Grundlagen der Elektromobilität: Technik, Praxis, Energie und Umwelt
Gespeichert in:
1. Verfasser: | |
---|---|
Format: | Buch |
Sprache: | German |
Veröffentlicht: |
Wiesbaden
Springer Vieweg
[2020]
|
Schriftenreihe: | Lehrbuch
|
Schlagworte: | |
Online-Zugang: | Inhaltsverzeichnis |
Beschreibung: | XXXV, 433 Seiten Illustrationen, Diagramme |
ISBN: | 9783658297299 3658297298 |
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adam_text | INHALTSVERZEICHNIS
1
EINFUEHRUNG
...............................................................................................................
1
1.1
HISTORISCHE
ENTWICKLUNG
ELEKTRISCHER
ANTRIEBE
.........................................
1
1.1.1
GLEICHSTROMMOTOREN
(DC)
............................................................
1
1.1.2
WECHSELSTROMMOTOREN
(AC)
.........................................................
5
1.2
ENTWICKLUNG
DER
ELEKTROMOBILITAET
...................................................
9
1.3
ELEKTROTECHNISCHE
GRUNDLAGEN
.....................................................................
14
1.3.1
ELEKTRISCHE
ERSATZKREISE
................................................................
14
1.3.2
MAGNETISCHER
KREIS
......................................................................
30
2
ELEKTRISCHE
FAHRZEUGANTRIEBE
............................................................................
41
2.1
DREHZAHL-/DREHMOMENTKENNLINIE
VERBRENNUNGSMOTORISCHER
ANTRIEBE
........................................................................................................
41
2.2
DREHZAHL-/DREHMOMENTKENNLINIE
ELEKTRISCHER
ANTRIEBE
..........................
43
2.2.1
LEISTUNGSELEKTRONISCHE
ANSTEUERUNG
..........................................
43
2.2.2
THERMISCHE
DREHMOMENTBEGRENZUNG
........................................
45
2.2.3
GRUNDDREHZAHLBEREICH
..................................................................
46
2.2.4
FELDSCHWAECHBEREICH
......................................................................
47
2.2.5
KIPPMOMENT
...................................................................................
47
2.2.6
PRAKTISCHES
BEISPIEL
EINES
ELEKTRISCHEN
ANTRIEBSSTRANGES
......... 48
2.3
ELEKTROMOTOREN
FUER
VOLLELEKTRISCHE
UND
HYBRIDE
ANTRIEBSSTRAENGE
...........
49
2.3.1
GETRIEBEINTEGRIERTE
E-MASCHINEN
(GEM)
....................................
49
2.3.2
TRAKTIONSMASCHINEN
(TEM)
.........................................................
50
2.3.3
RIEMEN-STARTERGENERATOREN
(RSG)
...............................................
51
2.4
EIGENSCHAFTEN
VON
GETRIEBEN
......................................................................
52
2.4.1
MEHRGAENGIGE
GETRIEBE
..................................................................
53
2.4.2
WANDLERAUTOMATIKGETRIEBE
...........................................................
54
2.4.3
STUFENLOSE
GETRIEBE
......................................................................
55
2.5
ELEKTRISCHE
ANTRIEBSSTRAENGE
........................................................................
55
2.5.1
GETRIEBE
FUER
ELEKTRISCHE
TRAKTIONSMOTOREN
(TEM)
...................
55
2.5.2
ANTRIEBSSTRANGKONFIGURATION
.........................................................
58
VII
VIII
INHALTSVERZEICHNIS
3
HYBRIDE
FAHRZEUGANTRIEBE
..................................................................................
63
3.1
GRUNDLAGEN
...................................................................................................
63
3.2
HYBRIDE
FAHRZEUGKLASSEN
............................................................................
64
3.2.1
MICRO-HYBRID
(MCHEV)
...............................................................
66
3.2.2
MILD-HYBRID
(MHEV)
.................................................................
66
3.2.3
FULL-HYBRID
(FHEV)
......................................................................
67
3.2.4
PLUG-IN-HYBRID
(PHEV)
...............................................................
68
3.3
HYBRIDE
BETRIEBSARTEN
................................................................................
69
3.3.1
LASTPUNKTVERSCHIEBUNG
.................................................................
69
3.3.2
BOOSTEN
...........................................................................................
74
3.3.3
SEGELN
.............................................................................................
74
3.4
HYBRIDEANTRIEBSSTRAENGE
..............................................................................
75
3.4.1
SERIELLER
HYBRIDANTRIEB
...................................................................
75
3.4.2
PARALLELER
HYBRIDANTRIEB
...............................................................
78
3.4.3
LEISTUNGSVERZWEIGTER
HYBRIDANTRIEB
..........................................
83
3.4.4
ANFAHREN
.........................................................................................
92
3.4.5
ELEKTRISCHES
FAHREN
......................................................................
92
3.4.6
OUTPUT-SPLIT
..................................................................................
92
3.4.7
COMPOUND-SPLIT
............................................................................
95
3.4.8
ZUSAMMENFASSUNG
........................................................................
