Ladetechnik: Laden ohne Kabel - von der Vision zur Realität

Die Sicherheit der neuen Technik muss jederzeit gewährleistet sein

Ein weiteres großes Thema ist die Sicherheit beim Ladevorgang. Man merkt Nindl seine langjährigen Erfahrungen im Mobilfunkbereich an, wenn er den Aufwand beschreibt, mit dem jedes erdenkliche Risiko ausgeschlossen werden soll: „Wir müssen alles tun, damit die neue Technik erst gar nicht in Verruf geraten kann.“ Konkret hat sich Qualcomm beim Halo-System intensiv mit der Fremdkörpererkennung (Foreign Object Detection, FOD) und dem Schutz von Lebewesen (Living Object Protection, LOP) beschäftigt. Befindet sich ein metallischer Gegenstand unter dem Auto, könnte dieser beim Ladevorgang durch vom Magnetfeld induzierte Wirbelströme so stark erhitzen, dass Brandgefahr besteht. Die eigens entwickelten FOD-Mechanismen erkennen Gegenstände bis zur Größe einer Zwei-Cent-Münze und sorgen dafür, dass mit dem Laden nur dann begonnen wird, wenn keine metallischen Fremdkörper in der Nähe sind. Falls beim noch laufenden Ladevorgang etwa eine Münze unter das Fahrzeug rollt, wird der Vorgang sofort abgebrochen und der Fahrer erhält eine entsprechende Nachricht auf sein Handy. Das System soll so empfindlich sein, dass bereits die Metallfolie einer leeren Zigarettenschachtel genügt, um den Ladeprozess zu stoppen.

Soweit die Theorie. In der Praxis blockiert jedoch vor allem die noch ausstehende Standardisierung die zügige Einführung des kabellosen Ladens. Zu den strittigen Punkten gehört u.a. der verwendete Frequenzbereich: Während ein Teil der OEMs den Bereich von 85 bis 90 kHz favorisiert, setzt das andere Lager auf 140 bis 145 kHz. Das Halo-System arbeitet zur Zeit mit dem niedrigeren Frequenzbereich, Qualcomm wird sich als Technologie-Lieferant aber der Entscheidung der Mehrheit der Automobilhersteller anpassen. Für einen Einstieg in den Massenmarkt ist vor allem wichtig, dass überhaupt eine Einigung erzielt wird. Gleiches gilt für die drahtlose Kommunikation zwischen Fahrzeug und Ladestelle, denn hier konkurrieren mit WLAN und Bluetooth ebenfalls noch verschiedene Ansätze. Nach Einschätzung von Nindl könnte möglicherweise auf dem 27. Internationalen Electrical Vehicle Symposium (EVS) im November in Barcelona der Durchbruch auf dem Weg zu einem gemeinsamen Standard gelingen.

Zum Schutz von Lebewesen (LOP) arbeitet Qualcomms Halo-Technik mit einem 24-GHz-Radarsystem, das jede Bewegung unterhalb des Fahrzeuges bzw. in dessen unmittelbarer Nähe erkennt. Wenn etwa jemand während des Ladens unter das Fahrzeug greift, weil ihm der Schlüssel auf den Boden gefallen ist, oder kleine Kinder beim Spielen unter das Fahrzeug klettern, kann der Ladevorgang entsprechend unterbrochen werden. Selbst ein regungslos schlafendes Kleintier lässt sich anhand seiner Atembewegungen noch erfassen. Auf welche Art von Bewegungen das Fahrzeug reagieren soll und in welcher Weise, entscheidet jedoch letztlich der OEM.

2014 kommt das erste induktiv ladbare Auto auf den deutschen Markt

Neben den sicherheitsrelevanten Aspekten spielt auch die Einhaltung der vorgegebenen Normen und Grenzwerte etwa im Bereich EMV eine große Rolle. „Kein OEM wird eine neue Technik akzeptieren, wenn sie nicht absolut richtlinienkonform ist“, so Nindl.

Bei der im Auto untergebrachten Sekundärspule inklusive Gleichrichtereinheit reicht dafür jedoch eine einmalige Überprüfung des Systems nicht aus, sondern jeder neue damit ausgerüstete Fahrzeugtyp muss einzeln zertifiziert werden. Insbesondere für die optimale Platzierung der Sekundärspule sind im Vorfeld sehr rechenintensive Simulationen erforderlich, um den Einfluss der jeweiligen Unterbodenbeschaffenheit zu berücksichtigen. Dabei spielt neben der Größe des Fahrzeugs vor allem das verwendete Material - Stahl, Aluminium, Karbon oder eine Mischung daraus - wegen der jeweils unterschiedlichen Permeabilität eine große Rolle.

So einfach der induktive Ladevorgang für den Fahrer später ablaufen soll, so aufwendig ist die vorherige Integration dieser Technik ins Fahrzeug. Nindl betont zwar, Gespräche darüber mit allen OEMs und Tier Ones zu führen, konkret darf er jedoch noch keine Namen von Unternehmen nennen, mit denen Qualcomm bereits ein Abkommen geschlossen hat. Demnächst sollen jedenfalls auch deutsche und asiatische Zulieferer zu den Lizenznehmern von Qualcomms Technik gehören. Bei der Frage nach konkreten Fahrzeugmodellen hält sich Nindl ähnlich bedeckt. Nur so viel: „Nächstes Jahr wird definitiv ein Elek-troauto auf den deutschen Markt kommen, das sich induktiv laden lässt.“ Das Fahrzeug soll sich sogar ausschließlich auf diese Weise mit Strom versorgen. Ansonsten erwartet Nindl, dass für eine Übergangszeit zunächst kabellose und kabelgebundene Lösungen parallel im Fahrzeug integriert werden. Denn eine flächendeckende Erweiterung der öffentlichen Infrastruktur um induktives Laden werde noch einige Jahre auf sich warten lassen.

Im Experiment lassen sich Autos auch schon beim Fahren aufladen

Bereits angelaufen ist dagegen der bislang umfangreichste Feldversuch zum Thema kabelloses Laden: In London sollen zunächst 40 entsprechend ausgerüstete Fahrzeuge unterwegs sein. Nindl erhofft sich davon wichtige Informationen über die tatsächliche Nutzung und das Ladeverhalten. Partner beim Londoner Versuch sind u.a. Re-nault und Delta Motorsport. Um die notwendige Infrastruktur kümmert sich ChargeMaster. Aus England stammt übrigens auch ein bereits mit der Halo-Wireless-Electrical-Vehicle-Charging-Technik ausgestattetes Fahrzeug, dem allerdings die Straßenzulassung fehlt: Der elektrisch angetriebene Drayson B12 69/EV darf der Kraft seiner 850 Pferdestärken nur auf Rennstrecken freien Lauf lassen.

Zumindest experimentell beschäftigt sich Qualcomm auch schon mit dem dynamischen Laden des Fahrzeuges während der Fahrt. Bis zu einer Geschwindigkeit von 80 km/h soll dies möglich sein. Erste Anwendungen dürften aber eher Bus- und Taxispuren sein, wo das Durchschnittstempo in der Regel deutlich geringer ist. Grundsätzlich ist induktives Laden während der Fahrt aber auch auf normalen Straßen möglich.