierfür werden die Frequenzkennlinien eines induktiven Übertragungssystems für unterschiedliche seitliche Abstände zwischen der stationären Ladeplatte und der mobilen Ladeplatte untersucht.