Granite River Labs, GRL
Vamshi Kandalla
Wir alle haben inzwischen von Elektrofahrzeugen gehört, aber was ist mit dem kabellosen Laden von Autos? Der weltweite Markt für kabellose Kfz-Ladegeräte, der im Jahr 2022 auf 1,3 Milliarden US-Dollar geschätzt wurde, wird voraussichtlich mit einer CAGR von 21,9 % wachsen und bis 20321 eine Marktgröße von 9,5 Milliarden US-Dollar erreichen. Unterstützt wird dieses massive Wachstum durch den anschwellenden globalen Markt für Elektrofahrzeuge (EV), der Jahr für Jahr Rekorde bricht. China2 beispielsweise wird bis Ende 2022 eine noch nie dagewesene Anzahl von 5,9 Millionen Elektrofahrzeugen verkaufen.
Auch der Rest der Welt hinkt nicht hinterher. Im Gegenteil, bis 2022 wurden in allen Bereichen erhebliche Fortschritte erzielt:
Unterstützt wird dieser Anstieg durch einen enorm aufgeblähten Markt für kabelloses Laden, der alles von Smartphones über tragbare Geräte bis hin zu Laptops abdeckt und mit einer überdurchschnittlichen CAGR von 30 % wächst, so dass sich die Marktbewertung bis 2030 auf insgesamt 185,90 Milliarden US-Dollar belaufen wird. Da staatliche Vorschriften wie das britische 2030-Mandat zum Verbot des Verkaufs von Benzin- und Dieselautos den Übergang zu nachhaltigem Transport unterstützen, ist davon auszugehen, dass die Dynamik des kabellosen Ladens im Automobilbereich anhalten wird.
Die Ankündigung des neuen Qi2 kabellosen Ladestandards durch das Wireless Power Consortium (WPC) Anfang Januar 2023 hat das Vertrauen des Marktes gestärkt, da er eine sicherere und nachhaltigere Option zur vorherigen Qi-Version 1.3.2 darstellt. Die neue Qi2-Technologie basiert auf einer proprietären Reihe von Magneten, dem sogenannten Magnetic Power Profile (MPP), das ein Magnetfeld erzeugt, das beim Einschalten Kupferspulen in Geräten mit Strom versorgt.
Der Vorteil von Qi2 MPP gegenüber seinem Vorgänger Qi 1.3, der mit dem Extended Power Profile (EPP) arbeitet, besteht darin, dass es die Effizienz der Energieübertragung von 50-60 % auf 85-90 % steigert. Diese Entwicklung wird von Elektrofahrzeugherstellern und -enthusiasten gleichermaßen begrüßt, da sie den Autofahrern eine größere Auswahl an Ladeoptionen bietet und die Rentabilität des kabellosen Aufladens von Fahrzeugen deutlich erhöht.
Bislang drehte sich die Skepsis gegenüber Elektrofahrzeugen hauptsächlich um das Aufladen. Insbesondere Bedenken hinsichtlich der Sicherheit des Ladevorgangs, der Unannehmlichkeiten beim Auffinden von Ladeanschlüssen und des erheblichen Zeitaufwands für das Aufladen von Fahrzeugen, vor allem im Vergleich dazu, wie schnell Fahrer ihren Tank auffüllen können.
Doch viele dieser Einschränkungen können umgangen werden, indem sperrige Ladestationen durch kreativ integrierte Ladepads, Spulen und Stromversorgungseinheiten ersetzt werden, was mit der weiteren Verbreitung des kabellosen Qi2-Ladestandards zweifelsohne immer mehr möglich sein wird.
Ein 1,6 km langer Straßenabschnitt auf der schwedischen Ferieninsel Gotland wurde im Jahr 2022 in eine Ladestation für kabellose Energie umgewandelt. Wie? Das Automobilbauunternehmen Stellantis baute 1,5 Meter lange Kupferspulen unter die Asphaltdecke.
Mithilfe der Energie, die durch Induktion zwischen fahrzeuginternen Spulen und drahtlosen Empfängern erzeugt wird, konnten die Busse mit Autobahngeschwindigkeit fahren, ohne die in ihren Batterien gespeicherte Energie zu verbrauchen.
