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Intelligente Energiesysteme für militärische Plattformen: kundenspezifisch und effizient

Unsere Energiesysteme werden den hohen Anforderungen Ihrer Mission gerecht. Sie sind ein leistungsstarker zuverlässiger Energielieferant und senken den Spritverbrauch.

Jenoptik plant, entwickelt und baut elektrische Energiesysteme für unterschiedliche Anwendungen in zivilen und militärischen Fahrzeugen, mobilen Plattformen oder stationären Einrichtungen. Diese sichern die Energieversorgung unabhängig vom oder zusätzlich zum Hauptmotor. Auch wenn der Motor oder das Hauptaggregat abgestellt sind, funktionieren elektrische Systeme wie Bordelektronik, Sensorik, Lüftung und Klimatisierung, sodass die Einsatzbereitschaft und Verfügbarkeit gesichert ist. Gleichzeitig sinken Treibstoffverbrauch sowie Wärmesignatur und Motorengeräusche werden auf ein Minimum reduziert. Der zusätzliche Einbau eines Energiespeichers führt zu einer Erhöhung der Reichweite Ihres Fahrzeuges und bietet dadurch die Möglichkeit Ihre Mission zu verlängern.

Nicht zuletzt der zunehmende Schutzbedarf von Einsatzkräften treibt den Energiebedarf militärischer Plattformen in die Höhe. Alle Energiesysteme versorgen die Plattform genau in der Form mit Strom, wie sie diese benötigt. Leistung, Spannung, Stromstärke und Frequenz werden sowohl optimal auf die jeweiligen vorhandenen Verbraucher als auch auf neuartige Hochvolt-Verbraucher abgestimmt. Hierfür bietet Jenoptik Produkte auf dem neuesten technologischen Stand an, die sich bereits national und international erfolgreich im Einsatz bewährt haben. Subsysteme wie Aggregate, Generatoren, Leistungselektronik und weitere elektrische Komponenten sind im Einsatz im jeweiligen Fahrzeug optimal aufeinander abgestimmt und ermöglichen ein intelligentes und extrem effizientes Energiemanagement der Plattform. In all diesen Bereichen blicken wir auf jahrzehntelange Erfahrung zurück.

Sie erhalten sowohl kundenspezifische Komplettsysteme und Systemlösungen als auch standardisierte Subsysteme und Komponenten. Letztere sind so flexibel gestaltet, dass wir sie mit geringem Aufwand an Ihre Vorgaben anpassen können. So modernisieren Sie Ihren Fuhrpark kostengünstig und steigern Leistungsfähigkeit und Verfügbarkeit der Fahrzeuge. Neu entwickelte Systeme testen und optimieren wir ausgiebig in einer Hardware-in-the-loop (HiL)-Simulation, in der wir die reale Umgebung nachbilden. Innerhalb kürzester Zeit erhalten Sie so ein individuelles Energiesystem, das Ihren Anforderungen genau entspricht

Während des gesamten Produktlebenszyklus sind wir Ihr kompetenter und verlässlicher Ansprechpartner. Wir versorgen Sie im Rahmen eines Obsoleszenzmanagements auch über Jahrzehnte mit den nötigen Ersatzteilen und Regelwartungen. So gewährleisten wir eine sichere Verfügbarkeit Ihrer Systeme über den gesamten Produktlebenszyklus.

Vorteile

  • Investitionssicher: Geringe Kosten während der gesamten Lebensdauer.
  • Zuverlässig: Höchste Verfügbarkeit und Einsatzfähigkeit.
  • Flexibel: Bestehende Systeme einfach modernisieren.
  • Effizient: Treibstoffverbrauch reduzieren bei hoher Leistungsdichte und hohem Wirkungsgrad.
  • Bewährt: In zahlreichen nationalen und internationalen Projekten im Einsatz.
  • Modular: Standardprodukte anpassen oder spezifische Systeme planen und umsetzen.

Anwendungsgebiete

  • Systemhäuser und Beschaffungsorganisationen
  • Energieversorgung für militärische Plattformen: Lüftung und Klimatisierung in militärischen Fahrzeugen.

