PR - Info Neueste Ladetechnologie für Lithium-basierte Batterien (09.02.09)

Neueste Ladetechnologie für Lithium-basierte Batterien vom Marktführer für Automotive-Ladegeräte

Nachdem in den letzten Jahren große Fortschritte in der Technologie der Lithium-Batteriezellen erzielt wurden, drängen diese Hochleistungs-Energiespeicher zunehmend in vielfältigste Anwendungsbereiche des täglichen Lebens. Einschlägige Untersuchungen zeigen, dass der Markt für Lithiumbatterien mit deutlich über 10% pro Jahr wächst.
Die empfindlichen Lithiumzellen brauchen jedoch eine sehr genau, auf die jeweilige Zellchemie und Applikation abgestimmte Ladetechnik, wozu herkömmliche Batterieladegeräte nicht geeignet sind.

Deutronic trägt dem Rechnung und erweitert die im Automotiv-Sektor weit verbreitete Produktpalette von DBL Batterieladegeräten. Die Baureihe umfasst zusätzlich Ladegeräte in verschiedenen Leistungsklassen, die gezielt für Lithiumzellen in unterschiedlicher Konfiguration einsetzbar sind.
Die Leistungen reichen von 300W für typische Nachlader und Langzeiterhaltungsladung bis zu Einzelstufen von 10kW. Diese können kaskadiert werden, um Leistungseinheiten bis 200kW zu erhalten.

Als langjähriger Marktführer für Batterieladegeräte in der Automobilfertigung ist Deutronic ständig in engem Kontakt mit den namhaften Herstellern, um neue Leistungsanforderungen und Qualitätsansprüche der Automobilhersteller zu erfüllen. Die Konstruktions- und Fertigungsprinzipien fließen dabei auch in viele andere Produkte der Firma mit ein, so z.B. in die neue D-IPS Baureihe intelligenter DSP-gesteuerter Schaltnetzteile für Hutschienenmontage und Schaltschrankeinbau.
Im Automobilbau gehen namhafte Hersteller aus dem Premiumsegment daran, in anspruchsvollen Fahrzeugen aus Gewichts- und Designgründen die voluminösen Bleibatterien durch Lithiumbatterien zu ersetzen. Weil Lithiumzellen im Interesse einer kurzen Ladezeit mit relativ hohem Strom geladen werden sollten, sind auch hier bevorzugt leistungsstarke Geräte mit hohem Wirkungsgrad die erste Wahl. Deutronic liefert seit Jahren für ähnliche Anwendungen verschiedene Hochleistungsgeräte.

Im professionellen Umfeld, wie im Automobilbau, haben die assemblierten Batterieblöcke in der Regel ein fest integriertes Batteriemanagementsystem mit Cell-Charge-Balancing Systemen eingebaut, ohne Zugriff nach außen. Als Marktstandard kristallisieren sich zunehmend bis zu 100-zellige Lithiumbatterien heraus mit Ladespannungen bis 400 Volt. Für solche Batterietypen ist die Stromversorgung in der Regel ein steuerbares Hochleistungsschaltnetzteil, welches die Ladung "over top" bereitstellt.
Unter diese Kategorie Ladegeräte fallen die typischen Onboard-Ladegeräte, die als fest eingebauter Bestandteil des Elektro- oder Hybridfahrzeuges ständig mitgeführt werden.
Die Kommunikation zwischen Batterie-Managementsystem und dem Ladegerät erfolgt hierbei über CAN-Bus, wobei die Kommunikationsstruktur – die sogenannte CAN-Matrix – herstellerspezifisch ist, was einen nicht unerheblichen Adaptions- und Integrationsaufwand verursacht. Bei einer Ausführung als komplett integrierter Onboard-Lader geht bis zur Serienreife der Entwicklungsaufwand in Richtung Mannjahre.
Die Leistungen sind für die Onboar-Lader meist beschränkt auf 3 Kilowatt mit der Option auf die doppelte Leistung von 6kW, um diese Leistung aus einer allgemein verfügbaren Haushaltssteckdose, welche am 230V Netz mit 16A abgesichert ist, entnehmen zu können. Schnellladeleistungen von 50 - 200kW sind hingegen fest installierte Ladestationen außerhalb des Fahrzeuges - die Energietankstellen der Zukunft.
Deutronic bietet hierfür spezielle Versionen der DXC-Baureihe bis 10kW an, mit denen die notwendigen Leistungen durch Parallelschaltung erreicht werden können. Diese Hochleistungsgeräte eignen sich auch für den Einsatz an Traktionsbatterien.

Am Markt gibt es vielfältige Lithium Ladegeräte und Universal-Ladegeräte für die typischen Anwendungsfelder wie Handy, mp3-Player, Digitalkamera, Camcorder, Laptop, LED-Taschenlampen, Elektrowerkzeuge sowie Bohrmaschinen etc.
Es gibt jedoch kaum wirklich leistungsfähige Schnellladegeräte für den anspruchsvollen Modellbau, Elektroflug, Wassersport etc. meistens zudem begrenzt auf nur 6 Zellen. Die im Modellbau verbreitet eingesetzten Geräte sind üblicherweise nicht galvanisch getrennt und sind gedacht zum Anschluss an 12V Kfz Netze, also damit für typische Anschluss-Spannungen von 12-18Vdc.

