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Mobile Maschinen 2/2016

Mobile Maschinen 2/2016

SPECIAL I BAUMA Halle A4

SPECIAL I BAUMA Halle A4 Stand 349 Electro meets Hydraulics Generatoren mit hydraulischem Antrieb Christoph Kempermann Ein Trend in mobilen Anwendungen ist die Einführung elektrischer Antriebstechnik. Die Fluitronics GmbH stellt sich diesem Trend durch die intelligente Vernetzung hydraulischer und elektrischer Antriebstechnologien. Das Krefelder Unternehmen entwickelt und produziert kundenspezifische Produkte und Systeme. Dr.-Ing. Christoph Kempermann, Geschäftsführer Fluitronics GmbH Vordergründig äußert sich der Trend zur Elektrifizierung bei zahlreichen Maschinenherstellern in Versuchen und Entwicklungen, um bisherige, mechanische und hydrostatische Antriebe durch elektrische Lösungen zu ersetzen. Wesentliche Treiber sind dabei die Reduktion von Energieverbrauch und Emissionen, die Flexibilisierung von Maschinenkonzepten und die Realisierung neuartiger Arbeitsfunktionen. Den Möglichkeiten und Potentialen der Elektrotechnik stehen dabei, gerade in mobilen Anwendungen, häufig noch Nachteile in der praktischen Einsetzbarkeit und der wirtschaftlichen Umsetzbarkeit für Serienanwendungen gegenüber. Chancen zur Neugestaltung von Antriebssystemen Große Chancen bestehen durch eine intelligente Kombination verschiedener Technologien, die deren jeweilige Stärken nutzt und Schwächen ausgleicht. So bietet die Hydraulik z. B. eine hohe Leistungsdichte und robuste, kostengünstige Bauelemente. Die Zuverlässigkeit der Hydraulik im harten, mobilen Einsatz ist sehr hoch und die Kühlung ist eine integrierte Funktion des hydraulischen Prinzips. Die Elektrotechnik wird am besten durch hohe Dynamik und gute Steuerbarkeit bei geringem Leistungsverlust charakterisiert. Durch eine einfache Einbindung in eine elektronische Systemarchitektur erleichtert sie die optimale Anpassung 01 Der hydraulisch angetriebene Stromgenerator erzeugt Leistungen von mehreren kVA in AC- oder DC-Technik 03 Demonstrator für die Versorgung elektrischer Antriebe aus dem hydraulischen Leistungsnetz 26 Mobile Maschinen 2/2016

