ELEKTRISCHER ALTSTADTBUS INNOVATIONSPLATTFORM E-BUS EIN PRAXISBERICHT AUS DEM TÄGLICHEN EINSATZ AVL SOFTWARE AND FUNCTIONS GMBH Mathias Deiml, Konstantin Walter, AVL Software & Functions, November 2017
Inhalt Einführung: Motivation, Linie, Fahrplan Fahrzeug: Technische Spezifikation Umbau AVL Übergabe BUS, Start Linienbetrieb Ladezyklen im realen Linienbetrieb Version 1.0 Mathias Deiml, Konstantin Walter November 2017 2
INFOS VON RVB BZGL. NUTZUNG UND DIENST Midi-Bus, 8 m ca. 1400 Fahrgäste pro Tag Dienstzeit 8:40 20:45 Uhr, Mo Fr Zykluslänge: ca. 3.8 km Gesamtstrecke pro Tag: ca. 88 km Aus/Einrückfahrt: 3.6 km Maximale Geschwindigkeit: 60 km/h Steigfähigkeit: Keine besonderen Anforderungen angenommenes Gesamtgewicht: 12t Normbeschleunigung: ca. 0.9 m/s 2 Zykluszeit: 23 min (30 mit Laden) Anzahl Fahrzeuge: 4 + 1 Durchschnittsgeschwindigkeit: ca. 10km/h Version 1.0 Mathias Deiml, Konstantin Walter November 2017 3
INNENSTADTPLAN: FAHRPLAN: Version 1.0 Mathias Deiml, Konstantin Walter November 2017 4
Konkret werden in Regensburg 4 Busse für den Linienbetrieb benötigt. 4 L-Busse; Rampini Serie Es wurden insgesamt 5 Rampini Serienbusse angeschafft, einer davon als Forschungsfahrzeug, bei dem technische Innovationen Made in Regensburg installiert und getestet werden können. Dieses Fahrzeug wird ebenfalls auf Linie eingesetzt, muss also die gleichen Anforderungen bzgl. Zuverlässigkeit und Sicherheit gewährleisten. 5. Bus: Innovationsbus Version 1.0 Mathias Deiml, Konstantin Walter November 2017 5
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RAMPINI BUS ABMESSUNGEN - LEISTUNGSDATEN Max. Leistung = 122kW Max. Drehmoment = 530Nm Leergewicht = 8500kg Zul. Gesamtgewicht = 12000kg Verbrauch (worst case Werksangabe) = 119kWh/100km Batteriekapazität = 96kWh Batteriespannung = 600V Ladeleistung (Pantograph) = 60kW Max. Reichweite = 80km Max. Geschwindigkeit = 63km/h Max. Steigung = 16% 3-ph. Laden am Netz = 20kW Pantographladen = 60kW Batteriekonditionierung = heizen/kühlen Batterieorte: 3xDach, 1xTankraum, 5xMotorraum [Quelle der Prinzipbilder: Rampini Betriebs und Wartungshandbuch] Version 1.0 Mathias Deiml, Konstantin Walter November 2017 7
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FUNKTIONSSTRUKTUR ÄNDERUNGEN PHASE 1: REGENSBURGER ANTRIEBSTECHNIK Version 1.0 Mathias Deiml, Konstantin Walter November 2017 9
E-MOTOR - KENNFELDER Version 1.0 Mathias Deiml, Konstantin Walter November 2017 10
SYSTEMINTEGRATION DES AVL ANTRIEBS IN DEN ORIGINAL RAMPINI BUS Mechanische, elektrische und thermische Integration des Elektromotors Umbau in den Werkstätten und mit Unterstützung der RFG Version 1.0 Mathias Deiml, Konstantin Walter November 2017 11
SYSTEMINTEGRATION DES AVL ANTRIEBS IN DEN ORIGINAL RAMPINI BUS Mechanische und elektrische Integration vom Umrichter und der VCU (Vehicle Control Unit) Version 1.0 Mathias Deiml, Konstantin Walter November 2017 12
SYSTEMINTEGRATION DES AVL ANTRIEBS IN DEN ORIGINAL RAMPINI BUS EMV Zertifizierung des AVL Antriebs nach ECE R10.05 bei CSA in Straubing (notwendig für die TÜV Freigabe) Version 1.0 Mathias Deiml, Konstantin Walter November 2017 13
SYSTEMINTEGRATION DES AVL ANTRIEBS IN DEN ORIGINAL RAMPINI BUS Funktionale Integration Funktional setzt der AVL Antrieb auf dem Fahrzeug CAN Bus J1939 auf welcher bereits gewisse Sicherheiten (Redundanzen) bietet. Chassis Controller Wabco EBS HV Batterie Vehicle CAN J1939 AVL Drivetrain AVL VCU Powertrain CAN AVL PI 800 Inverter AVL Motor Version 1.0 Mathias Deiml, Konstantin Walter November 2017 14
SYSTEMINTEGRATION DES AVL ANTRIEBS IN DEN ORIGINAL RAMPINI BUS Funktionale Integration Adaptierung des Antriebs an die Schnittstellen im Bus Adaptierung des serienmäßigen Not Aus Konzepts an den neuen Antrieb Kühlungsadaptierung Zusätzliche funktionale Erweiterungen Drehmomentüberwachung des Antriebs Drehrichtungsüberwachung des Antriebs Drehmomentbegrenzung des Antriebs wegen Getriebeschutz und Fahrbarkeit Implementierung einer Funktion welche Schwingungen im Antriebstrang dämpft (Anti Jerk) Version 1.0 Mathias Deiml, Konstantin Walter November 2017 15
