Universität Duisburg / Essen

Allgemeine Betriebswirtschaftslehre und Automobilwirtschaft

Der Lehrstuhl für Allgemeine Betriebswirtschaftslehre und Automobilwirtschaft untersucht im Rahmen des colognE-mobil Projektes die Kundenakzeptanz von Elektrofahrzeugen. Dies soll die Anforderungen spezifischer Nutzergruppen an E-Fahrzeuge offenlegen. Die Untersuchung gliedert sich in verschiedene Teilstudien, welche im Folgenden kurz dargestellt werden.

1 - Akzeptanz von E-Fahrzeugen in Fuhrparks

In einer ersten Teilstudie wurde die Akzeptanz von Elektrofahrzeugen in deutschen Fuhrparks erforscht.
Die wesentlichen Ergebnisse sind:

• Marktpotential für ein bis zwei E‐Poolfahrzeuge pro Unternehmen ist bereits vorhanden.
• Höhere Gesamtkosten für E‐Fahrzeug werden vom Großteil nicht akzeptiert.
• Das positive Image des E‐Fahrzeuges kann die Akzeptanz begünstigen („Aushängeschild“).

2 - Akzeptanz von E-Fahrzeugen in der Bevölkerung

In einem nächsten Schritt werden in einer Experiment-Studie die Wahrnehmung und Reaktionen auf Elektrofahrzeuge getestet. Dazu werden Fußgänger (insbesondere auch Personen mit Sehbehinderung), Radfahrer und Inlineskater einer Verkehrssimulation mit E-Fahrzeugen ausgesetzt.


Zudem erfolgt im Rahmen dieser Teilstudie die Beobachtung eines ausgewählten Verkehrsraumes. Hier soll in einer realen Situation getestet werden, ob durch Elektrofahrzeuge Veränderungen im Fußgängerverhalten hervorgerufen werden.
Zentrale Fragen:

• Wie nimmt die Bevölkerung Elektrofahrzeuge im Straßenverkehr wahr?
• Entstehen durch die geräuscharmen Elektrofahrzeuge neue Risiken im Straßenverkehr?
• Welche Anforderungen ergeben sich für die Konstruktion von Elektrofahrzeugen und die Verkehrsplanung?

3 - Akzeptanz von E-Fahrzeugen bei den Nutzern

In dieser Teilstudie werden Fahrer von E-Fahrzeugen und potentielle Nutzer zum Umgang mit dem Fahrzeug, ihrer Kaufbereitschaft sowie der Akzeptanz verschiedener Preismodelle befragt. Die Fahrer werden zudem beim Betrieb des Fahrzeuges sowie bei den Ladevorgängen beobachtet.
Zentrale Fragen:

• Wie bewertet der Kunde Fahrzeugtechnik und Fahrzeugeigenschaften?
• Gibt es „irrationale“ Kundenhemmnisse (Angst vor Hochspannung etc.) und wie könnten Blockaden abgebaut werden?
• Wie werden objektive Eigenschaften des E-Fahrzeugs bewertet (Reichweite, Ladezeiten, Infrastruktur, Ladenetz etc.)?
• Welche Preise sind für Elektrofahrzeuge erzielbar (Kauf, Leasing, Miete) in Abhängigkeit von der künftigen Kundenstruktur?
• Was sind geeignete Preismodelle für Elektrofahrzeuge?
• Welche Geschäftsmodelle wären denkbar? (Car-Sharing, freies Parken in Innenstadt-Lage, etc.)

Allgemeine Betriebswirtschaftslehre und Operations Management

Potenzielle Nutzer von Elektrofahrzeugen, insbesondere aus dem gewerblichen Bereich, haben besondere Anforderungen an das Leistungsprofil und die Wirtschaftlichkeit von Elektrofahrzeugen.

Der Lehrstuhl für Allgemeine Betriebswirtschaftslehre und Operations Management führt eine Analyse der Anforderungsprofile von spezifischen Nutzergruppen durch.

Gewerbliche Nutzer der Transitklasse, wie Lieferservices, mobile Pflegedienste und Personen mit Behinderung sowie Fuhrparks von Kommunen, die ihren Einsatzbereich im urbanen Raum haben, stehen als spezifische Nutzergruppen im besonderen Fokus.