SPECIAL I BAUMA 02 Mit dem Konzept einer dezentralen, elektro-hydraulischen Systemarchitektur werden Arbeitsfunktionen flexibel und anwendungsspezifisch realisiert an unterschiedliche Arbeitsaufgaben. Wird die Hydraulik mit der Elektrotechnik kombiniert, können solche Vorzüge beider Systemwelten gezielt eingesetzt und deren jeweilige Nachteile eliminiert werden. Ein Beispiel dafür ist die Erzeugung von Strom mit Hilfe von hydraulisch getriebenen Generatoren der Fluitronics GmbH, ein Engineering- und Produktionspartner renommierter Serienhersteller spezialisiert auf die Systemintegration bei Mobilmaschinen und stationären Anlagen. Immer öfter überfordert in mobilen Arbeitsmaschinen der Leistungsbedarf einer komplexeren, elektrischen Steuerungs- und Antriebstechnik die serienmäßig installierten Lichtmaschinen und Schwungradgeneratoren, die teilweise schon mit der Bordelektrik inklusive Arbeitsbeleuchtung ausgereizt sind. Der Einzug elektrischer Antriebtechnik erfordert größere Leistungen der Stromerzeugung am Dieselmotor. Bauraumbegrenzungen und die Verfügbarkeit entsprechender Komponenten sind dafür nur zwei Hindernisse. Auch die Übergabe hoher elektrischer Leistung an gezogene Maschinen oder Anbaugeräte ist eine Herausforderung. Hier bietet es sich an, die ohnehin installierte Hydraulik-Leistung mit zu nutzen. Die Schnittstellen der Hydraulik sind bewährt und bieten eine hohe Leistungsdichte, einen geringen Bauraum und sind sehr robust. Leistungen von mehreren kVA können mit hydraulischen Generatoren in AC- oder DC-Technik aus dem hydraulischen Kreislauf generiert werden. Es ist möglich, diese als flexibler Stromerzeuger für den Betrieb von Werkzeugen, Maschinen, Beleuchtung etc. einzusetzen oder aber als integriertes Systemelement in vernetzten, elektro-hydraulischen Systemarchitekturen. Aufbau und Funktionsweise des Generators Der Antrieb des Generators besteht aus einem Zahnradmotor, auf den ein Regelventil aufgeflanscht ist. Dieses Ventil sorgt für eine Gleichlaufregelung des Antriebs, so dass dieser von Schwankungen in der hydraulischen Versorgung unabhängig wird. Auch eine Einbindung in Load-Sensing-Steuerungen ist möglich. In Verbindung mit einer elektronischen Regelung des Generators wird eine Ausgangsspannung erzeugt, die den üblichen Anforderungen von AC- oder DC-Verbrauchern im mobilen Einsatz gerecht wird. Aufgrund der kompakten Bauweise lassen sich solche Generatoren platzsparend in mobile Maschinen integrieren. Damit unterstützt Fluitronics Konzepte, mit denen die Arbeitshydrauliksysteme von Mobilmaschinen flexibilisiert und dezentral gestaltet werden können. Neue Ansätze für die Gestaltung bietet das Einfügen eines Generators als leistungsfähige Schnittstelle zwischen dem hydraulischen und dem elektrischen System. Diese kann zudem, je nach Maschinenkonzept, an verschiedenen Stellen der Maschine und damit losgelöst von Dieselmotor oder Batterie realisiert werden. Die bewusste Kombination von Technologien in elektrohydraulischen Systemen bietet weitere Ansätze zur effizienten Systemgestaltung. So können selten genutzte Funktionen zur Nutzung gezielt zugeschaltet werden. Auch können einzelne Funktionen selbst bei abgeschaltetem Dieselmotor elektrisch weiter betrieben werden, sofern entsprechende Batteriepuffer zur Verfügung stehen. Zudem können durch die Aufteilung in hydraulische und elektrische Funktionalitäten, die jeweiligen Leistungsnetze besser auf deren Hauptaufgaben konzentriert und entsprechend effizienter gestaltet werden. Auf der bauma 2016 präsentiert die Fluitronics einen Demonstrator, der speziell auf die Problematik der Versorgung elektrischer Funktionen in gezogenen und angebauten Geräten eingeht. Die Funktion zweier elektrisch getriebener Kettenförderer zeigt, wie die Vorzüge der Elektrotechnik zur exakten Ansteuerung von Arbeitsaufgaben genutzt werden. Merkmale wie Gleichlauf, Sanft-Anlauf und die Einbindung in elektronisch geregelte Prozessabläufe lassen sich damit einfacher realisieren als mit manchen Hydraulikantrieben, gerade bei relativ geringer Einzelleistung. Die dafür benötigte, elektrische Energie liefert ein Generator der seine Leistung aus der hydraulischen Standard-Schnittstelle der Zugmaschine zieht. Er kann mehrere elektrische Antriebe gleichzeitig versorgen und, je nach Projektanforderungen, auch unterschiedliche Spannungsniveaus realisieren. Die Konfiguration von Spannung, Leistung und Funktionen kann im Rahmen der üblichen Stückzahlen mobiler Anwendungen in einem kundenspezifischen Entwicklungsprozess an die Anforderungen der jeweiligen Maschine angepasst werden. www.fluitronics.com Mobile Maschinen 2/2016 27