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Neue Fronis Batterie-Ladegrätetechnologie verlängert Lebensdauer von Antriebsbatterien für FlurfördeUnternehmensnachrichten
Neuartige Ladetechnologie sorgt für längere Batterielebensdauer (04.03.2013)
Die neue Generation der „Selectiva“-Batterieladesysteme
Die neue Generation der „Selectiva“-Batterieladesysteme
FRONIUS Deutschland GmbH Perfect Charging - Eine neue Ladegeräte-Generation, die neben der hohen Energieeffizienz auch die Lebensdauer von Antriebsbatterien für Elektro-Flurförderzeuge eklatant verlängern soll, hat Fronius auf der Messe LogiMAT präsentiert. Mit dem neu entwickelten Ri-Ladeprozess ist demnach das Laden mit geringster Wärmeentwicklung möglich.

„Die Wirtschaftlichkeit eines Flurförderzeugs ist wesentlich durch die Antriebsbatterie und ihre Haltbarkeit geprägt“, stellt der ZVEI - Zentralverband Elektrotechnik- und Elektronikindustrie e.V. mit Sitz in Frankfurt am Main in einer Richtlinie fest. Weiter heißt es: „Einen besonderen Schwerpunkt der Einflussfaktoren auf die Lebensdauer bildet die Ladetechnik. Es ist eine bekannte Tatsache, dass mehr Batterieschädigungen durch falsches Laden als durch Entladen entstehen.“ Mit seiner neuartigen Ladegeräte-Generation „Selectiva“ für Antriebsbatterien setzt Fronius in diesem Punkt den Angaben zufolge als erstes Unternehmen an.

Die „kühlste“ Ladung: Im Gegensatz zu anderen Batterieladetechnologien wird beim Ri-Ladeprozess die schädliche Erwärmung der Batterie während des Ladens so gering wie möglich gehalten.
Die „kühlste“ Ladung: Im Gegensatz zu anderen Batterieladetechnologien wird beim Ri-Ladeprozess die schädliche Erwärmung der Batterie während des Ladens so gering wie möglich gehalten.
Erhöhte Temperaturen – vor allem im Bereich über 40 °C – sind von besonders negativem Einfluss auf die Lebensdauer einer Batterie auf Blei-Schwefelsäure-Basis, denn alle chemischen Reaktionen laufen dann beschleunigt ab. Zudem führt eine zu starke Überladung zu schnellerer Verschmutzung der Batterie (und damit zu beschleunigter Selbstentladung), durch die vermehrte Gasung zu mehr Wasserverbrauch, sowie zur höheren Entwicklung von gefährlichem Knallgas. Letztlich muss der Anwender wesentlich früher mehrere Tausend Euro für eine neue Batterie investieren. Diese Nachteile aber sollen mit der Nachfolgegeneration der Selectiva-Geräte mit Ri-Ladeprozess von Fronius, die mit ihren dreiphasigen Anschlüssen vorrangig für 24-, 48- und 80-Volt-Antriebsbatterien bestimmt sind, weiter minimiert werden.

Eine ganz wesentliche Ursache für die Batterieerwärmung sind die Ladeverluste. Sie treten vor allem bei der 50-Hertz-Trafotechnik, aber auch in geringerem Maße bei der herkömmlichen Hochfrequenz- (Inverter-) Technologie und der bisherigen Fronius-„Active Inverter Technology“ während der Hauptladephase auf. Bei der alten Trafotechnik und der herkömmlichen Inverter-Technik entsteht zudem noch Wärme durch Überladung in der Nachladephase, weil auf den Zustand der Batterie keine Rücksicht genommen werde. Lediglich die bisherigen Fronius-Ladegeräte wären in der Nachladephase auf den Batteriezustand eingegangen, um die Überladung der Batterie so gering wie möglich zu halten.

Jeder Ladezyklus pro Batterie ein Unikat

Die Gründe für diese Ladeverluste sind den Angaben des Herstellers zufolge vorgefertigte Ladekennlinien, bei denen die Batterie – unabhängig von der Säurekonzentration und damit vom Ladezustand der Batterie – mit einem vorgegebenen, unter Umständen zu hohen Ladestrom „I“ beaufschlagt wird. Das aber hat man bei Fronius als falschen Ansatz ausgemacht und den Ri-Ladeprozess mit individueller Kennlinie entwickelt. „Ri“ steht für den Innenwiderstand der Batterie, ein batterie-spezifischer Wert, der sich während des Ladens und Entladens durch die sich wandelnde Säurekonzentration und parasitäre Effekte wie z.B. Diffusionsprozesse, Polarisationsüberspannung oder der Umwandlung von Bleisulfat in Bleioxid verändert. Der Clou der neuartigen Ri-Kennlinie ist, dass durch die Messung des Innenwiderstands die Ladespannung bestimmt wird. Diese soll dafür sorgen, dass sich der Ladestrom selbsttätig dem Verlauf der Innenwiderstands-Kurve der Batterie anpasst. Mit anderen Worten: Ist der Innenwiderstand höher (geringe Stromaufnahmefähigkeit der Batterie), als zu Beginn des Ladens, werden der Ladestrom geringer und damit auch Ladeverluste vermieden. Wird der Innenwiderstand im Verlauf des Ladens kleiner (Stromaufnahmefähigkeit steigt), erhöht sich der Ladestrom automatisch, um dann im weiteren Ladeverlauf wieder geringer zu werden, wiederum in Abhängigkeit vom ansteigenden Innenwiderstand (Batterie voll, deshalb nimmt die Stromaufnahmefähigkeit ab). Das bedeutet, dass jeder Ladezyklus pro Batterie ein Unikat mit individueller Kennlinie ist.

