Auslegung und Variation von Energiewandlern und Energiespeichern in einem erweiterten Kfz-Bordnetz

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Auslegung und Variation von Energiewandlern und Energiespeichern in einem erweiterten Kfz-Bordnetz

Teichert, C. / Lindemann, A.

Dieser Beitrag beschäftigt sich mit der Integration einer brennstoffzellenbasierten Hilfsstromversorgung zur Unterstützung des elektrischen Bordnetzes in einem Kraftfahrzeug, falls die vom Generator zur Verfügung gestellte elektrische Leistung nicht ausreichend ist, um alle elektrischen Verbraucher zu versorgen. Aus Simulationsergebnissen für verschiedene Lastszenarien, Fahrzyklen und Energiemanagements wird der Energiefluss im Bordnetz bestimmt, insbesondere werden Ströme und Ladezustände der elektrischen Speicher betrachtet, um die aufgestellten Thesen zu stützen. Damit keine Differenz zwischen erzeugter und benötigter Energie entsteht, ist es möglich, ein Energiemanagement in das Bordnetz zu integrieren, das nötigenfalls einige Komponenten (Verbraucher) ausschaltet. Um dies zu vermeiden, ist es zweckmäßig, das Bordnetz durch eine zusätzliche Energiequelle - eine Hilfsstromversorgung - (engl. Auxiliary Power Unit, APU) zu erweitern. Hierfür wird eine Brennstoffzelle vorgesehen. Damit diese bei reduzierter Last nicht abrupt ausgeschaltet und bei eventueller Laststeigerung wieder eingeschaltet werden muss, ist ein weiterer Energiespeicher nötig, der schnell elektrische Energie aufnehmen und speichern kann. Für diese Aufgabe eignet sich ein Kondensator bestens. Aus diesem Grund wird hierfür ein Doppelschichtkondensator verwendet, dessen Kapazität im mehrstelligen Farad-Bereich liegt. Die Verwendung von zwei elektrischen Energiespeichern (Bleibatterie und Doppelschichtkondensator) und zwei elektrischen Energiewandlern (Generator und Brennstoffzelle) führt zu neuen und komplexeren Bordnetzarchitekturen.