Kurzbeschreibung
(Deutsch)
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Im Rahmen des Projektes wird die technische Machbarkeit des induktiven Ladens von Elektrofahrzeugen in der Schweiz mittels Pilotinstallationen aufgezeigt und die Vor- wie auch Nachteile der Technik analysiert. Das Projekt umfasst die Installation und den Betrieb von 6-7 Ladestationen und Fahrzeugen. In einem ersten Schritt wird der Zulassungsprozess von induktiven Ladesystemen und der umgerüsteten Fahrzeuge in der Schweiz anhand von zwei Standorten und zwei Fahrzeugen abgeklärt und bestritten. Sofern dieses Arbeitspaket erfolgreich abgeschlossen werden kann, werden fünf weitere Standorte realisiert. Bei den Use-Cases liegt der Fokus auf dem E-Carsharing. Die User-Experience wird durch die ZHAW analysiert. Die Empa wird technische Untersuchungen zur Ladeeffizienz und Zuverlässigkeit der Systeme durchführen. Innerhalb des Projektes werden weitere mögliche Use-Cases (z.B. Elektrobusse, Taxi) für Folgeprojekte evaluiert.
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Kurzbeschreibung
(Englisch)
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As part of the project, the technical feasibility of inductive charging of electric vehicles in Switzerland will be demonstrated by means of pilot installations and the advantages and disadvantages of the technology will be analyzed. The project includes the installation and operation of 6-7 charging stations and vehicles. In a first step, the approval process for inductive charging systems and the converted vehicles in Switzerland will be clarified and tested on the basis of two locations and two vehicles. If this work package can be successfully completed, five further locations will be realized. The focus of the use cases is on e-car sharing. The user experience will be analyzed by the ZHAW. Empa will carry out technical investigations into the charging efficiency and reliability of the systems. Within the project, other possible use cases (e.g. electric buses, cabs) will be evaluated for follow-up projects.
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Kurzbeschreibung
(Französisch)
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Dans le cadre de ce projet, la faisabilité technique de la recharge par induction des véhicules électriques en Suisse sera démontrée au moyen d'installations pilotes et les avantages ainsi que les inconvénients de la technique seront analysés. Le projet comprend l'installation et l'exploitation de 6 à 7 stations de recharge et de véhicules. Dans un premier temps, le processus d'homologation des systèmes de recharge inductifs et des véhicules transformés en Suisse sera clarifié et contesté à l'aide de deux sites et de deux véhicules. Si ce lot de travaux peut être mené à bien, cinq autres sites seront réalisés. Pour les cas d'utilisation, l'accent est mis sur l'e-car sharing. L'expérience utilisateur sera analysée par la ZHAW. L'Empa effectuera des études techniques sur l'efficacité de la charge et la fiabilité des systèmes. Dans le cadre du projet, d'autres cas d'utilisation possibles (par ex. bus électriques, taxis) seront évalués pour des projets ultérieurs.
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Schlussbericht
(Deutsch)
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Im Projekt INLADE wurde die technische, regulatorische und betriebliche Machbarkeit des induktiven Ladens von Elektrofahrzeugen in der Schweiz umfassend untersucht. Im Mittelpunkt standen der Umbau von mehreren VW ID.5, die Installation von drahtlosen Ladestationen sowie die Prüfung der Systemleistung unter realen Einsatzbedingungen. Mit der erfolgreichen Integration der WiTricity-Ladesysteme in die Fahrzeuge und der Implementierung der notwendigen Steuerungs-, Sicherheits- und Kühlsysteme konnte gezeigt werden, dass induktives Laden technisch zuverlässig in bestehende Fahrzeuge integriert werden kann. Ein wesentlicher Projekterfolg war das Erreichen einer regulären und unbefristeten Strassenzulassung aller umgerüsteten Fahrzeuge. Dies ist insofern bemerkenswert, als das induktive Laden in den international harmonisierten Vorgaben zur Fahrzeuggenehmigung bislang nicht eindeutig adressiert ist und deshalb fallbezogene Nachweise erforderlich sind. Das Projekt demonstriert daher einen gangbaren regulatorischen Pfad, der künftigen Retrofit- und OEM-Lösungen Orientierung bietet. Eine Herausforderung stellte die fehlende Konformitätserklärung des Lieferanten der Ladestation dar. Deswegen mussten einerseits Risikoanalysen erstellt werden und andererseits waren die Einsatzorte der Ladestationen auf eigene Standorte bei Eniwa und der Empa limitiert. Die durchgeführten Effizienz- und Netzqualitätsmessungen der Empa zeigen, dass das getestete System mit einem Grid-to-Battery-Wirkungsgrad von rund 90 % in direkter Konkurrenz zu konduktivem AC-Laden steht und sich innerhalb der spezifizierten Positionierungs-Toleranzbereiche sehr stabil verhält. Die gute Systemeffizienz resultieren aus einer optimierter Spulengeometrie, resonanter Kopplung und verlustarmer Leistungselektronik-Komponenten. Die durch den Luftspalt verursachten Übertragungsverluste liegen dabei unter 2 %, durch eine hohe Güte des Resonanzkreises erzielt wird. Weitere Effizienzsteigerungen sind durch technologische Weiterentwicklungen durchaus möglich. Vergleichsmessungen am selben Fahrzeug bei konduktivem Laden ergaben einen Grid-to-Battery-Wirkungsgrad von 94 %. Damit liegt die Effizienz der induktiven Ladung nur geringfügig unter dem konduktiven Referenzwert (4 %). Auch unter anspruchsvolleren Umweltbedingungen wie Kälte, Niederschlag oder Eisbildung blieb die Übertragungseffizienz praktisch unverändert. Die Untersuchungen zur Netzqualität bestätigten zudem, dass keine kritischen