Post on 18-Sep-2018
Proton Motor Fuel Cell GmbHBenzstraße 782178 PuchheimGermany
Phone :Fax:E-Mail: Web:
+49 (0)89 1276265-11+49 (0)89 1276265-99sales@proton-motor.de www.proton-motor.de
FCREEV - Fuel Cell Range Extended Vehicle
…best of both worlds…
Thomas Wannemacher - e-Monday - 20.11.2017
Überblick
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1. Die Firma Proton Motor
2. mobile Aktivitäten bei PM
3. HyRange® Systeme
4. FCREEV
5. Fahrzeug-Design
6. Betrieb
7. Zusammenfassung
Proton Motor Fuel Cell GmbH
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Proton Motor Fuel Cell GmbH bietet nachhaltige Lösungen für eine saubere Energieversorgung …
…als weltweit führender deutscher Hersteller von Brennstoffzellenstacks und -Systemen für
mobile, stationäre and maritime Anwendungen…
▪ 1994: Start der Brennstoffzellenentwicklung
▪ 1998: Ausgründung der Proton Motor Fuel Cell GmbH
▪ 2006: Börsengang der Proton Power Systems (LSE)
▪ 2007: Umzug von Starnberg nach Puchheim / München
▪ 2015: Integration der SPower GmbH
…mit mehr als 20 Jahre Expertise im Bereich von Brennstoffzellentechnologie und Energielösungen!
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(Serien-)Produktion
Machbarkeitstudien
Integration
Entwicklung Simulation
ServiceInbetriebnahme
Engineering
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Kernkompetenzen
Stackfertigung Systemfertigung FAT
PM Module HyRange®
• 19“ Rack Mobile Systems• S5-Family: 2 … 6 kW Leistungsbereich:• S25: 10 ... 25 kW 9 … 30 kW
PM Cube
Schranklösungen für ein oder mehrere
19“Module (für beide Stackformate)
CLEANTECH Energielösungen
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LT-PEM Stacks
• PM200• PM400
Leistungsbereich:2 ... 30 kWelect
Containerized stationary Solutions
• Indoor & Outdoor
Energieversorgung / Antrieb (Drive trains):
• Stadtbusse• Lastverkehr• Boote und Schiffe
Stacktechnologie Brennstoffzellensysteme
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Energielösungen
Produktumfang HyRange®25
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Stackmodul Peripheriemodul
HyRange®25
Nennleistung 25 kW
Leistungsbereich 4,1 … 30 kW
Stromausgang 0 … 500 A DC
Spannungsausgang 35 … 120 V DC
Umgebungstemperatur im Betrieb
-30°C … + 45°C
Umgebungstemperatur im Stillstand
-45°C … + 60°C
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Gewicht: 67 kg Dimension: 660 x 280 x 450 mm
Gewicht: 47 kgDimension: 720 x 420 x 385 mm
Gewicht: 7 kgDimension: 265 x 220 x 120 mm
H2 Rezirkulation
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EU-Förderprojekt: “Fit for Automatic Manufacturing and Assembly”
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➢ Projektziele: Kostenreduktion und Erlangung der Massenproduktionstauglichkeit
▪ verbesserte Herstellbarkeit und drastische Senkung der Herstellkosten
▪ niedrigere Komponentenpreise für Stacks und Prototypen
▪ Automatisierte Herstellungslinie (Stapelroboter) Fähigkeit zur Massenproduktion
▪ Integration des "neuen" Stacks in UPS Lieferfahrzeuge und Testbetrieb in „daily operation“
➢ Weitere Projektpartner:
Fit-4-Amanda
Gefördert durch:
FCREEV - Fuel Cell Range Extended Electric Vehicle
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VAN Application FCREEV
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Magna FC REEV HyRange® 25 FC REEV System
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Brennstoffzellenystem-Typ: NT-PEM
Nennleistung: 25 kW
Strombereich Ausgang : 0 … 500 A
Spannungsbereich Ausgang: 35 … 120 VDC
Wasserstoffverbrauch: 1.5 kg/h @Nennleistung
Luftversorgung: Umgebungsluft
Kommunikations-Schnittstelle: CAN v2.0A
Leistung Brennstoffzelle: 25 kW
Li-Ion Batterie: 15 kWh
Reichweite: 400 km
Antrieb: Elektrisch 4x4
Beschleunigung: < 11 Sekunden(0-100)
Wasserstofftank: 3 kg @ 700bar
Betankungszeit: < 3 min
Fahrzeugziele
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Elektromotor Front: 75 kW/ 280 Nm
Elektromotor Heck: 50 kW/ 200 Nm
Brennstoffzellensystem: 25 kW (net.)
