Webasto // Webasto eBTM: Thermomanagement für Traktionsbatterien

Das Electrical Battery Thermomanagement (eBTM) ergänzt das Produktportfolio von Webasto um ein kompaktes und skalierbares System, das Antriebsbatterien in Lkw, Baumaschinen, Transportern und Bussen stets im idealen Temperaturbereich hält. Das Ziel: Die Batterien sollen im Betrieb unabhängig von der Außentemperatur und der Belastung ihre maximale Leistung liefern, einen möglichst langen Lebenszyklus erreichen und die Ladedauer soll sich verkürzen. Mit Dr. Lena Beckmann, Manager Product Management Battery, und Jörg Hornung, Vice President Business Line Thermo Management, sprachen wir über Funktion und Nutzen des Webasto eBTM.

Warum betreibt Webasto einen so hohen technischen Aufwand rund um die Antriebsbatterie?

Lena Beckmann: Durch sich verschärfende Vorgaben an CO2-Emissionen im On- und Off-Highway-Bereich stehen Fahrzeughersteller unter Zugzwang, auf Alternativtechnologien zum traditionellen Verbrenner umzusteigen. Die Elektromobilität nimmt dort eine zentrale Rolle ein, die Webasto als etablierter Zulieferer der Branche bereits früh erkannt hat. Hier wollen wir mit zuverlässiger Technologie vorangehen und auch abseits des Personenkraftverkehrs Vertrauen in die E-Mobilität schaffen. Hersteller sowie Endkunden haben höchste Ansprüche an die Funktionalität und Sicherheit ihrer Maschinen und Fahrzeuge, weshalb Webasto an seinem Credo, seinen Kunden stets Komponenten höchster Qualität zu liefern, auch in diesem noch verhältnismäßig jungen Geschäftsfeld festhält. Mit unserer Pionierarbeit wollen wir einen Beitrag zu einer nachhaltigeren Zukunft liefern, auch wenn das bedeutet, anfänglich einen höheren Aufwand für die Elektrifizierung von schweren Maschinen zu betreiben.

Wodurch unterscheidet sich das Webasto-System von anderen?

Jörg Hornung: Die Funktionalität, Performance und Sicherheit von elektrischen Antriebsbatterien hängt neben zahlreichen Faktoren maßgeblich mit der Batterietemperatur zusammen. Webasto spielt in diesem Kontext seine jahrelange Expertise und Innovationskraft als führendes Unternehmen im Bereich des Thermomanagements aus und liefert im Vergleich zu anderen Anbietern ein komplettes System aus Thermomanagement, Batterien und Power Distribution in einem kompakten Formfaktor. Webasto hat alle Komponenten von der Batterie bis zum Thermomanagement perfekt aufeinander abgestimmt, sodass die Systemlösung wie aus einem Guss erscheint. Dies ermöglicht es unseren Kunden, ohne großen eigenen Entwicklungs- und Integrationsaufwand mit der Elektrifizierung ihrer Fahrzeuge zu starten. Wir bezeichnen das System deshalb gerne als Plug and Play-Lösung, die ideal mit unseren Batterien, aber auch mit Batterien des Wettbewerbs harmoniert.

Für welche Baumaschinen/-geräte eignet sich das Webasto-System besonders gut?

Lena Beckmann: Das Webasto System eignet sich prinzipiell für alle Baumaschinen, welche über ausreichend Bauraum für die Unterbringung der Komponenten verfügen. Ein besonderer Vorteil ist dabei die Robustheit unseres Standard-Batteriesystems, welche wir über diverse, anspruchsvolle Tests verifiziert haben. Wir sind jedoch ebenso dazu in der Lage, maßgeschneiderte Lösungen für unsere Kunden zu entwickeln, welche passgenau auf die Anforderungen des gegebenen Bauraums sowie die jeweiligen Anforderungen des Fahrzeugs abgestimmt sind. Dank der CE-Kennzeichnung für unsere Batterien erhalten Anwender mobiler Maschinen zudem eine zusätzliche Sicherheit und können den Zulassungsprozess ihrer umgerüsteten Fahrzeuge vereinfachen.

Welche Services rund um das System bietet Webasto an?

Lena Beckmann: Webasto sieht sich nicht nur als reiner Hardware-Lieferant, sondern bietet seinen Kunden zusätzlich ein breites Service-Portfolio. Dazu zählt die Kundenbetreuung von der ersten Beratung zur Bedarfsbestimmung und Systemauslegung, über die Integration bis hin zur Inbetriebnahme durch kompetente Ingenieure. Mit Services wie der digitalen Datenanalyse und weiteren Software-Updates zur ständigen Verbesserung der System Performance begleiten wir unsere Kunden auch nach der Applikation. Wir nennen dieses Angebot 360° Service-Portfolio, da wir damit den kompletten Projekt-Lebenszyklus – von der ersten Idee, der Planungs- über die Serien- bis hin zur End-of-Life-Phase – abdecken.

