„e-smartConnect": Ein automatisiertes Schnellladesystem für die nächste Generation an Elektrofahrzeugen

15.7.2015 Automatisches Aufladen mit Gleichstrom (DC) und Roboterassistenz- Intelligente Kombination mit automatisiertem Parken (Valet Parking)- Kapazitätsstarke Batterien ermöglichen 500 km Reichweite

Die Volkswagen AG forscht derzeit weiter im Bereich des elektrifizierten und automatisierten Fahrens – die nächste Generation von Elektrofahrzeugen ist im Fokus. Durch die Erhöhung von Energiedichte und Kapazität der Antriebsbatterien werden in absehbarer Zeit Reichweiten von mehr als 500km möglich sein. Dies erlaubt eine ‘Vollwert-Elektrifizierung" des Individualverkehrs mit großen Fahrzeugstückzahlen. Um den Ladevorgang für diese Fahrzeuge so kurz und das Handling so effizient und komfortabel wie möglich zu gestalten, arbeiten die Wolfsburger Ingenieure an einem automatisierten Gleichstrom-(DC)-Ladesystem, der automatischen E-Tankstelle ‘e-smartConnect".

Um die großen Energiespeicher schnell laden zu können, sind sehr hohe Ladeleistungen von 80 bis über 150 kW erforderlich. Dies lässt sich mit DC-Schnellladetechnik erreichen, setzt aber Kabel mit großen Querschnitten voraus. Auf Grund ihres Gewichts und ihrer Steifigkeit lassen diese sich nur schwer handhaben. Das Forschungsziel von e-smartConnect ist daher die automatische Kopplung von Schnellladestecker (DC-Connector) und Fahrzeug. Im Zusammenspiel mit dem automatisierten Parken wird somit ein minimaler Zeitaufwand sowie ein Höchstmaß an Komfort und Bediensicherheit gewährleistet.

Die Verbindung von DC-Connector und Fahrzeug erfolgt über eine kraft- und momentenreduzierte Kabelführung und den Einsatz des Kuka Leichtbauroboters ‘LBR iiwa". Dank sieben Antriebsachsen und integrierter Drehmomentsensoren stellt er den Steckkontakt präzise, kraftsensibel und tastgenau her.

Automatisiertes Parken: Auf den Zentimeter genau

Der automatisierte Schnellladevorgang beginnt mit der Kommunikation zwischen Fahrzeug und Elektrotankstelle. Das Elektrofahrzeug übermittelt seine Profildaten an die Ladestation, die im Gegenzug die Zielposition für das automatische Parken überträgt. Um die erforderliche Parkgenauigkeit zu erreichen – die DC-Ladedose des Fahrzeugs muss in einem Zielbereich von 20 x 20 Zentimetern positioniert sein – lassen sich so neben den entsprechenden Einrichtungen der umgebenden Infrastruktur auch die Assistenzsysteme des Fahrzeugs nutzen. Zusätzlich ermittelt eine Kamera am Greifwerkzeug des Roboters die exakte Position der Ladedose auf einen Millimeter genau. Anschließend entnimmt der Roboter den DC-Connector aus einem Magazin und verbindet ihn mit der Ladedose. Ist das geschehen, wird er über ein Fördersystem automatisch weitertransportiert, um weitere E-Fahrzeuge zu bedienen.

e-smartConnect gewährleistet sichere ‘Mensch-Roboter-Kollaboration" (MRK)

Ist der Ladevorgang abgeschlossen, erhält der Roboter den Befehl zum Abholen des DC-Connectors. Nach dem Lösen der Verbindung parkt der Wagen automatisch aus und gibt den Ladeplatz für das nächste Fahrzeug frei, um eine optimale Auslastung der Schnellladestation zu gewährleisten.

Das System ist für den Einsatz im öffentlichen Raum prädestiniert, weil bei der e-smartConnect-Technologie mögliche Kontaktkräfte zum Menschen ebenfalls überwacht werden. Eine ‘Mensch-Roboter-Kollaboration" (MRK) wird so möglich und zusätzliche Sicherheitsabsperrungen verzichtbar.