H2-Tank System: 3 kg / 70 MPa
HV Batterie: 15 kWh (inst.)
Projektziele:
▪ Zero emission▪ Hohe Reichweite▪ Kurze Tankzeiten▪ 4x4 Antrieb
FCREEV = Fuel Cell Range Extended Electrical VehicleElektrofahrzeug mit Brennstoffzellen-Reichweitenverlängerer
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Fuel Cell Systems
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HYRANGE ®25 SYSTEM:
▪ Brennstoffzellentyp: NT-PEM
▪ Stackausrichtung: Vertikal
▪ Systemwirkungsgrad: 51%
▪ Keine aktive Befeuchtung
▪ Modulare Systemarchitektur
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PRODUCT OFMAGNA STEYR FUEL SYSTEMS
Wasserstoffversorgung
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H2 TANK SYSTEM:
▪ 70 MPa Typ IV-Behälter, 3 kg H2
▪ Leichter Aluminumrahmen
▪ Mechanische Druckregulierungseinheit
▪ On-tank Ventile inkl. Sicherung & Sensorik
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Complete Vehicle Package
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KONDUKTIVES LADEN
LADESTECKDOSE
WASSERSTOFF TANKSYSTEM
BRENNSTOFFZELLENSYSTEM
HV BATTERIE
ELEKTRISCHE HINTERACHSE
ELEKTRISCHEFRONTACHSE
HV KABELBAUM
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Hochvolt-Architektur
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Hochvolt BATTERIE400 V HV-Kreis
15 kWh installiert
DC/AC2(50 kW)
EM2 400 V
Elektrische Hinterachse
DC/AC1(75 kW)
EM1 400 V
Elektrische Vorderachse
DC/DC1400 V/12 V
(3 kW)
12 V BATTERIE
FCCU
Brennstoffzellensystem
DC/DC2100V/400V
(30 kW)
Luft-Kompr.
Fuel Cell Stack70 – 100 V
(30 kW)
AC/DCLadegarät
(6 kW)
AC Lade-
stecker
DrahtlosesLaden(6 kW)
A/C Comp.
HV PTC
Engineeringpartner für Gesamtfahrzeug: MAGNA STEYR
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Niedertemperatur-Kühlkreislauf
Luftkompressor
Wärmeübertrager
HV-Batterie
DC/DC2FC
Ladeluftkühler (Luft/Luft)
Hochtemperatur-Kühlkreislauf
DC/AC2
Fuel
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DC/AC1 EM1
EM2
DC/DC1
Konzept Thermisches Management
▪ 2-Kreiskühlsystem für anspruchsvolle Komponentenanforderungen
▪ Kombinierte Heizung für Brennstoffzellen und Fahrgastraum
▪ Abwärmenutzung für Klimatisierung des Fahrgastraums
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Energiemanagement
Wie viel Durchschnittsleistung wird tatsächlich benötigt?
0
5
10
15
20
25
30
35
40
JC0
8
FTP
72
NED
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[kW
]
Average Power Driving Cycle Additional Auxiliaries Demand
Brennstoffzellen-Leistung
25 - 30 kW sind zur Deckung des Durchschnittsbedarf ausreichend!
