Innovative Verkehrssystemtechnik am Beispiel der AutoTram
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- Tomas Brauer
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1 Innovative Verkehrssystemtechnik am Beispiel der AutoTram FRAUNHOFER-INSTITUT FÜR VERKEHRS- UND INFRASTRUKTURSYSTEME IVI DRESDEN Dr.-Ing. Ulrich Potthoff Zeunerstraße Dresden
2 Joseph von Fraunhofer ( ) Forscher fraunhofersche Linien im Sonnenspektrum Erfinder neue Verarbeitungs-methoden für optische Gläser Unternehmer Glashütte, Optisches Institut
3 Fraunhofer-Gesellschaft Itzehoe Lübeck Rostock anwendungsorientierte Forschung 60 Institute > Angestellte Kunden Industrie öffentliche Auftraggeber Bremerhaven Oldenburg Hamburg Bremen Hannover Berlin Potsdam Teltow Braunschweig Magdeburg Cottbus Oberhausen Paderborn Halle Dortmund Schkopau Leipzig Duisburg Kassel Schmallenberg Dresden St. Augustin Erfurt Jena Aachen Freiberg Euskirchen Gießen Chemnitz Wachtberg Ilmenau Darmstadt Würzburg Bayreuth Erlangen Bronnbach St. Ingbert Kaiserslautern Fürth Nürnberg Saarbrücken Karlsruhe Pfinztal Ettlingen Stuttgart Straubing Freising Freiburg Augsburg Garching München Oberpfaffenhofen Kandern Prien Efringen- Holzkirchen Kirchen
4 Fraunhofer-Institut für Verkehrsund Infrastruktursysteme IVI Institutsleiter Prof. Dr.-Ing. Matthias Klingner 90 Mitarbeiter 50 studentische Hilfskräfte Budget ~ 7,2 Mio. Euro (2012) vier Abteilungen Kooperation Forschungsgruppe der TU Dresden TU Bergakademie Freiberg
5 Forschungsschwerpunkte Verkehr, Energie und Umwelt Verkehrssystemtechnik Elektromobilität Fahrzeugbau und Antriebstechnologien Energiewandler- und Speicher Leistungselektronik und Sensortechnik automatische Fahrzeugführungs- und Fahrerassistenzsysteme Verkehrsplanung / LCC-Analysen Strategieentwicklung und energiewirtschaftliche Machbarkeitsstudien
6 AutoTram Hintergrund zunehmende Urbanisierung abnehmende Finanzierungsmöglichkeiten für schienengebundene ÖPNV-Konzepte Kosten- und Kapazitätslücke zwischen Straßenbahn und Bus Fahrzeugkosten Infrastrukturkosten Zielmarkt Großstädte in Schwellenländern
7 AutoTram Systemvorteile Systemvorteile Lebenszykluskosten Transportkapazität Ausweichflexibilität einfache Infrastruktur low-zero-emission Fahrkomfort
8 AutoTram Lebenzykluskosten LCC Investitionen Mio / km 10 BusBahn 5 Straßen- / Stadtbahn 2.5 AutoTram Trolleybus (18 m) Dieselbus (18 m) Betriebskosten / Fahrzeug / km
9 AutoTram Innovative Elektromobilität im ÖPNV historische Stadtrundfahrt
10 AutoTram Demonstrator für E-Mobilität im ÖPNV bahntypisches Design bustypische Merkmale hybrider Antriebsstrang dualer Energiespeicher prädiktives Energiemanagement Leichtbaukonstruktion Mehrachslenkung hohe Transportkapazität AutoTram Demonstrator Länge 18 m, Breite 2.5 m Gewicht 19 t 3 ASM, max. 60 km/h
11 AutoTram Extra Grand bahntypisches Design bustypische Merkmale hybrider Antriebsstrang dualer Energiespeicher prädiktives Energiemanagement Leichtbaukonstruktion Mehrachslenkung hohe Transportkapazität AutoTram Extra Grand Länge 30 m, Breite 2.5 m Gewicht 44 t 2 Powerpacks
12 Hybride Speicherkonfiguration Beispiel AutoTram
13 Anwendungstrends Projektbeispiel Induktives Laden in Fahrt Wirkungsgrad, Luftspalt, EMV Verbrauch PKW 0,15 0,35 kwh/km 18 m Bus 2 3 kwh/km Leistungsbedarf 5 kw/t, 40 t => 200 kw Mindestabstand 15 LKW/km P = 3 MW
