Elektromobilität | Als Stütze von Herstellern mit Fokus E- Mobility wächst die Bedeutung der Dienstleister. Experten wie Schulz-Electronic halten nicht nur einen üppigen Gerätepool vor, sondern sind oft Ideengeber für neue Entwicklungen.
Angesichts der umfassenden Entwicklungen im Umfeld der E-Mobility kooperieren erfolgreiche Unternehmen häufig mit Spezialisten. Das gilt sowohl für die Lösungen, die den Kunden angeboten werden, als auch für die Partner bei der Lösungsfindung. Fahrzeughersteller und ihre Zulieferer sind stets auf der Suche nach passenden „Spielmachern“ für ihr E-Team. Wenn es um Simulation, Test und Produktionsunterstützung von elektrischen Antrieben geht, ist der Stromversorgungsspezialist Schulz-Electronic immer öfter mit von der Partie.
Die Baden-Badener stellten sich frühzeitig auf das Thema Elektromobilität ein. In ihrem Gerätepool finden sich etwa 2Q-DC-Quellen im Leistungsbereich von 20 und 32 kW, elektronische Lasten, bidirektionale AC-Quellen und auch Batteriesimulations-Software. Schulz-Electronic vertritt die Marken quasi wie ein Hersteller. Das Verhältnis zu den Lieferanten ist eng. Vertriebsleiter Stefan Dehn formuliert es so: „Da wir schon in einer frühen Entwicklungsphase mit unseren Kunden ins Gespräch kommen, ergeben sich nicht selten daraus Anstöße für neue Entwicklungen.“
Meist arbeiten die Spezialisten mit im Team des Auftraggebers. So stellen sie sicher, dass der Kunde die exakt passende Lösung erhält. Mit welchen Wünschen die Kunden auf den Dienstleister zukommen, zeigen zwei Projektbeispiele. Die Simulation von Batteriezellen ist eines davon: Aufgrund ihrer Energiedichte von circa 95 bis 190 Wh/kg spielen Lithium-Ionen-Batterien in der Elektromobilität eine Schlüsselrolle. Ein bewährtes Tool zur Simulation dieser Batterien ist die Software Iset-LIB des Fraunhofer-Instituts für Windenergie und Energiesystemtechnik. Anhand von Konstruktionsparametern erstellt die Software ein virtuelles Batteriemodell. Werden geeignete Stromversorgungsgeräte von der Echtzeitvariante dieser Software gesteuert, lassen sich damit virtuelle Batterien generieren und das Klemmenverhalten realer Batterien physikalisch nachbilden.
Um aktuelle Simulationsprofile dieser gefragten Stromspeicher ohne Einschränkungen „fahren“ zu können, suchte das Fraunhofer-IWES in Kassel 2Q-Netz-teile zur Simulation einzelner Batteriezellen, die zu einer kompletten virtuellen Batterie verschaltet werden können. Schulz-Electronic entschied sich für DC-Netzteile von Delta-Elektronika. Das SM 7.5-80 inklusiv aktiv programmierbarer Senke liefert eine programmierbare Ausgangsspannung von maximal 7,5 V und 80 A Ausgangsstrom. Über die programmierbare Senke, sie kann bis zu 700 Wpeak aufnehmen, wird der Ladevorgang der Batterie simuliert.
Die Netzteile von Delta Elektronika sind kurzschlussfest, gegen alle Überlastbedingungen geschützt und damit für den Testbetrieb bestens geeignet. Die Geräte können seriell und parallel verschaltet werden und ermöglichen so den Test unterschiedlicher Zellen-Stacks. Das Fraunhofer-Institut bekam von Schulz-Electronic ein komplett verdrahtetes Rack mit 40 Netzteilen.
Ebenfalls um Lithium-Ionen-Batterien ging es in einem anderen Projekt: Ein Unternehmen produziert für einen Autohersteller Fahrzeugbatterien mit einer Kapazität von 16,5 kWh und einer Ladeschlussspannung von 450 V. Da Lithium-Ionen-Akkus nicht vollgeladen gelagert werden, damit sie nicht so schnell altern, warten sie teilgeladen auf ihre Auslieferung. Der Abnehmer akzeptiert jedoch nur vollständig geladene Batterien mit einem Testzertifikat nicht älter als 48 h. Daher entlädt und lädt der Batteriehersteller die gelagerten Batterien vor Auslieferung nochmal vollständig und misst dabei die Batterien entsprechend aus.
Um die Batterien für die Lieferung zu konditionieren, wird also zunächst Energie entnommen und anschließend wieder zurückgeliefert. Die Energie, die beim Konditionieren von 100 Batterien frei wird, entspricht dem Jahresbedarf eines Ein-Personen-Haushaltes. Es wäre unwirtschaftlich, diese Energie beispielsweise als Wärme „in die Luft zu blasen“. Gesucht wurden daher Geräte, die die frei werdende Energie zurück ins Stromnetz speisen und die Messungen des Entlade- und Ladevorgangs durch geeignete Software unterstützen.
Die Wahl fiel hier auf die Gerätelinie TC.GSS des Schweizer Herstellers Regatron. GSS, Grid-tie Source Sink, steht für ein innovatives und modulares System von Gleichspannungsversorgungen, die im 2-Quadrantenbetrieb rückgespeiste Energie direkt ins Stromnetz einkoppeln. TC.GSS ist daher ideal geeignet für das Testen und Evaluieren von Batteriesystemen, hybriden Antriebssystemen, elektrischen Prozessen in der Verfahrenstechnik sowie zur Simulation von Bordnetzsystemen für Land- und Luftfahrzeuge. Die Geräte schaffen bei der Rückspeisung Wirkungsgrade von 91 %.
Eingesetzt werden Entlade-/Ladestationen mit je einem programmierbaren bidirektionalen Netzteil 0 bis 450 V und maximal 20 kW. Der Dienstleister Schulz-Electronic lieferte dazu eine komplette Sicherheits-beschaltung im Rack. „Verwaltet“ werden die TC.GSS-Geräte vom Softwaremodul TC.BatControl. Die Software sorgt nicht nur für vordefinierte Lade- und Entladezyklen, sondern auch die auf Tests von Batterien zugeschnittene optimale Programmierung und Datenaufzeichnung des Systems. (dk)
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