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Erster Vollhybrid-Radlader in China 2017-2018

Im Zeitraum 2017-2018 entwickelte die Gedes e.V. mit dem Partner Sisy-Solution GmbH in China einige innovative Projekte. Neben der Entwicklung eines nachhaltigen Stadtkonzeptes, suchte die Firma AoTaiLong in der Stadt Heze nach einem Projektpartner zur Qualitätsverbesserung in der Produktion von Radladern und technologischen Entwicklung der Elektrifizierung einen deutschen Projektpartner. Während die großen Baumaschinenkonzerne keinen wirklichen Ambitionen und utopische Summen bei diametraler Entwicklungszeit veranschlagten, konnte mit der Gedes in einem Bruchteil der Entwicklungszeit und Kosten der erste Vollhybrid-Radlader mit elektronischer Fahrsteuerung und intelligenter Hydrauliksteuerung in Vorserie entwickelt und bei der Welt-Fachmesse BAUMA in China präsentiert werden - der sich zum echten Insidermagnet entwickelte.

Als die chinesische Regierung vom der Demonstration Wind bekam, wurde zum Zeitpunkt der Messe bekannt gegeben, dass nun auch die Baumaschinenbranche ein Förderprogramm und Erfüllungsvorgabe zur vollständigen Elektrifizierung bis 2025 umzustellen hat. Die Gedes e.V. hat so mit hohem Maß an Pragmatismus und Know-How gezeigt, dass es einen Unterschied zwischen hiesigen eigentlich ungewollten Zielen und Lösungen gibt, insbesondere, wenn man nicht mit unnötiger Bürokratie und Förder-Salami-Taktik künstlich ausgebremst wird.

Mit diesem Projekt ist auch die Idee zum MeLab in Mengelsdorf geboren, ein idealer Ort für lösungsorientiert und effektive Entwicklung!

Fazit:

E-Mobilität für «1 M € « 2 Jahre
Stefan Golla, Norbert Döring, Alexander Huwaldt

Das Projekt

Zur Geschichte (Phase I):

Seit 2017 ist die Gedes e.V. als Entwicklungspartner mit der CES GmbH aus der Sisy-Solution GmbH eine Partnerschaft mit einem chinesischen Hersteller von Baumaschienen in der Nähe von QingDao eingegangen. Während der erste Auftrag der Zusammenarbeit den Aufbau eines Qualitätsmangents in der Fertigung der dortigen Produktion gegangen. Nachdem die Qualität und damit einhergehend die Profitabilität des Unternehmens AoTaiLong weiter gesichert werden konnte, wurden von der Gedes e.V. verschiedene Verbesserungsvorschläge erarbeitet, um sich von der Masse in das Mittelfeld der Produkte abzuheben. Als Entwicklungsauftrag wurde mit der Sisy-Solution GmbH ein erstes hoch präzisises elektronisches hydraulisches Steueergerät entwickelt. Mit der dafür ebenfalls entwickelten Steuerung der Hydraulik, wurde eine Fahrsteuerung mit Motorsteuerung weiterentwickelt und demonstriert. Somit konnten die groben Steuerhebel gegen einen Joystick gewechselt werden. Dies vereinfachte die Bedienung erheblicher und machte das Arbeiten um Größenordnungen präziser. pb022915-steuerblock.jpg
Foto: 2.11.2018, S.Golla

Phase II

In einer zweiten Phase ab 2018 wurde diese geschaffene gegenseitige Basis als Chance gesehen, den großen Sprung technologisch nach Vorne zu schaffen: Den ersten Vollhybrid Radlader in Serie der Welt zu entwickeln. Hierfür wurde ein Modulares Hybrid- Pb/LiFeP-Batteriesystem mit Wechselfunktion entwickelt und der Antriebstrang mit einem E-Mittelmotor und Getrieb ergänzt. Dabei konnte der vormalige vereinnahmende Diesel gegen ein viel kleiners und effizienteres Aggregat eingetauscht werden. Durch dieses Konzept konnte das bestehende Fahrzeuggestell nicht vergrößert werden und der darüber hinaus erheblich eingesparte Platz für mehr Batteriekapazität vorgehalten werden. Eine deutliche höhere Effizienz konnte durch eine Verbesserung des Getriebes und mit der Integration des Hydraulikpumpensystems mit dem Getriebehersteller erreicht werden.

Präsentation

Im Vorstadium des MeLab wurde die Entwicklung für den Vollhybrid-Radlader-Prototyp mit der gesamten Elektronik, Hydraulik, Konstruktion und Design im Herbst 2018 aufgebaut und getestet und im Oktober in China bei Aotailong in 3 Wochen im dort eingerichteten Technikum noch einmal vollständig aufgebaut und getestet. Der Radlader wurde nur wenige Tage später auf der BAUMA, der weltgrößten Messe für Baumaschienen in ShangHai vom 1.12.2018 ausgestellt.
Foto: 1.12.2018, S.Golla

Das Antriebskonzept

Die Besonderheiten der Entwicklung für die Serie besteht mit den anderen Vorentwicklungen der Fahrsteuerung und einzigartigen Serien-Fein-Hydrauliksteuerung, dass mit der einfachsten Ausstattung, dass das fest integrierte Blei-Batteriesystem für einen 3-10 s Boost für Schaufel, Hub und Beschleunigung mit sehr geringem Cycling-Umfang sorgt. Somit wird der Pb-Speicher langlebig kaum belastet und liefert hohe Ströme. Das Wechselbare Li-FePo - Batteriesystem lädt den Pb-Speicher nach und sorgt für das emmissionsfrei Fahren z.B. in Hallen oder Tunneln. Im Freien kann der Verbrenner hinzugeschalten werden und läßt Fahrten im 3. Gang zu und lädt gleichzeitig das gesamte Speicher. Das LiFePo ist als Wechselbar und Plug-In Hybrid. Parallel lassen sich somit mit einer vorhandenen MW-PV-Anlage auf der Produktionshalle klimaneutral die Wechselakkus tagsüber wieder aufladen. Da Radlader auf ein hohes Gewicht am Heck ohnehin angewiesen sind, ist die Verwendung von Pb-Akkus in mehrfacher Hinsicht sinnvoll. Im vollendeten Design, das bei der chinesischen Variante leider noch nicht so elegant umgesetzt werden wollte, ist das Wechseln der LiFePo mit je 5 kWh mit 20 kg gut händelbar. Verbesserte Varianten wurden bereits vorgestellt.

Leistungsparameter:
  • Boardspannung: 12 V, 24 V, 48 V
  • E-Motor: 20 (45) kW, 110 V System
  • Speicher: Pb = 1 kWh 3-10 sek Boost + LiFePo = 20 kWh
  • D-Motor: 20 kW, Nachladung, Commonrail EURO 6d-Norm
  • 3+R Getriebe (el.) mit int. Hydraulik
  • Kupplung (mag.) zwischen E und D-Motor(am Ende)
  • optimierte el. Hydraulik
  • elektronische Fahrsteuerung (Joystick)
  • Plug-in Vollhybrid mit Rekupation und Dual-Drive (60 kW)
  • Vollelektrisch (min.) 2 km (2. Gang)
  • Gewicht:
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