"LiVePLuS": Lebenszykluskostenreduktion im elektrischen Verteilerverkehr durch pantographenbasierte Baukastensysteme für Lastkraftwagen und Sattelzugmaschinen

Abstract

Das LiVePluS-Projekt, welches auf dem Projekt „LiVe“: Lebenszykluskostenreduktion im elektrischen Verteilerverkehr durch individuell adaptierbaren Antriebsstrang" fußte, hatte das Ziel, einen modularen Baukasten für die Implementierung einer batterieelektrischen Antriebstechnologie in Kombination mit einem Pantographensystem für Sattelzugmaschinen zu entwickeln.

Zunächst wurden Kundenanforderungen für den elektrischen Antriebsstrang mit Pantographen ermittelt und in einem virtuellen Prototyp validiert. Basierend auf dem Iveco Eurocargo wurde ein Integrationskonzept für die Bauraumnutzung der Kernkomponenten Pantograph, Batterie, Antrieb und Thermomanagement entwickelt. Im Lastenheft wurden technische Funktionen im Rahmen des Anforderungsmanagements konkretisiert. Repräsentative Routenprofile wurden entwickelt, um den Antriebsstrang für verschiedene Szenarien zu konfigurieren.

Daraus resultierend erfolgte die Definition der Gesamtziele für das Antriebsstrangdesign und die Bewertung der Leistungsfähigkeit der möglichen Antriebsstrangkonfigurationen. Parallel dazu wurde die Planung für die mechanische Integrations- und Steuerungsumgebung des Antriebsstrangs durchgeführt. Es wurden alle finalen Spezifikationen und Konstruktionsunterlagen für Produktions- und Beschaffungsteile ausgearbeitet, Lieferanten ausgewählt und beauftragt, sowie Komponenten hausintern gefertigt.

Die Integration eines elektrischen Antriebstrangs in ein konventionelles Fahrzeug war herausfordernd, da nicht nur die Funktionalität der bereits vorhandenen Systeme erhalten bleiben musste, sondern auch eine Schnittstelle zum elektrischen Antriebsstrang hergestellt werden musste. Die mechanische und elektrische Integration des Pantographensystems in das Fahrzeug, einschließlich Aspekten wie der Schnittstelle zum Fahrer, Ladebetrieb der Hochvolt-Batterien unter der Oberleitung, Bypassbetrieb zur Motorenversorgung und Sicherheitskonzepte mit Isolationsüberwachung, wurde im Projekt erfolgreich umgesetzt.

Das erste Fahrzeug wurde als Prototyp aufgebaut und systematisch in Betrieb genommen, um das Gesamtkonzept frühzeitig zu validieren. Im September 2022 wurde das Fahrzeug auf der IAA TRANSPORTATION 2022 der Öffentlichkeit vorgestellt. Auf Basis der gesammelten Erfahrungen erfolgte die Weiterentwicklung der Komponenten. In der letzten Phase des Projekts fanden Testfahrten auf dem Gelände des ATC Aldenhoven sowie auf der Siemens Mobility-Teststrecke in Groß Dölln statt.

Ziel war die Umsetzung eines homologationsfähigen Konzeptes in einem Umrüstfahrzeug. Durch eine Deltabetrachtung wurden beeinflusste oder neu hinzugekommene Systeme identifiziert, die gemäß den entsprechenden Rechtsakten für die Zulassung ausgelegt und überprüft werden mussten. Die Konformität sollte durch einen akkreditierten technischen Dienstleister geprüft und bestätigt werden.

Alle relevanten Teilprüfungen wurden im Rahmen des Projekts durchgeführt. Die Homologations-fähigkeit des Konzeptes bzw. des Systems wurde zu großen Teilen bestätigt. Für einzelne Teilaspekte, welche einer vollständigen Zertifizierung entgegenstanden, wurden in Abstimmung mit den Prüf-instituten Lösungskonzepte entwickelt. Aufgrund zeitlicher Aspekte konnte die erneute Prüfung nicht vollständig durchgeführt werden.

Darüber hinaus wurde im Projektverlauf der Bedarf an einem Assistenzsystem deutlich, welches den Fahrer beim Andocken an die Oberleitung und dem anschließenden Halten der Spur unterstützt. Daher wurde im Rahmen des Projektes mit der Entwicklung eines innovativen Oberleitungserkennungs-systems begonnen. Beim Fahrzeug LiVePLuS 2 wurde der Antrieb beibehalten, und eine gewichts-optimierte Version des Pantographensystems, mit Fokus auf das Spur- und Oberleitungserken-nungssystem, integriert.

Im Projekt wurde zudem ein Konzept für die hybride Produktions- und Prototypenplanung sowie agile Anlaufplanung elektrischer Antriebssysteme entwickelt.