IQ POWER LEST MAL JUNGS UND SCHALTET EUER HIRN EIN UND KAUFT!!!!!!!!! - 500 Beiträge pro Seite

[rabuber]

Die iQ-Technologie - der Weg zum intelligenten Energiemanagement


Die softwaregesteuerte Autobatterie – der erste Schritt
zum intelligenten Energiemanagement



Die Herausforderung

Kommende Fahrzeuggenerationen werden ihren hohen elektrischen Leistungsbedarf durch Startergeneratoren, Brennstoffzelle oder vielleicht zusätzlich auch durch rekuperative Energierückgewinnung (Bremsenergie wird in elektrischen Ladestrom umgewandelt) erzeugen und damit das Bordnetz und eine Vielzahl von elektrisch angetriebenen neuen Verbrauchern im Auto speisen.


Trotz dieser neuen Energieerzeuger kommt das Auto von morgen ohne Batterie als Speicher für die Startenergie nicht aus. Elektrische Energie muß an Bord eines Fahrzeugs weiterhin gespeichert, vorgehalten und zuverlässig verteilt weren.


Zumindest in einer Übergangsphase haben wir es zudem mit zwei unterschiedlichen Bordnetzspannungen (14V/42V) zu tun.


Sollen hohe Sicherheit und Zuverlässigkeit gewährleistet bleiben, kommen wir um ein „Intelligentes Energie-Management” nicht herum. Vor allem künftige X-by-Wire-Konzepte setzen eine ausfallsichere Stromversorgung mit redundanten Speichersystemen voraus.


Die Anforderungen an die elektrische Energieversorgung und die Sicherheit, daß zu jedem Zeitpunkt immer ausreichend elektrische Energie an Bord sich befindet, formulierte der Director Engineering Electrical / Electronics für den Bereich Personenwagen eines namhaften deutschen Automobikonzerns auf einer Fachtagung in München im Februar 2001 sehr deutlich so:


„Die Steuerung von Energieaustausch und Verbraucher in Bordnetzen mit 14V/42V Spannungen erfordert ein geeignetes Bordnetzmanagement sowie eine Bewertung der Batterien hinsichtlich Ladezustand und Alterung.”



Was verstehen wir unter „Intelligentem Energiemanagement” ?

Intelligentes Energie-Management ist im weitesten Sinne ein System, das Energie aus unterschiedlichen Quellen bedarfsgerecht auf die richtigen Energie-Speicher und elektrischen
Verbraucher verteilt und dafür sorgt, daß sich zu jedem Zeitpunkt ausreichend elektrische Energie an Bord befindet, damit der Start und der Betrieb eines Fahrzeuges sicher und zuverlässig möglich ist.


Nun ist hinreichend bekannt, daß Blei/Säure-Batterien mit Abstand die Fehlerquelle Nummer Eins darstellen, warum Fahrzeuge nicht starten. Die jährlichen Statistiken der Motorclubs machen dies immer wieder deutlich. Der Grund sind unter anderem die komplexen elektrochemischen Vorgänge in der Batterie. Dennoch ist die Blei/Säure-Batterie der mit Abstand kostengünstigste Speicher für elektrische Energie und kann sowohl extrem hohe Ströme von 1.000 Ampére (Motorstart) wie auch wenige Milliampére (Bordelektronik) abgeben. Bei einer Weltproduktion von jährlich rund 350 Millionen Stück und einem außerordentlich hohen Recyclinggrad von über 97 Prozent ist die Blei/Säure-Batterie nach wie vor allen anderen Batterie-Technologien überlegen. Insbesondere dann, wenn sie ihre heutigen Nachteile durch die iQ-Technologie verliert und als mikroprozessorgesteuertes, intelligentes System ihre Aufgaben besser und zuverlässiger übernehmen kann.



Energiemanagement erfordert Informationen über SOC und SOH
Gibt es mehrere Energiequellen in einem Fahrzeug, benötigt man ein System, das darüber wacht und entscheidet, welche Energiequelle zu welchem Zeitpunkt welche Batterie speist und wie stark. Hierzu muß jedoch der Status (SOC/SOH) der jeweiligen Batterie bekannt sein, also der Ladezustand (State of Charge/SOC) und der Alterungsgrad (State of Health/SOH).