• Diese speziellen Nutzer sollen bezüglich ihres Anforderungsprofils befragt werden, um festzustellen,
• was die einsatzentscheidenden Anforderungen für Elektrofahrzeuge in den verschiedenen Nutzergruppen sind,
• wo die akzeptanzkritischen Leistungsgrenzen aus technischer Sicht bestehen (z. B. Bewegungsradius, Geschwindigkeit, Gewicht und Tragfähigkeit, Lenkverhalten und Sicherheitsaspekte, Zuverlässigkeit),
• wo akzeptierte Grenzen in Bezug auf die Wirtschaftlichkeit liegen,
• welche Chancen die unterschiedlichen Nutzer mit Elektrofahrzeugen verbinden und wie sie diese bewerten (z.B. Verbundprojekte wie automatische Abrechnung, Flottenmanagement, Diebstahlsicherung, Diagnose und Wartung, anderweitige Nutzung von Energie aus den Fahrzeugen, unterschiedliche Finanzierungsmodelle).

Aus der Analyse der Befragungsergebnisse sollen Erkenntnisse gewonnen werden, wie sich die Erwartungshaltung der speziellen Nutzergruppen gegenüber der Elektromobilität darstellt. Mögliche Ausschlusskriterien aus technischer und wirtschaftlicher Sicht können hierdurch im Vorfeld identifiziert werden. Im Besonderen sind jedoch Einsichten zu erlangen, wie die Einführung der Elektromobilität bei gewerblicher Nutzung erfolgversprechend gestaltet werden kann.

Mechatronik

Ziele - Aufzeichnung und Bereitstellung realer Belastungsdaten von Elektrofahrzeugen

Aufgrund der spezifischen Eigenschaften von Elektrofahrzeugen (z.B. Reichweite, Beschleunigungsvermögen) ist eine deutliche Beeinflussung des Fahrverhaltens gegenüber Fahrzeugen mit verbrennungsmotorischem Antrieb denkbar. Im Rahmen des Projekts werden verschiedenste Messwerte in den Versuchsfahrzeugen aufgezeichnet und anschließend ausgewertet. Unter Berücksichtigung der Randbedingungen (z.B. Verkehrsaufkommen bzw. Tageszeit, Einsatzgebiet: Paketdienst, Shuttle, o.ä.) werden aus diesen Rohdaten charakteristische Fahrzyklen abgeleitet und für weitere Simulationen und gezielte Untersuchungen bereit gestellt.

Straßenbau

Der Lehrstuhl für Straßenbau und Verkehrswesen erforscht im Rahmen des colognE-mobil Projektes die Auswirkungen reduzierter Wahrnehmbarkeit der Elektrofahrzeuge auf die Verkehrssicherheit nichtmotorisierter Verkehrsteilnehmer. Die Motor- und Antriebsgeräusche von Elektrofahrzeugen gegenüber Fahrzeugen mit Verbrennungsmotor sind deutlich geringer. Zusätzlich liegt es im Interesse der Kommunen lärmmindernde Asphalte in Städten und Gemeinden einzusetzen, um die Reifen-Fahrbahn-Geräusche zu vermindern. Beide Entwicklungen führen zu einer reduzierten Wahrnehmbarkeit der Elektrofahrzeuge. Alle nichtmotorisierten Verkehrsteilnehmer, insbesondere Blinde und sehbehinderte Menschen, spielende Kinder, alte Menschen, uvm., sind auf die Geräusche von Fahrzeugen bei der Überquerung einer Straße angewiesen.

Unterschiedliche Wege werden in diesem Forschungsvorhaben beschritten, einige werden nachfolgend kurz beschrieben.