97
4
FAHRWIDERSTAENDE
UND
ENERGIEVERBRAUCH
.........................................................
99
4.1
FAHRWIDERSTANDSKRAFT
..................................................................................
99
4.1.1
LUFTWIDERSTAND
..............................................................................
100
4.1.2
ROLLWIDERSTAND
...............................................................................
101
4.1.3
STEIGUNGSWIDERSTAND
...................................................................
101
4.1.4
BESCHLEUNIGUNGSKRAFT
...................................................................
102
4.1.5
ZUSAMMENFASSENDE
BEWERTUNG
...................................................
103
4.1.6
REICHWEITENVERLUST
BEI
SCHNELLER
AUTOBAHNFAHRT
........................
103
4.2
ENERGIE-
UND
LEISTUNGSFLUSS
........................................................................
104
4.3
NEBENVERBRAUCHER
......................................................................................
105
4.3.1
HEIZUNG
.........................................................................................
106
4.3.2
WEITERE
NEBENAGGREGATE
.............................................................
106
4.4
REKUPERATION
...............................................................................................
107
4.4.1
ONE-PEDAL-DRIVING
........................................................................
108
4.5
FAHRZYKLEN
...................................................................................................
110
4.5.1
NEFZFUERVKM
..........................................
110
4.5.2
NEFZ
FUER
HYBRIDFAHRZEUGE
.........................................................
112
4.5.3
WLTPFUERVKM
............................................................................
113
4.5.4
WLTP
FUER
HYBRIDFAHRZEUGE
.........................................................
115
4.5.5
EPA
.................................................................................................
118
4.5.6
WEITERE
FAHRZYKLEN
......................................................................
118
INHALTSVERZEICHNIS
IX
4.6
ABWEICHUNG
TESTVERFAHREN
UND
REALVERBRAUCH
........................................
119
4.7
CO
2
-EFFIZIENZKLASSEN
...................................................................................
119
5
BETRIEBSSTRATEGIE
....................................................................................................
121
5.1
OPTIMIERUNG
DER
BETRIEBSSTRATEGIE
...............................................................
123
5.1.1
REGELBASIERTE
OPTIMIERUNG
...........................................................
123
5.1.2
ONLINE-OPTIMIERUNG
.......................................................................
123
5.2
PRAEDIKTIVE
BETRIEBSSTRATEGIE
........................................................................
124
5.3
INTERAKTION
MIT
DEM
FAHRER
..........................................................................
125
5.3.1
FEEDBACK
AN
DEN
FAHRER
................................................................
125
5.3.2
BERUECKSICHTIGUNG
VON
FAHRERWUENSCHEN
......................................
127
5.3.3
BETRIEBSSTRATEGIE
BEI
NICHT
GETRETENEM
GASPEDAL
.......................
128
6
ENERGIESPEICHER
......................................................................................................
129
6.1
BEGRIFFE
..........................................................................................................
131
6.2
ELEKTROCHEMISCHE
SPEICHER
IM
VERGLEICH
....................................................
133
6.3
GRUNDLAGEN
ELEKTROCHEMISCHER
SPEICHER
....................................................
135
6.3.1
AUFBAU
UND
FUNKTIONSPRINZIP
.....................................................
135
6.3.2
BATTERIEVERLUSTE
..............................................................................
137
6.3.3
BATTERIESPANNUNG
..........................................................................
137
6.3.4
EINFACHE
VERHALTENSBASIERTE
BATTERIEMODELLE
..............................
138
6.3.5
ALTERUNG
VON
BATTERIEN
..................................................................
139
6.3.6
VERFUEGBARE
ENERGIEMENGE
...........................................................
142
6.4
BLEI-AKKUMULATOR
.......................................................................................
144
6.5
NICKEL-METALLHYDRID-BATTERIE
(NIMH)
.......................................................
145
6.6
REDOX-FLOW-BATTERIE
..................................................................................
146
6.7
LITHIUM-IONEN-BATTERIE
..............................................................................
146
6.7.1
AUFBAU
UND
FUNKTIONSWEISE
.........................................................
147
6.7.2
ERSATZSCHALTBILD
UND
BETRIEBSVERHALTEN
......................................
150
6.7.3
KATHODENMATERIALIEN
(POSITIVE
ELEKTRODE)
..................................
154
6.7.4
ANODENMATERIALIEN
(NEGATIVE
ELEKTRODE)
....................................
155
6.7.5
LITHIUM-PLATING
UND
DENDRITENBILDUNG
......................................
157
6.7.6
ELEKTROLYT
UND
LEITSALZ
..................................................................
157
6.7.7
SEPARATOR
.......................................................................................
159
6.8
LITHIUM-SCHWEFEL-BATTERIEN
........................................................................
159
6.9
LADEVERFAHREN
...............................................................................................
160
6.9.1
STROM-SPANNUNGS-LADEN
(I/U-VERFAHREN,
CC-CV-VERFAHREN)
..
160
6.9.2
PULSLADUNG
.....................................................................................
164
6.9.3
STUFENLADUNG
................................................................................
