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Dieser Bericht stellt die Ergebnisse der Forschungs- und Entwicklungsaktivitäten im Rahmen des Projekts "SwissTrolley plus" vor. Während das Hauptziel dieses Projekts darin besteht, die Technologie eines batteriegestützten Trolleybusses zu entwerfen und seinen Betrieb im öffentlichen Verkehrssystem Zürichs zu demonstrieren, befasst sich dieser Bericht mit der Entwicklung einer geeigneten Energiemanagementstrategie für den Hybridantrieb und einem Modell für die Batterielebensdauer, das die Alterung der Batterie quantitativ erfassen kann.
Der Einsatz von Batterien als Energiespeicher in Trolleybussen ermöglicht einerseits eine hohe Flexibilität bei der Nutzung der Fahrzeuge und andererseits eine deutlich bessere Energieeffizienz. In diesem Projekt wurde gezeigt, dass der Energieverbrauch im Vergleich zu herkömmlichen Trolleybussen ohne Traktionsbatterien um bis zu 15% auf ca. 2 kWh/km reduziert werden kann. Darüber hinaus basieren die entwickelten Regelstrategien auf der Theorie der optimalen Regelung und sind in der Lage, die sich wiederholenden Fahrmuster selbstständig zu erlernen und entsprechend zu nutzen. Dieser Ansatz ermöglicht es, Streckentrenner der Oberleitung zu erkennen und vorherzusagen und so Lichtbogenblitze zu vermeiden. Schliesslich zeigen „Software-in-the-Loop“-Simulationen, dass die Verwendung einer solchen vorausschauenden Regelstrategie es ermöglicht, sowohl die Batteriekapazität als auch die Anteil an Strecken mit Oberleitungen zu halbieren, ohne zusätzliche Energieeffizienzen im Vergleich zur bestmöglichen Strategie zu in Kauf nehmen zu müssen.
Um die Belastung der Batterie zu charakterisieren, beschreibt der Bericht die experimentell gemessene Abhängigkeit des Zustands der Batterie von verschiedenen Betriebsbedingungen. Insbesondere wurde bei den durchgeführten Experimenten beobachtet, dass C-Raten im Allgemeinen einen höheren Einfluss auf die Alterung haben als die Betriebstemperatur. Darüber hat das Zyklieren der Zellen mit geringer Entladetiefe und bei Spannungswerten weit weg der Grenzen nahezu keinen Einfluss. Diese Daten dienen der Erstellung eines Modells für den Gesundheitszustand der Batterie, das in der Lage ist, die Lebensdauer der Antriebsbatterie zu schätzen und dem Energiemanagement einen Hinweis auf den Bereich zu geben, in welchem die Batterie betrieben werden sollte um ihre Lebensdauer zu verlängern.
Schlussbericht P+D-Projekt:
https://www.aramis.admin.ch/Texte/?ProjectID=36721&Sprache=de-CH