Positionierung beim induktiven Laden Projekt BIPoL Plus

Transkript

1 Positionierung beim induktiven Laden Projekt BIPoL Plus University of Stuttgart Institute of Internal Combustion Engines and Automotive Engineering Research Institute of Automotive Engineering and Vehicle Engines Stuttgart Dr.-Ing. M. Grimm Dipl.-Ing. D. Martinovic

2 Agenda Kurze Vorstellung FKFS / IVK Motivation Projektübersicht BIPoL plus Positionierung Zusammenafssung

3 About Us Research Institute of Automotive Engineering and Vehicles Engines Stuttgart Board of Trustees (Chairmanship: Prof. Dr. J. Blum) Cooperation University of Stuttgart Institute of Internal Combustion Engines and Automotive Engineering University of Stuttgart Vorstands- und Lehrstuhlinhaber Kraftfahrwesen Kraftfahrzeugmechatronik Fahrzeugantriebe

4

5 BIPoL_plus Projektvorstellung / Motivation BIPoL plus : Berührungsloses, induktives und positionstolerantes Laden Funktionsweise Vorteile Kein(e) Handling des Kabels AC / DC Verschmutzung Vandalismus Kabel-Diebstahl f1 / f2 Festfrieren und Erhitzen des Kabels Komfortgewinn durch kontaktlose Energieübertragung Kabelstecken Lagerung des Kabels Stolperfalle. Sauberes Gesamtsystem (kein Kabelhandling) Vollautomatisches Laden ohne Nutzereingriff Ausreichende Leistung 22kW Wirkungsgrad > 90 %

6 BIPoL_plus / Projektrahmen Projektrahmen Projektsteckbrief BIPoL plus berührungsloses, induktives und positionstolerantes Laden Verbundkoordinator: Daimler AG Projektvolumen: 11,3 Mio. Euro Projektlaufzeit: 01/ /2016 Projektpartner:

7 BIPoL_plus / Projektziele 22 kw COM f1 / f2 COM η>90% AC / DC Packaging & Kühlung Spulenauslegung Einhaltung von Normen und Richtlinien Zwischenraumüberwachung Positionierung des Fahrzeugs Kommunikation Interoperabilität zu 3 kw Klasse Netzanbindung und Netzintegration Ladeablauf Auslegung Leistungselektronik

8 Automotive Mechatronics BIPoL_plus / Inductive Charging Herausforderung Spulenauslegung hohe Leistungsübertragung 22kW hoher Wirkungsgrad Kosten- und Bauraum-reduzierter Aufbau Einhaltung sehr niedriger Magnetfeld- Grenzwert von 6,25µT im öffentlichen Bereich; dieses auch bei kleinem Fahrzeug (Smart) Simulationen Feld-Simulationen Thermo-Simulationen BEISPIEL- FELD Im farbigen Bereich ist das Magnetfeld <6,25µT

9 Automotive Mechatronics BIPoL_plus / Inductive Charging Zwischenraumüberwachung Schwerpunkt im Bereich zwischen den Spulen MOD (Metal Object Detection) Erkennung von Metallteilen mit zu hoher Temperatur LOD (Living Object Detection) Erkennung von Personen oder Körperteilen sowie größere Tiere (z.b. Katzen) Besondere Anforderungen unabhängig von Umwelteinflüssen wie Sonne, Regen, Eis, Schnee keine Beeinflussung des Ladevorgangs hohe Arbeitspunkttoleranz bzgl. Fahrzeugposition über Ladespule Zwischenraum

10 Automotive Mechatronics BIPoL_plus / Inductive Charging Untersuchte Systeme sind teuer, unausgereift und störanfällig Spulencluster bewegliche Spulen Leitsysteme RFID optische Systeme UWB BIPoL plus : Positionierung anhand des Magnetfeldes Magnetfelder unterliegen keiner Dämpfung und keiner Mehrwegeausbreitung und keinem Fading-Effekt 2 Prototypen bereits in Betrieb

11 Verfahren - Übersicht

12 Verfahren - Positionsberechnung C Ladespule d y x MR Sensor Fahrzeugspule Trilateration: Algorithmus zur effizienten Lösung

13 Verfahren - Signal Niederfrequentes magnetisches Pulssignal: Quasi-stationär Keine Wirbelströme Differentielles Messprinzip Nachteil: Synchronisation der Abtastzeitpunkte mit den stationären Bereichen Hoher Kommunikationsaufwand Algorithmus zur automatischen Detektion der stationären Abtastwerte

14 Verfahren - Detektionsalgorithmus In 3m Entfernung bei schlechtem Signal-Rausch-Verhältnis: Während einer Bewegung:

15 Prototyp - Citroën czero

16 Prototyp Daimler B250e

17 Prototyp Eckdaten Niederfrequentes magnetisches Pulssignal Keine Kommunikation zwischen Fahrzeug und Ladeinfrastruktur notwendig 2-Sensor-Lösung Echtzeit-Positionsanzeige Positionierungsradius aktuell 1,5m Positionierungsgenauigkeit im Millimeterbereich

18 Prototyp Potentiale und Ausblick Kostengünstig Funktioniert für alle Fahrzeugklassen Unabhängig von Wettereinflüssen Einsatz im Innen- als auch im Außenbereich Verbesserung der Signalverarbeitung Erhöhung des Positionierungsradius Autonomes Positionieren Frühe Integration in Entwicklungsprozess möglich Geringe Entwicklungs- / Produktionskosten

19 Positionierung Prozessakzeptanzanalyse Probleme der Elektromobilität Elektromobilität ist ein Service System Mobilität als Dienstleistung Erweiterte Geschäftsmodelle Prozesse elementarer Bestandteil Erfolg der Elektromobilität abhängig von der Nutzerakzeptanz

20 Prozessakzeptanz - Ladeverfahren Experimentelle Untersuchung: Kabel vs. Induktiv Untersuchungsgegenstand: Prozessakzeptanz des Ladeverfahrens Wissenschaftliche Methode zur Messung der Prozessakzeptanz

21 Prozessakzeptanz - Ergebnisse Unterschiedliche Prozessakzeptanz der Ladeverfahren Induktives Laden + Positionierung erreicht höhere Akzeptanzwerte Häufigere Ausführung besser akzeptiert Enabling Technology für neue Geschäftsmodelle T. Muellerleile, S. Ritter, L. Englisch, V. Nissen and D. W. Joenssen, "The Influence of Process Acceptance on BPM: An Empirical Investigation, 2015 IEEE 17th Conference on Business Informatics, Lisbon, 2015, pp

22 Thank you for your Attention Contact Person: Dr. Michael Grimm Phone: Mobile: Research Institute of Automotive Engineering and Vehicles Engines Stuttgart (FKFS) Pfaffenwaldring Stuttgart Internet: Phone: Fax: