Best ebus Climate. Entelligence makes the distance. Bus Competence for. Spheros Products for Best ebus Climate

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1 you Bus Competence for Spheros Products for Best ebus Climate Entelligence makes the distance Eine neu entwickelte Regelungssoftware verknüpft und steuert die Spheros- Komponenten miteinander und erhöht die Distanzen der möglichen Laufleistungen. In Abhängigkeit von den Umgebungsbe- dingungen, im Wesentlichen der Temperatur, dem Batterieladezustand und der geografischen Position, wählt das Regelungssystem immer die Komponente mit der maximalen Effizienz aus. Best ebus Climate

2 Editorial Liebe Leserinnen und Leser, die E-Mobilität und die Elektrifizierung der Nebenverbraucher stellen eine der spannendsten Herausforderungen unserer Zeit dar. Viele Probleme sind noch nicht gelöst, dennoch wissen wir, dass Elektro-Busse das Bild in den modernen Metropolen der Zukunft prägen werden. Die Hintergründe sind so einfach wie mannigfaltig. Sie produzieren weniger Treibhausgase, Schadstoffe und weniger Lärm, was unterm Strich zu einer höheren Lebensqualität führt. Wir sind davon überzeugt, dass in der Elektromobilität die Zukunft, vor allem die des Nahverkehrs liegt. Demgegenüber steht die Diskussion um das begrenzte Angebot an nutzbarer Abwärme zum Heizen von Hybrid- und Elektrobussen sowie die geringe Energiedichte heutiger Traktionsbatterien. So ist es möglich, dass wir auf der einen Seite zwar über elektrische Zuheizer sprechen, um die Fahrgastraumtemperatur emissionsfrei zu erreichen, gleichzeitig aber immer noch an fossilen Brennstoffen festhalten müssen, deren Vorzüge und Wirkungsweisen noch nicht ganz zu ersetzen sind. Das hat etwas von Steinzeit gegen Zukunft, etwas von der Erfindung des Feuers und neuen Energieträgern, die wir vielleicht noch gar nicht alle kennen. Für uns als Spezialisten für Busklima gibt es nicht das eine optimale Klimatisierungskonzept, der Schlüssel liegt vielmehr in einem ganzheitlichen Ansatz einem Zusammenspiel von diversen Fahrzeugkonzepten, Umgebungssituationen und bis ins Detail durchdachten Klimatisierungskomponenten. Unsere Aufgabe ist es, die im Omnibus begrenzt verfügbare elektrische Energie sparsam zu nutzen und darüber hinaus alle Möglichkeiten der Energierückgewinnung auszuschöpfen. Genau hierzu muss man dem E noch die Intelligenz hinzufügen. Diese besteht aus einem innovativen übergeordneten Regelungssystem, konsequentem Leichtbau in den Klimakomponenten und modernster Leistungselektronik. Die Entelligence hilft beim Sparen, also den Energieverbrauch durch eine kluge Klimatisierungsstrategie zu reduzieren und im Gesamtsystem Bus für längere Reichweiten zu sorgen. Dr. Robert Basile Director Engineering HVAC Products & Systems Entelligence makes the distance Aufgrund der geringen Energiedichte heutiger Traktionsbatterien und dem begrenzten Angebot an nutzbarer Abwärme in Hybrid- und Elektrobussen stellt die Energieversorgung zur Fahrzeug-Klimatisierung noch immer eine zentrale