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Technik

Hybridtechnik – Weil STW die zur Ausrüstung mobiler Arbeitsmaschinen dringend benötigten Hybridbatterien nicht kriegen konnte, beschlossen die Allgäuer den Eigenbau. In einem Pilotprojekt treiben STW-Batterien bald RUF-Sportwagen an.

18. April 2011

Wolfgang Wiedemann muss sich irgendwann gedacht haben: »Die Axt im Haus ersetzt den Zimmermann.« Zwar hatte der Inhaber und Geschäftsführer von Sensortechnik Wiedemann (STW) mit mBMS ein Batteriemanagementsystem fertig entwickelt doch fehlten ihm lange die dringend benötigten Lithium-Ionen Batterien.

Was der Physiker Wiedeman zum Bau hybrider Traktionsantriebe für Fahrmaschinen händeringend gesucht hat, sind brauchbare Batterien, die in Kleinserien beziehbar sind. Die missliche Situation ist hausgemacht. Auf der ganzen Welt entstehen Fertigungsstätten für neue Batterien, bloß nicht in Deutschland. Mit einer Ausnahme: In Kamenz baut Li-Tec eine Massenfertigung von Lithium-Ionen-Batterien auf.

Bis zu 300.000 Zellen pro Jahr können schon gefertigt werden; in einer neuen Halle sollen ab Jahresmitte drei Millionen Batteriezellen hergestellt und zunächst im neuen Elektro-Smart verbaut werden. Wolfgang Wiedemann hat in Kamenz bereits vorgesprochen.

Auf das unter Fachleuten lange bekannte Problem macht das soeben bekannt gegebene Pilotprojekt von RUF Automobile gemeinsam mit STW abermals aufmerksam. Danach stattet Sensor-Technik Wiedemann eine Pilotserie von sieben elektrisch betriebenen RUF-Sportwagen mit Batterie-Management-Systemen für eine Lithium-Ionen-Batterie von 36,6 Kilowattstunden aus.

Die Lösung basiert auf der in vielen Projekten bewährten mBMS-Plattform. Vor den Gefahren, die von hohen Spannungen und Strömen sowie von den Batteriezellen selbst ausgehen können, sei, so STW, Maximalschutz geboten. Besondere Sorgfalt habe ferner der sicheren Montage und leichten Wartung des Batteriesystems gegolten.

Zur Batterie selbst gibt STW folgendes bekannt: »Die von uns gefundene Batterielösung besteht aus 16 klimatisierten Zellpaketen. Jedes Zellpaket beinhaltet insgesamt 12 Batteriezellen und besitzt die Abmessungen 20 x 25 x 31 Zentimeter. Die Zellen sind in ein Metall-Gehäuse gepackt und das gesamte Modul wiegt am Ende 22 Kilogramm.

Die Zellen der Lithium-Ionen-Batterien stammen aus Asien. Wiedemann: »Jedes Zellpaket liefert 50 Volt. Alle werden in Reihe geschaltet, was 800 Volt ergibt. Beachtlich ist: Das Ergebnis ist für fast 40 Kilowattstunden speicherbare Energie gut.«

Modulares Management

Das modulare System mBMS ist für Li-Ion-Akkus konzipiert und besorgt das Batteriemanagement der PowerMela-Produktfamilie, dem Hybridantriebssystem von STW. Aufgrund der Vielfalt der Batterieauslegungen und der wechselnden Anforderungen wurden die Funktionen des Systems in drei Hardware-Modulbaukästen konzipiert. Die einzelnen Schaltungsteile sind unter Berücksichtigung von Bauraum- und Funktionsanforderungen je nach Bedarf beliebig zusammenstellbar.

Der mBMS-Baukasten umfasst das Prozessorsystem, bestehend aus dem Sicherheitscontroller und dem Überwachungscontroller sowie dem Applikationsrechner. Der Baukasten enthält ferner die Module zur Hochspannungsmessung und zur Strommessung.

Um die Zellspannung zu messen und zu überwachen, sind Schaltungsteile mit Bausteinen verschiedener Hersteller verfügbar. Passend zu allen Hardwarefunktionen erhältlich ist ein Softwaremodulbaukasten, aus dessen Modulen sich eine Software für den Sicherheitscontroller integrieren und qualifizieren lässt. Mit der mBMS-Evalierungshardware ist in das Managementsystem eine Hardware für erste Musteraufbauten und Kleinserien integriert.

Lange Lebensdauer

Die von Sportwagen wie dem eRUF-Stromer erwartete Leistungsfähigkeit von bis zu 250 Kilowatt und die von PKW geforderte Lebensdauer gelten auch für das Batteriesystem. Um die Kriterien zu erfüllen, ist eine thermische Kontrolle erforderlich, welche je nach Fahrsituation sowohl Kühlung als auch Heizung der Batteriezellen erlaubt. Erst durch den mit mBMS geschaffenen, bisher einzigartigen modularen Ansatz gelang es, alle Anforderungen an Sicherheit, Wartung und Lebensdauer zu erfüllen.

In absehbarer Zukunft möchte STW das gemeinsam mit RUF entwickelte Batteriesystem auch anderen Fahrzeugherstellern zugänglich machen. Wolfgang Wiedemann: »Neben dem Bereich der PKWs und Nutzfahrzeuge sehen wir erhebliche Vermarktungschancen bei mobilen Arbeitsmaschinen, die in zunehmendem Maße mit elektrischen Antrieben ausgestattet werden. Letztere werden von einem rein elektrischen Betrieb großen Nutzen ziehen.«

Erschienen in Ausgabe: 03/2011