BIENE – BatterIEschwarm im BahnstromNEtz: Batteriemanager – kosten- und nutzenoptimierte Steuerung von Batterien auf Schienenfahrzeugen

• Forschungsstelle: BFE
• Projektnummer: SI/502595
• Projekttitel Englisch: BIENE Battery manager – cost and benefit-optimised control of batteries on rail vehicles

Kurzbeschreibung (Deutsch)

Dieses Projekt hat den folgenden Inhalt: Das BAV ESöV Projekt BIENE (BatterlEschwarm im BahnstromNEtz) konnte die Vorteile eines zentralen Batteriemanagements für die anstehende Elektrifizierung von Dieselbahnfahrzeugen in der Schweiz aufzeigen. Die vorgeschlagene Lösung soll in den ersten Batteriefahrzeugen pilotiert werden. Ziel des zentralen Batteriemanagements ist es, eine ausreichende Batteriekapazität für die nächsten Einsätze sicherzustellen, altersoptimiertes Laden zu ermöglichen und das Asset Management bei der Optimierung der Lebenszykluskosten der Batterien zu unterstützen. Darüber hinaus sollen die Möglichkeiten der Netzeinspeisung genutzt werden. Das Pilotprojekt ermöglicht geprüfte und fundierte Anforderungen an zukünftige Batteriefahrzeuge und unterstützt einen effizienten Technologiewandel von fossilen Energien hin zu einer klimaneutralen Fahrzeugflotte.

Kurzbeschreibung (Englisch)

This project has the following content: The BAV ESöV project BIENE (BatterlEschwarm im BahnstromNEtz) was able to demonstrate the benefits of a central battery management for the upcoming électrification of diesel rail vehicles in Switzerland. The proposed solution is to be piloted on the first battery vehicles. The aim of the central battery management is to ensure sufficient battery capacity for the next operations, to enable ageoptimised charging and to support asset management in optimising the life cycle costs of the batteries. In addition, grid-serving opportunities are to be exploited. The pilot project enables tested and wellfounded requirements for future battery vehicles and supports an efficient technology shift from fossil energies to a climate-neutral vehicle fleet.

Kurzbeschreibung (Französisch)

Ce projet a le contenu suivant : Le projet BIENE (BatterlEschwarm im BahnstromNEtz) de la BAV ESöV a pu démontrer les avantages d'une gestion centralisée des batteries pour l'électrification prochaine des véhicules ferroviaires diesel en Suisse. La solution proposée doit être testée sur les premiers véhicules à batterie. L'objectif de la gestion centralisée des batteries est de garantir une capacité de batterie suffisante pour les prochaines opérations, de permettre une charge optimisée en fonction de l'âge et de soutenir la gestion des actifs en optimisant les coûts du cycle de vie des batteries. En outre, les possibilités de desserte du réseau doivent être exploitées. Le projet pilote permet d'établir des exigences testées et bien fondées pour les futurs véhicules à batterie et soutient un changement technologique efficace des énergies fossiles vers une flotte de véhicules sans impact sur le climat.

Publikationen / Ergebnisse (Deutsch)

Das Projekt BIENE (BatterIEschwarm im BahnstromNEtz) konnte den Nutzen eines zentralen Batteriemanagements für die anstehende Elektrifizierung von Diesel-Schienenfahrzeugen in der Schweiz aufzeigen (BAV, 2022). Die vorgeschlagene Lösung soll auf ersten Batteriefahrzeugen pilotiert werden. Ziel des zentralen Batteriemanagements ist, eine ausreichende Batteriekapazität für die nächsten Einsätze sicherstellen, ein möglichst batterieschonendes Laden zu ermöglichen und das Asset-Management hinsichtlich einer Optimierung der Lebenszykluskosten der Batterien zu unterstützen.Zudem sollen energiewirtschaftliche und netzdienliche Chancen genutzt werden. Das Pilotvorhaben ermöglicht, erprobte und fundierte Anforderungen für zukünftige Batteriefahrzeuge zu definieren und unterstützt einen effizienten Technologieträgerwechsel von fossilen Energien zu einer klimaneutralen Fahrzeugflotte. Im Rahmen des Projektes konnten die technischen Voraussetzungen für ein skalierbares, zentrales Batteriemanagement geschaffen werden. Fahrzeuge der beiden Pilotflotten wurden mit einem Bordrechner ausgestattet und die Datenpipeline zur Batteriemanagement-Plattform aufgebaut. Wesentliche Vorarbeiten zur Entwicklung der beiden zentralen Plattform-Module «Asset-Management-Cockpit» und «Batteriemanager» erlauben eine nutzerorientierte Entwicklung. Die über das «Asset-Management-Cockpit» gesammelten und verfügbaren Daten sind nicht nur für die Überwachung der Batterien in den Fahrzeugen wichtig, sondern auch als unverzichtbare Grundlage für 2nd Life Anwendungen. Ladealgorithmen für eine batterieschonende Ladung konnten auf einer Simulationsumgebung getestet werden und sind nun bereit für eine Anwendung auf den Pilotfahrzeugen. Gleichzeitig wurden die methodischen Voraussetzungen entwickelt, um die Wirkung der optimierten Ladealgorithmen auf die Batteriealterung ausweisen zu können. Im Batterielabor der BFH läuft seit November 2024 ein entsprechender Alterungstest mit vergleichbaren Zellen als «Physical Twins» der Fahrzeugbatterien. Um sicherstellen zu können, dass zukünftige Batteriefahrzeuge mit der Batteriemanagement-Plattform verbunden werden können, müssen entsprechende Anforderungen bereits in der Fahrzeugbeschaffung berücksichtigt werden. Dafür konnte ein Anforderungsdokument entwickelt und in laufenden Beschaffungsprojekten berücksichtigt werden (Halder et al., 2025).