Herausforderung dar. In Abhängigkeit des erforderlichen Leistungsbedarfes der jeweiligen HVAC Komponenten und den Umgebungstemperaturen muss in der Konsequenz mit Reichweitenreduzierungen um mehr als 50% gerechnet werden. Dieses Energiedefizit bestmöglich zu kompensieren, erfordert innovative Lösungsansätze, bei denen Klimatisierungs- und Heizungslösungen die begrenzten Energieressourcen bestmöglich nutzen. Dies führt zu einer nachhaltigen Effizienzsteigerung, zu einer Vergrößerung der verfügbaren Reichweite und letztlich zu einem ökologischen und ökonomischen Betrieb der Omnibusse. Vorrausetzung hierfür ist zuallererst die Verwendung von hochinnovativen Klimatisierungskomponenten (Klimaanlagen, Wärmepumpen und Heizgeräten), welche die höchsten Ansprüche an Energieeffizienz und Leichtbau erfüllen. Berücksichtigt man darüber hinaus die spezifischen Anforderungen an einen Hybrid- oder Elektrobus, lassen sich Heiz- und Abkühlstrategien entwickeln, die im Gesamtsystem mittels einer übergeordneten hochintelligenten Regelung auf sehr effiziente Weise betrieben werden können. Ganzheitliche Klimatisierung auf technisch höchstem Niveau Dafür steht die Spheros Entelligence, ein ganzheitlicher Ansatz zur ökologischen und ökonomischen Klimatisierung von Hybridund Elektrobussen auf höchstem Niveau. Erstmalig werden unterschiedlichste Klimatisierungskomponenten mittels einer neu entwickelten Regelungssoftware miteinander verknüpft und angesteuert. In Abhängigkeit von den Umgebungsbedingungen (im Wesentlichen der Temperatur), dem Batterieladezustand und der geografischen Position wählt das Regelungssystem immer die Spheros Komponente mit der maximalen Effizienz aus. Dahinter verbirgt sich eine intelligente Klimatisierungsstrategie für Omnibusse. Hierbei wird im Vorfeld der notwendige Energiebedarf für die jeweilige Klimatisierungsaufgabe abgeschätzt und die Komponenten der Wahl mit Hilfe eines Optimierungsverfahrens ausgewählt. Dementsprechend kann aus den verfügbaren Klimatisierungskomponenten (z.b. fossil oder elektrisch betriebenes Heizgerät, Wärmepumpe ) gemäß dem momentanen Heizleistungsbedarf, den vorhandenen Restriktionen (Fahren in einer emissionsfreien Zone) oder den noch verfügbaren elektrischen Ressourcen (Ladezustand der Traktionsbatterie, SOC) die effizienteste Komponente für den jeweiligen Anwendungsfall ausgewählt werden. Bei Bedarf können aber auch unterschiedlichste Wärmequellen gleichzeitig in einem Boost-Modus eingesetzt werden. Die Kommunikation mit der Spheros Entelligence wird über das Spheros Body Interface (SBI) abgebildet. SBI steht für ein evolutionäres Human Machine Interface (HMI) für Omnibusse und bietet erstmalig eine Oberfläche für Analysewerte und Rückmeldungen an den Benutzer. Zusammenfassend steht Spheros Entelligence für innovative HVAC- Lösungen, die ihren Beitrag dazu leisten, vorhandene Energieressourcen bestmöglich zu nutzen und damit die Reichweite von Hybrid- und Elektrobussen signifikant zu erhöhen ganz nach dem Motto Entelligence makes the distance.

