Einfluss des Akkus auf den Servicegrad von automatischen stationsbasierten Pedelec-Vermietsystemen

Bedrunka, Alexander GND

Pedelecs sind in den letzten Jahren zu einem wichtigen Baustein der deutschen Elektromobilitätswende geworden. Durch den Einsatz von Pedelecs in automatischen stationsbasierten Vermietsystemen im urbanen Raum ist eine Verkehrsalternative gegeben, die den Autoverkehr in Städten entlasten kann. Die Kundenzufriedenheit solcher Vermietsysteme wird über den Servicegrad bewertet und bildet das Verhältnis von zufriedenen Kunden zur Anzahl potentieller Kunden ab. Der Servicegrad kann dabei von verschiedenen exogenen und endogenen Faktoren beeinflusst werden. Die Untersuchung beschäftigt sich mit der Frage, ob es sich bei dem Akku um einen weiteren Einflussfaktor handelt. Um die Auswirkungen auf den Servicegrad durch den Akku zu analysieren, werden zunächst mögliche Betriebs- und Ladekonzepte von Pedelec-Vermietsystemen dargestellt. Darauf aufbauend wird ein automatisches stationsbasiertes Pedelec-Vermietsystem definiert, welches in der nachfolgenden Untersuchung betrachtet wird. In diesem Zusammenhang wird der Servicegrad speziell für Pedelec-Vermietsysteme definiert und für die Untersuchung relevante Einflussfaktoren identifiziert. Über eine Modellentwicklung werden Rahmenbedingungen des betrachteten Vermietsystems festgelegt und die Beziehungen der identifizierten Einflussfaktoren untereinander visuell und anhand von Formeln dargestellt. Anschließend wird das Modell in eine Simulationsumgebung überführt, um den Servicegrad in verschiedenen Szenarien zu bewerten. Modellrelevante Eingangsgrößen werden hierbei auf Basis von vorhandenen Daten aus bestehenden Vermietsystemen und analysierten Fahrdaten quantifiziert und in das Modell integriert. Das Ladeverhalten bei verschiedenen Ladeströmen des in der Untersuchung betrachteten Akkus wird experimentell bestimmt und über den Verlauf des State of Charge ebenfalls modelliert. Hierdurch wird der Einfluss einer Schnelllademöglichkeit auf den Servicegrad analysiert. Die Ergebnisse der Untersuchung zeigen, dass der Akku des Pedelecs einen weiteren Faktor darstellt, der zusätzlich für unzufriedene Kunden verantwortlich sein und den Servicegrad von automatischen stationsbasierten Pedelec-Vermietsystemen reduzieren kann. Insbesondere bei hochfrequentierten Stationen wird der Servicegrad durch den Einfluss des Akkus reduziert. Die Auswirkungen können durch die Erhöhung des Energieinhaltes des Akkus, die Anpassung des minimal notwendigen State of Charge sowie die Steigerung des Ladestroms minimiert werden. Das Verbesserungspotential dieser Maßnahmen steigt mit Zunahme der Mietdauer und der durchschnittlichen Akkuleistung. Langfristig betrachtet ist insbesondere für hochfrequentierte Stationen die Anschaffung von zusätzlichen Pedelecs einer Erhöhung des Ladestroms vorzuziehen, da die Steigerung des Servicegrades durch diese Maßnahme höher ausfällt.

During the last years, pedelecs became more and more important for the era of electro mobility. The use of pedelecs in automated sharing systems in urban areas provides an alternative to the regular means of transport, in order to ensure traffic relieves in the cities. Within these sharing systems, the service rate describes the level of customer satisfaction. This parameter represents the ratio of satisfied customers to the total amount of customers and is influenced by different exogenous and endogenous factors. As a first step in analyzing the impact of the battery on the service rate, common operating and loading concepts for pedelec sharing systems are displayed within the scope of the current state of technology. The definition of the system as well as the definition of the service rate are examined in the further course of the work. Regarding this, the focus is on the identification of potential influencing factors. The development of a model leads to more framework conditions for the system. Furthermore, the relation between the identified factors is visualized and mathematically displayed. A transfer of the model into a simulation environment allows for the determination of the behavior of the service rate in different scenarios. The data analysis of real sharing systems and recorded trips results in the quantification of the models exogenous factors. Afterwards, these results are integrated into the simulation model. The performance and evaluation of experiments regarding battery charging determine the charging behavior with different currents. Subsequently, the SOC-profile is embedded into the simulation model. An evaluation shows the influence of fast charging on the service rate. The results of the examination indicate that the battery of the pedelec is a potential factor causing unsatisfied customers. Therefore, it can reduce the service rate in automatic station-based pedelec sharing systems. Especially at highly frequented stations, the influence of the battery reduces the level of service. By increasing the energy content of the battery, adapting the minimal required state of charge and raising the charging current, the effect can be reduced. The improvement potential of these actions increases with a longer term of lease and a higher average battery power. In a longer-term perspective, the purchase of additional pedelecs is preferable to the increase of charging current due to a larger improvement of the service level, especially for highly frequented stations.

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Bedrunka, Alexander: Einfluss des Akkus auf den Servicegrad von automatischen stationsbasierten Pedelec-Vermietsystemen. 2019.

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