165
6.10
BALANCING
.....................................................................................................
165
6.11
BAUFORMEN
VON
BATTERIEZELLEN
....................................................................
167
6.12
BATTERIESTACK
.................................................................................................
169
6.13
BATTERIEMANAGEMENTSYSTEM
........................................................................
172
X
INHALTSVERZEICHNIS
6.14
WASSERSTOFF
....................................................................................................
172
6.14.1
EIGENSCHAFTEN
VON
WASSERSTOFF
......................................................
172
6.14.2
BRENNSTOFFZELLE
...............................................................................
173
6.14.3
BRENNSTOFFZELLEN-SYSTEM
..............................................................
175
6.14.4
BETRIEBSEIGENSCHAFTEN
..................................................................
177
6.14.5
WASSERSTOFFSPEICHER
......................................................................
178
6.15
BRANDGEFAHR
..................................................................................................
182
6.16
ENERGIESPEICHER
FUER
PKW
IM
VERGLEICH
........................................................
183
7
GRUNDLAGEN
ELEKTRISCHER
MASCHINEN
..................................................................
185
7.1
FUNKTIONSPRINZIP
.........................................................................................
185
7.2
DREHSTROM
......................................................................................................
187
7.3
DREHSTROMMASCHINEN
...................................................................................
189
7.3.1
PERMANENTMAGNETERREGTE
SYNCHRONMASCHINEN
(PMSM)
...........
189
7.3.2
FREMDERREGTE
SYNCHRONMASCHINEN
(FESM)
................................
193
7.3.3
ASYNCHRONMASCHINEN
(ASM)
.......................................................
194
7.4
GRUNDSAETZLICHE
BAUARTEN
VON
ELEKTRISCHEN
MASCHINEN
.............................
197
7.4.1
DREHFELDMASCHINEN
......................................................................
198
7.4.2
GLEICHFELDMASCHINEN
....................................................................
198
7.4.3
WECHSELFELDMASCHINEN
..................................................................
199
7.5
KONSTRUKTIVER
AUFBAU
...................................................................................
200
7.5.1
WICKLUNGEN
...................................................................................
201
7.5.2
ROTOREN
...........................................................................................
205
7.6
SPANNUNGSERZEUGUNG
...................................................................................
207
7.7
MAGNETISCHE
KRAFTWIRKUNG
..........................................................................
210
7.7.1
LORENTZKRAFT
...................................................................................
210
7.7.2
RELUKTANZKRAFT
..............................................................................
213
7.8
GRUNDDREHZAHLBEREICH
.................................................................................
215
7.9
FELDSCHWAECHBEREICH
.....................................................................................
215
7.10
WERKSTOFFE
....................................................................................................
218
7.10.1
LEITERWERKSTOFFE
............................................................................
218
7.10.2
WEICHMAGNETISCHE
MATERIALIEN
...................................................
219
7.10.3
HARTMAGNETISCHE
MATERIALIEN
.......................................................
223
7.11
GESAMTVERLUSTE
UND
WIRKUNGSGRAD
...........................................................
227
8
SYNCHRONMASCHINE
...............................................................................................
231
8.1
^/-^-KOORDINATEN
............................................................................................
231
8.2
MATHEMATISCHES
MODELL
..............................................................................
234
8.3
DREHMOMENTBILDUNG
...................................................................................
236
8.3.1
ROTORVARIANTEN
..............................................................................
237
8.4
VORSTEUERWINKEL
...........................................................................................
239
8.5
PARAMETEREBENE
...........................................................................................
240
INHALTSVERZEICHNIS
XI
8.6
BESONDERE
BETRIEBS
ZUSTAENDE
.........................................................................
242
8.6.1
LEITUNGSUNTERBRECHUNG
..................................................................
242
8.6.2
AKTIVER
KURZSCHLUSS
......................................................................
242
9
ASYNCHRONMASCHINE
.............................................................................................
245
9.1
EINPHASIGES
ERSATZSCHALTBILD
......................................................................
246
9.2
BETRIEBSVERHALTEN
.........................................................................................
248
10
LEISTUNGSELEKTRONISCHE
BAUTEILE
..........................................................................
251
10.1
SILIZIUM-HALBLEITER
.......................................................................................
251
10.1.1
DIODE
.............................................................................................
252
10.1.2
LEISTUNGSELEKTRONISCHE
SCHALTER
...................................................
254
10.2
WIDE-BANDGAP-HALBLEITER
..........................................................................
264
10.2.1
GALLIUMNITRID
................................................................................
265
10.2.2
SILIZIUMKARBID
..............................................................................
266
10.2.3
GALLIUMARSENID
..............................................................................
267
11
TOPOLOGIE
ELEKTRISCHER
ANTRIEBSSTRAENGE
.............................................................
269
11.1
DC/AC-WANDLER
(WECHSELRICHTER)
.............................................................
273
11.1.1
SCHALTUNGSKONZEPT
........................................................................
274
11.1.2
PULSWEITENMODULATION
(PWM)
.....................................................
275
11.1.3
GLEICHTAKTSPANNUNG
(COMMON-MODE-SPANNUNG)
.....................