Produktansichten

Intelligente integrierte Energiesysteme für höchste Ansprüche

Systemlösungen und modularisierte Standardprodukte

Unsere integrierten Energiesysteme sichern die Bordnetzversorgung und liefern den unterschiedlichen Verbrauchern – von elektronischen Geräten und Sensoren über Lüfter bis hin zu Turmantrieb und Waffenstabilisierung – zuverlässig und bedarfsorientiert Strom. Sie sind modular gestaltet und so effizient und leistungsstark, dass sie dem ständig steigenden Energiebedarf in Militärfahrzeugen gerecht werden. Die Systeme sind militärisch qualifiziert und decken den Bereich zwischen 20 kW und 500 kW zuverlässig ab.

Ein System besteht zum Beispiel aus einem dieselelektrischen Aggregat oder integrierten Startergenerator, einer Leistungselektronik, einem Energiespeicher und einer Steuerelektronik. Sie erhalten von Jenoptik als One-Stop-Shop ein perfekt abgestimmtes integriertes Energiesystem.


Ausbaustufen des intelligenten Energiesystems

  • Basic Level: Generator und Umrichter erzeugen Energie und stellen sie in einem stabilisierten Hochvolt-Bus bereit. Dadurch wird die verfügbare elektrische Leistung im Fahrzeug erheblich gesteigert.
     
  • First Level: Durch einen bidirektionalen DC/DC-Wandler wird das 28 V Bordnetz mit dem Hochvolt-Bus verbunden. So kann einerseits der Generator als Starter genutzt werden oder auch als redundantes System den konventionellen Starter unterstützen und andererseits das 28 V Bordnetz versorgen. Dabei sparen Sie den konventionellen 28 V Generator ein.
     
  • Second Level: Ein netzbildender Wechselrichter in Form eines DC/AC-Wandlers ermöglicht, fahrzeugexterne Verbraucher mit einem Drehspannungsnetz 230/400 V, 50 Hz oder 115/200 V, 60 Hz zu versorgen. Dadurch kann das Fahrzeug als mobile APU genutzt werden.
     
  • Third Level: Durch Implementierung eines Hybridsteuergerätes können alle Hybridfunktionalitäten im Fahrzeug realisiert werden, wie zum Beispiel die Start-Stopp-Funktion und der intelligente APU-Modus. 
     
  • Fourth Level: Damit ein Fahrzeug alle Hybridfunktionen nutzen kann, wird ein weiterer DC/DC-Wandler integriert. Er ermöglicht, Hochvolt-Batterien in das System einzubinden. Dadurch lassen sich alle Verbraucher auf dem Hochvolt-Bus ohne laufendes Haupttriebwerk betreiben. Zudem wird der Kraftstoffverbrauch durch die Rekuperation beim Bremsen verringert und die Fahrdynamik durch zusätzliche Boost-Leistung erhöht.

Energiesysteme in Hybridtechnologie

Kraftstoffsparende und gleichzeitig leistungsstarke Antriebstechnologien spielen bei militärischen Landfahrzeugen eine immer größere Rolle. Jenoptik bietet dafür Energiesysteme an, die eine Hybridisierung der Fahrzeuge ermöglichen. Sie versorgen Bordnetz und Antriebe zuverlässig mit Energie und steigern die Effizienz, Einsatzdauer und Leistungsfähigkeit. Die Energieversorgung wird entsprechend Ihrer konkreten Anforderung konfiguriert und integriert.

Mögliche Integration der Hybridtechnik in unterschiedlichen Ausbaustufen

  • Konventioneller Antrieb (Conventional Drive): Es existiert ein direkter mechanischer Durchtrieb vom Verbrennungsmotor zum Rad. Üblicherweise versorgt eine Lichtmaschine oder 28 V Generator das Bordnetz mit Strom. Auf die Integration von weiteren elektrischen Maschinen innerhalb des Antriebssystems wird verzichtet. Von Nachteil der alleinigen Nutzung des Hauptmotors ist der hohe Kraftstoffverbrauch sowie die damit verbundenen Abgas-, Wärme- und Geräuschemissionen.
     
  • Elektrifizierung (More Electric Drive): Zusätzlich zum konventionellen Antrieb wird ein leistungsgesteigerter Generator in den Antriebsstrang integriert. Dieser versorgt beispielsweise Nebenverbraucher mit einem hohen elektrischen Leistungsbedarf. Zum Betrieb ist ein laufender Verbrennungsmotor nötig.
     
