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lastauto omnibus-Zukunftskongress
20.09.2013
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Energierückgewinnung bei gezogenen Einheiten am Beispiel eines Kühlsattelaufliegers
Dipl.-Ing. (FH) Jens Liesen
Ludwigsburg, 25.09.2013
Fahrzeugwerk Bernard Krone GmbH
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Inhalt
1. Projektansatz und Projektziele
2. Technisches Gesamtkonzept
3. Feldtests & Systemoptimierung
4. Zusammenfassung & Ausblick
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Projektpartner
Gefördert durch
Projektpartner
Koordination
Projektkonsortium E3-Trail
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Kraftstoffverbrauch temperaturgeführter Transport
Fahrzeugklasse Kraftstoff-verbrauch
Fahren(l/100km)
Kraftstoff-verbrauch
Kühlen(l/Tag)
Zusammen-gefasster Verbrauch(l/100km)
Verhältnis Kühlen zu
Fahren(%)
Mittelschwere LKW 27,0 21,0 32,4 18,9Schwere LKW 31,7 17,7 38,0 19,5City Sattelzüge 33,6 26,1 41,3 23,2Fernverkehrs Sattelzüge 32,9 24,9 39,7 15,6
[MAN] [Scania]
nach [2]
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Ansatz Elektrische Versorgung von Energieverbrauchern am Trailer auf Basis
zurückgewonnener Bremsenergie Beispiel: Kühlaggregat eines Kühlsattelaufliegers
Projektziel Nachweis der Machbarkeit durch Aufbau eines Forschungsfahrzeugs Bestimmung des Potentials der Energierückgewinnung
Verringerung Kraftstoffverbrauchs und Abgasemissionen (Kühlaggregat) Verringerung Lärmemissionen (insbesondere innerstädtisch) Verringerter Verschleiß der Betriebsbremse und des Dieselmotors im
Kühlaggregat Kosteneinsparung (Kraftstoff und Service)
Ansatz und Projektziel
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Inhalt
1. Projektansatz und Projektziele
2. Technisches Gesamtkonzept
3. Feldtests & Systemoptimierung
4. Zusammenfassung & Ausblick
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Bedieneinheit
K
Kühlaggregat
B
Generator
UmrichterNetzanschluss
Kühler
G G
Batterie
U B
• Drehmomentbegrenzung M = 450 Nm pro Rad• Spitzenleistung Rekuperation P ≈ 80 kW• Kapazität Batterie E ≈ 40 kWh (60 Ah)• Nennspannung Batterie U = 660 V
Konzept des Forschungsfahrzeugs (Projektskizze)
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3~=
G
Batterie
==
= Zukünftige weitereVerbraucher
3~=
Netz-anschluss
Kühl-aggregat
G
NetzfilterVaristor =
3~ Sinus-filter3~
=
BMS
Steuerung
660 VDC
12/24 VDC
Fahren
Netzbetrieb
Elektrischen System
Kommunikation Bremssystem
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Bisher autarkes System Manuelle Bedienung Vernetzung aller Steuergeräte über CAN
- Bedieneinheit - Umrichter- TCU - BMS
Kühlung für Achsgeneratoren und zugehörige Umrichter Aktiver Luft-Wasser-Kühler Kühlmittelpumpe Kühlleistungsbedarf ca. 9 kW
bei Nennleistung
Steuerung & Kühlung
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Typ LiFePO4/LiFeYPO4 4 Batteriepakete (200 Zellen) Unom = 660 VDC E = 39,9 kWh
Bidirektionaler Umrichter, TypCT-Unidrive SP4401 Versorgung Kühlaggregat Laden der Batterie Sinusfilter zum Kühlaggregat Netzfilter und Varistormodul
Batterie & Anbindung Kühlaggregat
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Achskäfig zur Aufnahme der Generator/Getriebe-Einheit Führung der Achswellen im
Achsrohr Achsanbindung, Bremse und
Radlager unverändert
Generatorachse
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Inhalt
1. Projektansatz und Projektziele
2. Technisches Gesamtkonzept
3. Feldtests & Systemoptimierung
4. Zusammenfassung & Ausblick
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Abbildung möglichst realitätsnaher Einsatzprofile
Systematische Kombination Straßenart Topographie Transporttemperatur Zuladung
kg k
g
kg
kg
kg
kg
Feldtests
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Stadt (flach) Autobahn (flach)
Auswahl der bisherigen Testfahrten
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Landstraße (bergig) Autobahn (bergig)
Auswahl der bisherigen Testfahrten
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Beispielplots: Autobahn (flach)
Runde 3
Runde 1
Messergebnisse
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Beispielplots: Autobahn (flach)
Runde 1 Runde 3
Messergebnisse
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Ergebnisse der Testfahrten (Energiebilanz)
Streckentyp Fahrtzeit Anzahl Rekuvorgänge
Rekuperierte Energie
Mögliche elektrische
Betriebsdauer Kühlaggregat
Anmerkung
[h/100km] [-/100km] [kWh/100km] [%]
Stadt flach 2,43 135,3 11,38 64,8
Land flach 1,83 65,1 6,12 46,3
BAB flach 1,43 23,3 3,70 35,8
Land bergig 1,81 40,7 8,22 62,9 Kurven ohne Reku
BAB bergig 1,56 34,2 14,74 130,8
Für spezifische Streckenarten - jeweils konstante Zuladung - normale Fahrweise*) im Start-Stopp Betrieb bei 100% Leistungsaufnahme
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Einsparpotenzial & Systemoptimierung
Forschungsfahrzeug
Simulationsmodell Fahrmechanik Elektrisches System Kühlaggregat Kühlkoffer
Validierung
Variation / Simulation Generatorleistung Batteriegröße
Optimierte Systemkonfiguration für definierte Einsatzprofile
ErreichbareEinsparung
Vorauslegung
Testfahrten & Feldtests
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Inhalt
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2. Technisches Gesamtkonzept
3. Feldtests & Systemoptimierung
4. Zusammenfassung & Ausblick
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Zusammenfassung
Ansatz und Ziele Gesamtkonzept Elektrisches System Generatorachse Feldtests und
Systemoptimierung
Automatisierung & Vernetzung mit dem Bremssystem
Packaging & Systemaufbau Energiemanagement Sicherheit
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Ausblick
Energierückgewinnung am Trailer, weitere Quellen und Verbraucher
Energierückgewinnung am Trailer, Bereitstellung für Zugmaschine
Antriebsseitige Vernetzung Truck-Trailer
Eigenständiger Antrieb Trailer
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Fahrzeugwerk Bernard Krone GmbH
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