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Studien-/ Abschlussarbeit

Entwicklung eines Auslegungs-Tools zur kostenoptimierten Systemkonfiguration von Batterietriebzügen und Ladeinfrastruktur

Beginn

ab sofort

Dauer

6 Monate

Beschäftigungsgrad

Teilzeit

Am Institut für Fahrzeugkonzepte werden innovative Fahrzeugsysteme und -technologien für Straßen- und Schienenfahrzeuge erforscht, entwickelt und bewertet. Im Forschungsfeld Fahrzeugsysteme & Technologiebewertung liegt ein Schwerpunkt auf der Konzeptionierung, Modellierung und Bewertung von batterie- und brennstoffzellenelektrischen Antriebsvarianten für Triebzüge und Lokomotiven als Alternative zu dieselbetriebenen Verbrennungsmotoren.

In Abhängigkeit von der Streckentopologie, bestehender Oberleitungselektrifizierung und betrieblichen Anforderungen ergeben sich im Hinblick auf die Fahrzeugspezifikation (u. a. Dimensionierung der Traktionsbatterie) der Batterietriebzüge (engl. Battery Electric Multipe Unit – BEMU) und die erforderliche Ladeinfrastruktur (Positionierung von Oberleitungsinselanlagen und Nachladestationen) verschiedene „technisch-machbare“ Lösungsvarianten. Die Vorteilhaftigkeit der Lösungsvarianten kann durch die Berechnung der differentiellen Lebenszykluskosten je Variante erfolgen. Dabei werden nicht nur die initialen Investitionskosten, sondern auch weitere Kosten über den Betriebszeitraum berücksichtigt (z. B. Kosten für die Wechsel der Traktionsbatterien).

Zielstellung:

Im Rahmen dieser Arbeit soll ein bestehendes Auslegungs-Tool weiterentwickelt werden, welches für nicht oder nur teilelektrifizierte SPNV-Linien und Teilnetze kostenoptimierte Varianten für die Positionierung von zusätzlicher Ladeinfrastruktur und die Dimensionierung der BEMU-Traktionsspeicher bestimmt.

Aufgaben:

  • Literaturrecherche zu Optimierungsansätzen (z. B. metaheuristische Verfahren, MILP) für optimierte Positionierung von Ladeinfrastruktur und vergleichbare Optimierungsprobleme
  • Einarbeitung in das bestehende Auslegungs-Tool „BEMU-OLIA-OPT“
  • Erweiterung des bestehenden Optimierungswerkzeugs und der Batteriebetriebsstrategie:
    • Erweiterung der Detaillierung des Antriebssystems (z. B. Ladeleistung und C-Rate des Batteriesystems, Leistungsbegrenzung der Leistungselektronik)
    • Erweiterung der Zielfunktion um Kosten für den alterungsbedingten Wechsel der Traktionsspeicher sowie weiterer relevanter Betriebskosten über den Betrachtungszeitraum
    • Entwicklung einer Funktionalität zum Vergleich des Einflusses verschiedene Varianten der  Ladeinfrastruktur (Oberleitungsinselanlage, 50-Hz-Ladestation, 25kV-Nachladung)
  • Verifikation des Optimierungs-Tools anhand ausgewählter SPNV-Linien (charakteristische Strecken mit unterschiedl. Bestandselektrifizierung)
  • Anwendung des Optimierungswerkzeugs auf ein ausgewähltes SPNV-Netz (bzw. Teilnetz)

Die aufgeführten Tätigkeiten sollen im Rahmen einer Abschlussarbeit durchgeführt werden.

Ihre Qualifikation:

  • laufendes Studium Wirtschaftsingenieurs-/Verkehrswesen, Fahrzeugtechnik/Maschinenbau, Computer/Systems Engineering oder verwandte Studiengänge
  • Interesse am Themenfeld zukünftige Schienenfahrzeuge mit alternativen Antrieben und der Entwicklung von softwaregestützten Tools
  • selbstständige und motivierte Arbeitsweise
  • Programmierkenntnisse (insbesondere Python) und Kenntnisse in Optimierungsverfahren wünschenswert
  • Kenntnisse in batterie- oder brennstoffzellenelektrischen Anwendungen (insb. Fahrzeugantriebe) wünschenswert

Ihr Start:

Freuen Sie sich auf einen Arbeitgeber, der Ihr Engagement zu schätzen weiß und Ihre Entwicklung durch vielfältige Qualifizierungs- und Weiterbildungsmöglichkeiten fördert. Unser einzigartiges Arbeitsumfeld bietet Ihnen Gestaltungsfreiräume und eine unvergleichbare Infrastruktur, in der Sie Ihre Mission verwirklichen können. Vereinbarkeit von Privatleben, Familie und Beruf sowie Chancengleichheit von Personen aller Geschlechter (w/m/d) sind wichtiger Bestandteil unserer Personalpolitik. Bewerbungen schwerbehinderter Menschen bevorzugen wir bei fachlicher Eignung.

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Fachliche/r Ansprechpartner/in

Christoph Streuling
Institut für Fahrzeugkonzepte

Tel.: +49 30 67055-8055

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