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.
2024