277
11.2
REGELUNG
.....................................................................................................
277
11.2.1
ROTORORIENTIERTE
REGELUNG
DER
SYNCHRONMASCHINE
...................
277
11.2.2
OFFLINE-SOLLSTROMVORGABE
.............................................................
279
11.2.3
ID-IQ-STROMEBENE
..........................................................................
282
11.2.4
FELDORIENTIERTE
REGELUNG
EINER
ASYNCHRONMASCHINE
.................
286
11.3
DC/DC-WANDLER
(GLEICHSPANNUNGSSTEILER)
..............................................
288
11.3.1
SCHALTUNGSKONZEPT
........................................................................
288
11.3.2
HOCHSETZSTELLER
..............................................................................
289
11.3.3
TIEFSETZSTELLER
................................................................................
289
12
LADESYSTEME
............................................................................................................
291
12.1
UEBERBLICK
.....................................................................................................
291
12.2
LADELEISTUNGEN
UND-ZEITEN
........................................................................
292
12.3
LADESYSTEME
.................................................................................................
294
12.3.1
LEC-STECKER
..................................................................................
295
12.3.2
CCS-STECKER
..................................................................................
298
12.3.3
CHADEMO-STECKER
......................................................................
300
12.3.4
PLUG
&
CHARGE
..............................................................................
301
12.3.5
TESLA
LADESTECKER
..........................................................................
301
12.4
SCHALTUNGSTECHNIK
......................................................................................
302
12.4.1
AC-LADEN
MIT
LADEGERAET
.............................................................
302
12.4.2
DC-LADEN
.......................................................................................
302
XII
INHALTSVERZEICHNIS
12.4.3
AC-INVERTER-LADEN
........................................................................
302
12.4.4
ELEKTRISCHE
SICHERHEIT
....................................................................
304
12.5
KONTAKTLOSES
LADEN
.....................................................................................
304
12.5.1
TECHNOLOGIE
...................................................................................
305
12.6
WASSERSTOFFTANKSTELLEN
................................................................................
306
13
ENERGIEVERSORGUNG
...............................................................................................
309
13.1
ENERGIEVERBRAUCH
.........................................................................................
310
13.1.1
MEGACITIES
.....................................................................................
310
13.1.2
PKW-HOTTEN
...................................................................................
311
13.1.3
PKW-FAHRLEISTUNG
..........................................................................
314
13.1.4
KRAFTSTOFFVERBRAUCH
......................................................................
316
13.2
ENERGIETRAEGER
...............................................................................................
318
13.2.1
VERBRENNUNGSKRAFTSTOFFE
...............................................................
319
13.2.2
ERDOEL
...............................................................................................
320
13.2.3
AUTOGAS
(LPG)
..............................................................................
321
13.2.4
ERDGAS
(CNG,
LNG)
....................................................................
322
13.2.5
SYNTHETISCHE
KRAFTSTOFFE
................................................................
323
13.2.6
ELEKTRISCHER
STROM
........................................................................
326
13.2.7
WASSERSTOFF
.....................................................................................
334
13.3
ZUKUENFTIGE
REGENERATIVE
STROMVERSORGUNG
.................................................
340
13.3.1
STROMBEDARF
IM
JAHR
2050
...........................................................
340
13.3.2
PRIVATE
STROMERZEUGUNG
...............................................................
343
13.3.3
NETZSTABILISIERUNG
..........................................................................
344
13.3.4
LANGZEITSPEICHER
..........................................................................
348
14
UMWELTEINFLUESSE
.....................................................................................................
351
14.1
NACHHALTIGKEIT
.............................................................................................
351
14.1.1
WELTKLIMA
.......................................................................................
352
14.1.2
KLIMASCHUTZZIELE
DER
BUNDESREPUBLIK
DEUTSCHLAND
....................
353
14.2
SCHADSTOFFEMISSIONEN
..................................................................................
354
14.2.1
SCHADSTOFFE
UND
UMWELTWIRKUNGEN
.............................................
354
14.2.2
ANTHROPOGENE
CO
2
-EMISSIONEN
...................................................
355
14.2.3
FEINSTAUBEMISSIONEN
PM
10
...........................................................
357
14.3
SPEZIFISCHE
CO
2
-EMISSIONEN
DER
ENERGIETRAEGER
........................................
358
14.3.1
FOSSILE
KRAFTSTOFFE
........................................................................
358
14.3.2
ELEKTRISCHE
ENERGIE
......................................................................
359
14.3.3
SYNTHETISCHEN
KRAFTSTOFFE
.............................................................
363
14.3.4
WASSERSTOFF
.....................................................................................
364
14.4
CO
2
-EMISSIONEN
WELL-TO-WHEEL
(WTW)
...................................................
366
14.4.1
SZENARIEN
PKW-EMISSIONEN
..........................................................
368
INHALTSVERZEICHNIS
XIII
14.5
LIFE-CYCLE-ANALYSE
......................................................................................
373
14.5.1
ROHSTOFFE
.......................................................................................