3 Unsere Helden des Entelligence Bus Climate Es braucht Helden, auch wenn es nur besondere HVAC-Komponenten sind. Aber man braucht eben solche besonderen Einheiten, damit aus guter Busklimatisierung ein best-ebus-climate wird: Anlagen, welche besonders auf die Anforderungen an die Elektromobilität im Nahverkehr ausgerichtet sind. Wir haben sie! Batteriekühlung Batteriekühlung Wer jetzt und in Zukunft über Elektromobilität nachzudenken hat, sollte sich besonders um das Kernstück dieser Antriebe kümmern: die Batterie. Um ihre Leistung im und auch vor dem Betrieb optimal zu nutzen, muss sie in einem engen Temperaturfenster gehalten werden. Hierfür haben wir den E-Cooler entwickelt, der der Batterie die beim Laden und Entladen entstehende Wärme vom Leib hält. Bei Bedarf übrigens auch die Kälte, weil der E-Cooler auch als Heizung arbeiten kann. Klimaanlage E-Cooler REVO-E Kompaktanlage Klimaanlagen Die REVO-E mit ihrem elegant verpackten Verdichter auf dem Dach ist unser komplett neues Konzept für Hybrid-, Elektro- und Trolleybusse. Sie bietet eine wärmespendende Kreislaufumkehr und ist durch ihren hermetisierten Kältemittel-Kreislauf nahezu wartungsfrei. Heizgerät Pumpe Controller Alu-Frontbox Die neuen Hochvolt PTC Heizer ergänzen unsere Heizsysteme. Sie kommen immer dann zum Einsatz, wenn im Wärmepumpenbetrieb die Ausblastemperaturen erhöht werden müssen, Enteisungsvorgänge ablaufen oder einfach zusätzlicher Heizbedarf besteht. Im Betrieb lassen sich die PTC-Heizer mittels einer von Spheros entwickelten elektronischen Control Unit stufenlos regeln. Thermo H Heizgeräte Unser Hybridheizgerät Thermo H vereint die Vorteile beider Energieformen (Elektro und Diesel) in einem Gerät. Vor der Fahrt kann emissionsfrei vorgeheizt und bei tiefen Außentemperaturen während des Fahrbetriebes zugeheizt werden, um den Speicher der Traktionsbatterie nicht unnötig zu belasten. Zentrales Bauteil ist hier der Wärmeüberträger: An diesen sind beidseitig jeweils ein E-Steuerkopf bzw. ein Brennerkopf montiert. Frontbox Frontbox Ein alt bekanntes Bauteil bekommt mit den modernen Anforderungen intelligenter Busklimatisierung eine ganz neue Aufgabe: Sie muss mitdenken! Denn ob beim Heizen oder Kühlen, sie muss die anderen Komponenten unterstützen und sich um den Fahrerplatz unabhängig vom Passagierraum kümmern. Citysphere Kompaktanlagen Unsere Kompaktanlage Citysphere für Stadt-, Mini- und Midi- Busse erzielt mit dem von uns entwickelten Windchill-Effekt ganz einfach stets angenehm empfundene Temperaturen. Wartungskosten entfallen und Serviceaufwendungen erweisen sich als extrem gering. SPump Pumpen Im Zuge der Entwicklung innovativer HVAC Komponenten hat sich Spheros schon vor Jahren dazu entschieden, auch die erforderlichen Pumpen in Eigenregie herzustellen. Erstmalig wartet eine Spheros Pumpe mit einem wasserdichten ECMotor (IP 68 geprüft) auf bürstenlos und magnetgekuppelt, versteht sich von selbst! Das integrierte Steuergerät wird für Zusatzfunktionen genutzt, die völlig neue Einbauorte und Einsatzgebiete wie z.b. zur Kühlung von Hybridkomponenten eröffnen. Spheros Body Interface (SBI) Controller In der intelligenten Vernetzung der HVAC-Komponenten im Omnibus liegen die Lösungen der modernen Elektromobilität. Im modularen Spheros Body Interface Concept (SBI) bildet die Zentraleinheit einen ergonomisch gestalteteten und selbst erklärenden Controller. Anzeigeelemente sind bereits vorhandene Displays oder das Spheros 4,3 Display. Technologie für Ihren Bus, wie man sie aus der PKW Oberklasse kennt!

