Verbundprojekt: ADVANTAGE - Automatische induktive Ladung von autonomen Elektrofahrzeugen in Logistik und Verkehr

Abstract

Die Zukunft des Verkehrs wird durch autonome, elektrisch betriebene Fahrzeuge geprägt, die in städtischen Personentransportszenarien sowie in der Logistik Anwendung finden. Vollständig autonome Fahrlösungen versprechen eine gesteigerte Zuverlässigkeit, Sicherheit, Kosteneffizienz und Umweltfreundlichkeit. Autonomes Fahren mit dem automatischen Laden von Fahrzeugbatterien zu kombinieren ist daher die logische Schlussfolgerung. Eine Schlüsseltechnologie bildet dafür das induktive Laden ohne Kabel und Stecker. Das Projekt ADVANTAGE zielte darauf ab, ein System für vollautomatisches, induktives Laden von Fahrzeugen zu entwickeln, das eine präzise Positionierung, Interoperabilität und eine sichere Energieübertragung gewährleistet. Ergänzend sollte ein innovatives Energie- und Flottenmanagement die Effizienz des Ladeprozesses steigern und die Netzauslastung optimieren. Im Rahmen des Projekts wurde eine Lösung für autonomes induktives Laden erfolgreich erforscht, entwickelt und demonstriert. Es umfasst eine präzise Positionierungslösung, die das Fahrzeug automatisch in die optimale Ladeposition navigiert, sowie ein induktives flurbündiges Ladesystem mit Ladeleistungen von 11 kW für 48 V-Batterien. Ladeleistungen bis 22 kW und Batteriespannungen bis 80 V sowie bidirektionaler Energieaustausch wurden simulativ vorgesehen. Das System wurde magnetisch interoperabel mit dem PKW-Segment nach der Norm IEC 61980 konzipiert, was die Einführung standardisierter Ladeinfrastrukturen unterstützt. Die entwickelte Unterbodeneinheit kombiniert fortschrittliche Technologie mit einem robusten Design für den öffentlichen Einsatz. Sie umfasst eine widerstandsfähige Ladeschutzeinhausung, ein integriertes aktives Ventilationssystem sowie eine effektive Schmutz-, Wasser- und Lufttrennungssektion. Ergänzt wird die Einheit durch ein robustes LED-Signalkonzept zur Anzeige des Ladezustands. Die Integration der induktiven Ladebaugruppen in die Unterbodeneinheit wurde erfolgreich abgeschlossen, wodurch eine zuverlässige und wartungsarme Lösung für den Einsatz im Straßenraum geschaffen wurde. Für die Positionierung des Fahrzeugs wurde ein zweistufiges System entwickelt: ein Navigationssystem für die Grobpositionierung basierend auf Fahrzeugsensorik (Lidar, Odometrie) sowie ein induktives System für die präzise Feinpositionierung über die Infrastruktureinheit. Das Vorhaben wurde im Themenbereich Energie- und Flottenmanagement in mehreren Aspekten wissenschaftlich begleitet. Zum einen wurde der Anwendungsbezug der entwickelten Ladeinfrastruktur, besonders mit dem Fokus auf einem Einsatz im ÖPNV herausgearbeitet. Zum anderen wurden mögliche Einsatzszenarien untersucht und die Potentiale für Effizienzsteigerungen dargestellt. Zuletzt wurden die durch die Lösung ermöglichten wirtschaftlichen sowie ökologischen Potentiale hinsichtlich der Integration in lokale und regionale Energiesysteme analysiert. Dazu wurde das Gesamtsystem, bestehend aus Fahrzeugen, Ladeinfrastruktur, und den Einsatz- und Umgebungsbedingungen wie Temperatur, Fahrtanfragen und Technischen Schnittstellen modellhaft in einer Softwareumgebung abgebildet. Das Konsortium des Projektes ADVANTAGE hat in allen Zielstellungen erfolgreich Erkenntnisse gewonnen und diese sowohl am Abschluss des Projekts demonstriert, als auch in die Entwicklung am Standort Deutschland eingebracht. Weiterhin wurden Forschungsergebnisse im akademischen Kontext zur allgemeinen Verfügung publiziert.