Hybridspeicher: Maximierung der Ladeeffizienz und Reichweite von Sattelzügen

evTrailer2

Missionsangepasste Steuerung der Energieflüsse für mehr Effizienz und Nachhaltigkeit im Schwerlastverkehr

Wir haben im Verbundforschungsprojekt »evTrailer2« ein hybrides Speichersystem für schwere Sattelzüge entwickelt. Das System kombiniert Hochenergie- und Hochleistungszellen und ermöglicht hohe Ladeleistungen bei gleichzeitig reduzierten Ladezeiten. Optimierte Ladezyklen verlängern die Lebensdauer der Batterien und steigern die Reichweite elektrischer Lkw. Von den Ergebnissen profitieren insbesondere Transport- und Logistikunternehmen sowie Hersteller im Bereich Elektromobilität.

Im Projekt »evTrailer2« untersuchten die Projektpartner aus Industrie und Wissenschaft das Potenzial elektrifizierter Sattelzug-Systeme für den Fernverkehr und kombinierten innovative Technologien für mehr Energieeffizienz im Schwerlastverkehr. Ziel war es, Kraftstoffverbrauch und Treibhausgasemissionen schwerer Sattelzüge (N3, über zwölf Tonnen) deutlich zu senken. Durch die Optimierung eines elektrisch betriebenen Sattelaufliegers für die sogenannte Traktionskooperation mit der Zugmaschine konnten Einsparungen von 30 bis 40 Prozent bei den Treibhausgasemissionen erreicht werden.

Missionsangepasste Steuerung der Energieflüsse

Unser Team entwickelte einen modernen Hybridspeicher zur Verbesserung der Energieeffizienz konventioneller Sattelzüge. Das Konzept kombiniert Hochenergie- und Hochleistungszellen und steuert Lade- und Rekuperationsphasen missionsangepasst.

Aktuelle Energiespeicher, die überwiegend auf Hochenergiezellen basieren, sind insbesondere an Hochleistungs-Ladepunkten hinsichtlich Degradation und Lebensdauer nicht optimal. Vorteile bietet dagegen eine bedarfsgerechte Verteilung der Speicherkapazität zwischen Hochenergie- und Hochleistungszellen – abhängig von Fahrzeugmission, Streckenprofil sowie Lade- und Rekuperationsphasen.

Für einen hybriden Energiespeicher mit hoher Reichweite, Ladeeffizienz und Lebensdauer ist daher eine missionsspezifische Steuerung der Energieflüsse erforderlich.

Hybrider Energiespeicher maximiert Energieeffizienz von Sattelzügen

Das entwickelte Konzept umfasst zwei Antriebsachsen: Der Hochenergiespeicher unterstützt das Fahrzeug während konstanter Fahrten, während der Hochleistungsspeicher bei dynamischen Lastanforderungen wie Beschleunigung oder Bergauffahrten aktiv wird. Durch die intelligente Lastverteilung zwischen beiden Speichern können beim Beschleunigen Leistungen von bis zu 600 kW bereitgestellt werden.

Der Hybridspeicher wurde in skalierter Form umgesetzt und getestet. Er ermöglicht Ladeleistungen von bis zu 350 kW an Schnellladestationen sowie bis zu 500 kW bei Oberleitungsstrecken oder Megachargern. Die Rekuperation von Bremsenergie wird auf bis zu 348 kW maximiert.

Das System verfügt über eine Kapazität von 122 kWh, davon sind 98 kWh nutzbar. Um eine Lebensdauer von über 700.000 km zu erreichen, wird der Ladehub auf 50 Prozent der Bruttokapazität begrenzt. Dadurch lässt sich gleichzeitig die Nettomasse des Gesamtspeichers optimieren.

Datenschutz und Datenverarbeitung

Wir setzen zum Einbinden von Videos den Anbieter YouTube ein. Wie die meisten Websites verwendet YouTube Cookies, um Informationen über die Besucher ihrer Internetseite zu sammeln. Wenn Sie das Video starten, könnte dies Datenverarbeitungsvorgänge auslösen. Darauf haben wir keinen Einfluss. Weitere Informationen über Datenschutz bei YouTube finden Sie in deren Datenschutzerklärung unter: https://policies.google.com/privacy

Bis zu 40 % weniger Treibhausgasemissionen

Durch die Optimierung eines elektrisch betriebenen Sattelaufliegers für die »Traktionskooperation« mit der Zugmaschine konnten Einsparungen von bis zu 40 Prozent bei den Treibhausgasemissionen (THG) erzielt werden.

»Diese innovative Technologie verbessert nicht nur den Wirkungsgrad des Antriebsstrangs, sondern schützt auch die Hochenergiezellen vor schädlichen Peakströmen«

Dr. Sven Herold, Wissenschaftler am Fraunhofer LBF

Logistik- und Transportunternehmen profitieren von reduzierten Betriebskosten sowie einer verbesserten Umweltbilanz durch die erhöhte Effizienz und Nachhaltigkeit des Antriebssystems.

Von der Forschung in Ihre Anwendung

Wie lassen sich leistungsfähige Energiespeicher wirtschaftlich, langlebig und effizient in unterschiedliche mobile und stationäre Anwendungen integrieren?

Die im Projekt »evTrailer2« entwickelten Technologien und Methoden lassen sich auf zahlreiche Anwendungen übertragen. Wir unterstützen Unternehmen bei der Entwicklung hybrider Energiespeichersysteme sowie intelligenter Betriebs-, Lade- und Energiemanagementstrategien für elektrifizierte Systeme mit hohen Leistungs- und Effizienzanforderungen.

Im Fokus stehen Anwendungen mit dynamischen Lastprofilen, hohen Lade- und Rekuperationsleistungen sowie Anforderungen an Reichweite, Lebensdauer und Betriebskosten – beispielsweise in Nutzfahrzeugen, mobilen Arbeitsmaschinen, Schienenfahrzeugen, maritimen Anwendungen sowie Industrie- und Schnellladesystemen.

Leistungsschwerpunkte:

  • Entwicklung hybrider Speicherarchitekturen mit Hochenergie- und Hochleistungszellen
  • Missions- und anwendungsspezifische Steuerung der Energieflüsse
  • Optimierung von Ladeeffizienz, Schnellladefähigkeit und Rekuperation
  • Schutz von Batteriesystemen vor schädlichen Last- und Peakströmen
  • Lebensdauer- und Degradationsanalysen für Batteriesysteme
  • Simulation, Skalierung und Validierung elektrischer Energiesysteme
  • Integration in bestehende und zukünftige elektrische Plattformen

👉 Sie profitieren von höherer Energieeffizienz, reduzierten Betriebskosten, geringerer Batteriebelastung sowie nachhaltigeren elektrischen Antriebssystemen. Sprechen Sie uns an!

 

Querschnitts- und Fokusthema

Elektrische Energiespeicher

  • Nachhaltigkeit
  • Zuverlässigkeit und Lebensdauer
  • Materialentwicklung 
 

Projekte

Unsere Projekterfahrungen

Modellbasierte Forschung und Entwicklung

 

Leistungs- und Forschungsbereich

Validation & Prototyping

Validierung und Prototypenentwicklung - Zuverlässigkeit und Funktionalität effizient absichern