Allerdings ist diese Methode bei langen Autobahnen kaum bezahlbar. Dennoch zeigt das Pilotprojekt das Potenzial für Energieeinsparungen an Orten wie Häfen oder Flughäfen, wo Fahrzeuge auf festen Routen über vorhersehbare Strecken fahren.
Elektrofahrzeuge können selbst zu Ladestationen werden. Die Hersteller nutzen die kabellose Qi-Ladetechnologie auch für Anwendungen im Fahrzeug, z. B. für Schnellladeprotokolle für Smartphones, Wearables und andere Qi-fähige Geräte.
Durch das Experimentieren mit Einzel- und Mehrfachspulendesigns versuchen die Hersteller, den aktiven Bereich der drahtlosen Ladeanschlüsse zu erweitern, um Flexibilität und Freiheit bei der Positionierung zu ermöglichen. Anstelle der heute auf dem Markt vorherrschenden flachen Ladeanschlüsse können beispielsweise spezielle Spulendesigns eine zuverlässige kabellose Aufladung auch über die unebenen Oberfläche von Handyhalterungen ermöglichen und sie so effektiv in 2-in-1-Zubehör verwandeln.
Im Gegensatz zu Innenräumen sind Autos größeren Schwankungen der äußeren Bedingungen wie Temperatur und Luftfeuchtigkeit unterworfen. Da die Ladegeschwindigkeiten erheblich von der internen Batterietemperatur beeinflusst werden, kann eine Feinabstimmung der Ladegeschwindigkeiten so erfolgen, dass sie auch bei hohen Temperaturen von 37-40 °C (98,6-104 °F) optimiert werden, um ein einheitlicheres Nutzererlebnis zu gewährleisten.
Aus diesem Grund wurden drahtlose Ladesender seit der Qi-Version 1.3.2 um die Unterstützung der Fremdkörpererkennung (FOD) erweitert. FOD ermöglicht die Regulierung der Ladeleistung auf der Grundlage der induktiven Kopplungstechnologie, bei der Wechselströme in den Spulen des Leistungssenders (PTx) magnetische Wechselfelder erzeugen. Durch wechselseitige Kopplung dieses Magnetfelds mit der Stromempfangsspule (PRx) kann die Energie in einen elektrischen Wechselstrom zurückverwandelt werden, der das Gerät mit Strom versorgt.
Die Menge des magnetischen Stroms, der in Elektrizität zurückverwandelt wird, wird anhand der vom PRx in Echtzeit ermittelten Werte für den Q-Faktor und die Resonanzfrequenz geregelt. Dies wird durch adaptive Algorithmen innerhalb des drahtlosen Ladesteuergeräts ermöglicht.
Der FOD ist in der Lage, eine Überhitzung von wärmeempfindlichen Metallobjekten in der Nähe von aktiven Sendern zu verhindern, indem er die Temperaturschwankungen in Abhängigkeit von den Umgebungsfaktoren reguliert und so ein optimales kabelloses Laden in einem größeren Temperaturbereich gewährleistet.
Wenn Sie der automobilen kabellosen Ladetechnik einen Schritt voraus sein wollen, sollten Sie auf den GRL-Zug aufspringen. Dort erhalten Sie Zugang zu technischen Experten, die Ihre Test- und Konformitätsverfahren durch Konnektivitäts- und Ladetestlösungen beschleunigen.
Wenden Sie sich an ein GRL-Labor in Ihrer Nähe und lassen Sie es nicht entgehen, Ihre kabellose Ladelösung für Fahrzeuge mit dem v1.3x EPP (C3-MPP) freizugeben. Unsere Zentren auf der ganzen Welt sind einige der wenigen vom WPC autorisierten Orte, an denen Sie Zugang zu den neuesten Qi2-Testdiensten für drahtloses Laden erhalten.
Weitere Informationen über die Vorbereitung Ihres Geräts auf die Qi-Zertifizierungsprüfung in unseren Labors finden Sie in unserer Wissensdatenbank, oder tragen Sie sich in unsere Verteilerliste ein, um weitere Aktualisierungen rund um das drahtlose Laden zu erhalten.