Witricity nutzt in seinem Lades-System auf Basis von Magnet-Resonanz ein Tunable-Matching-Network (TMN), dessen Steuerung ein Mikrocontroller von Texas Instruments übernimmt. Dabei handelt es sich um ein adaptives Anpassungsnetzwerk zur Optimierung des Wirkungsgrads. Das TMN überwacht während des Ladevorgangs in Echtzeit verschiedene Parameter und stellt die Anpassungsnetzwerke so ein, dass der Wirkungsgrad unter allen Betriebsbedingungen optimal ist. Das System erkennt etwa, wenn das Fahrzeug nicht korrekt über der Ladeplatte positioniert ist und erfasst zudem Abweichungen beim vertikalen Abstand zwischen den Spulen sowie die aktuelle Batteriespannung. Das TMN reagiert auf Änderungen in diesen Parametern, indem es Impedanzen in den Anpassungsnetzwerken verändert.

Magnet-Resonanz im Einsatz

Grundsätzlich funktioniert die Magnet-Resonanz-Technologie wie folgt: Mittels elektromagnetischer Induktion wird Energie ohne direkte elektrische Verbindung von einer Primärspule zu einer Sekundärspule übertragen. Damit solche Systeme verlustarm arbeiten, müssen sich Quelle und Empfänger in unmittelbarer Nähe zueinander befinden und sorgfältig positioniert werden. Doch was passiert, wenn die Energie über eine größere Distanz übertragen werden soll oder Quelle und Gerät frei zueinander positioniert werden sollen?

Witricity forschte an verschiedenen Techniken für die Übertragung von Energie über mittlere Distanzen und entwickelte einen Ansatz, der Resonanz nutzt, um die Effizienz der Energieübertragung zu erhöhen: Über hochwertige Resonatoren lässt sich Energie auch bei schwacher Kopplung effizient übertragen. Dadurch sind größere Abstände und mehr Positionsfreiheit möglich als bisher. Außerdem erlaubt die Magnetic-Resonance-Technologie, auch „highly resonant wireless power transfer“ (HR-WPT) genannt, Elektrofahrzeuge mit einem hohen Wirkungsgrad laden. Bei Anwendungen wie dem Aufladen von Elektrofahrzeugen mit Leistungen im Kilowatt-Bereich erreicht die Technologie End-to-End-Effizienzen (AC-Eingang zu DC-Ausgang) von mehr als 94 Prozent. Solche Wirkungsgrade erfordern, dass jede Stufe im System einen Wirkungsgrad von 98 – 99 Prozent oder mehr aufweist. Daher mussten die Entwickler jede Stufe sehr sorgfältig ausgelegen, um Verluste zu minimieren.

 

Den Aufbau des Systems und wie das Prinzip gekoppelter Resonatoren funktioniert, erfahren Sie auf der nächsten Seite.

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