Innovative Batterieladetechnik für Traktionsanwendungen. Dipl.-Ing. Axel Amm MEG Mechanik GmbH

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1 Innovative Batterieladetechnik für Traktionsanwendungen Dipl.-Ing. Axel Amm MEG Mechanik GmbH

2 Klassifizierung von Akkumulatoren nach Anwendung Kleinbatterien Elektronische Geräte, Werkzeuge Starterbatterien KFZ Pufferbatterien USV-Anlagen Batterien im zyklischen Betrieb

3 Klassifizierung von zyklischen Batterien nach Zellchemie Bleibatterie zur Zeit am weitesten verbreitet Li-Ion-Batterie höchste Forschungsaktivität größtes Zukunftspotenzial Nickel-Metallhydrid-Batterie Nickel-Eisen-Batterie Nickel-Cadmium-Batterie

4 Klassifizierung von zyklischen Bleibatterien nach konstruktiver Ausführung Blockbatterie: mehrere Zellen in einem Gehäuse integriert, Einzelzellen nicht zugänglich Trogbatterie: austauschbare zugängliche Einzelzellen nach Aufbau der Platten Panzerplatte (Pz) Gitterplatte (Gi) Nach Festlegung des Elektrolyten Nassbatterie (S) Gelbatterie (V) Vliesbatterie (AGM)

5 Einfluss der Ladetechnik auf das Batteriesystem Wirkungsgrad / Energiekosten Ladezeit Lebensdauer der Batterie Wartungsaufwand Bereitstellung von Informationen Sicherheit

6 Anforderungen an die Ladetechnik für zyklische Bleibatterien Eindeutige Zuordnung Batterietyp Ladekennlinie geringe Welligkeit des Ladestroms, dadurch Reduzierung der Erwärmung Welligkeit < 1% technisch realisiert hohe Regelgenauigkeit, Spannung: 1%, Strom: 2% Leitungskompensation Temperaturnachführung von Kennlinienparametern Zeitsteuerungen Sulfatierungssperre Überbrückung von kurzzeitigen Netzunterbrechungen Ansteuerung / Integration von Zusatzeinrichtungen Aquamatik Elektrolytumwälzung Kommunikation mit übergeordneten Systemen Zeitverzögerter Ladestart Fehlererkennung und meldung Sicherheitsfunktionen

7 Beispiel einer parametrierbaren Ladekennlinie IUIa mit Ladeerhaltung für zyklische Bleibatterien

8 Methoden zur Ermittlung des Vollladezustandes von zyklischen Bleibatterien Berechnung der Nachladezeit aus der Dauer der Hauptladung Nachladung mit du/dt-abschaltung Unterdrückung der Nachladung bei kurzer Stromphase Berechnung der Nachladezeit aus Ladefaktor exaktestes Verfahren ermöglicht maximale Batterielebensdauer genaue Kenntnis des Entladegrades notwendig Batteriemanagement / Batteriecontroller erforderlich

9 Batteriecontroller als zentrales Element eines Batteriesystems Messung Batteriespannung mit 0,1% Genauigkeit Mittenspannung mit 0,1% Genauigkeit Strom bidirektional mit 1% Genauigkeit Temperatur Elektrolytstand Datenspeicherung Batteriekenndaten Zyklendaten Batteriestatistik Fehler Datenverarbeitung Exakte Batteriezustandsermittlung, Optimierung Ladeparameter Berechnung Restlaufzeit Berechnung Batterielebensdauer Datenbereitstellung im Funknetz

10 Prinzip Fahrzeugsystem mit Batteriecontroller

11 Konzept On-Board-Lader (Plug-In) Lader fest im Fahrzeug integriert optimale Zuordnung Batterie Ladecharakteristik Anpassung an Einbausituation im Fahrzeug einphasiger Netzanschluss keine spezielle Infrastruktur erforderlich Laden an beliebiger einphasiger Netzsteckdose möglich dadurch hoher Komfort für Anwender Möglichkeit der Kaskadierung zur Erhöhung der Ladeleistung Teilnahme an Bussystemen des Fahrzeugs Funkschnittstelle zur Teilnahme im Batteriecontroller - Funknetz

12 On-Board-Laderserie ELH Komplett gekapselte Ausführung Wirkungsgrad > 93% Stromwelligkeit < 1% Hohe mechanische Festigkeit CAN-Schnittstelle (CANopen) Funk-Schnittstelle (IEEE-Standart) elektronisch reversibler Verpolschutz Anschluss für Batterietemperatursensor Anschluss für Spannungsmessleitungen elektronischer Losfahrschutz bei anliegender Netzspannung W, kaskadierbar (Master-Slave-Betrieb via RS485) Spannungsebenen 12/24V, 36V, 48V

13 Konzept Stand-Alone-Lader Realisierung einer Ladestation ein- bzw. dreiphasiger Netzanschluss modularer Aufbau zur Leistungsskalierung Schnittstelle zur Vernetzung mehrerer Geräte zwecks Flottenmanagement Funkschnittstelle zur Teilnahme im Batteriecontroller Funknetz Anpassung an verschiedene Batterietypen Realisierung von Zusatzfunktionen

14 Stand-Alone-Laderserie SLH Modularer Aufbau, Leistungsskalierung bis 18KW 12/24V, 36/48V, 80V Stromwelligkeit < 1% Wirkungsgrad > 90% ein- bzw. dreiphasiger Netzanschluss zeitverzögerter Ladestart Schnittstellen: CAN, RS485, USB, Funk Grafikdisplay mit Softkeys zur Bedienung Elektrolytumwälzpumpe intern/extern mit Drucküberwachung Safety-Disconnect-Funktion / Spannungsmessleitungen Ansteuerung Aquamatiksystem Anschlussmöglichkeit Batterietemperatursensor elektronisch reversibler Verpolschutz

15 Danke für Ihre Aufmerksamkeit! Kontakt MEG Mechanik GmbH Dachsbachstraße Gießübel/ Thüringen Telefon: Telefax: Geschäftsführer: Uwe Zimmermann Haftungsausschluss und Copyright: Die in dieser Präsentation dargestellten Informationen wurden sorgfältig und gewissenhaft geprüft. Trotzdem können sich die Daten zwischenzeitlich geändert haben. Deshalb kann keine Haftung oder Garantie für die Aktualität, Richtigkeit und Vollständigkeit der zur Verfügung gestellten Informationen übernommen werden. Sämtliche angebotenen Informationen dürfen auch auszugsweise nur mit schriftlicher Genehmigung der MEG Mechanik GmbH weiterverbreitet oder anderweitig veröffentlicht werden.