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Brennstoffzelle OFF
Brennstoffzelle ON
Intelligenter Brennstoffzellenbetrieb / Batterieladung
Geschwindigkeit / Energie-Anforderungen
Wann kommt die Energie von der Brennstoffzelle, wann aus der Batterie?
NU
TZB
AR
E B
AT
TER
IELA
DU
G
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Betriebs-Strategie
Vielfältige Betriebs-Strategien / Fahrmodi können realisiert werden!
SOC
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Fahrzeug Betriebsmodi
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Allrad 4x4 ECO BATT ONLY SOC SAVE
DEFAULT
BETRIEBSMODI ENERGIEOPTIONEN
Permanent 4x4
Fahrspaß .
Verbrauch .
Reichweite.
Beschleun. .
Komfort .
BZ OFF
Kosten/km +
Reichweite
+
BZ ON
Performance +
Kosten/km .-
70
280
350km
-
+
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STUTTGART - WIEN
Source: https://www.google.at/maps
700 km
STARTZIEL
ENTFERNUNG: ca. 700 km
24 kWh / 100 km (at Ø100 kph)
Ohne Tankstopp 7 h
9 ½ h65kWh
50 kW50 kW
50 kW50 kW 50 kW 50 kW
30kWh
50 kW
10 ½ h
7 ¼ h
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6 kW 6 kW 6 kW
13 h
Fahrzeugvergleich im Realbetrieb
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Kriterium Prototyp
Max. Fahrgeschwindigkeit 130 km/h
Max. Geschwindigkeit bei Batterierhaltung (@27 kW) 100 km/h
Beschleunigung: 0 - 50 km/h / 0 - 80 km/h / 0 - 100 km/h 4.0 s / 7.5 s / 11.0 s
Reichweite bei reinem Batteriebetrieb (NEDC, New European Driving Cycle) 70 km
Reichweite bei kombiniertem Betrieb BZ und Batterie(NEDC) > 350 km
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Fahrzeugziele:
▪ Zero emission
▪ Hohe Reichweite
▪ Schnelle Betankung
▪ Fahrspaß durch 4x4
Zusammenfassung
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Mögliche Einsatzgebiete …
Source: www.dpd.com/de/home/ueber_dpd/presse_center/
Source: http://www.southeastairportshuttle.com.au/about-us/
Source: http://www.ukh2mobility.co.uk/news-media/
...
Warum Brennstoffzellen-Hybrid?
Keine CO2 Emissionen (tank to wheel)
Schnellere Betankung und höhere Reichweite als ein reines BEV
Niedrigere Kosten als bei einem reinen FCV
Kein hochdynamischer Betrieb der BZ / keine Froststartmöglichkeit notwendig (FCV Anforderung) Höhere Lebensdauer des BZ-Systems
Partielle Unabhängigkeit von H2-Tankstellen (und Batterieladestationen)
Maßgeschneiderte Lösungen für spezifische Anforderungen für jedes Einsatzgebiet sind möglich (durch Auslegung von Batterie/Brennstoffzelle)
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Best of both worlds!
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Ready for a ride…
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PROJEKTLEITUNG: MAGNA
Hr. Helfried Müller, Leiter Alternative Antriebssystems / R&D~~~ Special thanks für die Unterstützung mit dem Inhalt der Folien 12-22 ~~~
Projektpartner:
Proton Motor Fuel Cell GmbHBenzstraße 782178 PuchheimGermany
Phone :Fax:E-Mail: Web:
+49 (0)89 1276265-11+49 (0)89 1276265-99sales@proton-motor.de www.proton-motor.de
Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit!