Im Freizeitbereich spielen andere Faktoren die dominierende Rolle. Die Batterieblöcke sind in der Zellenzahl bei höchstens 14 angesiedelt, um innerhalb sicherer Kleinspannungsgrenzen unterhalb der 60Vdc SELV-Grenze (Safety Extra Low Voltage) arbeiten zu können. In diesen Batterien ist auch meist kein aufwändiges Managementsystem verbaut. Die Batteriepakete haben oft herausgeführte Anschlussleitungen für jede Zelle. Das Managementsystem mit Charge-Balancing der einzelnen Zellen ist außen liegend. Passende Geräte sind am Markt verfügbar als sogenannte Balancer, die üblicherweise jedoch von 12Vdc (Kfz Netz) aus betrieben werden.
Deutronic bietet für diesen Bereich vom Netz betriebene, integrierte Lithium Ladegeräte mit Balancer, die aber auch als Hochleistungsladestufe für Over-Top Ladung größerer Lithiumbatterien eingesetzt werden können. Die Geräte zeichnen sich neben dem notwendigen mehrpoligen Anschlussstecker für die Einzelleitungen der Batterieblöcke auch durch Anschlussmöglichkeiten von Temperatursensoren aus und zudem durch die üblichen Kommunikationsschnittstellen zum PC. Umfangreiche Ladeprogramme zur Analyse und Dokumentation der Batterieblöcke geben dem Anwender ein gutes Bild über den Gesundheitszustand seiner Energieblöcke. Bei allen Bedienoberflächen wird auf intuitive Bedienbarkeit und Übersichtlichkeit geachtet.
Intelligente Plausibilitätsüberprüfungen verhindern weitgehend Fehlbehandlung und Schädigung der angeschlossenen Batterieblöcke. Eine Baureihe mit Balancer erzeugt Ladeleistungen bis 600W und hat neben dem Netzanschluss auch ein optionales Eingangsteil für den Anschluss an 12V oder 24V Kfz Bordnetzsysteme, falls in Örtlichkeiten ohne erschlossene Netzinfrastruktur geladen werden muss.
Für höhere Leistungen bis 800W steht eine 60V Lithiumversion der DBL800-M bereit für over top Ladung. Die wasserdichte Ausführung für den Außeneinsatz ist auch im professionellen Automobilbau im Gebrauch, jedoch meistens als 12V oder 24V Version.

Der letzte größere Bereich, in dem Deutronic Lithiumlader eingesetzt werden können ist der Funsport Bereich. Elektrofahrräder, Pedelecs und Elektromopeds, sogenannte E-Scooter gehören in dieser Gruppe. Auch hier wird aus Gründen des Gewichtes und der Leistungsfähigkeit zunehmend umgestiegen von Blei- und Nickel-Cadmiumbatterien auf Lithium. Gerade im Leichtfahrzeugbau führen die neuen Energiespeicher ihre Überlegenheit in nahezu dramatischer Weise vor, auch was die Schnellladefähigkeit betrifft. Reichweitenverlängerungen bei E-Scootern von 40 auf 130 - 150km sind eher die Norm als die Ausnahme. Die Schnellladefähigkeit der Batterien spielt hier eine 2-fache Rolle. Nicht nur für das eigentliche Laden, sondern auch für die Fähigkeit der Energierückgewinnung im Fahrbetrieb, bei der aus der kinetischen Energie des Fahrzeuges heraus die Batterie geladen wird (sogenannte Rekuperation). Hierdurch lässt sich sowohl eine Bremsverzögerung erreichen, wie auch eine zusätzliche Reichweitenverlängerung.

Lithiumbatterien mögen derzeit noch ein teurer High-tech Spaß sein, aber die zunehmende Massenproduktion der Zellen wird das Preisniveau in naher Zukunft stark fallen lassen. Bei Laptopbatterien hat es im Zeitraum 1995 - 2005 in etwa eine Kostenreduktion um den Faktor 5 gegeben.

Die hohen Qualitätsanforderungen aus der Automobilindustrie fließen seit langem bei Deutronic in die bisherigen und künftigen Geräte für Anwendungen aller Art in verschiedenen Marktsegmenten mit ein.
Deutronic hat eine eigene Grundlagenentwicklung mit modernsten automatisierten Batterietestsystemen, die sich besonders der Analyse neu verfügbarer Lithium-Batterietypen annimmt und hierfür Ladestrategien sowie Behandlungsvorgaben erarbeiten kann. Durch die enge Abstimmung von Batteriehersteller und Anwender kann dadurch ein entscheidender Beitrag für neue Geräteserien geleistet werden.
Deutronic bietet seit etlichen Jahren für die derzeitigen und künftigen Anwendungen geeignete Ladesysteme für vielfältige Lithiumbatterie Anwendungen.