Simulationsbasierte Systemauslegung von Elektrobuslinien

Für die Systemauslegung von Elektrobuslinien wird oftmals ein heuristisches Vorgehen mit empirischen Energieverbrauchswerten auf Basis linearisierter Modellansätze angewendet. Besonders die Traktionsbatterien der Fahrzeuge weisen jedoch ein stark nichtlineares Betriebsverhalten auf. In dieser Arbeit wird eine Simulationsumgebung für einzelne Elektrobuslinien entwickelt. Diese ermöglicht es, das Betriebsverhalten unterschiedlicher Systemkonfigurationen aus Fahrzeug, Traktionsbatterie und Nachladestrategie zu berechnen und zu vergleichen. Kern der Simulation ist ein zweistufiges Batteriemodell. Eine innere Schleife berechnet auf Basis von Mikrozeitschritten die elektro-thermische Belastung der Batterie, auf deren Basis in der äußeren Schleife die resultierende Schädigung und Lebensdauererwartung ermittelt werden. Zusätzlich wird eine Optimierungsfunktion mit dem Ziel implementiert, die elektrobusspezifischen Systemkosten mittels einer wirtschaftlichen Systemauslegung und einer angepassten Nachladestrategie zu reduzieren. Dadurch wird die Ermittlung eines wirtschaftlich optimalen Systems ermöglicht, wobei die Minimierung der Systemkosten als Optimierungsziel dient. Der Modellansatz basiert auf einer Differenzkostenanalyse. In einem demonstrierten Anwendungsbeispiel beträgt das maximale Optimierungspotential mehr als 13%, während das mittlere Potential mehr als 5% beträgt.