• Erforschung des subjektiven Sicherheitsempfinden nichtmotorisierter Verkehrsteilnehmer
  Aufgrund der geringen Anzahl an Elektrofahrzeugen werden hierfür zunächst Radfahrer (leises Fahrzeug) und Fußgänger in Essen und in Münster befragt. Zeigen Fußgänger in Münster (hohes Radverkehrsaufkommen) ein anderes Sicherheitsempfinden gegenüber Radfahrern als ein Fußgänger in Essen (geringes Radverkehrsaufkommen)? Wie lassen sich die hier erzielten Forschungsergebnisse auf die Interaktion Fußgänger/Elektoauto übertragen?
• Verkehrskonflikttechnik
  Reaktionen zwischen nichtmotorisierten Verkehrsteilnehmern und Elektroautos werden erfasst und dokumentiert, um hieraus das Unfallrisiko abzuschätzen zu können.
• Experimentstudie vor Ort in Köln
  Nichtmotorisierte Verkehrsteilnehmer werden nach ihrer Wahrnehmung der Elektrofahrzeuge befragt.

Mit den Erkenntnissen aus den o.a. und weiteren Untersuchungen sollen Maßnahmen entwickelt werden, die zur Verbesserung der Wahrnehmung geräuscharmer Elektrofahrzeuge, ggf. unter Berücksichtigung lärmmindernder Fahrbahnbeläge, beitragen. Einbezogen werden Erfahrungen und Meinungen von Vertretern verschiedener Verbände wie z.B. Blindenverbände.

Interaktive Systeme / Interaktionsdesign

Im Rahmen des colognE-mobil Projektes wird sich der Lehrstuhl für Interaktive Systeme und Interaktionsdesign mit der Frage beschäftigen, wie künftig die Fahrten- und Routenplanung durch die adaptive und personalisierte Bereitstellung von intelligenten Services unterstützt werden kann. An die Navigationsgeräte der Zukunft werden geänderte Bedingungen gestellt. So müssen zum Beispiel bei Elektrofahrzeugen die kürzere Reichweite und die Ladezeiten mit in die Routenplanung einbezogen werden. Aktuell betragen die Ladezeiten noch mehrere Stunden. Die Problematik dabei ist, dass Fahrer solcher Elektrofahrzeuge nicht über diesen Zeitraum im Fahrzeug sitzen und auf das Ende des Ladevorgangs warten möchten. Deshalb ist es wichtig, diesem Kundenkreis Alternativangebote zur Überbrückung solcher Zeiten zu unterbreiten. Das können beispielsweise Dienstleistungs-, Einkaufs- oder Unterhaltungsangebote in der unmittelbaren Umgebung einer Ladestation sein, die dem Fahrer bereits bei der Planung seiner Fahrten mit offeriert werden.

Des Weiteren sollen Routenempfehlungen künftig personalisiert angeboten werden, also die individuellen Bedürfnisse des Benutzers berücksichtigen können. Es ist dazu wichtig, dass Navigationsgeräte die persönlichen Gewohnheiten ihrer Benutzer lernen und die Routenempfehlungen so an sie anpassen können. Es wäre hier zum Beispiel denkbar, dass ein Navigationsgerät „weiß“, wenn sich der Fahrer in unmittelbarer Nähe seines Wohnortes aufhält. Das Gerät könnte in diesem Fall davon ausgehen, dass eine Unterstützung des Fahrers eher nicht notwendig ist. Der Radius um den Wohnort könnte schrittweise erweitert werden, so dass der Fahrer keine unnötigen Informationen erhält. Stattdessen könnten ihm zusätzliche Informationen zum örtlichen Wetter oder ähnliche Dienste angezeigt werden. Zudem wäre ein Abgleich mit dem persönlichen Informationsmanagementsystem des Fahrers (z. B. PDA) vorstellbar, der eine geänderte Routenführung zur Folge hat, weil beispielsweise noch einige Kleinigkeiten vom Supermarkt benötigt werden.

In einem ersten Schritt werden dazu verschiedene Szenarios mit unterschiedlichen Unterstützungsleistungen erstellt. Dazu werden geeignete Methoden und Konzepte entwickelt, die anschließend hinsichtlich ihrer Gebrauchstauglichkeit zu beurteilen sind.

