Elektrische Maschinen und Fahrzeuge
Auch wenn beim Stichwort Elektromobilität viele zunächst nur an Elektroautos denken, gibt es darüber hinaus viele weitere spannende Anwendungen mit großem Elektrifizierungspotential.
Darunter eine Vielzahl von Nutzfahrzeugen oder mobilen Arbeitsmaschinen, die heute schon ohne Verbrennungsmotor betrieben werden. Ein besonderes Augenmerk liegt auf Fahrzeugen und Maschinen, die im urbanen Raum eingesetzt werden, wie beispielsweise Kommunalfahrzeuge und kompakte Baumaschinen. Darüber hinaus werden jedoch auch große und leistungsstarke Maschinen elektrifiziert, beispielsweise im Bergbau sowie im Hafen- und Flughafen Umfeld. Für all diese Maschinen und Fahrzeuge bietet HYDAC ein umfangreiches Portfolio an Komponenten und Systemen aus den Themenfeldern Batteriesystem, Thermomanagement, energieeffiziente Arbeitsantriebe, sowie Wasserstoff- und Brennstoffzellentechnologie. Darüber hinaus ist natürlich auch unsere TTControl-Steuergerätefamilie bestens für den Einsatz in elektrifizierten Maschinen und Fahrzeugen geeignet.
Batteriesysteme
Für viele mobile Arbeitsmaschinen sind Batterien der geeignete Energiespeicher, wenn es um die Elektrifizierung geht. Jedoch sind die Anforderungen an eine Batterie für eine mobile Arbeitsmaschine völlig andere, als an die Batterie eines Elektroautos. Das von HYDAC und INVENOX gemeinsam entwickelte Lithium-Ionen Batteriesystem erfüllt die Anforderungen von Off-Highway Anwendungen bestmöglich.
Die verwendeten zylindrischen Zellen der Formate 18650 und 21700 ermöglichen ein hohes Sicherheitsniveau, eine gute Versorgungssicherheit und eine maximale Flexibilität in Bezug auf Spannung, Kapazität und Abmaßen. Dem Nachteil der aufwendigen Kontaktierung der vergleichsweise kleinen zylindrischen Zellen begegnen HYDAC und INVENOX mit einem patentierten neuartigen Kontaktierungssystem, bei welchem die Zellen nicht einzeln mit einem Stromableiter verschweißt werden, sondern mittels eines flexiblem, elektrische und thermisch hoch leitfähigen Kontaktmaterials zwischen zwei Aluminiumkern-Leiterplatten verklemmt werden. Damit werden Schweißverbindungen als Schwachstelle eliminiert, die Packungsdichte gesteigert und dank einer direkten Kühlung der Zellen über die elektrischen Pole auch die Leistungsfähigkeit und Lebensdauer erhöht.
Neben kundenspezifischen Entwicklungen im Niedervolt (< V) und Hochvoltbereich (> V) stehen Standardsysteme in beiden Spannungsklassen zur Verfügung:
INVENOX LIOS Niedervoltsystem
Robustes, modulares Plug&Play Li-Ionen-Batteriesystem für 24V- und 48V-Fahrzeugarchitekturen.
Invenox LIOS Hochvoltsystem
Leistungsstarkes, flüssigkeitsgekühltes Batteriesystem für Spannungen bis 800 V und Kapazitäten bis 400 kWh.
Steuergeräte und Software
TTControl, ein Joint-Venture von TTTech und HYDAC International, bietet sicherheitszertifizierte Hochleistungssteuergeräte sowie kostengünstige, leistungsstarke Mid-Size-Steuergeräte für Anwendungen, die unter rauen Umgebungsbedingungen zuverlässig funktionieren müssen, sowie passende, robuste Bedienerschnittstellen mit verschiedenen Bildschirmgrößen von 7" bis 12".
Im Kontext E-Mobility sind unsere Steuergeräte bestens geeignet für den Einsatz als VCU (Vehicle Control Unit), als DCU (Drive Control Unit), als FCCU (Fuel Cell Control Unit), in Batterie Management Systemen (BMS) oder in Thermomanagementsystemen.
