Intelligente Laderegelung für Elektrobusse: Balancing und Fahrzeugdisposition im Einklang

Setzen Verkehrsunternehmen Elektrobusse mit Feststoffbatterien ein, müssen sie, wie beim Einsatz von herkömmlichen Batterien, ein spezielles Verfahren für den Energieausgleich – das sogenannte Balancing – berücksichtigen. Zudem ist es notwendig, dieses Verfahren mit der operativen Fahrzeugdisposition in Einklang zu bringen. Die Hamburger Hochbahn AG setzt hierfür auf eine automatisierte Lösung.

Das Balancing-Verfahren bei herkömmlichen Batterien ist ein bekanntes Thema. Im Zusammenhang mit Festkörperbatterien ist es hingegen für viele Unternehmen Neuland. Sie unterscheiden sich von konventionellen Batterie-Typen hauptsächlich dadurch, dass statt der flüssigen Elektrolyte ein Festkörper eingesetzt wird.

Langfristig führt dieser Unterschied zu erheblichen Vorteilen, die sich gegenseitig potenzieren:

• Höhere Speicherkapazitäten,
• kürzere Ladezeiten,
• geringeres Gewicht und
• kleinere Maße.

Zudem bieten Festkörperbatterien mehr Sicherheit, da sich interne Kurzschlüsse und hierdurch induzierte Feuer deutlich einfacher vermeiden lassen. Unvermeidbar ist allerdings eine regelmäßig notwendige Zwangsvollladung der Festkörperbatterien während des Balancing-Verfahrens.

Voller Fahrzeugeinsatz nur durch regelmäßige Zwangsvollladungen

Verkehrsunternehmen, die unterschiedliche Fahrzeugtypen mit unterschiedlichen Batterietypen im Einsatz haben, sind auf intelligente Lösungen angewiesen, die Depotmanagement und Laderegelung optimiert miteinander verbinden. Auch die Flotte der  Hamburger Hochbahn AG (HOCHBAHN) – eines der Vorreiterunternehmen in Sachen emissionsfreier ÖPNV in Deutschland – wird durch Elektrobusse mit Festkörperbatterie erweitert. Das Unternehmen betreibt sie neben den Elektrobussen mit konventionellen Batterien sowie den verbliebenen Dieselfahrzeugen.

Beim Lademanagement muss die HOCHBAHN die Besonderheiten des Balancings für Feststoffbatterien berücksichtigen. Im Kern geht es darum, dass diese Fahrzeuge in bestimmten Abständen vollständig – also bis zu einem State-of-Charge (SoC) von 100 Prozent – geladen werden müssen.

Erfolgt dies nicht im vorgesehenen Zeitraum, verlängert sich die Dauer des Balancings innerhalb weniger Tage auf mehrere Stunden. Überschreitet die seit der letzten Vollladung verstrichene Zeit die hierfür im Depotmanagementsystem (DMS) vorgesehene Anzahl an Stunden (diese variiert z. Zt. von Hersteller zu Hersteller), wird das Fahrzeug für den weiteren Einsatz gesperrt.

HOCHBAHN setzt auf ein automatisiertes Depot- und Lademanagement

Die HOCHBAHN setzt auf einen Prozess, der das Balancing jedes einzelnen Fahrzeugs überwacht und in die operative Fahrzeugdisposition integriert. Das Unternehmen löst diese Herausforderung mit Hilfe eines automatisierten Prozesses seiner Depot- und Lade­management­lösung PSIebus.

Um einen störungsfreien Betrieb sicherzustellen, berücksichtigt das System bei der Berechnung der Ladedauerprognose die voraussichtliche Dauer des Balancing in Abhängigkeit der seit dem letzten Balancing verstrichenen Zeit. Überschreitet diese Zeitspanne eine bestimmte Dauer, wird das Fahrzeug bei Einfahrt für den weiteren operativen Betrieb gesperrt, bis ein vollständiges Balancing erfolgt ist. Die Disponenten sehen entsprechende Informationen visuell aufbereitet auf ihrem Bildschirm im Gesamtkontext der Betriebssituation.

Unabhängig von technologischer Entwicklung

Mithilfe ihres um Balancing-Funktionen erweiterten Depot- und Lademanagementsystems sichert das Hamburger Verkehrsunternehmen die unterschiedlichen Anforderungen an die Betankung bzw. Ladung je eingesetzter Antriebsart in einer Gesamtlösung.

Damit verfügt die HOCHBAHN über eine Software-Lösung, die sie effizient bei der Sicherstellung eines verlässlichen Betriebs optimiert unterstützt – unabhängig davon, welche Antriebstechnologie sich in Zukunft durchsetzen wird.