Ultrakondensatoren stellen eine ergänzende Energiequelle für den Automobilbereich dar. Dabei können Ultrakondensatoren in nahezu allen Fahrzeug-Architekturen eingesetzt werden: von der Bordnetzstabilisierung, Backup für sicherheitsrelevante Verbraucher, Startunterstützung und Bremsenergierückgewinnung bis zum Einsatz in Voll-Hybrid-Fahrzeugen. Der Ultrakondensator hat genau dort seine Stärken, wo die Batterie Schwächen zeigt: bei niedrigen Temperaturen. Er arbeitet auch im Bereich bis -40 °C mit sehr gutem Wirkungsgrad bei hoher Zuverlässigkeit. Um die Fahrzeugbatterie und das Bordnetz beim Kaltstart oder im Start-Stopp-Betrieb zu unterstützen, muss sich eben ein Leistungsspeicher durch eine sehr schnelle Lade- und Entladefähigkeit auch bei niedrigen Temperaturen auszeichnen. Deutlich werden die Möglichkeiten dieses Speichers vor allem in Lade- und Entladevorgängen bei sehr hohen Strömen. Daraus leitet sich die Kombination von Ultrakondensatoren mit Batterien ab, die das Energiemanagement im Fahrzeug optimiert und auch eine sinnvolle Dimensionierung der Energiespeicher ermöglicht, um die geforderte Lebensdauer erreichen zu können. Bei dieser breiten Spanne möglicher Anwendungen können Ultrakondensatoren jeglicher Größe benutzt werden. Die Kapazitäten reichen dabei von einigen Farad bis zu Tausenden von Farad. Die serielle Verschaltung der Zellen in Modulen ermöglicht dabei auch die Abdeckung von Spannungen von 2,7 V bis zu einigen hundert Volt. Neben den heutigen Standard-Zellen wird man zukünftig sicherlich weitere Typen von Ultrakondensatoren im Systemdesign berücksichtigen können, um stets eine technisch und wirtschaftlich optimale Lösung für die jeweilige Applikation zu erzielen. Es sind jedoch nicht nur die genannten elektrischen Eigenschaften der Ultrakondensatoren, sondern vor allem auch die Wartungsfreiheit, die lange Lebensdauer und das hohe Sicherheitsniveau, welche die Zellen für zukünftige Fahrzeugarchitekturen qualifizieren.
Today's board nets are stressed by a variety of consumers in comfort or safety oriented systems. Ongoing electrification still increases the load so that new approaches for future board net concepts and storage technologies will be required. The energy storage in future vehicles has to fulfil certain requirements which can be met with using ultracaps as electrostatic storage: high current capability, low self discharge rate, good performance at low temperatures and high cycle life. Ultracaps demonstrate their strengths where batteries show weaknesses: at low temperatures. Even in the range down to -40 °C they work with highest efficiency and highest possible reliability. In order to support the battery for cold start or as back-up for safety critical systems, the energy stored in a cell is not allowed to be lost by self discharge effects. Therefore Maxwell ultracaps are characterized by low self discharge rates. They help creating an efficient board net by providing the still increasing peak power. In contrast to peak power continuous energy demand is covered by the board net with its integrated primary energy source. Automotive manufacturers develop micro hybrid systems including Start-stop and recuperation functions in order to meet legal emission limits. Especially in those applications high currents occur as short pulses. For start-stop typically current is at more than 500 A. The ultracap is able to handle those high currents even under cycle conditions during whole vehicle life without any negative effects an safety, lifetime or performance. Availability of ultracapacitors will be guaranteed also in future, since the electrode as key component is extracted from an environment-friendly and renewable raw material: coconut shells.
Ultrakondensatoren: Effiziente Hochleistungsspeicher im Fahrzeug
2011
13 Seiten, 9 Bilder, 4 Quellen
Conference paper
German
Ultrakondensatoren: effiziente Hochleistungsspeicher im Fahrzeug
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