Routing in der Elektromobilität

Inhaltsangabe:Einleitung:
In der heutigen Zeit führt die Knappheit an nicht erneuerbaren Energieressourcen in vielen Bereichen zu einem Trend umweltschonender Technologien. Daher ist es nötig, umzudenken und Methoden zu entwickeln, welche das Hauptaugenmerk nicht ausschließlich auf das Erzielen von hohen Geschwindigkeiten und Zeitgewinn legen, sondern vor allem den Aspekt der sparsamen Nutzung von Ressourcen beachten.
Dieser Bereich schließt auch den effizienten Gebrauch von Traktionsbatterien, deren Energie zur Fortbewegung von Elektrofahrzeugen genutzt wird, in der Elektromobilität mit ein. Mit aktuellen Batterietechnologien lassen sich Elektromotoren realisieren, die schon energieeffizienter als Verbrennungsmotoren sind, jedoch ermöglichen sie den Fahrzeugen nur verhältnismäßig geringe Reichweiten. Hauptsächlich liegt dies daran, dass Batterien vergleichsweise viel Platz im Fahrzeug benötigen, da sie eine etwa um den Faktor 100 geringere Energiedichte besitzen als fossile Ressourcen wie Benzin oder Diesel. Daher hat die optimale Ausnutzung der Energie für die Mobilität bei batteriebetriebenen Fahrzeugen eine größere Bedeutung als bei herkömmlichen Fahrzeugen.
Ein möglicher Ansatzpunk für eine Verbesserung ist, eine für Elektrofahrzeuge optimal geführte Navigation durch energiebasiertes Routing zu nutzen. Dies hat den Vorteil, dass im Gegensatz zur Berechnung von kürzesten oder schnellsten Routen auf die Minimierung des Energieverbrauchs geachtet wird. Ein solches Routing ist jedoch sehr komplex und von vielen Faktoren abhängig, wie das folgende Szenario aufzeigt.
Viele Elektrofahrzeuge haben durch die begrenzte Batteriekapazität im Vergleich zu Fahrzeugen mit Verbrennungsmotor nur eine geringe Reichweite. Das Fahrzeugmodell smart fortwo electric drive des Herstellers Smart, welches vollständig elektrisch angetrieben wird, besitzt eine Reichweite von etwa 135 km mit einer vollen Batterieladung, was beispielsweise einer Fahrt von Aachen nach Antwerpen entspräche. Dieser Wert wird jedoch nur vom Hersteller als Richtwert angegeben: In der Praxis werden solche Angaben sehr selten erreicht, in den meisten Fällen liegen sie darunter. Es gibt viele Gründe dafür, warum die Richtwerte des Herstellers bezüglich des Energieverbrauchs und der Reichweite oft nicht mit den Erfahrungen aus der Praxis übereinstimmen.
Steigungen:
Bei hohen Steigungen wird erheblich mehr Energie für die Anfahrt benötigt. Ebene Strecken können sich daher positiv auf den [...]