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Über dieses Buch

Raphael Pfeil stellt eine Methode zur Verbesserung der nutzbaren Reichweite von elektrisch angetriebenen Fahrzeugen durch die Optimierung des Betriebsablaufs und der Ladestrategie vor. Basierend auf den Analysen von real ermittelten E-Taxidaten werden für die Optimierung relevante Betriebsparameter identifiziert. Der Autor realisiert die Berechnung der Betriebsparameter durch ein modulares Simulationsframework, in dem eine Verkehrs- und eine Fahrzeugsimulation rechenzeiteffizient gekoppelt sind. Zur Optimierung der dynamischen und nichtdeterministischen Vorgänge setzt er die Partikelschwarmoptimierung ein. Die Validierung der Modelle erfolgt mittels empirisch ermittelter und statistisch abgesicherter Daten aus Fahrversuchen und Probandenstudien.

Inhaltsverzeichnis

Frontmatter

Kapitel 1. Einleitung

Zusammenfassung
Zur Einleitung in diese Arbeit wird im Unterkapitel 1.1 die Bedeutung der Elektromobilität in Bezug zur Mobilität im Allgemeinen erörtert. Darauf folgt die kritische Gegenüberstellung dieser mit konventionell angetriebenen Fahrzeugen (Fzg). Anschließend wird im Unterkapitel 1.3 das Themengebiet dieser Arbeit abgegrenzt und im darauffolgenden die Forschungsfragen formuliert sowie die Zielsetzung festgelegt. Im letzten Abschnitt 1.5 wird ein Überblick über den Inhalt dieser Arbeit gegeben.
Raphael Pfeil

Kapitel 2. Stand der Technik

Zusammenfassung
In diesem Kapitel werden die für diese Arbeit relevanten Grundlagen und der aktuelle Stand der Technik wissenschaftlich beschrieben. Die Betriebsabläufe des Taxibetriebs sind im ersten Unterkapitel abstrahiert dargestellt. Es wird auf die Herausforderung der Optimierung dieser Betriebsform im Bezug zum GVRP diskutiert.
Raphael Pfeil

Kapitel 3. Relevante Betriebsparameter

Zusammenfassung
In diesem Kapitel werden die relevanten Betriebsparameter (BP), die Einfluss auf den Energieverbrauch beim Transportprozess und damit auch auf das Energieladen haben, vorgestellt und erläutert. Zunächst werden die e-taxispezifischen Betriebsparameter identifiziert und gruppiert. Anschließend wird der Einfluss der BP auf den Energieverbrauch analysiert und diskutiert.
Raphael Pfeil

Kapitel 4. Optimierung

Zusammenfassung
Auf Basis der erläuterten Problemstellung und Forschungsfragen und unter Berücksichtigung des aktuellen Stands der Technik wird in diesem Kapitel ein neuer methodischer Optimierungsansatz entwickelt. In diese Entwicklung fließen die zuvor gewonnenen Erkenntnisse der relevanten Betriebsparameter ein. Im ersten Unterkapitel wird der methodische Ansatz vorgestellt.
Raphael Pfeil

Kapitel 5. Modellbildung und Simulation

Zusammenfassung
Aufbauend auf dem neu entwickelten methodischen Optimierungsansatz erfolgt in diesem Kapitel die Umsetzung des Simulations- und Optimierungs-Frameworks. Nach dem Vorbild der 3x3 Parametermatrix wird das Framework modular aufgebaut und berücksichtigt die äußeren wie inneren Betriebsparameter. Die einzelnen Simulationsmodelle werden detailliert erläutert und für die exemplarische Anwendung im darauffolgenden Kapitel mittels real gemessener Daten parametrisiert und validiert.
Raphael Pfeil

Kapitel 6. Anwendung der Methode am Beispiel E-Taxi

Zusammenfassung
Auf Basis der in Kapitel 1 gestellten Forschungsfragen und den identifizierten Betriebsparametern wird in diesem Kapitel ein exemplarisches Nutzungsprofil einer Taxischicht analysiert. Bei diesen Untersuchungen werden die äußeren Betriebsparameter Nutzung, Infrastruktur und Umwelt variiert, die Zusammenhänge und Auswirkungen auf den Taxibetrieb untersucht sowie die Ergebnisse der dominierenden Kenngrößen des Fahrbetriebs Reichweite und Betriebsdauer gegenübergestellt und bewertet. Aufbauend auf diesen Erkenntnissen wird im nächsten Schritt mit der entwickelten Optimierungsmethode die Ladestrategie im Taxibetrieb für verschiedene Szenarien optimiert.
Raphael Pfeil

Kapitel 7. Zusammenfassung und Ausblick

Zusammenfassung
Die Mobilität mit konventionell angetriebenen Fahrzeugen steht vor einem Wandel. Die treibenden Kräfte zur Substitution dieser Antriebe durch alternativ angetriebene Fahrzeuge sind u. a. der technische Fortschritt, die positive Wirkung beim Umwelt- und Klimaschutz sowie die Energiepolitik bzw. die forcierte Energiewende. Demgegenüber stehen technische Herausforderungen, wie z.B. die zurzeit noch geringeren Reichweiten, höhere Ladezeiten und damit das Nachladen der Energie gegenüber konventionell angetriebenen Fahrzeugen, die gerade im gewerblichen Einsatz berücksichtigt werden müssen.
Raphael Pfeil

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