Energiemanagement Betriebsstrategien für Hybridfahrzeuge und Systeme, in denen Batterien nicht nur Energie abgeben, sondern auch aufnehmen müssen.

Präsentation zum Thema: "Energiemanagement Betriebsstrategien für Hybridfahrzeuge und Systeme, in denen Batterien nicht nur Energie abgeben, sondern auch aufnehmen müssen."—  Präsentation transkript:

1 Energiemanagement Betriebsstrategien für Hybridfahrzeuge und Systeme, in denen Batterien nicht nur Energie abgeben, sondern auch aufnehmen müssen.

2 Energiemanagement Details des Stromverlaufs von einem Gabelstapler (entspricht weitgehend Leistungsverlauf) Rück- speisung

3 Energiemanagement Ohne Energiespeicher geht rückgespeiste Energie immer verloren. Bitte beachten: Die kinetische Energie des Fahrzeugs ist nur bei ständigem Start-Stop-Betrieb erheblich. Außerdem: Um die gesamte Bremsenergie zu speichern, müssen die Generatoren und Ladeelektroniken auf die maximale Leistung ausgelegt sein. Dies wird aber nur selten zur Verfügung gestellt. Bei Nutzung eines Energiespeichers muss eine Aufteilung des Energieflusses erfolgen. Für eine optimale Auslegung ist die Wirkungsgradkurve der Antriebsaagregate und der Ladewirkungsgrad wichtig. Bei einem Brennstoffzellen-/Batteriehybrid wird die Gesamtleistung üblicherweise auf einer gemeinsamen Gleichspannungsschiene zusammengeführt. Da die Spannung von Batterie und Brennstoffzelle unterschiedlich sind, muss mindestens eins der Aggregate mit einem DC/DC-Steller verbunden sein. Die Wirkungsgradbilanz verändert sich dadurch, weil bei den hohen Strömen der DC/DC-Steller nur wenig über 90 % Wirkungsgrad hat.

4 Energiemanagement (= Neuer Europäischer Fahrzyklus
Bei maximaler Leistung ist der Wirkungs-grad ähnlich, aber nicht gleich!! Bei der geforderten Durchschnittsleistung wird die Brennstoffzelle im Bereich des maximalen Wirkungsgrads betrieben, der Verbrennungsmotor nicht!

5 Energiemanagement Energieeffiziente Leistungsaufteilung, wenn die Batterie vom Verbrennungsmotor im Punkt des optimalen Wirkungsgrads geladen wird. η-Batteriewirkungsgrad Zusatzleistung der Batterie Nur Batterielektrisch

6 Energiemanagement Energieeffiziente Leistungsaufteilung, wenn die Batterie von der Brennstoffzelle im Punkt des optimalen Wirkungsgrads geladen wird. η-Batteriewirkungsgrad Nur Batterie-elektrisch Zusatzleistung der Batterie

7 Energiemanagement Alternativen und Randbedingungen
Brennstoffzellenfahrzeuge: Entwicklungsziel war ohne Traktionsbatterie, jetzt vermehrt Bereitstellung von Spitzenleistung über eine Batterie. Für das Energieeffizienzoptimum muss die Batterieleistung sehr hoch sein, was aúch Konsequenzen auf die Nebenaggregate und Batteriekapazität hat. Plug-in Hybrid (Fahrzeug wird mit voller Leistung elektrisch betrieben, Batteriekapazität reicht aber nur für ca. 10 – 50 Kilometer) Verbrennungsmotor oder Brennstoffzelle wirken als "Range extender" und werden auf die maximal zu erwartende Durchschnittsleistung ausgelegt.

8 1. Durchschnittsenergie aus der Brennstoffzelle
Energiemanagement Details des Stromverlaufs von einem Gabelstapler 2. Batterieleistung 1. Durchschnittsenergie aus der Brennstoffzelle 2. Batterieleistung Betriebsstrategie von Batterie einer Brennstoffzelle in Verbindung mit einer Batterie (schematische Darstellung) als Range extender: Die Durchschnittsleistung wird von der Brennstoffzelle geliefert, die von Leistungsschwankungen entkoppelt ist. Die Batterie nimmt Brensleistung auf und übernimmt einen Großteil der Leistungsschwankungen