Damit das Ladegerät den Anfangswert und den weiteren Verlauf der Ladespannung vorgeben kann, wird der aktuelle Zustand der Batterie permanent ermittelt. Das heißt, es wird geprüft, um welche Batterie es sich handelt, ob die Batterie alt oder neu ist, wie hoch die Temperatur der Batterie ist und wie weit sie entladen ist. Anhand dieser Informationen aus der Batterie passt die Ladegerätesoftware die einzelnen Ladephasen an, indem der Spannungsverlauf kontinuierlich gehalten und der Ladestrom entsprechend der Innenwiderstands-Kurve nachgeregelt wird. Der Ri-Ladeprozess von Fronius ist also ein sich selbst regelndes Verfahren.

Bisher einmalig: Gesamtwirkungsgrad von 84 Prozent

Alles in allem werden mit dieser bahnbrechenden Methode Lade-Wirkungsgrade erzielt, die bisher unerreichbar schienen: Lagen die Wirkungsgrade bei der 50-Hertz-Trafotechnik bei durchschnittlich 70 Prozent, bei der herkömmlichen Inverter-Technologie bei durchschnittlich 75 Prozent und bei der bisherigen Fronius-„Active Inverter Technology“ bei 80 Prozent, so sollen mit dem Ri-Ladeprozess nachweislich stolze 90 Prozent erreicht werden. Zusammen mit dem Geräte-Wirkungsgrad der neuen „Selectiva“-Generation von 93 Prozent erzielen die Österreicher beim Batterieladen eigenen Angaben zufolge einen Gesamtwirkungsgrad von sage und schreibe 84 Prozent.

Ein weiterer großer Vorteil dieses raffinierten Fronius-Batterieladesystems sei, dass man nur noch die Batteriespannung und die Ladezeit einstellen muss. Viele Batterien, die an das Ladegerät angeschlossen werden, sind in der Praxis oft nur teilweise entladen. Durch die Vorgabe einer Ladezeit, zum Beispiel sieben Stunden, lässt sich das Laden zeitlich „strecken“. Auf diese Weise kann man die Batterie durch die niedrigere Energiezufuhr und der damit verbundenen geringeren Erwärmung extrem schonend laden. Bei Betrieben mit schwankender Auslastung der Flurförderzeuge werden dadurch schädliche Überladungen verhindert und Batterien nicht geschädigt. Zudem werden Spitzenströme vermieden, wenn am Ende einer Schicht mit dem Laden mehrerer Flurförderzeug-Batterien gleichzeitig begonnen wird. Da man bei den neuen Batterieladesystemen nur die Batteriespannung und die zur Verfügung stehende Ladezeit einstellen muss, entfällt das Einstellen der Batteriekapazität. Man kann daher mit einem Ladesystem mehrere Batterien mit unterschiedlichen Batteriekapazitäten ohne irgendeine Umstellung einfach laden.

Und noch eine, die Lebensdauer verlängernde Einrichtung hat man sich bei Fronius einfallen lassen: eine hell scheinende blaue LED am neuen Selectiva-Ladegerät, die dann aufleuchtet, wenn die Batterie nach dem Laden abgekühlt ist. Auch lässt sich mithilfe von Countern (optional verfügbar) anzeigen, welche geladene Batterie in einem größeren Batterieladeraum am stärksten abgekühlt ist und zuerst in Elektrostapler, Schmalgangstapler oder Elektroschlepper eingesetzt werden sollte.

Das Erreichen der maximalen Lebensdauer von Batterien ist nur ein Kriterium, das für die neue Fronius-Gerätegeneration mit Ri-Kennlinie spricht. So gibt es laut Hersteller noch eine Vielzahl von Produktverbesserungen gegenüber den Vorgängergeräten, die für maximale Energieeffizienz, maximale Sicherheit, weiter optimierte Benutzerfreundlichkeit und erneut verbesserten Service sorgen.
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