250 FachwissenBahnenergieversorgung 116 (2018) Heft 7 Variante 2 Das Batteriemanagementsystem des Batteriebusses stellt die Ausgangs-Gleichspannung des im Bus befindlichen Ladegerätes so ein, dass der gewünschte Ladestrom fließt. Die dreiphasige Energiezufuhr sowie die Erdung des Busses erfolgen mit einer Steckverbindung. 2.3 Ladungen während der Betriebszeit (Opportunity Charging) Ladevorgänge während der Betriebszeit können sowohl im Stand als auch während der Fahrt erfolgen. In der Regel stellt ein externes Ladegerät beim Laden im Stand, induktiv oder konduktiv gesteuert durch das Batteriemanagementsystem des Busses, den gewünschten Ladestrom bereit. Bei beengten Straßenverhältnissen wurden schon Befestigungen des Ladegerätes an Mastkonstruktionen vorgenommen. Da die Busse beim Laden im Stand überwacht geerdet sind, brauchen sie nicht doppelt isoliert ausgeführt zu werden. Die Bilder 5 und 6 zeigen überschlägig die Zusammenhänge zwischen der jetzt gegenüber des Overnight Chargings deutlich höheren Ladeleistung der externen Ladegeräte, der Ladezeit, des spezifischen Energiebedarfs der Busse und der erreichbaren Fahrweite. Aus Bild 5 ist die erreichbare Fahrweite bei einem 12-m-Bus mit einem spezifischen Energiebedarf zwischen 1,0 und 1,5 kWh/km und vorgegebener Ladezeit und Ladeleistung ersichtlich und aus Bild 6 ist die erforderliche effektive Ladezeit für einen Gelenkbus mit einem spezifischen Energiebedarf von 2,0 bis 3,0 kWh/km bei vorgegebener Fahrweite und Ladeleistung entnehmbar. Obusse, die während der Fahrt eine mitgeführte Batterie für einen oberleitungsfreien Betrieb einer Teilstrecke des Umlaufs laden wollen, benötigen hierfür ein potentialtrennendes Ladegerät im Fahrzeug. Für die Länge der zur Ladung der Batterie zu durchfahrenden Strecke ist die mittlere Geschwindigkeit, mit der der Obus diese Strecke durchfährt, maßgebend, wie man aus der Grafik im Bild 7 ersehen kann, in der die Ergebnisse für einen Gelenkbus mit einem spezifischen Energiebedarf von 3,0 kWh/ km, einer Ladeleistung des mitgeführten Ladegerätes von 100 kW und einer 6 km langen oberleitungsfreien Fahrweite dargestellt sind. 3 Entnahme der Ladeenergie aus Bahnnetzen Da zur Ladung der Batterien von Batteriebussen Gleichstrom benötigt wird, ist es naheliegend, hierfür vorhandene Gleichspannungsinfrastrukturen zu nutzen. Europaweit sind bereits mehrere diesbezüglicher Anwendungen im täglichen Betriebseinsatz. Straßenbahnen, Stadtbahnen, U-Bahnen, Bahnen besonderer Bauart (Hängebahnen, Schwebebahnen), S-Bahnen (Hamburg und Berlin) und Obussysteme verfügen über leistungsfähige Gleichrichterunterwerke, in denen die zum Betrieb dieser Systeme 5 10 15 20 25 30 35 40 3456789 10 11 12 min km erreichbare Fahrweite Ladezeit Ladeleistung Energiebedarf pro km 10 15 20 25 30 35 kWh am Batterieausgang verfügbare Leistung 200 300 400 500 kW 1,0 0,95 0,95 Annahme: Wirkungsgrad Batterie η Laden η Entladen 2,0 3,0 kWh/km 2,5 1,5 Bild 5: Grafische Ermittlung der erreichbaren Fahrweite für einen 12-m-Bus bei vorgegebener Ladeleistung und Ladezeit beim Laden nach jedem Umlauf. 5 10 15 20 25 30 35 40 3456789 10 11 12 min km erreichbare Fahrweite Ladezeit Ladeleistung Energiebedarf pro km 10 15 20 25 30 35 kWh am Batterieausgang verfügbare Leistung 200 300 400 500 kW 1,0 0,95 0,95 Annahme: Wirkungsgrad Batterie η Laden η Entladen 2,0 3,0 kWh/km 2,5 1,5 Bild 6: Grafische Ermittlung der erforderlichen Ladezeit bei vorgegebener Linienlänge für einen Gelenkbus beim Laden nach jedem Umlauf. b Probeh ft zur Ansicht
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