Ausgangspunkt / Motivation

Elektrische Kleinflugzeuge sind bereits im Einsatz, leiden jedoch unter kurzen Flugzeiten und langen Ladephasen. Ein schnelles Aufladen in 20 Minuten erzeugt in der Batterie etwa in etwa die sechseinhalbfache Wärmemenge im Vergleich zum normalen Flugbetrieb, was ohne aktive Kühlung zur Überhitzung führt.

Da schwere Kühlsysteme im Flugzeug die Reichweite stark senken würden, fehlt bisher eine praktikable Lösung für kurze Bodenzeiten. Zudem sind viele Flugplätze elektrisch nicht für die hohen Spitzenlasten eines Schnellladegeräts ausgelegt, was teure Infrastrukturanpassungen erforderlich machen würde.

Ziele

• Entwicklung und Erprobung eines funktionsfähigen Prototyps (TRL6) einer Schnellladestation mit integriertem Kühlsystem.
• Ermöglichung eines vollständigen Ladevorgangs in nur 20 Minuten für einen effizienten Flugschulbetrieb.
• Reduzierung der benötigten Netzanschlussleistung von 300 kW auf ca. 50 kW durch einen integrierten Pufferspeicher.
• Erhöhung der Flugzeugreichweite um etwa 10 % durch Einsparungen beim bordeigenen Kühlsystem.

Inhalt

Das Projekt integriert einThermomanagementsystem (TMS) und einen elektrischen Energiespeicher direkt in die Bodeninfrastruktur. Während des Ladens wird die Flugzeugbatterie über das Ladegerät aktiv gekühlt, wodurch das Flugzeug selbst leichter gebaut werden kann.

Der Pufferspeicher ermöglicht extrem hohe Ladeleistungen auch an schwachen Stromanschlüssen und kann zudem nachhaltig mit gebrauchten Batterien („Second-Life") aus dem Automotive- oder Luftfahrtbereich betrieben werden. Dies stabilisiert das Stromnetz und erhöht den Anteil an lokal erzeugter erneuerbarer Energie im Ladestrom deutlich.

Methodik/Vorgehensweise

Die Entwicklung erfolgt nach dem V-Modell für mechatronische Systeme unter Verwendung eines modellbasierten Designansatzes in MATLAB/Simulink. Zunächst werden präzise Anforderungen an Sicherheitsgrenzen, Temperaturen und Kommunikationsschnittstellen festgelegt.

In parallelen Arbeitsgruppen werden die Kühleinheit und die elektrische Architektur entwickelt und in einem stetig verfeinerten Systemmodell zusammengeführt. Frühzeitige experimentelle Messreihen an Batteriezellen liefern notwendige Daten über Wärmeentwicklung und Druckverluste. Abschließend wird die Steuerungssoftware im C-Code implementiert und die gesamte Anlage sowohl digital als auch durch reale Versuchsreihen verifiziert.

Erwartete Ergebnisse

• Funktionsnachweis einer skalierbaren und wettbewerbsfähigen Ladeinfrastruktur für die Mobilitätswende.
• Signifikante Einsparung von Infrastrukturkosten und CO2-Emissionen an Regionalflughäfen.

Ergebnis zu Projektende

• Validierter Prototyp eines Schnellladegeräts, das eine Ladedauer vergleichbar mit herkömmlichen Betankungsvorgängen erlaubt
• Detaillierte Erkenntnisse zur Wärmeübertragung und zum sicheren Betrieb von Hochleistungs-Batteriesystemen am Boden

Projektkoordination

Advanced Drivetrain Technologies

Projektpartner:innen

• Diamond Aircraft Industries
• Henn

Advanced Drivetrain Technologies
Web: adt-engineering.at