373
14.5.2
EMISSIONEN
WAEHREND
DER
FAHRZEUGPRODUKTION
............................
381
14.5.3
VERGLEICH
DER
CO
2
-EMISSIONEN
IM
LEBENSZYKLUS
.....................
384
14.5.4
SECONDLIFE
...................................................................................
388
14.5.5
RECYCLING
.......................................................................................
389
15
KOSTEN
......................................................................................................................
393
15.1
INFRASTRUKTUR
ZUR
ENERGIEERZEUGUNG
UND
-VERTEILUNG
................................
394
15.1.1
BATTERIEELEKTRISCHE
FAHRZEUGE
.....................................................
394
15.1.2
BRENNSTOFFZELLENFAHRZEUGE
...........................................................
404
15.2
ANSCHAFFUNGSKOSTEN
DER
FAHRZEUGE
...........................................................
411
15.2.1
PREISENTWICKLUNG
BATTERIEN
.........................................................
411
15.2.2
PREISENTWICKLUNG
BATTERIEELEKTRISCHER
FAHRZEUGE
.......................
412
15.2.3
BRENNSTOFFZELLENFAHRZEUGE
...........................................................
414
15.3
UNTERHALTSKOSTEN
...........................................................................................
415
15.3.1
BATTERIEELEKTRISCHE
FAHRZEUGE
.....................................................
415
15.3.2
BRENNSTOFFZELLENFAHRZEUGE
...........................................................
415
SCHLUSSBETRACHTUNG
.......................................................................................................
417
GLOSSAR
............................................................................................................................
421
STICHWORTVERZEICHNIS
.....................................................................................................
425
|
adam_txt |
INHALTSVERZEICHNIS
1
EINFUEHRUNG
.
1
1.1
HISTORISCHE
ENTWICKLUNG
ELEKTRISCHER
ANTRIEBE
.
1
1.1.1
GLEICHSTROMMOTOREN
(DC)
.
1
1.1.2
WECHSELSTROMMOTOREN
(AC)
.
5
1.2
ENTWICKLUNG
DER
ELEKTROMOBILITAET
.
9
1.3
ELEKTROTECHNISCHE
GRUNDLAGEN
.
14
1.3.1
ELEKTRISCHE
ERSATZKREISE
.
14
1.3.2
MAGNETISCHER
KREIS
.
30
2
ELEKTRISCHE
FAHRZEUGANTRIEBE
.
41
2.1
DREHZAHL-/DREHMOMENTKENNLINIE
VERBRENNUNGSMOTORISCHER
ANTRIEBE
.
41
2.2
DREHZAHL-/DREHMOMENTKENNLINIE
ELEKTRISCHER
ANTRIEBE
.
43
2.2.1
LEISTUNGSELEKTRONISCHE
ANSTEUERUNG
.
43
2.2.2
THERMISCHE
DREHMOMENTBEGRENZUNG
.
45
2.2.3
GRUNDDREHZAHLBEREICH
.
46
2.2.4
FELDSCHWAECHBEREICH
.
47
2.2.5
KIPPMOMENT
.
47
2.2.6
PRAKTISCHES
BEISPIEL
EINES
ELEKTRISCHEN
ANTRIEBSSTRANGES
. 48
2.3
ELEKTROMOTOREN
FUER
VOLLELEKTRISCHE
UND
HYBRIDE
ANTRIEBSSTRAENGE
.
49
2.3.1
GETRIEBEINTEGRIERTE
E-MASCHINEN
(GEM)
.
49
2.3.2
TRAKTIONSMASCHINEN
(TEM)
.
50
2.3.3
RIEMEN-STARTERGENERATOREN
(RSG)
.
51
2.4
EIGENSCHAFTEN
VON
GETRIEBEN
.
52
2.4.1
MEHRGAENGIGE
GETRIEBE
.
53
2.4.2
WANDLERAUTOMATIKGETRIEBE
.
54
2.4.3
STUFENLOSE
GETRIEBE
.
55
2.5
ELEKTRISCHE
ANTRIEBSSTRAENGE
.
55
2.5.1
GETRIEBE
FUER
ELEKTRISCHE
TRAKTIONSMOTOREN
(TEM)
.
55
2.5.2
ANTRIEBSSTRANGKONFIGURATION
.
58
VII
VIII
INHALTSVERZEICHNIS
3
HYBRIDE
FAHRZEUGANTRIEBE
.
63
3.1
GRUNDLAGEN
.
63
3.2
HYBRIDE
FAHRZEUGKLASSEN
.
64
3.2.1
MICRO-HYBRID
(MCHEV)
.
66
3.2.2
MILD-HYBRID
(MHEV)
.
66
3.2.3
FULL-HYBRID
(FHEV)
.
67
3.2.4
PLUG-IN-HYBRID
(PHEV)
.
68
3.3
HYBRIDE
BETRIEBSARTEN
.
69
3.3.1
LASTPUNKTVERSCHIEBUNG
.
69
3.3.2
BOOSTEN
.
74
3.3.3
SEGELN
.
