Drahtlose Energieübertragung
Die drahtlose Energieübertragung (Wireless Power Transfer, WPT) hat in den letzten Jahren immer breitere Anwendungen gefunden.
Am weitesten verbreitet ist derzeit das Laden von Batterien, insbesondere in Kleingeräten wie Zahnbürsten und Mobiltelefonen, aber auch Hochleistungsanwendungen wie das kabellose Laden von Elektroautos sind bereits im Einsatz. Auch mobile und rotierende Systeme können kontaktlos versorgt werden, z.B. die Erregerwicklung auf dem Rotor elektrisch erregter Synchronmaschinen oder Fahrzeuge über eine Energieübertragung aus der Fahrbahn.
Zu den großen Vorteilen zählen: Es werden keine mechanischen Steckverbinder, Schleifringe oder Kohlen benötigt, wodurch Verschleiß und Korrosion vermieden werden. Die Handhabung und der Komfort für den Nutzer verbessern sich und durch den Wegfall unschöner Kabel und Stecker ergeben sich völlig neue Optionen im Produktdesign.

Die kapazitive Energieübertragung (Capacitive Power Transfer, CPT) hat gegenüber weit verbreiteten induktiven Energieübertragung (Inductive Power Transfer, IPT) einige Vorteile:
- Wegfall von schweren Spulensystemen. Gerade für mobile Anwendung ergibt sich durch den wesentlich geringeren Kupferbedarf eine erhebliche Gewichts- und Kosteneinsparung.
- Verlustärmerer Feldaufbau. Ein magnetisches Wechselfeld erfordert ein stromdurchflossenes Spulensystem. Dadurch entstehen in räumlich ausgedehnten Übertragungsstrukturen mit verteilter und variabler Belastung (z.B. Fahrbahnen) unverhältnismäßig hohe Verluste. Demgegenüber lassen sich hohe elektrische Wechselfelder zwischen zwei Leitern mit wesentlich weniger Grundverlusten realisieren.
- eine weichmagnetischen Materialien: Bei CPT können Magnetmaterialen eingespart werden, die beim IPT für die Feldsteuerung und -schirmung benötigt werden. Damit sinken Gewicht, Bauraum, Verluste und Kosten.
Der Nachteil der geringeren Energiedichte in elektrischen Feldern kann durch den Einsatz von hohen Betriebsfrequenzen kompensiert werden. Dafür werden effiziente RF-Generatoren benötigt,.
Die Forschung am LEE fokussiert sich auf die Entwicklung neuartiger, besonders kostengünstiger RF-Generatoren, die eine kapazitive Koppelstrecke über einen weiten Lastimpedanzbereich treiben können und auf die Auslegung kompletter CPT-Systeme.
Unsere CPT-Anwendungen reichen von koppelkapazitätsarmen Hilfsenergieversorgungen für Gate-Treiber in der Leistungselektronik bis hin zum Laden von autonomen Luftfahrzeugen.
Sie benötigen für kreative Designideen eine unsichtbare, kontaktlose und
positionstolerante Energieversorgungslösung – dann sprechen Sie mit uns!
Ansprechpartner:

Adrian Amler
Lehrstuhl für Leistungselektronik
Wissenschaftliche Mitarbeitende
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