Erfindung macht Herstellung von Schnellladegeräten günstiger

Schnelles Laden oder das Laden von großen Speichern erfordern hohe
Leistungen und werden für die E-Mobilität immer wichtiger. Die
Herstellungskosten von solchen Ladegeräten sind jedoch noch sehr hoch.
Forscher der Hochschule Heilbronn haben ein Verfahren entwickelt, mit dem
diese Schnellladegeräte kostengünstiger und in einem höheren Maße
automatisiert hergestellt werden können. Besonders geeignet ist dieses
Verfahren für alle Schnellladegeräte mit sehr hoher Leistung, wie sie zum
Laden von Lkws oder Bussen, aber auch für Schnellladestationen im Pkw-
Bereich notwendig sind.
Die TLB GmbH unterstützt die Hochschule Heilbronn bei der Patentierung und
Vermarktung der aktuellen Entwicklung.

Reichweite und Ladezeiten werden im Zuge des Wandels zur E-Mobilität für
immer mehr Menschen immer bedeutender. So geraten die Möglichkeiten des
schnelleren Ladens immer stärker in den Fokus. Schnelles Laden oder das
Laden von großen Speichern erfordern hohe Leistungen. Die
Herstellungskosten von Ladegeräten für diese hohen Leistungen sind jedoch
heute noch sehr hoch.

Forscher der Hochschule Heilbronn haben nun ein Verfahren entwickelt, mit
dem Schnellladegeräte, die auf große Leistungen ausgelegt sind,
kostengünstiger und in einem höheren Maße automatisiert hergestellt werden
können. Besonders geeignet ist dieses von Prof. Dr.-Ing. Michael Kokes
entwickelte Verfahren (3-Phase Direct Resonant Charging System) für alle
Schnellladegeräte mit sehr hoher Leistung, wie sie zum Beispiel zum Laden
von Lastwagen oder Bussen notwendig sind.

Auch für Schnellladestationen im Pkw-Bereich sind immer höhere Leistungen
notwendig, da die Autos schnell geladen werden sollen und das Ladegerät
sehr viel Leistung in kurzer Zeit liefern muss. Bisher wurde diese
Ladestationen mit Leistungen über 100 KW mit netzseitigem Transformator
oder einem Stromrichter mit Gleichspannungs-Zwischenkreis und Umrichter
hergestellt. Die Kosten für die benötigten Wickelgüter und Kondensatoren
machen die Herstellung jedoch sehr teuer.

Das von Prof. Kokes entwickelte Schaltungskonzept funktioniert mit einer
Stromrichterschaltung ohne netzseitigen Transformator und einem Verfahren
zum Erzeugen einer potentialgetrennten Gleichspannung, welches nahezu ohne
Kondensatoren auskommt. Dadurch kann auf große Kondensatoren verzichtet
werden, was die Herstellung der Ladegeräte im Bereich bis zu mehreren 100
KW wesentlich günstiger macht.
Das Schaltungskonzept sieht zudem einen modularen Aufbau vor. Das bietet
zum einen die Möglichkeit, die Ladegeräte automatisiert herstellen zu
können. Zum anderen bietet der modulare Aufbau eine große Vielfalt an
Kombinationsmöglichkeiten. Durch die einzelnen Module kann auf die
unterschiedlichsten Leistungen oder Modelle eingegangen werden.
Aufgrund von Schaltvorgängen des Resonanzumrichters zur Potentialtrennung
in den stromlosen Phasen des Zwischenkreises entstehen hier prinzipbedingt
keine Schaltverluste.  Die Regelung der Ausgangsspannung erfolgt durch den
netzseitigen Stromrichter. Durch Frequenzvervielfachungen im Eingangs- und
Ausgangskreis werden die Filteraufwände signifikant reduziert, was zu
einer weiteren erheblichen Kostenreduktion führt.

Geeignet ist dieses Verfahren vor allem für Schnellladestationen von
großen Fahrzeugen wie beispielsweise Lastwagen oder Bussen. Doch auch die
PKW-Ladestationen, die schnell viel Leistung bringen müssen, könnten mit
diesem Verfahren kostengünstiger hergestellt werden.

Die Erfindung wurde zum Patent angemeldet (DE 102021208278 A1 anhängig /
WO2023/006949A1 anhängig). Die Technologie-Lizenz-Büro (TLB) GmbH
unterstützt die Wissenschaftler und die Hochschule Heilbronn bei der
Patentierung und Vermarktung der aktuellen Entwicklung. TLB ist mit der
Verwertung dieser zukunftsweisenden Technologie beauftragt und bietet
Motorenherstellern Möglichkeiten der Lizenzierung.