74
3.4
HYBRIDEANTRIEBSSTRAENGE
.
75
3.4.1
SERIELLER
HYBRIDANTRIEB
.
75
3.4.2
PARALLELER
HYBRIDANTRIEB
.
78
3.4.3
LEISTUNGSVERZWEIGTER
HYBRIDANTRIEB
.
83
3.4.4
ANFAHREN
.
92
3.4.5
ELEKTRISCHES
FAHREN
.
92
3.4.6
OUTPUT-SPLIT
.
92
3.4.7
COMPOUND-SPLIT
.
95
3.4.8
ZUSAMMENFASSUNG
.
97
4
FAHRWIDERSTAENDE
UND
ENERGIEVERBRAUCH
.
99
4.1
FAHRWIDERSTANDSKRAFT
.
99
4.1.1
LUFTWIDERSTAND
.
100
4.1.2
ROLLWIDERSTAND
.
101
4.1.3
STEIGUNGSWIDERSTAND
.
101
4.1.4
BESCHLEUNIGUNGSKRAFT
.
102
4.1.5
ZUSAMMENFASSENDE
BEWERTUNG
.
103
4.1.6
REICHWEITENVERLUST
BEI
SCHNELLER
AUTOBAHNFAHRT
.
103
4.2
ENERGIE-
UND
LEISTUNGSFLUSS
.
104
4.3
NEBENVERBRAUCHER
.
105
4.3.1
HEIZUNG
.
106
4.3.2
WEITERE
NEBENAGGREGATE
.
106
4.4
REKUPERATION
.
107
4.4.1
ONE-PEDAL-DRIVING
.
108
4.5
FAHRZYKLEN
.
110
4.5.1
NEFZFUERVKM
.
110
4.5.2
NEFZ
FUER
HYBRIDFAHRZEUGE
.
112
4.5.3
WLTPFUERVKM
.
113
4.5.4
WLTP
FUER
HYBRIDFAHRZEUGE
.
115
4.5.5
EPA
.
118
4.5.6
WEITERE
FAHRZYKLEN
.
118
INHALTSVERZEICHNIS
IX
4.6
ABWEICHUNG
TESTVERFAHREN
UND
REALVERBRAUCH
.
119
4.7
CO
2
-EFFIZIENZKLASSEN
.
119
5
BETRIEBSSTRATEGIE
.
121
5.1
OPTIMIERUNG
DER
BETRIEBSSTRATEGIE
.
123
5.1.1
REGELBASIERTE
OPTIMIERUNG
.
123
5.1.2
ONLINE-OPTIMIERUNG
.
123
5.2
PRAEDIKTIVE
BETRIEBSSTRATEGIE
.
124
5.3
INTERAKTION
MIT
DEM
FAHRER
.
125
5.3.1
FEEDBACK
AN
DEN
FAHRER
.
125
5.3.2
BERUECKSICHTIGUNG
VON
FAHRERWUENSCHEN
.
127
5.3.3
BETRIEBSSTRATEGIE
BEI
NICHT
GETRETENEM
GASPEDAL
.
128
6
ENERGIESPEICHER
.
129
6.1
BEGRIFFE
.
131
6.2
ELEKTROCHEMISCHE
SPEICHER
IM
VERGLEICH
.
133
6.3
GRUNDLAGEN
ELEKTROCHEMISCHER
SPEICHER
.
135
6.3.1
AUFBAU
UND
FUNKTIONSPRINZIP
.
135
6.3.2
BATTERIEVERLUSTE
.
137
6.3.3
BATTERIESPANNUNG
.
137
6.3.4
EINFACHE
VERHALTENSBASIERTE
BATTERIEMODELLE
.
138
6.3.5
ALTERUNG
VON
BATTERIEN
.
139
6.3.6
VERFUEGBARE
ENERGIEMENGE
.
142
6.4
BLEI-AKKUMULATOR
.
144
6.5
NICKEL-METALLHYDRID-BATTERIE
(NIMH)
.
145
6.6
REDOX-FLOW-BATTERIE
.
146
6.7
LITHIUM-IONEN-BATTERIE
.
146
6.7.1
AUFBAU
UND
FUNKTIONSWEISE
.
147
6.7.2
ERSATZSCHALTBILD
UND
BETRIEBSVERHALTEN
.
150
6.7.3
KATHODENMATERIALIEN
(POSITIVE
ELEKTRODE)
.
154
6.7.4
ANODENMATERIALIEN
(NEGATIVE
ELEKTRODE)
.
155
6.7.5
LITHIUM-PLATING
UND
DENDRITENBILDUNG
.
157
6.7.6
ELEKTROLYT
UND
LEITSALZ
.
157
6.7.7
SEPARATOR
.
159
6.8
LITHIUM-SCHWEFEL-BATTERIEN
.
159
6.9
LADEVERFAHREN
.
160
6.9.1
STROM-SPANNUNGS-LADEN
(I/U-VERFAHREN,
CC-CV-VERFAHREN)
.
160
6.9.2
PULSLADUNG
.
164
6.9.3
STUFENLADUNG
.
