Ladetechnologien

Die Schnittstelle in der Kommunikation zwischen Ladesäule und Fahrzeugbatterie ist mit der ISO-Norm 15118 hinreichend definiert. Gleichwohl ergeben sich in der Praxis Probleme bei der Ladekommunikation. Das FKFS ist dabei als Entwicklungspartner in einer hervorragenden Position, da sich das Institut sowohl in der Normierung wie auch in der Ladeinfrastruktur der verschiedenen Automobilhersteller bestens auskennt. Eine Konsequenz dieser Kompetenz ist der vom FKFS entwickelte Conformance-Tester, mit dem elektrische Fahrzeugbaureihen auf ihre Kommunikationsfähigkeit mit allen verfügbaren Ladesäulen getestet werden können. Das System umfasst den Hardwareaufbau mit dessen Ansteuerung sowie automatisiert generierte Testfälle inklusive Testablauf. Zur Durchführung der Tests kann das Testsystem sowohl die Fahrzeug- als auch die Ladeeinrichtungsseite getrennt betrachten.

Induktivladen gilt als besonders nutzerfreundliche Form des Aufladens elektrischer Fahrzeuge, weil dazu keine Kabelverbindung zwischen Ladestation und Fahrzeug aufgebaut werden muss. Gleichwohl gibt es dabei technische Probleme zu lösen: Ladespule und Fahrzeugspule müssen räumlich exakt zueinander positioniert werden, um einen auch im Hinblick auf den Wirkungsgrad optimalen Ladevorgang zu gewährleisten. Das FKFS ist auf diesen Problemfeldern mit Lösungsansätzen präsent – sowohl in der Forschung wie auch in der Entwicklungsarbeit für Kundenanwendungen. Ein Highlight dabei ist das vom FKFS entwickelte und patentierte Magnetic Pulse Positioning System, ein Assistenzsystem, das die Ortung der Ladespule und die Positionierung des E-Fahrzeugs über der Ladespule optimiert – und das auch bei schlechten Sichtverhältnissen wie Schnee oder bei kritischem Material wie Stahlbeton funktionsfähig ist.

With the increasing electrification of Germany's vehicle fleet, integration of these vehicles into the network poses a challenge. Relative to Germany's total electricity requirements, the energy quantity which will need to be supplied for this is not predicted to present too great a burden. However, the power requirements – especially those needed for fast-charging electric vehicles – pose a huge challenge for our existing infrastructure.

 FKFS is considering all kinds of scenarios concerning e.g. car-sharing fleet operation, private vehicles in single-family households and apartment blocks, as well as commercial vehicles. Building on this, we are investigating the influence of individual mobility needs on the charging requirement. Since the charging requirement can be spread over a period of time, strategies for spreading the burden are possible: e.g. via scheduling or incentive models using tariff models, which enable the resulting influence on the network load to be determined.

 The combination of electrical energy for vehicle propulsion and renewable energy offers potential for synergies, which can be exploited using suitable strategies for supplying electric vehicles and local electricity demands. The burden on the distribution network can be reduced by increasing local self-sufficiency.

Using its research charging station, FKFS is conducting in-depth work on AC and DC charging, fast charging and inductive charging. Current research work and studies for automotive customers arise from this context. The central focus is the development of electric vehicle fleets which are suitable for daily use. A variety of factors play a role in this, which may also be vital for the further expansion of e-mobility: starting with battery cells and the possibilities for balancing dissimilar voltage states ("cell balancing"), efficiency is of primary importance. The objective is always a charging operation which is as efficient and as fast as possible. Here FKFS considers all the entities involved: vehicle, user and energy supplier. FKFS studies also investigate the payment process and usability from a user perspective (human-machine interface).