HOPPECKE Lithium-Ionen-Batteriesysteme

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1 HOPPECKE Lithium-Ionen-Batteriesysteme Motive Power Systems Reserve Power Systems Special Power Systems Service Ihre Vorteile: Hohe Flexibilität durch modularen Systemaufbau Höchste Betriebssicherheit durch integriertes HOPPECKE Batteriemanagementsystem Hohe Zyklenlebensdauer bis zu Zyklen bei 80% Kapazitätsentnahme Kompakte Abmessungen und leichte Bauweise durch hohe Energie- und Leistungsdichte Höchste Ausfallsicherheit durch intelligente Parallelschaltung der Module Typische Einsatzbereiche von HOPPECKE Lithium- Ionen-Batteriesystemen Traktionsanwendungen Stationäre Anwendungen Energiespeicherung aus regenerativen Quellen Abbildung ähnlich

2 Vielfältige Einsatzmöglichkeiten Anwendungsbeispiele für Antriebsenergie, Energieabsicherung und -erzeugung Elektro- und Hybridbusse Lastmanagement/Smart Grid Flurförderzeuge Elektro-Müllwagen, Elektro- & Hybridfahrzeuge Fahrerlose Transportsysteme Netzferne Verbraucher Reinigungsmaschinen Bahn- und Metrosysteme Eigenenergieverbrauch

3 Mehr als Konfigurationsmöglichkeiten Wir legen Ihr individuelles Batteriesystem aus Die HOPPECKE Lithium-Ionen-Batteriesysteme sind modular aufgebaut und bestehen aus 24V bzw. 36V Grundmodulen. Diese Grundeinheiten sind so konzipiert, dass sie als einzelner Block oder im Verband mit mehreren Modulen als größeres Batteriesystem eingesetzt werden können. Die Lithium-Ionen-Module sind als High Energy Variante (mit hohem Energieinhalt) oder als High Power Variante (mit hoher Strombelastbarkeit) verfügbar. Hohe Flexibilität durch Skalierbarkeit des Lithium-Ionen-Systems Das HOPPECKE Grundmodul demnächst auch als Hochvoltmodul erhältlich Neben den 24V- und 36V-Grundmodulen wird demnächst das HOPPECKE Hochvoltmodul mit einer Nennspannung von 100V zur Verfügung stehen. Auch diese neue Modulvariante wird seriell und parallel verschaltbar sein. Überall dort, wo hohe Ströme erforderlich sind, wie z. B. in Elektrobussen, Schienenfahrzeugen oder unterbrechungsfreien Stromversorgungsanlagen werden die HOPPECKE Hochvoltmodule neue Lösungen aufzeigen. Hohe Ausgangsleistungen und Kapazitäten können durch sowohl parallele als auch serielle Schaltung der HOPPECKE Module realisiert werden. Technische Daten auf einen Blick HOPPECKE trak LiOn Modul High Energy 24 V 36 V High Power High Energy High Power Nennspannung in V 25,9 25, Nennkapazität in Ah (C 1 ) Nennenergieinhalt in kwh 1,3 1,0 1,9 1,5 Ladeschlussspannung in V 29,0 29,0 41,4 41,4 Entladeschlussspannung in V 22,4 22,4 32,0 32,0 Entladestrom konstant in A Ladestrom konstant in A Zyklenlebensdauer (80% DOD) Temperatur Entladung -10 bis 50 C -10 bis 50 C Temperatur Ladung 5 bis 45 C 5 bis 45 C Lagertemperatur -10 bis 50 C -10 bis 50 C Gewicht in kg 11,5 10,5 15,5 14,0 Abmessungen L x B x H in mm 228 x 128 x x 170 x 289