Flicker-, Oberwellen- oder Spannungsverzerrungen auftreten. Inwieweit die erreichte Effizienz für einen bidirektionalen Betrieb ausreichend ist, kann zum jetzigen Zeitpunkt noch nicht abschliessend beurteilt werden. Eniwa wird voraussichtlich im Nachgang, unter Einbezug der Resultate aus dem INLADE-Projekt, ein Projekt zum bidirektionalen Laden durchführen, um Anforderungen wie beispielsweise die Effizienz solcher Systeme für die Industrie ableiten zu können. Ergänzend wurde die Nutzerakzeptanz anhand einer systematischen Baseline- und Endline-Umfrage durchgeführt und analysiert. Die Ergebnisse zeigen, dass der wahrgenommene Nutzen und die Einstellung zu induktivem Laden die Akzeptanz der Technologie deutlich positiv beeinflussen. Praktische Erfahrungen zu einer weiteren Verbesserung der Einstellung gegenüber der Technologie, während anfängliche Bedenken, insbesondere in Bezug auf Sicherheit und Effizienz, deutlich reduziert wurden. Über die technischen und betrieblichen Resultate hinaus, lassen sich aus dem Projekt auch zentrale regulatorische Erkenntnisse ableiten: Der bestehende Rechtsrahmen ist in sich konsistent und bildet die klassische Trennung zwischen Fahrzeug und Ladeinfrastruktur sauber ab – induktives Laden durchbricht diese Grenze jedoch systematisch, weil das relevante elektromagnetische Verträglichkeits- und Feldverhalten (EMV / EMF) erst im gekoppelten Gesamtsystem entsteht und damit nicht vollständig in der heutigen Aufteilung abgebildet wird. Insgesamt belegt das Projekt damit sowohl die technische Leistungsfähigkeit und Praxistauglichkeit, als auch den Bedarf an einer präziseren regulatorischen Verknüpfung von Fahrzeug und Infrastruktur.
Zugehörige Dokumente
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Schlussbericht
(Englisch)
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The INLADE project conducted an in-depth examination of the technical, regulatory, and operational feasibility of inductive charging for electric vehicles in Switzerland. The focus was on converting several VW ID.5 vehicles, installing wireless charging stations, and testing the system’s performance under real-world conditions. The successful integration of WiTricity charging systems into the vehicles and the implementation of the necessary control, safety, and cooling systems demonstrated that induction charging can be reliably integrated into existing vehicles from a technical standpoint. Obtaining regular, unrestricted road approval for all converted vehicles was a major success of the project. This is all the more remarkable given that inductive charging is not yet clearly addressed in internationally harmonized specifications for vehicle approval, and that case-by-case evidence is therefore required. The project thus demonstrates a viable regulatory path that can serve as a benchmark for future retrofit and original equipment solutions. The lack of a declaration of conformity from the charging station supplier also posed a challenge. Consequently, it was necessary, on the one hand, to conduct risk analyses and, on the other hand, to limit the use of the charging stations to sites owned by Eniwa and Empa. Network efficiency and quality measurements conducted by Empa show that the tested system, with a grid-to-battery efficiency of approximately 90%, competes directly with conductive AC charging and behaves very stably within the specified positioning tolerance ranges. The system’s high efficiency results from optimized coil geometry, resonant coupling, and low-loss power electronics. Transmission losses caused by the air gap are less than 2%, which is achieved thanks to the high quality of the resonant circuit. Further efficiency gains are entirely possible thanks to technological advancements. Comparative measurements performed on the same vehicle using conductive charging yielded a grid-to-battery efficiency of 94%. The efficiency of inductive charging is therefore only slightly lower than the conductive reference value (4%). Even under more challenging environmental conditions, such as cold weather, precipitation, or ice formation, transmission efficiency remained virtually unchanged. Grid quality studies also confirmed that there was no flicker, harmonics, or critical voltage distortions. At this time, it is not yet possible to determine with certainty to what extent the achieved efficiency is sufficient for bidirectional operation. Eniwa plans to conduct a study on bidirectional charging, taking into account the results of the INLADE project, in order to derive requirements such as the efficiency of these systems for industrial use. In addition, user acceptance was assessed and analyzed using a systematic survey conducted at the beginning and end of the project. The results show that perceived benefits and attitudes toward induction charging have a clearly positive influence on the acceptance of this technology. Practical experience further improved attitudes toward this technology, while initial concerns—particularly regarding safety and efficiency—were significantly alleviated. Beyond the technical and operational results, the project also provides essential regulatory insights: the existing legal framework is internally consistent and clearly reflects the traditional separation between the vehicle and the charging infrastructure—however, inductive charging systematically crosses this boundary, as the relevant electromagnetic compatibility and field behavior (EMC/EMF) only manifest in the coupled overall system and are therefore not fully represented in the current classification. Overall, the project thus demonstrates not only technical performance and practical feasibility, but also the need for a more precise regulatory link between vehicles and infrastructure.