  • Paralleler Hybrid (Parallel Hybrid Drive): Auch beim parallelen Hybridantrieb existiert eine mechanische Verbindung zwischen Verbrennungsmotor und Antrieb. Der Generator ist in dieser Ausbaustufe so gekoppelt und geschaltet, dass er sowohl generatorisch als auch motorisch betrieben werden kann, also sowohl als Stromerzeuger als auch als Antrieb genutzt werden kann. Zur Speicherung und zum Abruf der elektrischen Energie dient ein erweiterter Energiespeicher, dessen Kapazität über die einer normalen Bordbatterie hinausgeht.
     
    Die elektrische Unterstützung kann dann nach Belieben hinzugeschaltet werden – zum Beispiel im „Boost-Betrieb“. Im Optimalfall besteht die Möglichkeit, das Fahrzeug sowohl konventionell, rein elektrisch (z. B. im „Silent-Betrieb“) als auch hybrid zu betreiben.
     
  • Dieselelektrischer Antrieb (Diesel Electric Drive): Der dieselelektrische Antrieb zeichnet sich durch die fehlende mechanische Verbindung zwischen Verbrennungsmotor und Antrieb aus. Die Komponenten sind elektrisch in Reihe geschaltet. Die abgegebene mechanische Energie des Verbrennungsmotors wird durch einen Generator in elektrische Energie umgesetzt. Es gibt zum einen dieselelektrische Antriebe mit einem Fahrmotor und Getriebe und zum anderen Varianten mit Radnabenmotoren.
     
  • Serieller Hybridantrieb (Serial Hybrid Drive): Der serielle Hybridantrieb ergänzt den dieselelektrischen Antrieb (siehe oben) um einen Stromspeicher, sodass die elektrische Energie beispielsweise in einer Batterie zwischenspeichert werden kann. So besteht die Möglichkeit, den Verbrennungsmotor mit konstanter Leistung zu betreiben und bei Bedarf zusätzliche Energie aus der Batterie anzufordern („Boost-Betrieb“). Umgekehrt kann bei Fahrzeugstillstand der Verbrennungsmotor auf konstantem Leistungsniveau weiterlaufen und die Batterie laden.
     
  • Elektroantrieb (Electric Drive):Beim Elektroantrieb wird auf einen Verbrennungsmotor verzichtet. Die gesamte für den elektrischen Traktionsmotor benötigte Energie wird von einem Energiespeicher (Batterie) oder einer Brennstoffzelle bereitgestellt. Das ermöglicht einen lokal abgasemissionsfreien und vergleichsweise leisen Fahrzeugbetrieb bei geringer Wärmeentwicklung. Dies macht den Elektroantrieb nicht nur für den militärischen Bereich interessant. Durch den Wegfall eines Großteils der rein mechanischen Elemente des Antriebsstranges verringern sich der mechanische Verschleiß, Wartungsaufwand sowie das benötigte Einbauvolumen.

Komponenten des Energiesystems

  • Integrierter Startergenerator (ISG): Permanenterregte Synchronmaschine, lagerlos. Kann sowohl generatorisch als auch motorisch betrieben werden.
     
  • Generator Stromrichter (GSR): Bidirektionaler AC/DC-Wandler, um die variable Generatorspannung aktiv gleichzurichten und den Hochvolt-Bus auf eine konstante Spannung zu stabilisieren sowie um die Startfunktionalität bereitzustellen.

  • Bordnetzversorgung (BNV): Bidirektionaler DC/DC-Wandler als Schnittstelle zwischen Hochvolt-Netz und 28 V Bordnetz.
     
  • Netzbildender Wechselrichter (NBWR): Unidirektionaler DC/AC-Wandler, zur Erzeugung eines schieflastfähigen dreiphasigen Wechselspannungsnetzes.
     
  • Hochvolt-Batteriestromregler (HVBSR):Bidirektionaler DC/DC-Wandler, um die variable Batteriespannung vom Hochvolt-Bus zu entkoppeln.
     
  • Hybrid-Kontroll-Einheit (HKE):Kommunikationsvernetzung aller Hochvolt-Komponenten mit dem Haupttriebwerk und Getriebe des Fahrzeugs. Das intelligente Zusammenspiel aller Komponenten ermöglicht den vollen Funktionsumfang.