In der Planungsphase bieten wir zum Beispiel Systemsimulationen an, um eine möglichst passgenaue Auslegung des Systems für das jeweilige Fahrzeug zu ermöglichen. In der Serienphase kann der Kunde seine gesetzliche Gewährleistung um eine zusätzliche Garantie auf bis zu acht Jahre verlängern. Damit unterstreichen wir auch, wie sehr wir von der Zuverlässigkeit und Robustheit unserer Batterie überzeugt sind. Für die End-of-Life-Phase arbeiten wir an noch besseren Recycling- und Second-Life-Strategien, um hier einen noch größeren Beitrag zum Thema Nachhaltigkeit zu liefern. Dazu gehört zum Beispiel die Zweitverwertung ausgemusterter Batterien als Energiespeicher in unserem Werk in Schierling.

Bis zu 10 Kilowatt Heizleistung zapft das System für den Akku ab. Wie wirkt sich das auf die mögliche Motorlaufzeit aus?

Jörg Hornung: 10 Kilowatt Heizleistung muten zunächst viel an, aber diese Leistung ist notwendig, um ein Batteriesystem in der Größenordnung für Baumaschinen möglichst schnell auf optimale Temperaturen zu bringen. Das ist erforderlich, um die Batterie optimal nutzen zu können und eine lange Lebensdauer zu ermöglichen, da die elektro-chemischen Prozesse innerhalb der Batterie am günstigsten bei Raumtemperatur, also etwa 22 Grad Celsius, ablaufen. Ein Aufheizen der Batterie ermöglicht nicht nur höhere Leistung der Batterie, sondern auch eine erhöhte Rekuperation, also Rückspeisung von elektrischer Energie zurück in die Batterie. In Abhängigkeit des Fahrprofils und unter idealen Bedingungen gleicht das Thermomanagement so seine Leistungsaufnahme nahezu vollständig durch höhere Rekuperation aus.

Steigert das eBTM neben der Leistung auch die Lebensdauer der Akkus? Wie viele Ladezyklen sind garantiert möglich?

Lena Beckmann: Mit den verwendeten Modulen in unserem Standard Batteriesystem sind bei entsprechenden Rahmenbedingungen mindestens 3.000 Ladezyklen möglich. Simulationsdaten aus unserer Entwicklungsabteilung haben gezeigt, dass ein zusätzliches Thermomanagement die Lebensdauer der Batterien bei einem Standard-Lastprofil um bis zu 20 Prozent steigern kann. Dies betrifft sowohl das Kühlen als auch das Heizen der Batterien.

Was ist der „State of Health“ des Akkus? Verbessert das System bei hohen Temperaturen die Leistung und/oder die Lebensdauer? Wo liegen die Außentemperaturgrenzen, die das System noch ausgleichen kann?

Jörg Hornung: Der „State of Health“ einer Batterie beschreibt, wie viel der Anfangskapazität bereits durch irreversible Alterungsmechanismen verloren gegangen ist. Dieser natürliche Prozess lässt sich nicht vermeiden. In Abhängigkeit vom Nutzungsprofil sowie der Verwendung eines Thermomanagementsystems schreitet dieser irreversible Alterungsprozess jedoch schneller oder langsamer voran. Bei hohen Temperaturen garantiert das System neben einer höheren Leistung auch eine höhere Sicherheit, da hohe Zelltemperaturen immer mit einem steigenden Risiko im Hinblick auf Leistungsverluste verbunden sind.

Da Webasto Batterien bereits alleinstehend höchsten Anforderungen an Sicherheit gerecht werden, limitieren die Batterien mit einer steigenden Zelltemperatur eigenständig den Strom, welchen sie freigeben, um eine weitere Selbsterhitzung zu verhindern. Durch diese notwendige Limitierung kann der Kunde unter extremen Temperaturbedingungen nicht mehr das komplette Leistungspotential seiner Batterie abrufen. Durch den intelligenten Kühlmechanismus des eBTM beugen wir dieser Limitierung vor, sodass unsere Batterien auch bei hohen Temperaturen ihre volle Leistung entfalten. Das System eignet sich für den Einsatz bei Umgebungstemperaturen im Bereich von -35 bis +50 Grad Celsius und ist deshalb für nahezu jeden denkbaren Einsatzort geeignet.

Was kann der Fahrer oder Bediener selbst unternehmen, um die Lebensdauer bzw. Leistung des Akkus zu verbessern?

Jörg Hornung: Durch die intelligente und sichere Webasto Steuerungs-Software sowie hardwareseitige Sicherheitsmaßnahmen können Anwender bei sachgemäßer Verwendung der Fahrzeuge und Maschinen keinen Schaden verursachen. Dank kompetenter Hilfestellung unserer Ingenieure und der Projektbegleitung des Kunden von Beginn an unterstreichen wir unsere hohen Ansprüche an die Sicherheit unserer Produkte. Sofern es möglich ist, kann das Fahrzeug in den Zeiten, in denen es nicht genutzt wird, in einer Halle oder Garage abgestellt werden, um es vor äußeren Umwelteinflüssen zu schützen. Dies verhindert ein starkes Abkühlen der Batterien bei kalten Umgebungstemperaturen und spart Energie, da ein Aufheizen der Batterien durch das Thermomanagement nicht oder nur sehr bedingt notwendig ist.

Textmaterial: David Kern und Peter Hebbeker/Treffpunkt.Bau

Bildmaterial: Webasto