Kunde
Technische Universität Berlin
Jahr
2023
Deliverables
System Development
Software Development
Mechanical Development
Revolutionäre Elektromobilität: Die erste vollautomatische E-Lkw-Batteriewechselstation Europas bietet Logistikunternehmen Flexibilität für schwere Nutzfahrzeuge.
Wegweisende Innovation
Am 23. November 2023 wurde in Lübbenau DE die erste vollautomatische E-Lkw-Batteriewechselstation eröffnet. Das innovative Batteriewechselsystem, entwickelt im Forschungsprojekt „eHaul“ unter der Leitung der Technischen Universität Berlin, bietet eine wegweisende Lösung für Herausforderungen bei der Elektrifizierung des Schwerlastverkehrs.
Die zentrale Idee besteht darin, entladene Antriebsbatterien von Elektro-Nutzfahrzeugen in wenigen Minuten gegen aufgeladene Batterien auszutauschen. Dies ermöglicht Logistikunternehmen mit wechselfähigen Lkw eine hohe Tagesfahrleistung ohne zeitliche Bindung an Ladestopps und gesetzlich vorgeschriebene Pausen. Die Flexibilität in der Distribution bleibt somit erhalten.
Das Verfahren reduziert nicht nur die Belastung des Stromnetzes, sondern schont auch die Batterien und erfordert vergleichsweise geringe Netzanschlussleistungen. Die Kosten für die Nutzung eines Batteriewechsel-Fahrzeugs sind mit anderen Antriebs- und Ladetechnologien vergleichbar.
Vollautomatischer Austausch einer Wechselbatterie
Kurze Austauschzeit
Das eHaul-Projekt überwindet erfolgreich technische Herausforderungen, darunter präzise Handhabung tonnenschwerer Fahrzeugbatterien, Kühlung und Kommunikationssicherheit. Die Wechselstation ermöglicht den Austausch von 440 kWh-Batterien in etwa 10 Minuten, was fernverkehrstaugliche Tagesfahrleistungen ermöglicht. Nahezu gleichschnell, wie das Auftanken eines Diesel-Lkw. Die Anlage wird im kommenden Jahr in den Alltagsbetrieb der beteiligten Logistikunternehmen integriert, um praxisnahe Erfahrungen zu sammeln.
Zusammenfassend zeigt die Eröffnung, dass der Batteriewechsel eine praxistaugliche und wirtschaftlich tragfähige Option für die zeitnahe Elektrifizierung schwerer Nutzfahrzeuge darstellt. Besonderes Augenmerk liegt dabei auf Anwenderflexibilität und der netzverträglichen Energiebereitstellung.
eLkw-Batteriewechselsystem in der Praxis
Die Schmidt eCleango 550 arbeitet zu 100 Prozent elektrisch. Das Herzstück des Antriebs ist die Hochvoltbatterie mit einer Batteriekapazität von 102 kWh und optional 153 kWh. Das modulare Hochvoltbatteriekonzept setzt sich aus vier beziehungsweise sechs voneinander unabhängigen Batteriepaketen zusammen. Die einzelnen Batteriepakete werden über die zentrale Power Distribution Unit (PDU) parallel verschaltet. Die leistungsstarken Energiespeicher ermöglichen je nach Anwendung Betriebszeiten von bis zu 10 Stunden ohne Aufladen.
Die Antriebe aller Hauptverbraucher – Fahrantrieb, Gebläseantrieb, Antrieb der Hydraulikpumpen und die Klimatisierung der Fahrerkabine – wurden elektrifiziert. Der Elektroantrieb weist gegenüber dem Antrieb mit Verbrennungsmotor einen höheren Wirkungsgrad auf, eine optimale Leistungscharakteristik und hohe Performance bei geringem Wartungsaufwand.
Für den Fahrantrieb wurde eine elektrische Hinterachse entwickelt. Das maximale Drehmoment von 350 Nm wird über ein einstufiges Getriebe an die Hinterräder übertragen. Die 140-kW-Maximalleistung des Elektromotors ermöglicht Fahrgeschwindigkeiten von bis zu 50 km/h und eine Steigfähigkeit von bis zu 30%. Das Geräuschniveau ist für Fahrer als auch Umgebung sehr angenehm. Ein elektrisches Parkbremssystem mit Berganfahrhilfe garantiert ein sicheres und komfortables Anfahren an einer Steigung.
Beitrag von Durot Electric
Durot Electric ist unter der mechanischen Leitung im Projekt eHaul für die Entwicklung, Herstellung und Umsetzung des fahrzeugseitigen Wechselsystems verantwortlich. Hierbei wurde ein Standard-Fahrzeug mit eigens entwickelten Erweiterungen zu einem Fahrzeug mit automatisch wechselbaren HV-Batterien ausgerüstet.
Das Batteriegehäuse durfte aufgrund von Zulassungsbeschränkungen nicht strukturell verändert werden. Daher wurde ein Anbaugehäuse als Zwischenschnittstelle zur Batterie entwickelt, welches ein batterieseitiges Kupplungs-System für die elektrische und fluid-technische Verbindung zum Fahrzeug beinhaltet. Ein speziell entwickeltes Zwischen-Stecksystem, welches mittels eines Aktors, aktiv kontaktiert wird, ermöglicht die sichere Verbindung aller Schnittstellen zur Batterie. Die Kontaktsysteme sind vollständig rückbaubar und sie entsprechen den geltenden Fahrzeugnormen.
Die Batterien entsprechen speziellen Aufhängungs- und Sicherungsvorgaben. Um die batterieseitige ECE-R100-Zulassung nicht zu tangieren, wurden neue Batterieaufhängungen entwickelt. Die Aufhängungen wurden mit einem neu entwickelten Batteriesicherungssys-tem ausgerüstet, um den geltenden Anforderungen im Nutzfahrzeugbereich nachzukommen.
Partner
Konsortialpartner
- Technische Universität Berlin (Konsortialführung)
- Fraunhofer IVI
- IBAR Systemtechnik GmbH
- Robert Bosch GmbH
- Unitax Pharmalogistik GmbH
- Urban Energy GmbH
- Reinert Logistics GmbH & Co KG
Assoziierte Partner und Projektnetzwerk