Energietechnik

Bei den Flottenversuchen entscheiden die Eigenschaften der Batterien über die Funktionalität und die Fahrerakzeptanz. Das Nutzerverhalten des Fahrers bestimmt die Dynamik der Lade- und Entladevorgänge und somit das Alterungsverhalten der Batterien. Das Institut für Energietechnik untersucht Batteriekenngrößen um den aktuellen Ladezustand und die Lebensdauer von Lithium-Ionen-Batterien bestimmen zu können. Mit diesen Untersuchungen können unter anderem Aussagen über die Reichweite und Nutzungsdauer der Fahrzeuge gewonnen werden. Es werden Testverfahren entwickelt bei denen die Batterien mit - für die Lebensdaueruntersuchungen geeigneten Lade- und Entladeraten - belastet. Auf diese Weise wird ein standardisierter Vergleich unterschiedlicher Batterien möglich.
In einem Hardware-in-the-Loop Teststand können die Batterien zudem unter realen Bedingungen getestet werden. Die Batterien liefern die Energie für einen Elektromotor der über eine spezielle Software mit unterschiedlichen Fahrzyklen beaufschlagt wird. Das reale Betriebsverhalten kann mit diesem Teststand experimentell untersucht werden.
Für eine optimale Rückspeisung der Bremsenergie (Rekuperation) soll die Nutzung eines zweiten Energiespeichers untersucht werden. Die Batterie übernimmt dabei die Funktion der primären Energiequelle und ein Supercap (Hochleistungskondensator) die Energieabgabe bei kurzzeitig hohem Leistungsbedarf sowie die Energieaufnahme von hohen Leistungen bei der Rekuperation. Durch die Vermeidung von hohen Batteriebelastungen kann die Lebensdauer der Batterien signifikant gesteigert werden.

Steuerung, Regelung und Systemdynamik

Powermanagement bei batteriebasierten hybriden Antriebssystemen:

• Entwicklung und Optimierung Powermanagement
• Alterung von Lithium-Ionen Batterien

Der Lehrstuhl Steuerung, Regelung und Systemdynamik untersucht im Rahmen des Projektes colognE-Mobil, wie durch das Powermanagement, d.h. durch die Wahl der Betriebsstrategie, Einfluss auf verschiedene Kenngrößen wie z. B. Verfügbarkeit, Effizienz und Lebensdauer des Antriebssystems und seiner Komponenten genommen werden kann.

Für die Auslegung des Powermanagements wird ein Verschleißmodell für Lithium-Ionen-Batterien erstellt, das typische Alterungsmechnismen in Abhängigkeit von der Betriebsbeanspruchung abbildet. Grundlage dieses Modells sind Untersuchungen an Lithium-Ionen-Batterien. Die Alterungsprozesse werden unter dem Einfluss verschiedener typischer Lastprofile untersucht.

Die Validierung des Modells erfolgt anhand von Betriebsuntersuchungen an realen Fahrzeugen von Projektpartnern sowie durch Untersuchungen an einem HiL-Prüfstand für hybride Antriebssyteme unter Verwendung von Lithium-Ionen-Batterien.
Durch die Kopplung des HiL-Prüfstandes an den Fahrsimulator des Lehrstuhls für Mechatronik kann dies auch unter dem Einfluss von realem Fahrerverhalten erfolgen.

Des Weiteren soll untersucht werden, in wie fern der Einfluss des Powermanagements durch den Einsatz eines weiteren diversitären Energiespeichers (SuperCaps) insbesondere hinsichtlich Rekuperationsfähigkeit des Systems, Verschleißminimierung und Erfüllung großer Lastsprünge verbessert werden kann.

Mechatronik

Ziele - Simulation von Lithium-Ionen-Batterien

Bis zum heutigen Zeitpunkt wird die Batterie als entscheidender Schlüsselfaktor für die breite Nutzung von Elektrofahrzeugen angesehen. Daher sind verlässliche Aussagen über das Verhalten dieses Energiespeichers von entscheidender Bedeutung. Gerade äußere Extrembedingungen (z.B. Kälte, Hitze) haben einen großen Einfluss auf die Leistungsfähigkeit der Batterien.
Zur schnellen und kostengünstigen Untersuchung solcher Bedingungen sind Simulationen unerlässlich. Damit die Simulationsmodelle ein realitätsnahes Bild liefern, werden in diesem Projekt verschiedene Modelle entwickelt und anhand realer Batterien überprüft. Diese werden in einem Hardware-in-the-Loop-(HIL)-Prüfstand eingebaut und in die Simulationsumgebung eingebettet.