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Schlussbericht
(Französisch)
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Le projet INLADE a examiné de manière approfondie la faisabilité technique, réglementaire et opérationnelle de la recharge par induction des véhicules électriques en Suisse. L'accent a été mis sur la conversion de plusieurs VW ID.5, l'installation de stations de recharge sans fil et le test des performances du système dans des conditions réelles d'utilisation. L'intégration réussie des systèmes de recharge WiTricity dans les véhicules et la mise en place des systèmes de commande, de sécurité et de refroidissement nécessaires ont permis de démontrer que la recharge par induction peut être intégrée de manière fiable sur le plan technique dans les véhicules existants. L'obtention d'une homologation routière régulière et illimitée pour tous les véhicules convertis a constitué un succès majeur du projet. Cela est d'autant plus remarquable que la recharge par induction n'est pas encore clairement abordée dans les spécifications harmonisées au niveau international pour l'homologation des véhicules et que des preuves au cas par cas sont donc nécessaires. Le projet montre donc une voie réglementaire viable qui peut servir de référence pour les futures solutions de modernisation et d'équipement d'origine. L'absence de déclaration de conformité du fournisseur de la station de recharge a également constitué un défi. Il a donc fallu, d'une part, réaliser des analyses de risques et, d'autre part, limiter les lieux d'utilisation des stations de recharge aux sites propres à Eniwa et à l'Empa. Les mesures d'efficacité et de qualité du réseau effectuées par l'Empa montrent que le système testé, avec un rendement grid-to-battery d'environ 90 %, est en concurrence directe avec la recharge AC conductive et se comporte de manière très stable dans les plages de tolérance de positionnement spécifiées. La bonne efficacité du système résulte d'une géométrie de bobine optimisée, d'un couplage résonnant et de composants électroniques de puissance à faibles pertes. Les pertes de transmission causées par l'entrefer sont inférieures à 2 %, ce qui est obtenu grâce à la haute qualité du circuit résonnant. Des gains d'efficacité supplémentaires sont tout à fait possibles grâce aux progrès technologiques. Des mesures comparatives effectuées sur le même véhicule avec une recharge conductive ont donné un rendement réseau-batterie de 94 %. L'efficacité de la recharge inductive n'est donc que légèrement inférieure à la valeur de référence conductive (4 %). Même dans des conditions environnementales plus difficiles, telles que le froid, les précipitations ou la formation de glace, l'efficacité de la transmission est restée pratiquement inchangée. Les études sur la qualité du réseau ont également confirmé qu'il n'y avait pas de scintillement, d'harmoniques ou de distorsions de tension critiques. À l'heure actuelle, il n'est pas encore possible de déterminer avec certitude dans quelle mesure l'efficacité obtenue est suffisante pour un fonctionnement bidirectionnel. Eniwa prévoit de mener une étude sur la charge bidirectionnelle, en tenant compte des résultats du projet INLADE, afin de pouvoir en déduire les exigences telles que l'efficacité de ces systèmes pour l'industrie. En complément, l'acceptation par les utilisateurs a été évaluée et analysée à l'aide d'une enquête systématique menée au début et à la fin du projet. Les résultats montrent que les avantages perçus et l'attitude à l'égard de la recharge par induction ont une influence nettement positive sur l'acceptation de cette technologie. L'expérience pratique a encore amélioré l'attitude à l'égard de cette technologie, tandis que les inquiétudes initiales, notamment en matière de sécurité et d'efficacité, ont été considérablement atténuées. Au-delà des résultats techniques et opérationnels, le projet permet également de tirer des enseignements réglementaires essentiels : le cadre juridique existant est cohérent en soi et reflète clairement la séparation classique entre le véhicule et l'infrastructure de recharge – cependant, la recharge par induction franchit systématiquement cette limite, car la compatibilité électromagnétique et le comportement du champ (CEM / CEMF) pertinents n'apparaissent que dans le système global couplé et ne sont donc pas entièrement représentés dans la répartition actuelle. Dans l'ensemble, le projet démontre ainsi à la fois la performance technique et la faisabilité pratique, mais aussi la nécessité d'une liaison réglementaire plus précise entre les véhicules et les infrastructures.
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