4 Unsere Qualitätsstandards für höchste Sicherheit und Zuverlässigkeit HOPPECKE Lithium-Ionen-Grundmodule unterliegen strengsten Qualitätskontrollen. Vor dem Verlassen des HOPPECKE Werkes in Zwickau werden die Kapazität und die Sicherheitsmechanismen jedes einzelnen Moduls und Batteriesystems getestet und geprüft. Zudem sind die HOPPECKE Lithium- Ionen-Module gemäß UN38.3 Transportvorschrift für Lithium-Batterien sowie CE zertifiziert. Testinhalte nach UN38.3 Transportvorschrift für Lithium-Ionen-Batterien Höhensimulation Thermischer Test Vibrationstest Wir arbeiten eng mit diversen Zertifizierungsinstituten und Prüflaboren zusammen, somit können wir anwendungsspezifische Systemzertifizierungen für Sie durchführen. Hohe IP-Schutzklassen können über das Design und die Konstruktion entsprechender Umverpackungen (Tröge, Container) erreicht werden. Sprechen Sie uns an! Aktive und passive Heizung oder Kühlung für eine optimale Leistung Durch eine entsprechende Konstruktion der Peripheriegeräte kann eine Erwärmung oder Kühlung der HOPPECKE Module realisiert werden, um die Lebensdauer der Lithium-Ionen-Zellen signifikant zu verlängern und eine optimale Leistung zu gewährleisten. Hierbei können sowohl passive als auch aktive Verfahren eingesetzt werden. Die Steuerung erfolgt eigenständig über die Module oder über die optional erhältliche CAN-Schnittstelle (CAN2X Gateway). Die Auslegung derartiger Systeme übernimmt das HOPPECKE Engineering-Team für Sie. Schnellladesysteme mit höchster Betriebssicherheit Im Vergleich zu herkömmlichen Lösungen können die HOPPECKE Lithium-Ionen-Systeme mit sehr hohen Strömen (2C) geladen werden. In zyklischen Anwendungen bringt diese besondere Eigenschaft erhebliche Kostenvorteile mit sich, da keine Wechselbatterien benötigt werden. Die untere Abbildung zeigt den Kapazitätsverlauf eines HOPPECKE Lithium- Ionen-Systems bei der Nutzung der täglich anfallenden Pausenzeiten zur Zwischenladung. Die Schnellladeeigenschaften des HOPPECKE-Systems ermöglichen einen kontinuierlichen Einsatz des Energiesystems bzw. des Verbrauchers. Mit den HOPPECKE Systemen verfügen Sie über eine erhöhte Betriebssicherheit. Die intelligente Parallelschaltung der Lithium-Ionen-Module sorgt für einen redundanten Aufbau der Systeme. Auch bei Abschaltung eines Moduls kann der Betrieb des Gesamtsystems aufrechterhalten werden. Ein zusätzlicher Vorteil ist, dass die Nennkapazität eines HOPPECKE Lithium-Ionen-Moduls zu jeder Zeit zur Verfügung steht: bei niedrigen als auch bei hohen Entladeströmen. Dadurch ist es möglich, Batteriesysteme kleiner auszulegen als mit anderen Batterietechnologien, die bei hohen Entladeströmen weniger als ihre Nennkapazität zur Verfügung stellen können. Kapazität [%] Ladestrom [C] Laden der Batterie innerhalb der Pausenzeit Kapazität Ladestrom Kapazitätsverlauf eines HOPPECKE Lithium-Ionen-Systems im 8-Stunden-Betrieb Zeit [h]

5 Batterie-Management-System (BMS) für eine zweifache Absicherung Batteriemanagementsystem (BMS) auf Modulebene Batterien in Lithium-Ionen-Technologie müssen permanent elektronisch überwacht werden, um ihren sicheren Einsatz zu gewährleisten und die Lithium-Ionen-Zellen vor Beschädigung zu schützen. Diese Funktionen übernimmt ein Batteriemanagementsystem (BMS). Jedes Batteriemodul von HOPPECKE enthält ein eigens entwickeltes BMS. Dieses überwacht das Modul und verhindert einen Betrieb außerhalb des sicheren Betriebsbereiches, bevor kritische Zustände erreicht werden. Dadurch ist jedes Modul eigensicher. Weiterhin ermöglicht das BMS die Kommunikation mit anderen Modulen im Batteriesystem sowie mit dem angeschlossenen Verbrauchersystem über ein CAN2X-Gateway. 1 Statusanzeige 5 2 Hochstromkontakte Kommunikationsanschluss Anschlussmesssignale Hardwaresicherung Mess-Shunt Kontrollplatine Powerplatine Vier Prüf- und Überwachungsfunktionen, ein Ziel: Höchste Sicherheit Eigensicherheitsfunktion 8 Messung der Einzelzellspannungen, Zelltemperaturen und Zellstrom Überwachung des sicheren Betriebsbereiches Abschaltung durch moderne Halbleiterbauteile bei Überschreitung der Maximalwerte (z. B. Überspannung, Übertemperatur, etc.) Aufbau eines Grundmoduls Einzelzellsymmetrierungsfunktion Angleichung des Ladezustandes der Zellen durch intelligent balancing Ermöglicht die Entnahme der maximal möglichen elektrischen Energie Zustandsberechnungsfunktion Eigens entwickelte Algorithmen zur Berechnung des Lade- (SOC) und Alterungszustands (SOH) der HOPPECKE Lithium-Ionen-Zellen Daten zur Berechnung von SOC und SOH werden durch das permanente Monitoring der Einzelzellspannungen, des Stromes und der Temperatur erhalten. Kommunikationsfunktion CAN-basierte Kommunikationsfunktion Übermittlung des Einzelmodulzustandes und der Messwerte an das gesamte Batteriesystem