14 Schnellladevorgänge im ÖPNV Docking System fahrzeug- und wegseitiger Energiespeicher basierend auf Doppelschichtkondensatoren Hochleistungsübertragung 1000A, 700 V Hochleistungs-DC/DC-Wandler Kontaktsystem vollautomatische Schnellladung
15 Hybrider Antriebsstrang Brennstoffzellencluster Brennstoffzelle HY-80 Ballard Nennleistung 2 x 80 kw nutzbare Leistung 70 kw (+/- 5 %) Spannung VDC Gewicht 218 kg Volumen 250 l
16 Hybrider Antriebsstrang Schwungradspeicher Gyrobus 1955 FlyWheel EMAFER RoV-II CCM Energieinhalt 5.3 kwh / 4 kwh Leistung 200 kw / 325 kw max. Drehzahl min -1 Spannungsniveau 500 VDC VDC Gewicht 420 kg / 950 kg Lebensdauer h kardanische Ausführung Quelle: Oerlikon
17 Hybrider Antriebsstrang Doppelschichtkondensator Maxwell Modul BMOD0165 P048 B01: Kapazität 165 F Nominalspannung 48,6 V Hochleistung-System: 5 Stränge à 11 Module Energieinhalt 3 kwh max. Spannung 535 V
18 Hybrider Antriebsstrang Lithium-Ionen Batterie Li-Tec High-Energy-Zelle: Kapazität 40 Ah Nominalspannung 3,6 V Batteriesystem: 3 Stränge à 8 Module à 12 Zellen Energieinhalt 42 kwh max. Spannung 400 V Luftgekühltes Batteriepack der AutoTram
19 Wachstumskern AutoTram Ziele Fahrzeug im öffentlichen Straßenraum fahrbar (mit Ausnahmegenehmigung) Manövrierbarkeit vergleichbar mit Gelenkbus Einhaltung BOKraft-Kreis serieller Hybridantrieb auf rein elektrischen Betrieb adaptierbar Prototyp für Liniendienst mit Einzelzulassung Test im Liniennetz der DVB AG
20 AutoTram Extra Grand Von der Vision zur Wirklichkeit
21 AutoTram Extra Grand Technische Daten Gesamtlänge: 30,73 m maximales Gesamtgewicht: 44,662 t Sitzplätze: 96, Stehplätze: bis 160 (je nach Ausstattung) Antriebsmotoren: 2 x 160 kw (max. 240 kw) PSM der Fa. Wittur 2 angetriebene Achsen Gesamtgeneratorleistung: 455 kw Gesamtspeicherleistung: 540 kw
22 AutoTram Virtuelle Tour
23 AutoTram Extra Grand Innovationen serieller Hybridantrieb mit zwei Generatoreinheiten Grundlast Spitzenlast Kombispeicher, bestehend aus Li-Ion-Batterien und Supercaps vergleichsweise hohe Manövrierfähigkeit mit reiner Fahreraktion Fahrmotoren (PSM) mit innovativem Querkühlkonzept (luftgekühlt) überarbeitetes Kreuzgelenk (Hübner) eine zusätzliche Sitzreihe Mehrachslenkung
24 AutoTram Extra Grand Mehrachslenkung spurtreue Fahrzeugführung Sollwegberechnung in Echtzeit Abweichung < 0,2 m geschwindigkeitsunabhängig
25 Mehrachslenkung Fahrversuche ELENA
26 Mehrachslenkung AutoTram Extra Grand
27 Mehrachslenkung Rückwärtsfahrt AutoTram Extra Grand
28 Highlights HandyTicket Deutschland ca. 50 Verkehrsunternehmen/-verbünde in 19 Nahverkehrsregionen ca Tickets/Tag Aufgaben Fraunhofer IVI Mitwirkung an Gesamtkonzeption Entwicklung der Systemkomponente zur dynamischen Erzeugung von HandyTickets Integration regionaler Fahrplanauskünfte
29 Highlights ÖPNV-Navigation SMART-WAY ÖV-Verbindungsanfrage Fahrgastortung Navigationsbeginn bei Fahrtantritt ungeplante Störungen Baustellen, Umleitungen geplante Fahrtunterbrechungen Einkauf, Zwischenziel» Schutzengel«-Funktion echte Navigation im ÖV-Netz kontinuierliche Führung zum Endziel
30 Fazit AutoTram Extra Grand Testfahrten des Prototyps in Dresden 2013 nationale und internationale Vermarktung
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