Städtebau

Um eine möglichst hohe Nutzungsfrequenz und Akzeptanz der öffentlich zugänglichen Ladestationen zu erreichen, ist eine Anbindung an die örtlichen Gegebenheiten notwendig. Das Ziel dieses Arbeitspaketes richtet sich daher an eine intelligente Verbindung der in AP 2.2 ermittelten Standorte mit der städtischen Infrastruktur.

Ein Fokus liegt hier auf der funktionalen Anbindung der Ladepunkte insbesondere an das örtliche ÖPNV-Netz. Es wird hier untersucht, welche der definierten Standorte Schnittstellen mit dem örtlichen ÖPNV-Netz aufweisen und an welchen Stellen sich zusätzliche Verknüpfungenanbieten.Zudem wird der Frage nachgegangen, wie die Ladevorgänge an den verschiedenen Ladepunkten organisiert werden können.

Neben der Anbindung an öffentliche Verkehrsmittel liegt ein Fokus auf einer Angliederung der Ladestationen an die bestehenden Park&Ride- sowie Bike&Ride-Plätze, um so das Angebot „Elektromobilität“ auch für tägliche Pendler attraktiv zu gestalten. Anhand der ermittelten Standorte werden darüber hinaus Vorschläge für die Errichtung weiterer Park&Ride- sowie Bike&Ride-Plätze gegeben.

Das in diesem Schritt erarbeitete Konzept zur Anbindung der Ladepunkte an den bestehenden ÖPNV ist ein wesentlicher Bestandteil des Standort- und Entwicklungskonzepts (AP 2.1).

Städtebau

Die Wahl strategisch sinnvoller Standorte zur Aufstellung von Ladestationen ist für einen alltagstauglichen Einsatz von Elektrofahrzeugen unerlässlich. Der Fragestellung, an welchen Stellen diese Ladestationen platziert werden sollen, widmet sich das Institut für Stadtplanung und Städtebau mit der Bearbeitung des Arbeitspakets 2.2.

Um die Standorteignung verschiedener Punkte im Stadtgebiet zu überprüfen, wird ein Katalog mit qualitativen und quantitativen Kriterien aufgestellt. Mit Hilfe von Geoinfomationssystemenwird ein Strukturmodell entwickelt, welches die mögliche Verteilung öffentlich zugänglicher Ladestationen in Köln verortet.

Diese Standorte werden anschließend nach Realisierungsphasen geordnet, um so aufzuzeigen, welche Standorte in Abhängigkeit von der Zunahme der Elekrofahrzeugezuerst realisiert werden sollen und in welcher Form die Umsetzung erfolgen kann. Diese Einstufung dient einem sukzessiven ökonomischen, Nachfrage orientiertenAufbau der Ladeinfrastruktur.

Zudem werden verschiedene Rahmenbedingungen ermittelt, die als Stellschrauben für die Entwicklung von Elektromobilität fungieren können. Diese Rahmenbedingungen sind beispielsweise den Bereichen Kosten, Bedienung der Ladestationen oder Anreizpolitik zugeordnet. Anhand dieser Rahmenbedigungen werden nun Szenarien entwickelt, in denen die möglichen Entwicklungen von eMobility in Köln für verschiedene Zeiträume durchgespielt und anschließend bewertet werden.

Die Ergebnisse fließen zusammen mit denen des Arbeitspakets 2.1 in ein Standort- und Entwicklungskonzept ein. Dieses gibt zum einen Vorschläge zur direkten Umsetzung des eMobility-Vorhabens in Köln sowie perspektivische Empfehlungen für die Umsetzung bis zum Jahr 2020.

Transportation, Research and Consulting

Der Erfolg der E-Mobilität wird entscheidend davon abhängen, ob Elektrofahrzeuge das bisherige Mobilitätsverhalten ohne wesentliche Einschränkungen ermöglichen werden oder ob mit diesen Fahrzeugen sinnvoll nur eine neue Mobilität realisiert werden kann. Es ist daher erforderlich, anhand realer Mobilitätsdaten auf individueller Ebene zu prüfen, welche Mobilität mit Elektrofahrzeugen problemlos realisierbar ist, welche Personen Einschränkungen hinnehmen müssten und für welche Wegeketten eine E-Mobilität mit den technischen Randbedingungen der nächsten Jahre nicht in Betracht kommt. Dies soll anhand der realen Mobilitätsdaten der Stadt Köln analysiert werden.