6 Batterie-Management-System (BMS) für eine zweifache Absicherung Batteriemanagementsystem (BMS) auf Systemebene Das in jedem Batteriemodul integrierte BMS überwacht den Zustand des Moduls und übermittelt die Zustandsgrößen (Spannung, Strom, Temperatur, etc.) über den internen HOPPECKE CAN Bus, sodass jedes Modul den Systemzustand kennt (Master- Master Prinzip). Zudem ermöglicht das BMS die Kommunikation mit dem übergeordneten Verbrauchersystemen über das CAN2X-Gateway Modul. Dabei steht das X für beliebige Kundenkommunikationsprotokolle. HOPPECKE bietet hier werkseitig den CANopen Standard an. Kundenspezifische Anpassungen können jederzeit realisiert werden. Architektur eines HOPPECKE Gesamtsystems Durch die Modulbauweise lassen sich Speichersysteme flexibel hinsichtlich Spannung und Kapazität realisieren Die Module werden seriell zu Strängen verschaltet, um die geforderte Systemspannung zu erreichen Durch Parallelisieren der Stränge kann die Batteriekapazität erlangt werden Ausfallsicherheit: Die parallele Verschaltung der Module garantiert auch nach Ausfall eines Moduls den Betrieb des Gesamtsystems Der Austausch von wichtigen Modulparametern erfolgt via CAN-Bus nach dem Master-Master Prinzip BMS Aufbau eines HOPPECKE-Gesamtsystems Komponenten eines HOPPECKE Batteriesystems Module (seriell, parallel verschaltet) CAN2X-Gateway Anwender Gateway Modul BMS Kühlung/Heizung (aktiv oder passiv) Modul Batteriesystem/Trog Trog/Housing in verschiedenen Schutzklassen Spezielle Hochvoltsysteme auf Anfrage erhältlich Der Austausch von systemrelevanten Zustandsgrößen (SOC, SOH, Systemtemperatur, Strom, Spannung, Warn- und Fehlermeldungen) mit der übergeordneten Verbraucherapplikation erfolgt via CAN2X-Gateway Semi-aktives Balancing der Module auf Systemebene

7 HOPPECKE eigenes Recyclingkonzept Wir werden unserer Verantwortung mehr als gerecht Seit mehr als 40 Jahren betreiben wir eine eigene Metallhütte (zertifizierter Entsorgungsfachbetrieb) und bieten in diesem Rahmen, wie auch durch die Batterieverordnung vorgeschrieben, unseren Kunden sowie dem freien Markt unser eigenes Batterierücknahme- und Verwertungssystem an. Wir organisieren die Abholung Ihrer Altbatterien direkt bei Ihnen, unabhängig vom Hersteller und Bauart, und stellen sicher, dass alle Verpackungsund Transportvorschriften eingehalten werden. Wir garantieren eine ordnungsgemäße Verwertung und stellen Ihnen einen Nachweis über diese aus. Sie haben die absolute Gewissheit, dass Ihre entsorgungspflichtigen Batterien ordnungsgemäß behandelt werden. Wir verfügen über eine flächendeckende Rücknahmelogistik in Deutschland und Europa HOPPECKE Lithium-Ionen Recyclingkreislauf Produktion neuer Batterien/Systeme Produktion neuer Zellen Inbetriebnahme und Nutzung von Batterien/Systemen Verwertung und Wiederaufbereitung der Einzelkomponenten Batterie-Rückführung Demontage/Separierung der Komponenten HOPPECKE externer HOPPECKE-Partner

8 Motive Power Systems Reserve Power Systems Special Power Systems Service HOPPECKE weltweit Industriebatterien - Komplette Energiesysteme - Full Service Ihr Partner für nachhaltige Energielösungen! Weitere Informationen finden Sie unter HOPPECKE Batterien GmbH & Co. KG Postfach 1140 D Brilon Bontkirchener Straße 1 D Brilon-Hoppecke Telefon +49(0) Telefax +49(0) info@hoppecke.com Service-Hotline Deutschland Service-Hotline International +49(0) Lithium-Ionen-Batteriesysteme D/08.13/1 K Alle Angaben dieses Prospektes beruhen auf dem derzeitigem Stand der Technik. Unsere Produkte unterliegen einer ständigen Weiterentwicklung, deshalb behalten wir uns Änderungen vor.