Energiesysteme für das Luftverteidigungssystem PATRIOT

Mobile Energiesysteme von Jenoptik werden eingesetzt, um Luftverteidigungssysteme zuverlässig mit Strom zu versorgen und gleichzeitig wertvollen Treibstoff zu sparen. Die Energieversorgungssysteme decken dabei den kompletten Strombedarf von Gefechtsstand, Startergerät, Feuerleitsystem und Radarsystem ab. Unsere jahrzehntelange Erfahrung mit elektrischen Maschinen ermöglicht es uns, alle Systemkomponenten bestens aufeinander abzustimmen. Die Aggregate zeichnen sich durch höchste Leistungsdichte und einen optimalen Wirkungsgrad aus und sind dabei äußerst kompakt gebaut.

Speziell für das Raketenabwehrsystem PATRIOT haben wir ein Hybrid-Energieversorgungssystem entwickelt. Es kombiniert einen bürstenlosen, permanentmagneterregten 5 kVA Drehstrom-Synchron-Generator mit einem wassergekühlten Dieselaggregat. Ein Superkondensator fängt Lastspitzen ab. Der Dieselmotor muss somit nicht für alle Lastfälle dimensioniert sein. Ein temporärer Silent Mode reduziert die Geräusche beim Starten des Motors.


Dieselelektrisches Hybrid-Stromversorgungsmodul zur Versorgung des Startgerätes:

Hybrid-Aggregat:

  • Jenoptik-Drehstrom-Synchron-Generator, 5 kVA, 208/120 V, 400 Hz
  • Permanentmagneterregt, bürstenlos
  • Perkins-Dieselmotor, wassergekühlt, 3.600 UpM
Integrierter Statischer Umformer:
  • 10 kVA, 208/120 V, 400 Hz
  • Einspeisung aus dem 50/60 Hz Netz
Supercaps:
  • Zum Abfangen von Lastspitzen
  • Motorstart aus Supercaps möglich 
  • Temporärer Silent Mode
  • Das Dieselaggregat muss nicht für alle Lastfälle dimensioniert sein

Weitere Aggregate, Umformer und Komponenten:

Dieselelektrische Aggregate:
  • 2 x 150 kW zur gleichzeitigen Stromversorgung von Radar und Feuerleitstand
  • Jenoptik-Drehstrom-Synchron-Generator, bürstenlos, luftgekühlt, Zweilagerausführung
  • DEUTZ-Dieselmotor, luftgekühlt
Dieselelektrische Aggregate:
  • 2 x 30 kW zur Stromversorgung des zentralen Gefechtsstandes.
  • Jenoptik-Drehstrom-Synchron-Generator, bürstenlos, luftgekühlt, Zweilagerausführung
  • DEUTZ-Dieselmotor, luftgekühlt
Dieselelektrische Aggregate:
  • 2 x 15 kW zur Stromversorgung des Startgerätes
  • Jenoptik-Drehstrom-Synchron-Generator, bürstenlos, luftgekühlt, Zweilagerausführung
  • DEUTZ-Dieselmotor, luftgekühlt
Rotierender Umformer:
  • 150 kW, 30 kW, 15 kW zur Stromversorgung von Radar, Feuerleitstand, Gefechtsstand und Startgerät
  • Einspeisung aus aus 50/60 Hz Netzen.

Energiesysteme für das Luftverteidigungssystem MEADS

Dieselelektrische Stromerzeugeraggregate als Energieversorgungssystem für bodengestützte, voll bewegliche Flugabwehrraketensysteme (Medium Extended Air Defense System – MEADS).

Ausgewählte Komponenten im Überblick:

  • Dieselelektrische Stromerzeugeraggregate:
    • 12 kW, 208 V, 60 Hz, zur Stromversorgung des Startgerätes
    • Jenoptik-Drehstrom-Synchron-Generator, bürstenlos, luftgekühlt, Zweilagerausführung
    • Perkins-Dieselmotor, wassergekühlt
    • Separater statischer Umformer für Einspeisung aus 50/60 Hz Netzen
  • Dieselelektrische Stromerzeugeraggregate:
    • 350 kW, 480 V, 60 Hz, zur Stromversorgung und Kommunikation des Radars
    • Jenoptik-Drehstrom-Synchron-Generator, bürstenlos, luftgekühlt, Zweilagerausführung
    • VOLVO-Dieselmotor, wassergekühlt
    • Separater rotierender Umformer für Einspeisung aus 50/60 Hz Netzen


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