4 Der Film, der mehr sagt, als tausend Worte Es ist eine Weltpremiere, vielleicht sogar mehr als das. Vielleicht ist es überhaupt das erste Mal, dass sich ein Film mit solch innovativen HVAC-Lösungen in der Elektromobilität des Nahverkehrs auseinander setzt. Er zeigt eine E-Bus-Fahrt durch eine imaginäre Stadt innerhalb der vier Jahreszeiten (Winter Frühling Sommer Herbst Winter) und innerhalb eines Tages- Zyklus (Morgen, Mittag, Nachmittag, Abend). Ein Film erklärt die Entelligence sehen Sie selbst: Weltweite Busnachfrage je Kraftstofftyp Es sind schöne Bilder, schöne Illustrationen und ein schönes Design, in die der Film komplexe Themen wie Klimatisierungslösungen im öffentlichen Personennahverkehr oder lastsynchrones Thermomanagement gekonnt umsetzt. Es ist früh am Morgen und Winter, als ein Bus noch in seinem Nachtdepot steht und seine Systeme sich auf seinen Einsatz vorbereiten. Mit Hilfe einer nachempfundenen Head-up Darstellung werden die unterschiedlichen Zustände im und außerhalb des Busses in einer leicht verständlichen Datengrafik angezeigt. Man sieht, wie er im Depot intelligent vorkonditioniert wird, um diese Energie für die anschließende Fahrt nicht mehr abrufen zu müssen. Dann beginnt die Fahrt aus dem Depot heraus, hinein in eine Stadt, Wir sind nicht die Einzigen, die in der Elektromobilität die Zukunft sehen. 14, (thousand units) in sich wechselnde Tageszeiten und sich parallel dazu ebenfalls wechselnde Jahreszeiten. Die Datengrafik informiert über die sich dabei verändernden Zustände wie Außentemperatur oder Ladezustand der Batterien. Es wird deutlich, dass in den verschiedenen Außenbedingungen die Anforderungen an die Elektromobilität und dabei besonders die Beanspruchung der innovativen HVAC-Lösungen genauso verschieden sind. So erkennt man schnell, dass eine Fahrt durch einen Morgen im Winter ganz andere Ansprüche an die Energieströme in einem E-Bus stellt, als eine Fahrt durch den Nachmittag im Herbst. Aber sehen Sie selbst, unter oder auf dem Spheros youtube Kanal. Diesel Gasoline CNG / LNG Hybrid / Electric Source: The Freedonia Group, Inc. Vollelektronische Aufdachklimaanlage REVO-E mit Wärmepumpe und Citysphere S bilden eine Einheit auf dem Hybridbus. Mehrfach erprobt und bewährt Wie lässt sich der Energiehaushalt im Hybridbus verbessern, die Ressourcen schonen und damit die Reichweite verlängern? Antworten hierauf liefert der Spheros Entelligence Ansatz - nicht nur in der Theorie, sondern bereits in laufenden Pilotprojekten, welche einerseits in Zusammenarbeit mit dem E-Bus Hersteller Bozankaya, andererseits mit den Dresdner Verkehrsbetrieben durchgeführt werden. In beiden Fällen wurde ein spezielles vollelektrisch betriebenes Klimasystem, das nach dem Wärmepumpenprinzip arbeitet, implementiert. Die Idee hierbei ist, das System vorwiegend in den Übergangszeiten Frühling und Herbst als auch im Winter als Heizung zu nutzen, indem der Umgebungsluft Energie entzogen wird. So kann der Fahrgastraum bereits bei moderaten Außentemperaturen wirksam und damit energiesparend temperiert werden. Eine Zusatzheizung ist dann nur noch bei sehr tiefen Temperaturen notwendig. Im Sommer ergibt sich der umgekehrte Effekt zur Innenraumkühlung. Durch die effiziente Verschaltung der Klimakomponenten und den Einsatz der Wärmepumpe wird Strom gespart, der Dieselmotor muss weniger häufig starten, um die Batterie nachzuladen, was