Die im Rahmen der Mobilitätswende angestrebte weitgehende Umstellung weiter Bereiche des Individualverkehrs von kraftstoffbetriebenen auf batterieelektrische Fahrzeuge (battery electric vehicles, BEV) kommt insbesondere in Deutschland nur schleppend voran. Die dafür ursächliche geringe Akzeptanz von Elektroautos liegt vor allem an den vergleichsweise höheren Anschaffungskosten bei geringerer Reichweite, an der Verfügbarkeit von Ladeinfrastruktur und der als unkomfortabel empfundenen Dauer des Ladevorgangs. Da die Preise für Li-Ionen-Zellen bereits stark gesunken sind und bei der Ladeinfrastruktur erhebliche Fortschritte erreichbar scheinen, rückt die Problematik von geringer Reichweite in Verbindung mit langen Ladezeiten zunehmend in den Vordergrund. In diesem Zusammenhang ist die bekanntermaßen erhebliche Reduktion der Batterielebensdauer durch hohe Ladeleistungen von großer Bedeutung, weil kurze Ladezeiten nur durch hohe Ladeleistungen erzielbar sind.

Die etablierte Standardtechnologie für BEV ist der Lithium-Ionen-Akkumulator (LIA). Bei der Verwendung in Fahrzeugen wird eine Vielzahl von Einzelzellen in Reihe geschaltet, um die im Fahrzeug benötigte Spannung von typischerweise einigen hundert Volt zu erreichen. Da die Einzelzellen beispielsweise aufgrund von Fertigungstoleranzen oder unterschiedlichen Zellentemperaturen unterschiedliche Kapazitäten aufweisen und empfindlich auf Überladung oder Tiefentladung reagieren, muss durch ein Batteriemanagementsystem (BMS) eine Überwachung der Einzelzellen erfolgen und erforderlichenfalls der Ladezustand der Einzelzellen durch geeignete Maßnahmen immer wieder aneinander angeglichen werden.

Kernelement der dargestellten kombinierten Regelung und Vorsteuerung des Ladestroms für die Zelle ist eine zu entwickelnde Diagnosemethode, die mit den im BMS zur Verfügung stehenden Mitteln den Alterungszustand (state of health, SOH) der zu ladenden Zelle ermittelt. Schreitet diese Alterung schneller voran als über einen Vorgabewert definiert, so wird von einem Ladestromregler der Ladestrom reduziert. Ist die aktuelle Alterung dagegen langsamer als tolerierbar, so wird der Ladestrom erhöht und damit ein schnelleres Laden realisiert. Zur Entlastung des Reglers wird zusätzlich eine Vorsteuerung (inverses SOH-Modell) entwickelt, die basierend auf den aktuell vorliegenden Randbedingungen (z.B. Zellentemperatur, Ladezustand, etc.) einen maximalen Ladestrom ermittelt.

A successful continuation of the energy turnaround in the electricity sector with even higher proportions of renewable energies, whose feed-in is subject to weather-related, daily and seasonal fluctuations, will increase the demand for economically operable electricity storage facilities. Pumped storage technology is technically mature, but has so far only been used on a large scale for central plants.

The research project presented here is a cooperation project between the engineering office IB Pfeffer and the Department of Energy Technology of the Weihenstephan-Triesdorf University of Applied Sciences and focuses on the scaling of pumped storage technology to micro applications with outputs of less than 100 kW. The comparatively smaller environmental impacts, greater acceptance among the population and the possibility of making storage technologies accessible to smaller power generators are considered to be advantageous for smaller plants.

The following approaches are intended to counteract the increase in specific construction costs due to scaling:

• To reduce the initial investment costs, standardised centrifugal pumps available on the market will be used. These not only permit pump operation, but can also be used as a turbine (pump as turbine – PAT) when the flow direction is reversed, with an achievable hydraulic efficiency of up to 80%.
• The planning and project planning costs are to be reduced by a consistently pursued modular building block principle, both with regard to the mechanical components and the system control.
• Necessary characteristic maps of the system components – primarily the complete characteristic maps of the centrifugal pumps – are determined in a hydraulic test bench designed for the project.

Getrieben durch die immer restriktivere Gesetzgebung im Automobilbereich steigt die Bereitschaft der Automobilhersteller, hochleistungsfähige Sensoren, welche bisher nur für Prüfstandsuntersuchungen genutzt wurden, auch in der Serie zu verbauen. Ein Beispiel für einen solchen Sensor ist der Zylinderdrucksensor, durch dessen Einsatz ein besserer Einblick in den Verbrennungsprozess möglich ist.

Einer der ersten Serienzylinderdrucksensoren, wird von Continental entwickelt. Für Forschungs- und Entwicklungsaufgaben begannen Continental und die Hochschule Weihenstephan – Triesdorf 2016 ein gemeinsames Projekt. Ziele, des unter der Leitung von Herrn Prof. Dr. Josef Kainz stehenden Projekts sind unter anderen, verringern des Verbrauchs und damit der Emissionen, steigern des Wirkungsgrads und bessere Regelungen unter dynamischen Lastzuständen. Ermöglicht werden sollen diese Neuerungen durch den Zugriff auf den Verlauf der Energiefreisetzung im Brennraum die durch eine ausreichend schnelle Druckerfassung im Zylinder. Ausgehend davon werden charakteristische Prozessgrößen berechnet, die dann zur Regelung der nachfolgenden Verbrennung genutzt werden können. Regelgrößen sind unter anderen der Zündzeitpunkt, die Einspritzung, Stellglieder wie die Drosselklappe oder das Abgasrückführungsventil. Die Schwierigkeit bei diesem Vorhaben liegt vor allem darin, die Prozessgrößen auch unter realen Betriebsbedingungen bestimmen zu können. Hierzu werden Messungen am Fahrzeug und am Motorenprüfstand sowie Simulationen durchgeführt.