Die Daten und Informationen über Wegeketten, Verkehrsströme, Routen im Netz und die räumliche und zeitliche Verteilung der Fahrzeuge stammen aus einem aus empirischen Daten entwickelten sogenannten makroskopischen Simulationsmodell, welches im AP 3.1 von der TRC GmbH entsprechend vielfältiger Fragestellungen weiterentwickelt wird. Mittels verschiedener Szenarien (unterschiedliche Durchdringungsraten von E-Fahrzeugen, unterschiedliche verkehrliche Beschränkungen (Umweltzonen) etc.) können die Auswirkungen der E-Mobilität auf die interessierenden Fragestellungen ermittelt werden (AP 3.3).
Dazu gehört unter anderem die Frage, welche Wegeketten mit Elektrofahrzeugen zurückgelegt werden können, bzw. wie sich der Strombedarf auf Tageszeiten, Wochentage und Monate verteilt, welche Anforderungen sich daraus für Auftankstellen ergeben (Standorte, Aufenthaltszeiten) usw..

Da Elektrofahrzeuge lokal keine Schadstoffe emittieren, sollen auf Grundlage der erarbeiteten Szenarien weiterführende Auswertungen zu den Schadstoffemissionen der im Luftreinhalteplan betrachteten Schadstoffe durchgeführt werden (AP 2.4). Auch hierfür bildet das weiterentwickelte Makromodell die Datengrundlage. Die Berechnungen werden für unterschiedliche Szenarien und Randbedingungen durchgeführt, sodass geeignete Maßnahmen identifiziert und mit den zuständigen Behörden diskutiert und ggf. in den Luftreinhalteplan Köln aufgenommen werden können.

Die Ergebnisse der Szenarienberechnungen werden ergänzt durch ein mikroskopisches Verkehrssimulationsprogramm, das Energieverbrauch und Emissionen mit Modellen der unterschiedlichen Fahrzustände (Beschleunigung, Konstantfahrt, Verzögerung, Stand) des städtischen Verkehrsablaufs mit seinen vielfältigen Einflussgrößen (Anzahl der Fahrspuren, Freigabezeiten an Lichtsignalanlagen, Geschwindigkeitsbeschränkungen etc.) abbildet. Grundvoraussetzung für eine solche mikroskopische Verkehrssimulation sind wiederum die Daten und Informationen über Verkehrsströme, Routen im Netz und die räumliche und zeitliche Verteilung der Fahrzeuge aus dem makroskopischen Simulationsmodell.
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Mechatronik

In diesem Arbeitspaket sind wir lediglich Zulieferer für fahrzeugspezifische Kennwerte. Die eigentlichen Simulationen werden von der Fa. TRC bzw. dem Lehrstuhl für Physik von Transport und Verkehr ausgeführt. Ich denke daher, dass eine Beschreibung unsererseits getrost ausfallen kann.

Physik von Transport und Verkehr

Rund um die Einführung der Elektromobilität gibt es eine Vielzahl offener Fragestellungen für die städtische Infrastrukturplanung. So wird vermutet, dass es zu einem veränderten Fahrverhalten aufgrund des größeren Beschleunigungsvermögens gegenüber Fahrzeugen mit konventionellem Antrieb kommen wird. Auch wird eine veränderte Routenplanung durch die geringere Reichweite der Elektrofahrzeuge erwartet, woraus sich Konsequenzen für die Planung der Stellplatz- und Ladeinfrastruktur ergeben. Zwar gewinnen diese Themen erst bei einem signifikanten Anteil dieser Fahrzeuge am Gesamtverkehr an Bedeutung. Jedoch müssen aufgrund der langen Zeiträume, die eine solch tiefgreifende Neugestaltung von Verkehrsräumen benötigt, bereits heute die ersten Planungsgrundlagen geschaffen werden.

Derzeit steht dagegen erst eine geringe Anzahl einsetzbarer Fahrzeuge mit Elektroantrieb zur Verfügung, so dass keine ausreichende Datenbasis für die Beantwortung dieser Fragen gegeben ist. Die Verkehrssimulation bietet nun die Möglichkeit, aus nur wenigen Eingangsdaten durch Extrapolation Schlussfolgerungen für große Fahrzeugflotten zu ziehen.