wiederum den CO2 Ausstoß reduziert. Hinsichtlich der Behaglichkeit im Passagierraum gibt es dabei keinen Unterschied. So wurden für Forschungswecke im Rahmen des Projektes Pilotlinie 64 Effiziente Elektromobilität in Dresden zwei Klimaanla- gen des Typs REVO-E mit Wärmepumpenfunktion, eine Fahrerplatzklimatisierung Citysphere S und zwei Dieselheizgeräte (Thermo 230 und Thermo 350 ) in einen Stadtbus der Dresdner Verkehrsbetriebe verbaut. Die Grundeinheit der REVO-E mit ihren hocheffizienten Einzelkomponenten und dem intelligenten Regelungskonzept wurde bereits 2013 auf den Markt gebracht und hat sich im Straßenverkehr vielfach bewährt. Die Kälteleistung der Anlage beträgt 26 KW, die Heizleistung liegt bei 14 kw. Eine speziell entwickelte Komponentenverschaltung ermöglicht es, die Klimaanlage bei niedrigen Außentemperaturen auch als Wärmepumpe (Heizung) nutzen zu können. Für Validierungsfahrten wurde das Fahrzeug mit zahlreichen Sensoren ausgestattet, mit deren Hilfe alle erforderlichen Daten wie Temperatur, Druck, Strom, Spannung, Helligkeit aufgenommen werden. Wissenschaftler der TU Dresden versuchen in diesem Projekt, gezielt Maßnahmen zur Effizienzsteigerung von Omnibussen im Linienbetrieb auszuarbeiten. Mit der Spheros Entelligence, unserer Meinung nach dem derzeit effizientesten Klimatisierungssystem für Omnibusse, konnten die ersten Validierungsfahrten mit einem Elektrobus der Firma Bozankaya sehr erfolgreich abgeschlossen werden. Auch hier wurden über zahlreiche Sensoren im Fahrzeug alle erforderlichen Daten wie Temperatur, Druck, Strom, Spannung, SOC, etc. aufgenommen. Über eine GPS-Ortung wird darüber hinaus die jeweilige Position des Busses festgestellt. Sileo E-Bus von Bozankaya. Auf Basis der gesammelten Daten wird die effizienteste Klimatisierungsstrategie vorausschauend für den jeweiligen Anwendungsfall ermittelt. Die ersten Messergebnisse haben die Erwartungen unserer Experten nicht nur bestätigt, sondern sogar übertroffen. Die Validierungsfahrten belegen die Funktionalität des Systems und unterstreichen nochmals das enorme Potential der Spheros Entelligence.

5 e-heizen Filterwechsel Gewichtsreduktion Strom R134a Diesel Klimaanlage Kältemittel R1234yf E-Bus Wartung R744 Gutes CO2 100 Megawatt böses CO2? Füllstand Batterien Undichtigkeit bergab Fuhrpark Neues Headquarter mit Technologiezentrum am Standort Deutschland Im Frühjahr 2015 hat die Spheros Gruppe in Gilching bei München ein neues Headquarter mit zentraler Entwicklung, Versuch, Prototypenbau und Verwaltung mit einer Gesamtfläche von rund m 2 bezogen. Das rapide Wachstum im Markt, die kontinuierliche Weiterentwicklung der bestehenden Produktlinien sowie die Neuorientierung in neue Produktgruppen und Technologiefelder stellen zunehmend Ansprüche an den Spheros Hauptstandort. Das neue Büro-, Labor- und Testgebäude mit rund m 2 bietet nicht nur Platz für weiteren Personalaufbau, sondern schafft aufgrund seiner technischen Ausstattung auch die Voraussetzungen, den wachsenden Anforderungen an den Markt sowie neuen Entwicklungs- und Kundenprojekten gerecht zu werden wird eine befahrbare Busklimakammer für (Doppelstock-) Busse bis 20 Meter in Betrieb genommen. Eine zweite Fahrspur ermöglicht, parallel zu Klimatests Versuchsfahrzeuge auf- bzw. umzurüsten oder z.b. auf Felderprobungen vorzubereiten. 09/15 Änderungen und Irrtümer vorbehalten Printed in Germany Spheros GmbH 2015