165
6.10
BALANCING
.
165
6.11
BAUFORMEN
VON
BATTERIEZELLEN
.
167
6.12
BATTERIESTACK
.
169
6.13
BATTERIEMANAGEMENTSYSTEM
.
172
X
INHALTSVERZEICHNIS
6.14
WASSERSTOFF
.
172
6.14.1
EIGENSCHAFTEN
VON
WASSERSTOFF
.
172
6.14.2
BRENNSTOFFZELLE
.
173
6.14.3
BRENNSTOFFZELLEN-SYSTEM
.
175
6.14.4
BETRIEBSEIGENSCHAFTEN
.
177
6.14.5
WASSERSTOFFSPEICHER
.
178
6.15
BRANDGEFAHR
.
182
6.16
ENERGIESPEICHER
FUER
PKW
IM
VERGLEICH
.
183
7
GRUNDLAGEN
ELEKTRISCHER
MASCHINEN
.
185
7.1
FUNKTIONSPRINZIP
.
185
7.2
DREHSTROM
.
187
7.3
DREHSTROMMASCHINEN
.
189
7.3.1
PERMANENTMAGNETERREGTE
SYNCHRONMASCHINEN
(PMSM)
.
189
7.3.2
FREMDERREGTE
SYNCHRONMASCHINEN
(FESM)
.
193
7.3.3
ASYNCHRONMASCHINEN
(ASM)
.
194
7.4
GRUNDSAETZLICHE
BAUARTEN
VON
ELEKTRISCHEN
MASCHINEN
.
197
7.4.1
DREHFELDMASCHINEN
.
198
7.4.2
GLEICHFELDMASCHINEN
.
198
7.4.3
WECHSELFELDMASCHINEN
.
199
7.5
KONSTRUKTIVER
AUFBAU
.
200
7.5.1
WICKLUNGEN
.
201
7.5.2
ROTOREN
.
205
7.6
SPANNUNGSERZEUGUNG
.
207
7.7
MAGNETISCHE
KRAFTWIRKUNG
.
210
7.7.1
LORENTZKRAFT
.
210
7.7.2
RELUKTANZKRAFT
.
213
7.8
GRUNDDREHZAHLBEREICH
.
215
7.9
FELDSCHWAECHBEREICH
.
215
7.10
WERKSTOFFE
.
218
7.10.1
LEITERWERKSTOFFE
.
218
7.10.2
WEICHMAGNETISCHE
MATERIALIEN
.
219
7.10.3
HARTMAGNETISCHE
MATERIALIEN
.
223
7.11
GESAMTVERLUSTE
UND
WIRKUNGSGRAD
.
227
8
SYNCHRONMASCHINE
.
231
8.1
^/-^-KOORDINATEN
.
231
8.2
MATHEMATISCHES
MODELL
.
234
8.3
DREHMOMENTBILDUNG
.
236
8.3.1
ROTORVARIANTEN
.
237
8.4
VORSTEUERWINKEL
.
239
8.5
PARAMETEREBENE
.
240
INHALTSVERZEICHNIS
XI
8.6
BESONDERE
BETRIEBS
ZUSTAENDE
.
242
8.6.1
LEITUNGSUNTERBRECHUNG
.
242
8.6.2
AKTIVER
KURZSCHLUSS
.
242
9
ASYNCHRONMASCHINE
.
245
9.1
EINPHASIGES
ERSATZSCHALTBILD
.
246
9.2
BETRIEBSVERHALTEN
.
248
10
LEISTUNGSELEKTRONISCHE
BAUTEILE
.
251
10.1
SILIZIUM-HALBLEITER
.
251
10.1.1
DIODE
.
252
10.1.2
LEISTUNGSELEKTRONISCHE
SCHALTER
.
254
10.2
WIDE-BANDGAP-HALBLEITER
.
264
10.2.1
GALLIUMNITRID
.
265
10.2.2
SILIZIUMKARBID
.
266
10.2.3
GALLIUMARSENID
.
267
11
TOPOLOGIE
ELEKTRISCHER
ANTRIEBSSTRAENGE
.
269
11.1
DC/AC-WANDLER
(WECHSELRICHTER)
.
273
11.1.1
SCHALTUNGSKONZEPT
.
274
11.1.2
PULSWEITENMODULATION
(PWM)
.
275
11.1.3
GLEICHTAKTSPANNUNG
(COMMON-MODE-SPANNUNG)
.
277
11.2
REGELUNG
.
277
11.2.1
ROTORORIENTIERTE
REGELUNG
DER
SYNCHRONMASCHINE
.
277
11.2.2
OFFLINE-SOLLSTROMVORGABE
.
279
11.2.3
ID-IQ-STROMEBENE
.
282
11.2.4
FELDORIENTIERTE
REGELUNG
EINER
ASYNCHRONMASCHINE
.
286
11.3
DC/DC-WANDLER
(GLEICHSPANNUNGSSTEILER)
.
288
11.3.1
SCHALTUNGSKONZEPT
.
288
11.3.2
HOCHSETZSTELLER
.
