Methodischer Entwurf von Systemen zur Gefahrenreduktion von metallischen Fremdkörpern beim induktiven Laden von Elektrofahrzeugen

In dieser Arbeit wird die geeignete Schutzmaßnahme vor metallischen Fremdkörpern (FK) für induktive Ladesysteme (ILS) im Automotive Umfeld untersucht. Zur Bestimmung der Schwelle der Gewährleistung eines sicheren Betriebs ohne FK-Detektion wurde die Temperatur des FK als Gefahr für Hautverbrennungen und Entzündungen passiver FK ermittelt. Aus der aufgestellten Ursache-Wirkungskette (UWK) wird eine Flussdichteschwelle als abgeleiteter Grenzwert ermittelt, unterhalb derer ein sicherer Betrieb ohne Detektionsmaßnamen gewährleistet ist. Es werden Maßnahmen zur Optimierung des ILS abgeleitet und untersucht. Für FKDetektionssysteme, welche keine hundertprozentige Genauigkeit bei kleinen FK bieten, wurde exemplarisch eine absolute Flussdichteschwelle ermittelt. Ein eigens entwickeltes und neuartiges Bewertungsverfahren für Detektionsverfahren greift auf die Erkenntnisse der UWK zurück und verwendet eigens definierte Kriterien, mithilfe derer der Stand der Technik bezüglich der Detektion untersucht wird. Hierbei ist eine ganzheitliche Bewertung aus verschiedenen Blickwinkeln (Forschung, Industrie) möglich. Die in der internationalen Normung (SAE J2954, IEC 61980) bekannten Vorgaben, hinsichtlich des Detektionsraums und der Maximaltemperatur, werden durch die Erkenntnisse dieser Arbeit als zu hoch und anpassungsbedürftig bewertet. In dieser Arbeit wurde zur Optimierung des Standes der Technik bei den Detektionsverfahren ein neuartiges, sehr sensitives und genaues Detektionsverfahren entwickelt. Außerdem wurde anhand dieses Verfahrens aufgezeigt, wie ein beliebiges elektrisch/magnetisches Verfahren in der Ausführung optimiert werden kann. Die Flussdichteschwelle wird, nach einer erfolgreichen Detektion, als inhärent sichere Rückfallebene für reduzierte Ladeleistung empfohlen.