Automatisch opladen elektrische auto´s

Hoewel elektrische mobiliteit steeds populairder wordt, is er op sommige gebieden nog ruimte voor de ontwikkeling van functionele standaardtechnologieën. Een voorbeeld hiervan is de manier waarop auto's worden opgeladen. Niemand wil de straten vol met oplaadpunten zien. Inductief opladen is wél grotendeels aan het zicht onttrokken, maar heeft een aantal belangrijke nadelen. Volterio biedt een efficiënt, slim alternatief. Het prototype van de laadrobot beweegt met behulp van Faulhaber-motoren.

Volterio1

Oplaadstations kunnen in de binnensteden een doorn in het oog zijn, en de zware kabels en stekkers zijn ook in particuliere garages niet echt handig. Het is mogelijk om contactloos te laden op basis van inductie, met spoelen die in de garagevloer of het wegdek zijn ingebed. Dit is een visueel en mechanisch aantrekkelijke optie. Maar de prijs is hoog, in meerdere opzichten: om de spoelen weg te werken, moet worden gegraven en weer netjes worden afgedekt. En dat voor een maximaal vermogen dat momenteel in de meeste gevallen slechts drie kilowatt is, wat kan leiden tot lange oplaadtijden. En dan gaat bij deze manier van opladen nog een aanzienlijk deel van het vermogen verloren in vergelijking met kabels en stekkers. Het verlies is zelfs nog groter als de auto niet recht boven een spoel geparkeerd staat.

Stekker vindt aansluiting

De technologie van Volterio biedt een elegante oplossing voor al deze problemen. Wanneer de lader niet actief is, is het een onopvallende, niet meer dan 6 centimeter hoge structuur op de ondergrond. De auto wordt er om op te laden overheen geparkeerd. Vervolgens strekt een robotarm zich telescopisch uit. Aan het einde van deze arm zit een stekker die aan de onderkant van de auto zijn tegenhanger zoekt. De twee componenten hebben eerder informatie met elkaar uitgewisseld via versleutelde draadloze communicatie. En omdat de kegelvormige stroomdrager geen stekker in de traditionele zin van het woord is, kan hij volledig contact maken, zelfs als de auto niet in de optimale positie geparkeerd staat. Een ultrasoon systeem wordt gebruikt om ervoor te zorgen dat de arm zijn doel nauwkeurig vindt. De verbinding wordt in minder dan 15 seconden tot stand gebracht.

De stekker moet zich slechts binnen een bereik van 50 maal 50 centimeter bevinden en de auto kan zelfs onder een hoek worden geparkeerd. Het is bovendien mogelijk om de gehele unit in de bodem in te bouwen, bij nieuw aan te leggen garagevloeren of parkeerplaatsen. De laadcapaciteit van een lader met thuisaansluiting is 22 kilowatt, wat betekent dat zelfs de grootste autoaccu's in 4-5 uur volledig kunnen worden opgeladen. De technologie is zelfs al klaar voor het verwerken van 100 kilowatt DC, waardoor de laadtijd tot een uur wordt teruggebracht.

Het idee achter Volterio komt voort uit een masterscriptie die Christian Flechl in 2014 schreef aan de Technische Universiteit van Graz (Oostenrijk). Inmiddels is Flechl directeur van Volterio en staat zijn product op het punt in serieproductie te gaan. Een belangrijk aspect bij de ontwikkeling van het prototype waren de drie motoren die de robotarm langs de drie assen bewegen: "We wilden een zo plat mogelijk apparaat bouwen, waardoor er van meet af aan heel weinig ruimte beschikbaar was", vertelt de jonge ingenieur. "Maar we moeten ook een flink gewicht verplaatsen. Dus moeten de motoren - in combinatie met de juiste tandwielkast - een hoog koppel, een hoog toerental en een kleine omvang bieden."

Krachtig, snel en betrouwbaar

Een zoektocht op het internet leidde al snel naar Faulhaber, omdat niet veel bedrijven in staat zijn om aan dit soort specificaties te voldoen. "In gesprekken met andere deskundigen kreeg ik steeds weer te horen dat Faulhaber de juiste keus was. En dat werd nog duidelijker toen we begonnen samen te werken. Faulhaber heeft het hele project gesponsord met uitgebreid technisch advies, de keuze van de juiste motoren en door de motoren zelf aan te bieden." In de prototypes werden DC-micromotoren met planetaire tandwielkasten en een geschikte motion controller geïnstalleerd. Daarnaast heeft Faulhaber andere aandrijvingen geselecteerd en geleverd voor testdoeleinden.

Volterio 2

De hoge motorprestaties van de CR-serie zijn gebaseerd op een zeer stabiele grafietcommutatie met zeer slijtvaste, krachtige neodymiummagneten en een bijzonder hoog gehalte koper in de wikkeling. Het laadstation is ontworpen voor ongeveer 20.000 cycli. Dit betekent dat slechts ongeveer 1% van de levensduur van de aandrijvingen wordt gebruikt. De robuustheid is ook zeer belangrijk, omdat de Volterio-units ook na lange stilstand en bij slechte weersomstandigheden betrouwbaar moeten werken.

Het prototype presteerde in uitgebreide tests zeer goed. De technologie is op cruciale punten veel beter dan concurrerende concepten. Verschillende fabrikanten van het topsegment auto's zijn het daarmee eens. Ze bereiden zich nu al voor op serieproductie van de laders. Volterio werkt intussen aan nieuwe uitdagingen: "Geautomatiseerde laadprocessen kunnen op veel verschillende manieren worden gebruikt", legt Christian Flechl uit. "Dit geldt zowel voor de gehele logistieke sector als voor alle zelfrijdende auto's. Ook voor elektrische vrachtauto's zijn oplossingen in ontwikkeling. We ontwikkelen geschikte oplaadrobots en we blijven vertrouwen op de waardevolle ondersteuning van Faulhaber."