Passend zu unserer Hardware bieten wir Ihnen mit unserer Softwareentwicklungsumgebung MATCH ein innovatives, effizientes und TÜV-zertifiziertes Tool zur Entwicklung und Wartung sicherheitsgerichteter Steuerungssoftware für mobile Arbeitsmaschinen. MATCH bietet optimal aufeinander abgestimmte Lösungen über den kompletten Lifecycle: von der Planung bis zum Service. Funktionale Sicherheit inklusive. Mit MATCH erfolgt die eigentliche Funktionsentwicklung der Maschine in einer standardisierten, frei verfügbaren Entwicklungsumgebung, beispielsweise in C, C++, CODESYS oder Matlab. Ein System für alle Softwareanforderungen. Vielseitige Tools und variable Subsysteme bieten passgenaue Lösungen bei Planung, Engineering, Testing, Produktion und Service. Die Dokumentationsunterlagen werden automatisch generiert und die Umsetzung von Sicherheitsstandards wird durchgängig unterstützt. Unsere Software-Experten stehen Ihnen mit Rat und Tat zur Seite, von der Unterstützung Ihrer eigenen Entwicklungsmannschaft bis hin zur kompletten Entwicklung Ihrer funktional sicheren Software.
Thermomanagement
Unter dem Begriff Thermomanagement versteht man die energetische Optimierung des Wärmehaushalts auf elektrifizierten mobilen Arbeitsmaschinen oder einem elektrifizierten Nutzfahrzeug mit dem Ziel der Verbrauchs- und Emissionsreduzierung. Dabei ändern sich in puncto Temperaturbereiche, Heiz-/Kühlleistung, Anzahl der Kühl-/Heizaufgaben und den verwendeten Fluiden nahezu alle technischen Randbedingungen. Bei den Kühlflüssigkeiten reicht die Bandbreite von Wasser-Glykol bis hin zu elektrisch nichtleitenden Spezialfluiden wie Transformatoren-Öle oder vollentsalztem Wasser (DI-Wasser) welches insbesondere bei der Kühlung von Brennstoffzellen zum Einsatz kommt.
Kühlaufgaben an Bord von elektrifizierten Maschinen sind insbesondere elektrische Komponenten wie Elektromotoren, leistungselektronische Systeme (Antriebsumrichter, DC/DC-Wandler und Ladegeräte), Batterien und Brennstoffzellen. Darüber hinaus müssen v.a. die Kabine sowie die Batterie unter gewissen Bedingungen aufgeheizt werden.
Passive Kühler und Kühlsysteme
Die Flüssigkeitskühlung der elektrischen Komponenten kann mit Ausnahme der Batterie in den meisten Fällen passiv, also rein gegen die Umgebung erfolgen. Neben kundenspezifischen Anpassungen stehen hier auch Standardkomponenten zur Verfügung.
Standard Kühlsysteme
Cooler-Filter-Tank
Kundenspezifische Kühler für Brennstoffzellensysteme
Aktive Kühlsysteme (Chiller)
Aufgrund des eingeschränkten Wohlfühlbereichs insbesondere von Lithium-Ionen-Batterien, wird zur Kühlung meist ein aktives Kühlsystem, also ein System mit einem Kältekompressor (Chiller) eingesetzt. Hier steht neben kundenspezifischen Entwicklungen ein Baukasten mit verschiedenen Kälteleistungen und verschiedenen Anschlussspannungen zur Verfügung. Optional enthalten diese Kühlsysteme elektrische Hochvolt-Heizer, die die benötigte Wärmeenergie, zum Aufwärmen der Batterie schnell zu Verfügung stellen können.
Energieeffiziente Arbeitsantriebe
Mit der Elektrifizierung mobiler Arbeitsmaschinen rückt die Effizienz des gesamten Antriebsstrangs in den Fokus. Dabei geht es nicht nur um die Reduktion der Betriebskosten durch einen verringerten Bedarf an Strom oder Wasserstoff, sondern insbesondere bei batterieelektrischen Fahrzeugen auch um die Begrenzung der Kosten, die für eine hinreichend große Fahrzeugbatterie aufgebracht werden müssen. Zudem bietet sich den Herstellern von batterieelektrischen mobilen Arbeitsmaschinen eine neue Differenzierungsmöglichkeit durch die Entwicklung von Maschinen und Fahrzeugen mit besonders hoher Reichweite oder der Möglichkeit, lange Arbeitsintervalle ohne Zwischenladung bewältigen zu können.
Durch den Einbau von hocheffizienten elektrischen Komponenten wie Lithium-Ionen-Batterien, Elektromotoren und Umrichtern kommt der Überarbeitung der Hydrauliksysteme eine besondere Bedeutung im Zuge einer energetischen Optimierung des Gesamtfahrzeugs zu, da die Hydraulik nun für einen Großteil der Energieverluste verantwortlich ist. Während in einigen Anwendungen elektromechanische Antriebe an Bedeutung gewinnen, kann die Hydraulik in sehr vielen Arbeitsfunktionen nach wie vor ihre Stärken wie Robustheit, Kompaktheit und Kosteneffizienz ausspielen. Um dennoch den gewachsenen Anforderungen an die Effizienz der gesamten Maschine gerecht zu werden, bietet HYDAC Lösungen in Form von Komponenten, Subsystemen und Dienstleistungen rund um die Effizienzsteigerung im Antriebsstrang an. Basierend auf der jahrzehntelangen Erfahrung in der Komponentenentwicklung hat sich HYDAC in der vergangenen Dekade unter anderem mit der Entwicklung hydraulischer Hybridsysteme als verlässlicher Partner für effiziente Antriebssysteme etabliert.