Ein Fahrzeug, das beispielsweise beim Bremsen seine kinetische Energie dazu nutzen will, um elektrische Energie in eine gut geladene Batterie zu speisen, würde die Batterie dadurch auf Dauer ruinieren, weil eine volle Batterie durch einen solchen Vorgang Schaden nimmt.


Benötigt wird folglich ein System, das die richtige Menge an Energie bedarfsgerecht auf die Energiespeicher verteilt. Wir nennen ein solches System „Smart Energy Manager” (SEM™). Der Smart Energy Manager wird auch darüber wachen, daß in kritischen Energiesituationen solche Verbraucher, die für den sicheren Bertieb des Fahrzeugs nicht unbedingt benötigt werden, wie beispielsweise Sitzheizungen oder Klimaanlagen, entsprechend zurückgestuft oder ganz abgeschaltet werden (hierarchische Verbraucherabschaltung), um den sicheren Betrieb des Fahrzeugs zu gewährleisten.


Damit der Smart Energy Manager in seiner übergeordneten Rolle als Management-Tool seine Funktionen „Laden” und „Verteilen” von Energie ausführen kann, benötigt er Informationen über den jeweiligen Energiebedarf der unterschiedlichen Batteriespeicher im Fahrzeug. In einem gemischten Bordnetz sind das 36-Volt-Batterien und 12-Volt-Batterien und möglicherweise auch zusätzliche Energie-Booster, sogenannte Super Caps. Super-Kapazitäten sind in der Lage, größere Mengen an elektrischer Energie kurzfristig aufzunehmen und schnell wieder abzugeben, etwa für elektrisches Bremsen.


Die Informationen über die jeweiligen Energiebedarfe werden dem Smart Energy Manager von einem zweiten Tool zur Verfügung gestellt: Dem „Battery Energy Manager” (BEM™). Der Batterie-Energie-Manager wird jederzeit darüber informiert sein, welcher Speicher welche Energiemenge und mit welcher Qualität bereithält.



Batterien müssen eigene Intelligenz besitzen.

Natürlich funktioniert ein solches „Intelligentes Energie Management-System” nur dann, wenn auch die Batterien eigene Intelligenz besitzen und ihren Ladezustand (State of Charge/SOC) und Alterungsgrad (State of Health/SOH) selber ermitteln und kommunizieren können.


Intelligente, durch Elektronik und Software gesteuerte Batterien sind somit die Voraussetzung, um in künftigen Fahrzeuggenerationen ein zuverlässiges und optimiertes Energiemanagement zu ermöglichen.


Die von iQ POWER für übliche Blei/Säure Batterien entwickelte iQ-Technologie ist dazu in der Lage. Die iQ-Technologie macht aus herkömmlichen Blei/Säure-Batterien ein intelligentes System, dessen Komponenten zusammen mit Elektronik und Software die in einer Batterie speicherbare und wieder abrufbare Energiemenge optimiert und zum anderen den Status SOC und SOH der Batterie ermittelt. Das System ist heute in der Lage, als geschlossener Regelkreis sich selbst zu managen und als selbstlernendes System die Batterie dem jeweiligen Nutzungprofil eines Fahrzeugs optimal anzupassen.



Die Vorteile der iQ-Technologie

Die daraus gewonnenen Vorteile sind erheblich: Neben den Informationen über SOC und SOH zeichnen sich Batterien mit iQ-Technologie gegenüber herkömmlichen Batterien gleicher Startleistung zusätzlich durch rund 40 Prozent weniger Gewicht aus, sie haben eine längere Lebensdauer, erhöhte Sicherheit in Crashsituationen durch doppelwandiges Gehäuse sowie Schutz der Batteriezellen gegen Schäden aufgrund von Fahrzeugvibrationen, Batterien mit iQ-Technologie haben eine bessere Kapazitätsnutzung, hohe Startzuverlässigkeit und hohe Wiederladefähigkeit und dergleichen.


Eine 68 Ah-Batterie beispielsweise, deren Ladezustand (SOC) auf 40 Prozent geschwächt wurde, erreicht bei Außentemperaturen von minus 25 Grad Celsius (-25°C) mit Hilfe der iQ-Technologie eine vielfach höhere Wiederaufladefähigkeit. Aber auch bei weniger extremen Temperaturen wie beispielsweise um den Gefrierpunkt (+/-0°C) sind die Vorteile deutlich. Im Schnitt wird die beim Starten eines Fahrzeugs verbrauchte Energie in nur einem Sechstel der Zeit zurückgeladen - statt in einer Stunde also in nur 10 Minuten. Insgesamt erzielt das iQ-System als Batterie-internes Energiemanagement einen stets optimierten Betriebszustand der Batterie.


