Integration des Batteriesystems in den Niederflurbereich
Stadtbusse benötigen eine ausreichende Batteriekapazität für
die tägliche Reichweite sowie für die Heizung und Kühlung
des Fahrgastraums. Da die Türen häufig geöffnet werden,
verbrauchen sowohl die Klimaanlage im Sommer als auch die
Heizung im Winter viel Energie. Wenn das Batteriesystem in
den Niederflurbereich integriert wird, ohne die Energiekapazi-
tät zu beeinträchtigen, kann das Fahrgestell mit geringem Ge-
wicht ausgelegt und die Fahrgastkapazität des Busses erhöht
werden. Das wäre ein Alleinstellungsmerkmal dieses Kon-
zepts. Allerdings gibt es geometrische Grenzen: Bestimmte
Abmessungen wie die Bodenfreiheit und die Höhe der Stufen
oder des Bodens im Sitzbereich sind festgelegt und können
nicht verändert werden.
Marktführende Position, maximale Sicherheit
Unter Berücksichtigung aller Anforderungen wie Batterieküh-
lung, Hochspannungsleitungen, Design des Batteriepacks,
Verpackung und elektromagnetische Verträglichkeit war
AVL in der Lage, sogar etwas mehr Batteriekapazität in den
Niederflurbus zu integrieren, als derzeit auf dem Markt üblich
ist. Das Batteriepack wurde so konzipiert, dass es sowohl in
Niederflur-Stadtbussen (Einzel- und Gelenkbussen) als auch in
anderen Bustypen wie Low-Entry- oder Reisebussen einge-
setzt werden kann.
Für diese Lösung nutzen wir unsere Batteriekompetenzen
und Entwicklungsfähigkeiten, die durch unsere modellba-
sierte Systems-Engineering-Methodik geleitet werden. Damit
adressieren wir auch eine der wichtigsten Anforderungen für
alle batterieelektrischen Fahrzeuge: die thermische Sicherheit.
Das Design der Batteriezellen, die Entlüftung der Gase im Falle
eines thermischen Durchgehens (TR), das Design des Packs
in Bezug auf Modularität, Energiedichte und Sicherheit – das
alles erfordert einen Ansatz, der mehrere Kompetenzbereiche
umfasst. Das Batteriemanagementsystem (BMS) kontrolliert
den Gesundheitszustand (SoH) und die Sicherheit des gesam-
ten Batteriesystems. Fällt eine Zelle aus, wird das Batteriepack
in einen abgesicherten Zustand versetzt, die Brandabgase
werden durch ein sicheres Abgasrohr abgeleitet und die
thermische Ausbreitung wird auf eine einzelne Zelle des Packs
beschränkt.
Virtuell verifiziert und skalierbar für andere Anwendungen
Die komplette Installation und Steuerung ist ein Alleinstel-
lungsmerkmal von AVL. Unser Batteriemanagement ist auch
für andere Elektrofahrzeuge ideal und kann leicht auf weitere
Anwendungen angepasst werden. Hierfür bieten wir eine
vollständige Verifizierungsmethodik mit Schwerpunkt auf der
virtuellen Entwicklung. Unsere Simulationsmethodik berück-
sichtigt dabei unterschiedliche physikalische Nebeneffekte.
Dies ermöglicht Konstruktionslösungen für einen sicheren
Betrieb und zur Verhinderung der Schadensausbreitung.
Die Batterielebensdauer wird über das Alterungsverhalten der
Zellen hinaus berücksichtigt, da sie die mechanische und leis-
tungsbezogene Degradierung einschließt. Ladezustand (State
of Charge, SoC), Gesundheitszustand (State of Health, SoH),
Ausfallzustand (State of Failure, SoF) sowie der Sicherheits-
zustand (Sate of Safety, SoS) werden auf Basis von Modell-
ansätzen berechnet. Abschließend kann die Überwachung der
Fahrzeugflotte in der Cloud für die Optimierung der Lebens-
dauer und das Flottenmanagement genutzt werden.
Mehr Fahrgast-
kapazität für
Elektrobusse
AVL präsentiert einen neuen Ansatz für die Integration des
Batteriesystems in Stadtbusse. Die innovative Lösung zeigt
eine neue Batterieintegration ins Fahrzeug auf, die eine Reihe
von Vorteilen bietet, ohne die Batteriekapazität zu verringern.
CO2-Reduktion wird zur zentralen Herausforderung
Nutzfahrzeuge tragen signifikant zu CO2-Emissionen bei.
Daher haben das EU-Parlament und die Minister der Mitglieds-
staaten im Mai 2024 beschlossen, dass die CO2-Emissionen
von schweren Nutzfahrzeugen bis 2030 um 45 % gegenüber
2019 reduziert werden müssen. Bei Stadtbussen sollen 90 %
der neu zugelassenen Fahrzeuge im Jahr 2030 emissionsfrei
sein. Die OEMs werden mit hohen Geldstrafen belegt, wenn
der Flottenverbrauch der von ihnen verkauften Fahrzeuge die
Anforderungen nicht erfüllt. Wenn beispielsweise ein Hersteller
mit einem Marktanteil von 20 % (ca. 50.000 Fahrzeuge) sein
Ziel um nur 1 Gramm verfehlt, droht ihm eine Geldstrafe von
über 360 Millionen Euro.
F&E-Projekt zur Bewältigung der Herausforderung
Batterieelektrische Lkw und Busse sind der Schlüssel zur
Einhaltung der CO2-Emissionsvorschriften. Aus diesem Grund
hat AVL ein internes Forschungs- und Entwicklungsprojekt
gestartet, das sich mit einer der größten Herausforderungen
befasst: der Integration des Batteriesystems in den Boden
des Chassis von Niederflur-Stadtbussen. Aktueller Stand der
Technik ist die Montage auf dem Dach. Diese vergleichswei-
se einfache Lösung bringt jedoch einige Nachteile mit sich:
Die dafür erforderliche schwerere, komplexere und robustere
Dachkonstruktion reduziert die Anzahl an Passagieren, die be-
fördert werden dürfen. Daneben erhöht sich der Schwerpunkt
des Fahrzeugs, was zu einem schlechteren Fahr- und Kippver-
halten führt. Zusätzlich sind längere Kühlleitungen und eine
weitere Schutzabdeckung nötig.
„Unsere fortschritlichen
Bateriesysteme erhöhen
Kapazität und Sicherheit.
Sie verwandeln
Komplexität in Sicherheit
und Innovation in
branchenführende
Standards.“
18 | 19
2024
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