Neues hybrides Energiespeichersystem Beliebige Batteriesysteme mit Ultracaps kombinieren

Andreas Mangler, Rutronik
Andreas Mangler, Rutronik

Rutronik hat gemeinsam mit der Westsächsischen Hochschule Zwickau ein digital geregeltes hybrides Energiespeichersystem (HESS) entwickelt. Es verbessert u. a. die Spitzenstromeigenschaften des Energiespeichers. Dazu Andreas Mangler, Director Strategic Marketing & Communications von Rutronik.

Markt&Technik: Herr Mangler, was hat es mit Ihrer Neuentwicklung auf sich?

Andreas Mangler: Wir wollten beweisen, dass es in der Praxis funktioniert, beliebige Batteriesysteme mit Ultracaps zu kombinieren. Denn wir sind von dieser Kombination überzeugt, weil sich damit die Eigenschaften beider Energiespeicher optimal nutzen lassen. Die Batterielebensdauer verlängert sich enorm, so dass hochzuverlässige Systeme realisiert werden können. Dank unserer Entwicklung geht das in unterschiedlichen Anwendungen mit einem vertretbaren Aufwand an Entwicklungsarbeit und Kosten.

Die Kombination aus Ultracaps und Batterien existiert ja bereits. Was ist das Neue an Ihrer Lösung?

Dass sie komplett digital geregelt ist. Das ist nötig, weil sich nur so ein System in der Praxis und im Markt umsetzen lässt, das beliebig anpassbar ist: Es ist parametrisierbar hinsichtlich Strömen und Spannungen sowie der Anzahl der Batteriezellen und der Ultracaps. Dadurch lässt es sich in alle möglichen Anwendungen einsetzen und macht diese hochzuverlässig, z.B. in der Medizin, in Elektrofahrzeugen oder Leasing-Werkzeugen. Hohe Spitzenströme beim Entladen von Li-Ionen-Batterien beeinflussen die Lebensdauer der Batterie. Und das bedeutet auch, dass die Batterieeigenschaften, wie verfügbare Kapazität und Innenwiderstand, sich verschlechtern. Zudem führen hohe Spitzenströme bei Li-Ionen-Batterien zur ungewünschten Erwärmung der Batterie. Ultracaps benötigen nicht zwangsläufig ein Balancing oder gar eine Kühlung und sind extrem robust, was die Zyklenfestigkeit angeht. Gleichzeitig ist unser hybrides System unseren Recherchen nach reduzierter als alle bestehenden Lösungen – also schlank, günstig, intelligent, clever!

Gibt es auch schon einen Demonstrator?

Ja, auf der PCIM haben wir einen handelsüblichen professionellen Akkubohrschrauber gezeigt, der mit dem System ausgestattet ist. Genau genommen waren es sogar zwei von verschiedenen Herstellern. Wir haben uns sogar mal den Spaß gemacht und die Batteriepacks und Akkuschrauber der unterschiedlichen Werkzeughersteller getauscht. Selbst dann haben die Akkuschrauber in Kombination mit den Ultracaps einwandfrei funktioniert.

Warum nimmt sich Rutronik solcher hochkomplexen Themen überhaupt an? Bindet das nicht viel Manpower und auch Investitionen?

Ja, Sie haben vollkommen Recht! Wir sind das Thema wirklich von Grund auf angegangen und haben alle existierenden Lösungen recherchiert und begutachtet und festgestellt: Das, was wir wollen, gibt es noch nicht. Deshalb haben wir uns Partner gesucht. Zuerst haben wir einen großen Halbleiter-Hersteller angesprochen, der hat aber abgewunken und an der Umsetzbarkeit dieser komplexen Thematik gezweifelt. Doch nachdem wir Top-Fachleute für das Projekt gewinnen konnten, haben wir es hingekriegt – alleine hätten wir das definitiv nicht geschafft. Prof. Dr.-Ing. Lutz Zacharias ist einer der „Regelungspäpste“ in Deutschland, außerdem war Dipl.-Ing. Ringo Lehmann entscheidend bei der Hardwareentwicklung beteiligt, ebenfalls ein absoluter Fachmann auf diesem Gebiet. Zusätzlich haben weitere Experten aus dem Fachbereich bei der Entwicklung der digitalen Regelungsalgorithmen geholfen. Ergänzend möchte ich noch erwähnen, dass es an der Hochschule Zwickau ein weiteres Team rund um Prof. Dr. Ing. Mirko Bodach gibt – er gehört zu den absoluten Experten im Bereich der Ultracaps in Deutschland. Beide arbeiten sehr eng zusammen in der Fakultät der Elektrotechnik. Dies bedeutet einen enormen Wissensvorsprung in der angewandten Forschung.

Das System ist derart komplex, dass sich bislang auch die Gerätehersteller nicht an das Thema gewagt haben. Doch wir – allen voran Markus Krieg, unser Geschäftsführer Marketing – waren überzeugt, dass es einen Lösungsansatz geben muss. Deshalb hat Rutronik ein Forschungsbudget und entsprechende Manpower dafür zur Verfügung gestellt.

Eine solche Entwicklung gehört ja nicht gerade zur Kernkompetenz eines Distributors.

Einerseits hat uns der Forscherdrang geritten, wir wollten es einfach wissen. Auf der anderen Seite sind wir immer auf der Suche nach Innovationen – das verstehen wir schon als eine unserer Kernkompetenzen. Wenn wir unseren Kunden helfen wollen, innovative Lösungen umzusetzen, müssen wir wissen, wo die Reise hingeht. Außerdem ist es von Vorteil, die Entwicklungsarbeit von der Kundenseite her selbst aus der Praxis zu kennen. Deshalb hat die Zusammenarbeit mit Hochschulen eine große Tradition bei uns. Wir haben schon eine ganze Reihe an Projekten mit verschiedenen Hochschulen umgesetzt.

Was haben Ihre Kunden davon?

Sie können die Ergebnisse unserer Forschungsarbeit selbstverständlich auch nutzen! Wir stehen ebenso wie die Westsächsische Hochschule bereit, um sie bei der Umsetzung des Systems für ihre spezifische Anwendung zu unterstützen. Dabei ist die Hochschule absolut offen für geförderte Gemeinschaftsprojekte mit Industriekunden. So können sie eine hochkomplexe Entwicklung mit überschaubarem Zeit- und Kostenaufwand umsetzen. Rutronik versteht sich als Spezialist im Bereich der Bauelemente für hybride Speichersysteme und bietet das komplette Produktspektrum vom Ultracap über PowerMOS-Transistoren bis zu Präzisions-shunts, Stromsensoren, Microcontrollern und vielem mehr. Die perfekte Abstimmung aller Komponenten aufeinander ist der Schlüssel zum Erfolg. Und genau das ist unser Job in der Beratung unserer Kunden bei der Umsetzung von hybriden Energiespeichersystemen.