Proton Motor Project
➢ Plattform: 7.5 t LKW von Smith Electric Vehicles
➢ Electric vehicle (EV) plus fuel cell (FC) Range Extender
➢ Im Testbetrieb seit 2011/2012
➢ Zulassung von BZ-System und Fahrzeug gemäß 79/2009
➢ Nominiert für den Clean Tech Media Award 2012
➢ Gefördert durch:
Kundenreferenz Logistikanwendung (mobil)
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Newton mit HyRange®
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▪ BZ Leistung: 8,4 kW
▪ Li-Ion Batterie: 80 kWh
▪ Ladestrom: 400 VAC / 32 A
▪ Antrieb: 120 kW
▪ H2-Tank : 5 kg @ 350bar
▪ H2-Verbrauch: ~ 0,5 kg/h
0 Nonexistent, 5 Excellent
0
1
2
3
4
5
g CO2 / kmtank to wheel
Range
Time toRefuel/Charge
Zero EmissionOperation
VehiclePrice
IncentivesBenefits
Costs / km
InfrastructureDIESELGASOLINE CNG H2 NO FUEL
PUREEV
RANGEEXTENDEDEV
PLUG-IN /HYBRID
CONVEN-TIONAL
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xEV Technology Comparison
Logistikanwendung
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Wasserstofftank
Kühlung and DC/DC
Electromotor
Li-Ion Batterie
HyRange®8 System
7.5 t Lieferfahrzeug
Fahrzyklus 1▪ Stadverkehr und Landstrasse▪ Viele Start/Stopps, niedrige Geschwindigkeit Anforderungen wie in Lieferverkehr
Fahrzyklus 2▪ Überland & Autobahn▪ Hohe Duchtrschnittsgeschwindigkeit
Feldtests I - Fahrzyklen
Source: http://google.de/maps
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Zyklus 2
Land 1:▪ Avg. Speed: 28 km/h▪ Top Speed: 57k m/h▪ Distanz: 17 km
Autobahn:▪ Avg. Speed: 78 km/h▪ Top Speed: 90 km/h▪ Distanz: 21 km
Land 2:▪ Avg. Speed: 44 km/h▪ Top Speed: 70 km/h▪ Distanz: 22 km
Städtische Umgebung▪ Average Speed: 18 km/h▪ Top Speed: 60 km/h▪ Distanz: 24 km
Zyklus 1
Field Test Results Zyklus 1 Land 1 Autobahn Land 2
Ø SOC – Verlust ohne HyRange® -12% -10% -13% -10%
Ø SOC – Verlust mit HyRange® -5% -5% -11% -6%
Reichweiten-Erhöhung mit HyRange® +140% +100% +18% +66%
Feldtests I - Ergebnisse
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Unternehmensgeschichte Proton Motor
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Entwicklungsbeginn an Brennstoffzellen
Technologien
Bayernbus in Betrieb
Weltweit erster ‘Triple Hybrid Fork Lift’
Welt erster ‘Triple Hybrid City Bus’
Gründung Proton Motor Fuel Cell GmbH
Gründung Proton Power Systems PLC
Brennstoffzellen-Schiff “Alsterwasser” in Betrieb
Straßenzulassung Newton with HyRange®
EPS System installiert in Bachhausen
Zusammenschluss SpowerGmbH
Kooperation mit Deutsche Bahnbau Gruppe
Präsentation des FC REEV vehicle
1994 1998 2004 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 2015 2016
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➢ 12m Bus for 45 passengers
➢ Triple Hybrid propulsion system
➢ Configuration and testing since 2008/2009
➢ Future Award for Alternative Propulsion Technology 2010 of the „Innovationsvereinigung der deutschenWirtschaft IDWI“
➢ Nominated for the Hermes Award 2010
➢ Project partners:
Inner City Bus Application
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Fuel cell power: 45 kW
Li-Ion battery: 27,4 kWh
Ultracaps: 1 kWh, 200 kW
Propulsion: 120 kW
Hydrogen: 20 kg @ 350bar
Consumption: 8 kg / 100 km
TriHyBus®
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