Am Lehrstuhl „Physik von Transport und Verkehr“ wird daher anhand der Messdaten der Testfahrzeuge ein Verkehrssimulationsmodell entwickelt, das die spezifischen Eigenschaften von Elektrofahrzeugen abbildet, besonders das geänderte Fahrverhalten aufgrund der geringeren Reichweite und das gegenüber herkömmlichen Fahrzeugen größere Beschleunigungsvermögen.

Die bisherigen Simulationsmodelle basieren auf Fahrzeugen mit konventionellem Antrieb und müssen daher entsprechend der Parameter von Elektrofahrzeugen angepasst werden. Am Lehrstuhl kommen insbesondere Modelle zur Simulation von Verkehr auf Autobahnen zum Einsatz. Diese werden nun für die Simulation des Stadtverkehrs, dem zukünftigen Haupteinsatzgebiet von Elektrofahrzeugen, erweitert.

Konkret wird in die mikroskopische Simulation des Verkehrsflusses auf der Basis von zellularen Automaten ein makroskopisches Verkehrsplanungsmodell integriert. Dieses wird in Kooperation mit der Firma TRC Transportation Research and Consulting GmbH erarbeitet und stellt die grundlegenden Informationen über die Verkehrsströme, die Topologie und die Routen im Netz zur Verfügung.

Mechatronik

Ziele - Aufbau eines Fahrsimulators mit elektrischem Antriebsstrang

Die unter AP 1.7 gewonnenen Fahrprofile stellen für die weiteren Untersuchungen eine wichtige Basis dar. Allerdings sind diese Messwerte im realen Straßenverkehr aufgezeichnet worden und erlauben somit keine wiederholte Erprobung spezieller Szenarien. Gerade solche reproduzierbaren Ergebnisse hätten für die Entwicklung spezifischer Steuerungskomponenten oder Anzeigekonzepte jedoch eine große Bedeutung, da gezielte Untersuchungen mit unterschiedlichen Fahrertypen durchgeführt werden könnten. Aus diesem Grund wird im Rahmen des Projekts ein Fahrsimulator mit einem elektrischen Antriebsstrang entwickelt und für entsprechende Tests genutzt. Zusätzlich wird dieser Simulator mit einem realen Batterieprüfstand verknüpft und ermöglicht so die experimentelle Überprüfung der eingesetzten Modelle.

Nachrichtentechnische Systeme

Um bereits vor Anschluss des Ladekabels an das Elektrofahrzeug Informationen von den Energieversorgern zu erhalten, zum Beispiel aktuelle Preise oder Orte der nächsten freien Ladestationen, sollen die möglichen Kommunikationsschnittstellen zwischen der Ladeinfrastruktur und dem Elektrofahrzeug verglichen werden.

Die Kommunikation kann unter anderem mit Hilfe eines Mobilfunkstandards (z.B. GSM oder UMTS) realisiert werden. Eine weitere Möglichkeit ist die Benutzung des Wireless-LAN-Standards oder des Power-Line-Kommunikationskonzepts (Übertragung der Daten über ein vorhandenes Stromkabel). Hierbei kann der Nebeneffekt der Abstrahlung genutzt werden.

Die verschiedenen Konzepte werden hier hinsichtlich ihrer Leistungsfähigkeit und Realisierbarkeit miteinander verglichen.

Interaktive Systeme und Interaktionsdesign

Mit dem Ziel, die Nutzerfreundlichkeit und Sicherheit von Ladestationen sowie vor- und nachgelagerter Funktionen zu optimieren, wird sich der Lehrstuhl für Interaktive Systeme und Interaktionsdesign zunächst mit einer umfangreichen Untersuchung bereits bestehender Nutzungs- und Bedienkonzepte befassen.