Drehzahlvariable Kompaktaggregate
Hochintegrierte Hydraulikaggregate, die eine effiziente und dezentrale Versorgung hydraulischer Nebenverbraucher ermöglichen.
DVA mobil
Intelligente drehzahlvariable Pumpenantriebe, die für die Hydraulikversorgung in elektrifizierten Fahrzeugen optimiert sind. Verfügbar in 48V-Technik und HV-Technik (350V und 650V) im Leistungsbereich 5-60 kW.
Hydraulikoptimierung as a Service
HYDAC bietet Ihnen die ganzheitliche Optimierung Ihres Hydrauliksystems als Dienstleistung an:
- Analyse von Verlustquellen
- Vermessung existierender Systeme
- Erarbeitung von optimierten Konzepten
- Durchführung von Gesamtsystem-Simulationen
- Umrüstung von Prototyp-Maschinen
Wasserstoff und Brennstoffzellen
In mobilen Anwendungen, in denen große Energiemengen und hohe Leistungen über einen langen Zeitraum gefragt sind, z.B. beim Schwerlastverkehr, bei Bussen, Zügen oder Schiffen, kommen Batterien alleine schnell an ökonomische aber auch technische Grenzen. Hier bietet die Brennstoffzelle in Kombination mit Hochdruck-Tanksystemen für Wasserstoff eine effektivere Möglichkeit, lokal emissionsfrei zu fahren und zu arbeiten. Für mobile Brennstoffzellen-Anwendungen und Tanksysteme bietet HYDAC innovative Lösungsansätze im Bereich Kühlsysteme, Befestigungstechnik, Sensorik und Filtration. Für die Betankung der Brennstoffzellen-Fahrzeuge und -Maschinen mit Wasserstoff bietet HYDAC weitere Komponenten und Systeme an.
Befestigungstechnik für Wasserstoff-Tanksysteme
Neben der Befestigung von Hochdrucktanks applizieren wir unsere Spannbandlösungen auch im direkten Umfeld der Brennstoffzelle. Hierbei werden herkömmliche Gewindestäbe, welche die Anpresskräfte auf die Dichtungen der Brennstoffzelle aufbringen, durch Spannbänder ersetzt. Damit lassen sich gleichmäßigere Anpresskräfte realisieren und die Dichtheit des Stacks verbessern. Gerne unterstützen wir Sie in der Auslegung und Konstruktion der Kopf- und Fußplatten Ihrer Brennstoffzelle.
Wasserstofffilter für mobile Anwendungen
Partikel, die in Brennstoffzellenfahrzeuge gelangen, haben oft gravierende Auswirkungen auf die Funktionalität der Tankkomponenten und der Brennstoffzelle. In erster Linie kommt es zu Beschädigungen von Dichtungen und Dichtsitzen der Ventile was zu Undichtigkeiten und damit zum Ausfall des Tanksystems führen kann. Basierend auf den Erfahrungen in der Entwicklung von Filtersystemen für Wasserstoff-Tankstellen, bietet HYDAC Filterlösungen zum Schutz von Komponenten in Tanksystemen von Brennstoffzellenfahrzeugen. Das eingesetzte HYDAC Chemicron® Filtermaterial liefert definierte Filterraten und maximale Filterintegrität.
Mobiltaugliche Drucksensoren für Wasserstoff
Mit über 30 Jahren Erfahrung in der Entwicklung und Fertigung in Drucksensoren hat HYDAC Electronic eine neue Serie an Wasserstoffdrucksensoren im Markt etabliert. Dank der HYDAC-eigenen Fertigung der Druckmesszellen war die Entwicklung einer Wasserstoffzelle auf Edelstahlbasis möglich. Die Sensoren basieren auf einer robusten, langlebigen Sensorzelle mit Dünnfilm-DMS auf einer Edelstahlmembrane. Diese ist mit dem Prozessanschluss verschweißt, es gibt keine innenliegende Dichtung. Die Wasserstoff-Kompatibilität ist durch die besondere Wahl des Werkstoffs sichergestellt. Die Drucksensoren werden heute sowohl in Brennstoffzellenfahrzeugen (mit EC79/2009 Zertifizierung) und stationären Anwendungen (ATEX, IECEX, CSAUS) weltweit eingesetzt.