SYSTEMINTEGRATION DES AVL ANTRIEBS IN DEN ORIGINAL RAMPINI BUS Anti Jerk Funktion dämpft die Schwingungen der Drehzahl deutlich ohne Anti Jerk mit Anti Jerk Version 1.0 Mathias Deiml, Konstantin Walter November 2017 16
SYSTEMINTEGRATION DES AVL ANTRIEBS IN DEN ORIGINAL RAMPINI BUS Jungfernfahrt am 02.05.2017 für den EMIL Innovationsbus Gleichzeitig Start Linienbetrieb mit den vier originalen Rampini Bussen Version 1.0 Mathias Deiml, Konstantin Walter November 2017 17
SYSTEMINTEGRATION DES AVL ANTRIEBS IN DEN ORIGINAL RAMPINI BUS TÜV Abnahme Begutachtung der Änderungen am elektrischen Antriebstrang Prüfung der Spannungsfestigkeit an der Leistungselektronik, Motor und Verkabelung Messung des Isolationswiderstandes Messtechnische Teilprüfung des Spannungsabfalls am Potentialausgleich Prüfung des HV Sicherheitskonzeptes Prüfung von Fehlerdiagnosen Überprüfung der Einhaltung von Berührschutzvorschriften in Anlehnung an die UN/ECE R100.01 Begutachtung der Funktionalen Sicherheit des Antriebsstrangs der durch die Umrüstung modifizierten Teilumfänge Durchführung von Fahrtests - verschiedene Bremsmanöver Erstellung Technischer Bericht / Messprotokolle 30/62 StVZO für Nachweisliste Erstellung des Abnahmegutachtens gem. 19(2) StVZO Version 1.0 Mathias Deiml, Konstantin Walter November 2017 18
Lessons Learnt Mechanische Feinjustierung des Antriebs Erstellung eines EMV Gesamtkonzepts Sonderfunktionen wie Getriebeschutz und Anti Jerk Version 1.0 Mathias Deiml, Konstantin Walter November 2017 19
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ÜBERGABE BUS START LINIENBETRIEB Version 1.0 Mathias Deiml, Konstantin Walter November 2017 21
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REALER TAGESVERLAUF (09.11.2017) Start Betriebshof Start erste Runde Start zweite Runde Start erste Nachladung Ankunft Betriebshof Ende Linienbetrieb 100 % 93 % Nachladung 78 % 80 % Pause ohne Nachladung (1) (2) (3) (1) (2) (1) (2) (1) (1) (1) (2) (3) (1) (1) (1) (1) (2) (2) Linienbetrieb Version 1.0 Mathias Deiml, Konstantin Walter November 2017 23
VERGLEICH: REALE NACHLADUNG MIT SIMULATION Batterieparameter: Anfangsladung 160 Ah; minimale Batterieladung 67 Ah (bei 70% SOC) Ladeparameter: 60 kw (Maximalwert) Routendaten: Gesamtstrecke: 79,8 km; Anzahl Fahrzyklen: 21; Fahrzykluslänge: 3,8 km Messung Innovationsbus im Herbst Simulation (1) 100 % Nachladung (2) 70 % 10 % (3) 33 % Runde 1 Runde2 Nachladung jede 2. Runde Nachladung jede 2. Runde (1) Normal (2) Sommer (3) Winter Simulation Verbräuche Originalbus: 1,35 kwh/km Messung Verbrauch Innovationsbus: 1,2 kwh/km (davon 0,5 kwh/km für den AVL Antrieb) Fazit: Messung bestätigt Simulation Version 1.0 Mathias Deiml, Konstantin Walter November 2017 24
Zusammenfassung Die erste Phase, den Innovationsbus mit Regensburger Antriebstechnik auszustatten, ist abgeschlossen Die technischen Ziele und Vorgaben wurden eingehalten Vielen Dank an die Kollegen von RFG für die kompetente Unterstützung während des Projekts Wissenschaftliche Projektbegleitung erfolgt durch OTH Der Innovations-E-Bus bietet ein weites Spektrum an Aktivitätsbereichen für unterschiedlichste Firmen und stellt eine Innovationsplattform für Förderprojekte dar. Version 1.0 Mathias Deiml, Konstantin Walter November 2017 25
CONTACT AVL Software and Functions Regensburg, Germany Coup-e 800 in new corporate design, September 2014 Referent: Konstantin Walter AVL Software and Functions GmbH, Tel. +49 (0)941 63089-114 Konstantin.Walter@avl.com D-93059 Regensburg Version 1.0 Mathias Deiml, Konstantin Walter November 2017 26