289
11.3.3
TIEFSETZSTELLER
.
289
12
LADESYSTEME
.
291
12.1
UEBERBLICK
.
291
12.2
LADELEISTUNGEN
UND-ZEITEN
.
292
12.3
LADESYSTEME
.
294
12.3.1
LEC-STECKER
.
295
12.3.2
CCS-STECKER
.
298
12.3.3
CHADEMO-STECKER
.
300
12.3.4
PLUG
&
CHARGE
.
301
12.3.5
TESLA
LADESTECKER
.
301
12.4
SCHALTUNGSTECHNIK
.
302
12.4.1
AC-LADEN
MIT
LADEGERAET
.
302
12.4.2
DC-LADEN
.
302
XII
INHALTSVERZEICHNIS
12.4.3
AC-INVERTER-LADEN
.
302
12.4.4
ELEKTRISCHE
SICHERHEIT
.
304
12.5
KONTAKTLOSES
LADEN
.
304
12.5.1
TECHNOLOGIE
.
305
12.6
WASSERSTOFFTANKSTELLEN
.
306
13
ENERGIEVERSORGUNG
.
309
13.1
ENERGIEVERBRAUCH
.
310
13.1.1
MEGACITIES
.
310
13.1.2
PKW-HOTTEN
.
311
13.1.3
PKW-FAHRLEISTUNG
.
314
13.1.4
KRAFTSTOFFVERBRAUCH
.
316
13.2
ENERGIETRAEGER
.
318
13.2.1
VERBRENNUNGSKRAFTSTOFFE
.
319
13.2.2
ERDOEL
.
320
13.2.3
AUTOGAS
(LPG)
.
321
13.2.4
ERDGAS
(CNG,
LNG)
.
322
13.2.5
SYNTHETISCHE
KRAFTSTOFFE
.
323
13.2.6
ELEKTRISCHER
STROM
.
326
13.2.7
WASSERSTOFF
.
334
13.3
ZUKUENFTIGE
REGENERATIVE
STROMVERSORGUNG
.
340
13.3.1
STROMBEDARF
IM
JAHR
2050
.
340
13.3.2
PRIVATE
STROMERZEUGUNG
.
343
13.3.3
NETZSTABILISIERUNG
.
344
13.3.4
LANGZEITSPEICHER
.
348
14
UMWELTEINFLUESSE
.
351
14.1
NACHHALTIGKEIT
.
351
14.1.1
WELTKLIMA
.
352
14.1.2
KLIMASCHUTZZIELE
DER
BUNDESREPUBLIK
DEUTSCHLAND
.
353
14.2
SCHADSTOFFEMISSIONEN
.
354
14.2.1
SCHADSTOFFE
UND
UMWELTWIRKUNGEN
.
354
14.2.2
ANTHROPOGENE
CO
2
-EMISSIONEN
.
355
14.2.3
FEINSTAUBEMISSIONEN
PM
10
.
357
14.3
SPEZIFISCHE
CO
2
-EMISSIONEN
DER
ENERGIETRAEGER
.
358
14.3.1
FOSSILE
KRAFTSTOFFE
.
358
14.3.2
ELEKTRISCHE
ENERGIE
.
359
14.3.3
SYNTHETISCHEN
KRAFTSTOFFE
.
363
14.3.4
WASSERSTOFF
.
364
14.4
CO
2
-EMISSIONEN
WELL-TO-WHEEL
(WTW)
.
366
14.4.1
SZENARIEN
PKW-EMISSIONEN
.
368
INHALTSVERZEICHNIS
XIII
14.5
LIFE-CYCLE-ANALYSE
.
373
14.5.1
ROHSTOFFE
.
373
14.5.2
EMISSIONEN
WAEHREND
DER
FAHRZEUGPRODUKTION
.
381
14.5.3
VERGLEICH
DER
CO
2
-EMISSIONEN
IM
LEBENSZYKLUS
.
384
14.5.4
SECONDLIFE
.
388
14.5.5
RECYCLING
.
389
15
KOSTEN
.
393
15.1
INFRASTRUKTUR
ZUR
ENERGIEERZEUGUNG
UND
-VERTEILUNG
.
394
15.1.1
BATTERIEELEKTRISCHE
FAHRZEUGE
.
394
15.1.2
BRENNSTOFFZELLENFAHRZEUGE
.
404
15.2
ANSCHAFFUNGSKOSTEN
DER
FAHRZEUGE
.
411
15.2.1
PREISENTWICKLUNG
BATTERIEN
.
411
15.2.2
PREISENTWICKLUNG
BATTERIEELEKTRISCHER
FAHRZEUGE
.
412
15.2.3
BRENNSTOFFZELLENFAHRZEUGE
.
414
15.3
UNTERHALTSKOSTEN
.
415
15.3.1
BATTERIEELEKTRISCHE
FAHRZEUGE
.
415
15.3.2
BRENNSTOFFZELLENFAHRZEUGE
.
415
SCHLUSSBETRACHTUNG
.
417
GLOSSAR
.
421
STICHWORTVERZEICHNIS
.
425 |
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