Grundsätzlich erreichen Batterien mit iQ-Technologie aufgrund des eingebauten Energiemanagements selbst bei kurzen Fahrzyklen im Winter und mit vielen eingeschalteten Verbrauchern keine kritischen Ladezustände. Tests zeigen am Ende einer solchen Fahrperiode sogar einen höheren SOC der Batterie als zu Beginn.



Eine neue Dimension: Power Line Communication

Für die intelligente Batterie und das Thema SMART Energy Management ergibt sich durch die Technik der Power Line Communication (PLC) darüber hinaus eine neue und außerordentlich attraktive Möglichkeit.


Durch Nutzung der stromführenden Leitungen im Kabelbaum für die kraftfahrzeuginterne Kommunikation sind Batterien, die mit iQ-Technologie ausgerüstet sind, in der Lage, ihren Status (SOC/SOH) als digitale Information über die beiden vorhandenen Batterieklemmen an einen Bordrecher im Fahrzeug weiter zu reichen. Die Informationen SOC/SOH gelangen auf diese Weise an den „Battery Energy Manager” (BEM™) sowie den übergeorneten „Smart Energy Manager” (SEM™) für ein intelligentes Gesamt-Energiemanagement. Eine extra Datenleitung und ein zusätzlicher Anschluß an der Batterie sind nicht erforderlich.



Internationales DC-BUS Konsortium der Automotive-Industrie

Mit der Gründung des internationalen DC-BUS Konsortiums (DCBA) wurde im Januar 2001 die Grundlage für eine rasche Realisierung und Marktreifmachung der PLC-Technologie in Fahrzeugen geschaffen. Zu den Mitgliedern des Konsortiums zählen neben Automobilherstellern wie Audi, BMW, PSA Peugeot Citroën und anderen auch Zulieferanten und Systempartner wie Infineon Technologies, Yamar Electronics, iQ Power und namhafte weitere Unternehmen.


Basis-Technologie für die neue Power Line Communication ist der von dem Unternehmen Yamar Electronics (www.yamar.com) entwickelte DC-Datenbus, mit dem heute zuverlässig Datenübertragungsraten von netto 250 Kilobit pro Sekunde in CAN-Protokoll möglich sind, wie Untersuchungen von BMW in einem realen Fahrzeug zeigen. Das Potenzial zu weitaus höheren Übertragungsraten im mehrere Megabit-Bereich ist gegeben und ist eines der Ziele des Konsortiums.


Das Konzept des DC-BUS beruht auf dem Ansatz, daß die stromführenden Leitungen (Powerlines) im Fahrzeug durch Störungen extrem verrauscht sind, jedes empfangene Datenpaket fehlerbehaftet sein kann und automatisch durch eingebaute Error Correction Codes korrigiert werden muß. Die im Praxistest erzielten Netto-Datenraten von 250 Kilobit pro Sekunde entsprechen somit einem wirklichen Datenstrom von rund 650 Kilobit pro Sekunde auf der Leitung. Die bisher mit Prototypen erreichte maximale Nettorate liegt bei 1,7 Megabit pro Sekunde.


Es ist das Ziel der Initiative, mit dem DC-BUS international einen neuen Standard zu schaffen, der mit den heute in Fahrzeugen verwendeten Datenprotokollen wie etwa CAN (Controller-Area-Network) und LIN (Local Interconnect Network) kompatibel ist und bei den heutigen 14-Volt- wie auch den kommenden 42-Volt-Bordnetzen funktioniert. In Form eines offenen Standards wird die DC-BUS-Technologie später allen Unternehmen in der Automotive-Branche zur Verfügung stehen. Eine Mitgliedschaft im Konsortium steht allen Unternehmen der Branche offen. Management und Administration der DC-BUS-Alliance liegen bei iQ Power.


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[Mersey63]

@Rabuber..diesmal hast Du Dir aber viel Mühe gegeben,nicht so eine Sch*sse zu schreiben, wie in Deinen anderen Postings..

[rabuber]

mersey,mann kann ja nicht immer im misthaufen wülen,mann muss ja auch ab und zu ans verdienen denken