16.12.2021
Komfortables Laden ohne Kabel? Das geht sehr gut!
AVK-Preisverleihung 2021 in der Kategorie Forschung und Wissenschaft: v.l.n.r. Prof. Dr. Jens Ridzewski (AVK), Prof. Dr. Niels Modler (ILK), Steve Zimmer (Mercedes-Benz AG), Reinhard Lux (AVK).
Der AVK Innovationspreis 2021 für ein hochintegriertes und ultradünnes Fahrzeug-Modul zum drahtlosen Laden
Bis zur Marktreife strukturintegrierter drahtloser Ladesysteme für automobile Anwendungen sind zahlreiche technische Herausforderungen zu lösen. Beispielsweise verhindert der erhöhte Platzbedarf von derzeit kommerziell verfügbaren Lademodulen eine effiziente Integration in das Fahrzeug. Dieser Problemstellung haben sich die Forscher:innen des Instituts für Leichtbau und Kunststofftechnik (ILK) der TU Dresden und der Mercedes-Benz AG gestellt. In enger Zusammenarbeit entwickelten sie ein ultradünnes fahrzeugseitiges Lademodul. Mit der Konstruktion dieses Empfangmoduls wurde ein entscheidender Meilenstein in der Auslegung, der Herstellung und besonders im Einsatz funktionsintegrativer Leichtbaustrukturen in automobilen, aber auch branchenübergreifenden Anwendungen erreicht. Für diesen Durchbruch wurde die Arbeit mit einem der renommierten AVK Innovationspreise 2021 ausgezeichnet.
Die AVK – Industrievereinigung Verstärkte Kunststoffe e.V. und AVK-TV GmbH vergibt die begehrten Innovationspreise jährlich an Unternehmen, Institute und deren Partner. Die interdisziplinäre Entwicklung des hochintegrierten induktiven Lademoduls für Elektrofahrzeuge, welche sowohl die mechanischen als auch die elektrotechnischen Aspekte abdeckte, wurde in der Kategorie Forschung und Wissenschaft prämiiert. Die feierliche Preisverleihung an Prof. Dr. Niels Modler für das ILK und Steve Zimmer für die Mercedes-Benz AG fand am 23. November 2021 in Frankfurt statt.
Hochintegriert und ultra-dünn: In den gemeinschaftlichen Forschungsarbeiten wurde erstmalig ein ultradünnes induktives Lademodul für Elektrofahrzeuge umgesetzt. Mit einer Aufbauhöhe von nur 15 mm und einem Gewicht von ca. 8 kg steigert das innovative Lademodul signifikant die Bauraumausnutzung, ohne die Bodenfreiheit des Fahrzeuges zu verringern. Im Vergleich zum Referenzsystem wurde eine Reduzierung der vertikalen Aufbauhöhe von 62% und eine Gewichtseinsparung von 50% erzielt. Gleichzeitig erreicht das Ladesystem eine Übertragungseffizienz von bis zu 92% bei 7,2 kW Nennleistung und aktiver Luftkühlung.
(a) Induktives 7,2 KW-Lademodul mit 92% Übertragungseffizienz und vertikalem Aufbau von 15 mm. (b) CAD-Schnittbild des Lademoduls und Darstellung der Einzelkomponenten.
Two-Box-Design mit innovativen Magnetkreiskomponenten: Die Umsetzung des platzsparenden Lademoduls wird durch die neuartige Bauweise im Two-Box-Design ermöglicht, welches die dem Magnetfeld ausgesetzten Komponenten von der Leistungselektronik örtlich trennt. Während sich die Leistungselektronik sodann frei im Fahrzeug positionieren lässt, können die Magnetkreiskomponenten in ein Kunststoffbauteil funktional integriert werden. Letzteres konnte durch die erstmalige Verwendung innovativer Materialien wie nanokristalliner ferromagnetischer Folien und metallischer Schirmungsgewebe verwirklicht werden. Die entwickelte Bauweise erlaubt künftig eine freie Positionierung des induktiven Lademoduls im Unterboden von Elektrofahrzeugen.
Projektleitung für das ILK:
Prof. Dr.-Ing. Niels Modler (Professur für Funktionsintegrativen Leichtbau)
ILK-Ansprechpartner:
Dipl.-Ing. Martin Helwig, Tel.: +49 (0) 351 463-38663,
Dr.-Ing. Anja Winkler (Fachgruppenleiterin Funktionsintegration),
Tel.: +49 (0)351 463-38074,