Zugehörige Dokumente

• GENERISCHES technisches Lastenheft_deutsch [PDF] 199 kB

Publikationen / Ergebnisse (Englisch)

The project BIENE (BatterIEschwarm im BahnstromNEtz) successfully demonstrated the advantages of a centralized battery management system for the imminent electrification of diesel rail vehicles in Switzerland (BAV, 2022). The proposed solution involves implementing a pilot program on the initial battery-powered vehicles. The primary objective of the central battery management system is to ensure adequate battery capacity for subsequent operations, facilitate age-optimized charging, and assist in asset management to optimize the life cycle costs of the batteries. Moreover, the system aims to leverage grid-serving opportunities. Through the pilot project, we can establish and validate requirements for future battery vehicles, fostering an efficient technological transition from fossil fuels to a climate-neutral vehicle fleet. The findings from this initiative will not only contribute to the advancement of battery technology but will also play a pivotal role in supporting the commitment to sustainable and eco-friendly transportation solutions. As part of the project, the technical requirements for a scalable, centralised battery management system were created. Vehicles in the two pilot fleets were equipped with an onboard computer and the data pipeline to the battery management platform was established. Significant preliminary work on the development of the two central platform modules ‘Asset Management Cockpit’ and ‘Battery Manager’allows for user-orientated development. The data collected and available via the Asset Management Cockpit is not only important for monitoring the batteries on the vehicles, but also as an indispensable basis for 2nd life applications. Charging algorithms for battery-friendly charging were tested in a simulation environment and are now ready for use in pilot vehicles. At the same time, the methodological requirements were developed to be able to demonstrate the effect of the optimised charging algorithms on battery ageing. A corresponding ageing test with comparable cells as ‘physical twins’ of the vehicle batteries has been running in the BFH battery laboratory since November 2024. To ensure that future battery vehicles can be connected to the battery management platform, corresponding requirements must already be considered during vehicle procurement. A requirements document has been developed for this purpose and considered in ongoing procurement projects (Halder et al., 2025).

Zugehörige Dokumente

• Interim report 2025_english [PDF] 3'765 kB

Publikationen / Ergebnisse (Französisch)

Le projet BIENE (BatterIEschwarm im BahnstromNEtz) a pu démontrer les avantages d'une gestion centralisée des batteries pour l'électrification prochaine des véhicules ferroviaires diesel en Suisse (BAV, 2022). La solution proposée consiste à mettre en oeuvre un programme pilote sur les premiers véhicules alimentés par batterie. L'objectif principal du battery management system est de garantir une capacité de batterie adéquate pour les opérations ultérieures, de faciliter la charge optimisée en fonction de l'âge et d'aider à la gestion des actifs afin d'optimiser les coûts du cycle de vie des batteries. En outre, le système vise à tirer parti des possibilités de desserte du réseau. Grâce à ce projet pilote, nous pouvons établir et valider les exigences pour les futurs véhicules à batterie, en favorisant une transition technologique efficace des combustibles fossiles vers un parc de véhicules à impact réduit sur le climat. Les résultats de cette initiative contribueront non seulement à faire progresser la technologie des batteries, mais joueront également un rôle essentiel dans l'engagement de la Suisse en faveur de solutions de transport durables et écologiques. Dans le cadre du projet, les spécifications techniques pour un système scalable et centralisé de gestion des batteries ont été établies. Les véhicules des deux flottes pilotes ont été équipés avec un ordinateur de bord et un pipeline de données vers la plateforme de gestion des batteries a été mise en place. Un travail préliminaire significatif sur le développement des deux modules centraux de la plateforme, ‘Asset Management Cockpit’ et ‘Battery Manager’, ont permis un développement orienté vers l’utilisateur. Les données collectées et disponibles via l'Asset Management Cockpit ne sont pas seulement importantes pour surveiller les batteries des véhicules, mais constituent également une base indispensable pour les applications de deuxième vie. Des algorithmes de « battery-friendly charging » ont été testés avec the simulation computationnelles et sont prêts à être utilisés dans les véhicules pilotes. Parallèlement, une méthode pour pouvoir démontrer l'effet des algorithmes de charge optimisés sur le vieillissement des batteries a été développée. Pour prouver les effets du Battery Manager, le laboratoire de batteries de la BFH effectue depuis novembre 2024 des tests de vieillissement avec des cellules qui servent comme «Physical Twins» des batteries des véhicules. Les applications de seconde vie de la batterie peuvent varier considérablement et, en fonction de leur objectif, différentes évaluations doivent être considérées, notamment en ce qui concerne les données à enregistrer. Pour que les futurs véhicules à batterie puissent être connectés à la plateforme de gestion de la batterie, les spécifications correspondantes doivent déjà être prises en compte lors de l'acquisition des véhicules. Un document sur les spécifications a été préparé à cette fin et pris en compte dans les processus d'acquisition en cours (Halder et al., 2025).