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0 8 2024 Elektronik 27 Batterien und akkus rené eschenweck hat sein Studium mit einem Bachelor of Science abge schlossen und arbeitet als Innovationsingenieur bei Ansmann Marvin sperling hat einen Master of Enginee ring und ist wissenschaftli cher Mitarbeiter am Institut für Fördertechnik und Logistiksysteme IFL des Karlsruher Instituts für Technologie KIT Miriam Leunissen schloss ihr Journalismus studium mit Diplom ab und arbeitet als freie Technologie journalistin ControlStrategie im AGV als ToplevelZustandsmaschine des Energiemanagements angelehnt an Sperling und Kivelä 2022 Bild Ansmann caps Die durchschnittliche Anzahl der möglichen Ladezyklen der Lithium-Ionen-Speichers verdreifacht sich durch den Einsatz der Superkondensatoren als Hauptenergieträger Zugleich wird durch die Optimierung der Ladeparameter zwischen Supercaps und Zellen die Zyklenfestigkeit des Packs erhöht Letztlich können durch den eingeschränkten Nutzbereich pro Zelle auf 3 0 bis 4 1 Vstatt 400 insgesamt mehr als 1000 Ladevollzyklen des Akkupacks erreicht werden Im praktischen Einsatz kommt das Gerät in der Praxis damit auf mehrere 1000 Ladungen da die Zelle im Einsatz nie Vollzyklen fährt Als besondere Herausforderung bei der Verwendung von Supercaps als Energiespeicher erwies sich dabei das Balancing da die Ströme durch den Einsatz der Superkondensatoren deutlich höher waren als in herkömmlichen Batteriepacks Daraus ergeben sich besondere Ansprüche an das Wärmemanagement Um die entstehende Wärme leichter abführen zu können wurden die Balancing-Ströme auf mehrere Lastwiderstände verteilt Ebenso wurde darauf geachtet viel Kupferfläche unter den Widerständen zu haben und dies auch über mehrere Leiterplatten-Layer um die Wärme gleichmäßig über die Platine abführen zu können Auch bei den Leiterbahnen galt es neue Wege zu gehen da diese üblicherweise für eine weniger hohe Strombelastbarkeit ausgelegt werden Im neuen Prototyp waren deutlich dickere und breitere Leiterbahnen nötig als sonst üblich – ebenfalls über mehrere Leiterplatten-Layer Zusätzlich wurde bei der Entwicklung dieser hybriden Akkusysteme für FTS in noch deutlich höherem Umfang als üblich auf Modularität geachtet An sich ist das Grundsystem anderen Ansmann-Akkusystemen sehr ähnlich Während jeder Standard-Akku normalerweise ein eigenes BMS hat ist bei diesen Geräten alles modular und per Plugandplay zwischen den Leistungsklassen austauschbar Dimensionierung des Systems Um ein solches Hybridsystem in der Praxis beim Kunden unterbrechungslos betreiben zu können ist darüber hinaus besonderes Knowhow bei der statistischen Auslegung des Systems für die konkrete Kundenanwendung erforderlich Seit Jahren wird am IFL hierzu geforscht Für die Dimensionierung eines hybriden Energiespeichersystems sind folgende Faktoren von hoher Wichtigkeit die minimale maximale und durchschnittliche Transportdistanz beziehungsweise die Verteilung der Transportdistanzen die Häufigkeiten und Auftrittswahrscheinlichkeiten von spezifischen Transportaufträgen die zu berücksichtigende Wahrscheinlichkeit des Auftretens aufeinanderfolgender Transportaufträge ohne Ladestationen auf der Route sowie die Verteilung von Ladestationen im Transportlayout Weiterhin sind auch die Fahrzeugparameter wichtig wie etwa der Energiebedarf der Fahrantriebe Fahrzeugsteuerung inkl der Sicherheitstechnik und der Sensorik sowie des Lasthandling-Systems Wie in Untersuchungen am IFL gezeigt wurde ist der Einfluss des Energiebedarfs der Fahrzeugsteuerung mindestens genauso groß wie der Energiebedarf der Antriebe Speziell bei dem hybriden Energiespeichersystem ist weiterhin bei der Dimensionierung auf das Nutzungsverhältnis zwischen Batterie und SC zu achten bei dem ein 80 20-Verhältnis SC BAT SCseitig nicht unterschritten werden sollte Demnach muss das SC-Modul mindestens so groß dimensioniert werden dass für 80 Prozent aller Transport - aufträge beziehungsweise aller Verkettungen von Transportaufträgen bis zum Erreichen einer auf der Transportroute liegenden Ladestation das FTS durch den SC gespeist werden kann Fazit und Ausblick Grundsätzlich ist ein HESS sinnvoll für jede Anwendung im Dauerbetrieb bei der die Verteilung des Energiebedarfs sowie die Wahrscheinlichkeit eine Ladestation zu erreichen bereits bei Dimensionierung des Systems bekannt ist Dies träfe neben Logistiksystemen und ARMs beispielsweise auch für elektrifizierte Linienbusse oder elektrifizierte Zustellfahrzeuge im urbanen Raum zu bei denen sich der Abruf von elektrischer Energie in regelmäßigen Zyklen wiederholt eg