Eine grundsätzliche Fragestellung ist in diesem Zusammenhang, wie die Benutzer mit diesen Systemen interagieren werden. Zunächst wird sich ein Kunde sicherlich in geeigneter Weise mit einem Anbieter einen Dienstleistungsvertrag abschließen müssen, um dessen Dienste in Anspruch nehmen zu können. Das kann beispielsweise über ein Webportal geschehen, über das später auch die Abrechnung in Anspruch genommener Leistungen erfolgen kann. Eine weitere Frage ist, ob Kunden an eine bestimmte Ladestation gebunden sein werden, oder ob sie – ähnlich dem Roaming-Konzept bei Mobilfunkbetreibern – auch bei anderen Anbietern ihr Fahrzeug aufladen können, die Abrechnung aber in jedem Fall über den Dienstleistungsvertrag bei ihrem gewählten Anbieter erfolgt. Hinsichtlich der derzeit noch recht ungünstigen Ladezeiten ergeben sich zusätzliche Probleme, wie die unzureichende Anzahl verfügbarer Ladestationen. Es ist nicht anzunehmen und ökologisch auch nicht sinnvoll, jedem Elektrofahrzeug eine eigene Ladestation zur Verfügung zu stellen. Vielmehr wird es unter Umständen ein entsprechendes Reservierungskonzept geben, welches ebenfalls über das oben genannte Webportal zugreifbar sein könnte. Es wird deutlich, dass es im Zusammenhang mit den Ladestationen viele offene Fragestellungen gibt, die erst nach und nach bearbeitet und beantwortet werden können. Dazu ist auch die Unterstützung der Benutzer dieser Ladestationen nötig, die durch ihre Erfahrungen wichtige Hinweise zur Verbesserung der Konzepte liefern können.

Mit Hilfe einer Feldstudie soll die Nutzung und Akzeptanz dieser Komponenten ermittelt werden. Sobald neue Konzepte und Komponenten durch Projektpartner entwickelt worden sind, werden diese umfangreichen Tests hinsichtlich ihrer Gebrauchstauglichkeit unterworfen, dazu werden gegebenenfalls auch Modelle zur Durchführung dieser Untersuchungen entwickelt. Für die Projektpartner werden darüber hinaus Empfehlungen zur Gestaltung von Ladestationen aufgestellt, die als Ergebnisse aus den Studien und Tests gewonnen werden.

Transportsysteme und -logistik

Mit der E-Mobilität entstehen neue Infrastrukturbedürfnisse, da die Ansprüche an Parkplätze für Elektrofahrzeuge sich von denen an konventionelle Fahrzeuge unterscheiden. Neben den Parkflächen benötigen sie auch eine geeignete Ladeinfrastruktur.

Der Lehrstuhl für Transportsysteme und -logistik und der Lehrstuhl für Allgemeine Betriebswirtschaftslehre und Operations Management beschäftigen sich mit der Anfertigung einer Studie zu den Anforderungen und zur Gestaltung von Parksystemen sowie der Ausweisung von Parkflächen in Ballungsräumen, in denen Parkräume knapp sind und häufig besonders ausgewiesene Flächen als Parkraum genutzt werden.
Daneben gibt es eine Vielzahl von Parkhäusern und eine zunehmende Zahl von automatischen Parksystemen. Aus diesem Grund sollen Infrastrukturen des ruhenden Verkehrs beachtet werden und ihre nachhaltigen Auswirkungen auf die Entwicklung und die Struktur der Städte und Gemeinden untersucht werden. Konzepte für die Flächennutzung, die Verkehrsauswahl, die Verkehrsströme sowie die Gestaltung der Städte werden von der Parkraumbereitstellung beeinflusst.

Die Studie soll überdies Richtlinien und Bemerkungen für die Planung, den Entwurf und die Zuteilung der Parkangebote umfassen. Außerdem soll der Betrieb von Parkflächen in Straßenraum, Parkplätzen, Parkanlagen und Ladehöfen betrachtet werden.

Aus derartigen Überlegungen heraus ergeben sich unter Beachtung der Elektrofahrzeuge und ihrer typischen Merkmale folgende Untersuchungsaspekte:

• Auswirkungen in Hinblick auf zukünftige Dienstleistungen der konventionellen und der automatischen Parksysteme.
• Neue Konzepte, Auswirkungen und Lösungsansätze in Störungsfällen, z.B. bei vollständiger Entladung der Batterien.
• Generierung von Vorschlägen zu Layoutkonfigurationen für das wirtschaftliche Zusammenspiel von Fahrzeug und Ladestationen.