Shanghai Yongming Electronic Co., Ltd.

Hintergrund: Das „letzte-Meile-Risiko“ im Bordnetz schwerer Nutzfahrzeuge

In schweren Nutzfahrzeugen übernimmt das klassische Bordnetz mit Blei-Säure-Batterien zwei zentrale Aufgaben: den Motorstart sowie die Versorgung von Verbrauchern im Standbetrieb, etwa Standklimaanlagen, 4G-Telematiksystemen und weiteren elektrischen Geräten. Mit der zunehmenden Elektrifizierung und Vernetzung steigt die Dauerlast im Stillstand deutlich. Nach längeren Standzeiten kommt es daher häufig zur Tiefentladung der Batterie, was ein erneutes Starten des Motors verhindert – ein typisches Ausfallrisiko im Nutzfahrzeugeinsatz.

Technische Ursachen: Strukturelle Grenzen der Blei-Säure-Technologie

Aus Sicht von Elektronik- und Energieingenieuren lassen sich die Probleme auf zwei Kernpunkte zurückführen. Erstens ist die Zyklenfestigkeit von Blei-Säure-Batterien begrenzt. Bei häufigen Tiefentlade- und Ladezyklen lösen sich aktive Materialien von den Elektroden, wodurch die typische Lebensdauer auf etwa 300 bis 500 Zyklen begrenzt ist. Zweitens weist die Technologie ein schlechtes Tieftemperaturverhalten auf. Bei Temperaturen bis –40 °C steigt der Innenwiderstand stark an, sodass selbst bei scheinbar ausreichendem Ladezustand nicht mehr genügend Startstrom bereitgestellt werden kann. Das Ergebnis sind Startausfälle bei Kälte.

Diese Eigenschaften machen deutlich, dass ein reines Blei-Säure-System unter extremen Umweltbedingungen keine zuverlässige Start- und Energieversorgung gewährleisten kann.

Lösung von YMIN: 4G-vernetzte Lithiumbatterie kombiniert mit Superkondensatoren der SDB-Serie

YMIN bietet für moderne Nutzfahrzeuge ein kombiniertes System aus 4G-vernetzter Lithium-Eisenphosphat-Batterie und Superkondensatoren der SDB-Serie an. In diesem Konzept übernimmt die Lithiumbatterie die Energiespeicherung, während der Superkondensator gezielt die hohe Leistung für den Start bereitstellt. Daraus entsteht ein hochzuverlässiges „One-Key-Start“-Modul.

Der Funktionsablauf ist wie folgt:

Im Stillstand versorgt die Lithiumbatterie die elektrischen Verbraucher. Wird der Motor gestartet, liefert der Superkondensator innerhalb kürzester Zeit einen sehr hohen Stromimpuls, der den Kaltstart ermöglicht. Nach erfolgreichem Start lädt der Generator die Batterie wieder auf, sodass ein geschlossener Energiekreislauf entsteht.

Technische Vorteile der YMIN Superkondensatoren der SDB-Serie

Die Superkondensatoren der SDB-Serie bieten mehrere entscheidende Vorteile für Notstartsysteme in schweren Nutzfahrzeugen. Sie zeichnen sich durch eine sehr hohe Leistungsdichte aus und können innerhalb von Millisekunden hohe Stromspitzen liefern, wie sie für den Motorstart erforderlich sind. Gleichzeitig erreichen sie eine extrem lange Lebensdauer: Die Einzelzellen sind für bis zu 500.000 Lade-/Entladezyklen ausgelegt, während Module problemlos mehr als 100.000 Zyklen erreichen – ein Vielfaches der Lebensdauer klassischer Blei-Säure-Batterien.

Auch das Temperaturverhalten ist für Fahrzeuganwendungen optimiert. Selbst bei –40 °C bleibt der äquivalente Serienwiderstand niedrig, sodass hohe Startströme verfügbar sind. Bei hohen Temperaturen bis 85 °C ist ein stabiler Dauerbetrieb über mindestens 1.000 Stunden möglich. Die Nennspannung von 3,0 V erlaubt es, die Anzahl der in Reihe geschalteten Zellen zu reduzieren. In Kombination mit dem kompakten Gehäuseformat von 16 × 25 mm lassen sich platzsparende und flexible Module realisieren.

Darüber hinaus erfüllen die Bauteile hohe Sicherheits- und Qualitätsanforderungen. Sie sind nach AEC-Q200 qualifiziert und werden unter einem IATF-16949-konformen Qualitätsmanagementsystem gefertigt. Auch unter Übertemperatur-, Überspannungs- oder Überstrombedingungen besteht keine Brand- oder Explosionsgefahr.

Validierung und Praxistauglichkeit

In Kundenprojekten für 4G-vernetzte Lithium-Bordnetze schwerer Nutzfahrzeuge wurde die SDB-Serie umfassend getestet. In Tieftemperaturtests bei –40 °C konnte der Motor bei wiederholter Betätigung der One-Key-Start-Funktion mit einer Erfolgsquote von 100 % gestartet werden. Nach 100.000 Lade-/Entladezyklen lag die Restkapazität der Superkondensatoren weiterhin über 80 % und erfüllte alle Startanforderungen.

Eine Lebenszyklus- und Kostenanalyse über eine Fahrzeugnutzungsdauer von zehn Jahren zeigte zudem, dass sich der Wartungsaufwand des Bordnetzes um rund 80 % reduzieren lässt. Gleichzeitig sank die Gesamtbetriebskostenbetrachtung (TCO) um etwa 60 %, was das System sowohl technisch als auch wirtschaftlich attraktiv macht.

Typische Anwendungen und empfohlene Bauform

Die YMIN Superkondensatoren der SDB-Serie eignen sich insbesondere für One-Key-Notstartmodule in 4G-vernetzten Lithium-Bordnetzen schwerer Nutzfahrzeuge, für Startunterstützung in extrem kalten Regionen sowie für Fahrzeuge mit häufigem Start-Stopp-Betrieb.

Als Referenzbauteil wird der SDB 3.0 V 30 F im Format 16 × 25 mm empfohlen.

Fazit

Mit der SDB-Serie überführt YMIN erfahrungsbasierte Sicherheitsreserven in eine klar quantifizierbare Systemlösung mit hoher Leistungsdichte, langer Lebensdauer und hoher Zuverlässigkeit. Für Entwickler von Notstartsystemen, 4G-vernetzten Lithium-Bordnetzen oder Blei-Säure-Ersatzlösungen bietet diese Technologie eine belastbare Grundlage für moderne Nutzfahrzeugarchitekturen.

Quellenlink: https://www.ymin.cn/news/from-lead-acid-battery-power-supply-to-one-button-emergency-start-for-4g-smart-lithium-batteries-the-application-of-ymin-supercapacitor-sdb-3-0v-30f-in-emergency-starting-capacitors-for-heavy-duty-tr/

Autor: Shanghai Yongming Electronic Co., Ltd. （https://www.ymin.cn/)

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