Logo der Physikalisch-Technischen Bundesanstalt

Elektromobilität: Beurteilung magnetischer Streufelder von induktiven Ladesystemen

24.11.2015

Eine der großen Herausforderungen beim Betrieb von Elektrofahrzeugen ist die Übertragung der elektrischen Energie. Eine Stromzuführung über eine Oberleitung verringert bei schienenungebundenen Fahrzeugen die Mobilität und erfordert zusätzlich eine aufwändige Infrastruktur. Zurzeit wird eine neue Generation von Omnibussen erprobt, die einen Akkumulator als Energiespeicher mit sich führen. Zum Laden der Akkumulatoren werden hocheffiziente induktive Ladesysteme eingesetzt. Es genügen bereits wenige Minuten an einer Haltestelle mit Ladevorrichtung, um ausreichend Energie zuzuführen.  Dazu werden hochfrequente Wechselfelder mit hoher elektrischer und magnetischer Energiedichte eingesetzt. Die Ladevorrichtung (Abb. 1) ist so konzipiert, dass bei richtiger Anwendung und Einhaltung der Grenzwerte keine Gesundheitsrisiken durch Wechselfelder auftreten.

Die Arbeitsgruppe für magnetische Messtechnik hat im Rahmen einer Zusammenarbeit ein rückgeführtes kalibriertes Verfahren zur Messung dieser Wechselfelder entwickelt. Bei diesem wird eine neu eingerichtete Kalibrierapparatur mit linearem Frequenzgang bis zu 100 kHz eingesetzt, um den Wechselfeldsensor zu kalibrieren. Mit einem AC-Magnetometer wurden die Streufelder unter Verwendung dieses Wechselfeldsensors mit hoher Genauigkeit bestimmt. Dazu wurden im Vorfeld der Messungen mit Stichproben an exponierten Stellen des Fahrzeugs Messpunkte festgelegt. Das neu entwickelte Messsystem ist mobil einsetzbar und kann zusammen mit den Messdaten der magnetischen Flussdichte die relativen Ortskoordinaten der Messpunkte erfassen. Damit lassen sich die Feldverlaufsprofile mit ausreichender Genauigkeit berechnen. Im Ergebnis wurde festgestellt, dass die gesetzlichen Grenzwerte eingehalten werden.

 

Abbildung 1: Prinzip des Energieübertragungssystems im Elektrobus