Elektromobilität

1 - Vorwort [Seite 6]
2 - Inhalt [Seite 8]
3 - 1 Einführung [Seite 1 Einführung]
- 14 [Seite 14]
4 - 2 Überblick Elektromobile [Seite 2 Überblick Elektromobile]
- 18 [Seite 18]
4.1 - 2.1 Geschichte und grundsätzliche Bedeutung [Seite 18]
4.2 - 2.2 Konstruktive Unterschiede zwischen Elektromobil und herkömmlichem Kraftfahrzeug [Seite 19]
4.3 - 2.3 Die Vorteile durch den Elektroantrieb [Seite 22]
4.4 - 2.4 Nachteile des Elektroantriebs [Seite 24]
4.5 - 2.5 Vorgaben zur CO2-Reduktion als Treiber für die Elektromobilität [Seite 25]
5 - 3 Ausführungsformen von Elektrofahrzeugen in der Praxis [Seite 27]
5.1 - 3.1 Elektro-Pkw [Seite 27]
5.1.1 - 3.1.1 Reine Elektrofahrzeuge, Batterieelektrische Fahrzeuge [Seite 27]
5.1.2 - 3.1.2 Elektrofahrzeuge mit Range Extender, Range Extended Electric Vehicle (REEV) [Seite 29]
5.1.3 - 3.1.3 Hybridfahrzeuge, Hybrid Electric Vehicle (HEV) [Seite 30]
5.1.3.1 - 3.1.3.1 Mikrohybrid [Seite 32]
5.1.3.2 - 3.1.3.2 Mildhybrid [Seite 32]
5.1.3.3 - 3.1.3.3 Vollhybrid [Seite 32]
5.1.3.4 - 3.1.3.4 Plug-In-Hybride [Seite 33]
5.1.3.5 - 3.1.3.5 Antriebsstruktur der Hybride [Seite 34]
5.1.3.6 - 3.1.3.6 Hybridsysteme in der Formel 1 [Seite 36]
5.1.3.7 - 3.1.3.7 Brennstoffzellenfahrzeug [Seite 37]
5.1.3.8 - 3.1.3.8 Funktion der Brennstoffzelle [Seite 38]
5.1.3.9 - 3.1.3.9 Speicherung des Wasserstoffs im Fahrzeug [Seite 39]
5.1.3.10 - 3.1.3.10 Wasserstoffversorgung [Seite 39]
5.1.3.11 - 3.1.3.11 Wie wird der Wasserstoff produziert? [Seite 40]
5.1.3.12 - 3.1.3.12 Beispiele Brennstoffzellenfahrzeuge [Seite 40]
5.2 - 3.2 Elektrobusse [Seite 41]
5.3 - 3.3 Elektro-Nutzfahrzeuge [Seite 42]
5.4 - 3.4 Elektrofahrräder [Seite 43]
5.4.1 - 3.4.1 Bauformen von Elektrofahrrädern [Seite 43]
5.4.2 - 3.4.2 Reichweite von Elektrofahrrädern [Seite 46]
5.5 - 3.5 Weitere Elektrofahrzeuge [Seite 47]
5.5.1 - 3.5.1 Segway [Seite 47]
5.5.2 - 3.5.2 Elektro-Motorräder [Seite 48]
5.5.3 - 3.5.3 Elektro-Flugzeuge [Seite 49]
6 - 4 Grundlagen Kfz-Antriebe [Seite 4 Grundlagen Kfz-Antriebe]
- 50 [Seite 50]
6.1 - 4.1 Übersicht Antriebe [Seite 50]
6.2 - 4.2 Verbrennungsmotor [Seite 50]
6.2.1 - 4.2.1 Funktion Viertaktmotor [Seite 51]
6.2.2 - 4.2.2 Leistung, Drehmoment und Verbrauch des Verbrennungsmotors [Seite 53]
6.2.2.1 - 4.2.2.1 Energiebilanz und Berechnung des Wirkungsgrads aus dem spezifischen Verbrauch [Seite 55]
6.2.2.2 - 4.2.2.2 Lastanhebung bei Hybridfahrzeugen [Seite 56]
6.2.2.3 - 4.2.2.3 Berechnung der Motorleistung im Verbrauchskennfeld [Seite 58]
7 - 5 Elektrifizierter Antriebsstrang [Seite 59]
7.1 - 5.1 Elektromotor [Seite 59]
7.1.1 - 5.1.1 Anforderungen [Seite 59]
7.1.2 - 5.1.2 Kurzbeschreibung Elektromotoren [Seite 60]
7.1.3 - 5.1.3 Gleichstrommotor [Seite 60]
7.1.4 - 5.1.4 Drehstrommotor [Seite 62]
7.1.5 - 5.1.5 Betrieb von Drehstrommotoren in Elektrokraftfahrzeugen [Seite 65]
7.1.6 - 5.1.6 Leistung und Drehzahl-Drehmomentverhalten der Elektroantriebe [Seite 67]
7.1.7 - 5.1.7 Berechnungsgrundlagen für den Pkw-Elektroantrieb [Seite 69]
7.1.7.1 - 5.1.7.1 Leistung des Antriebs und Leistung des Gesamtfahrzeugs [Seite 70]
7.1.7.2 - 5.1.7.2 Zusammenhang Fahrzeuggeschwindigkeit und Motordrehzahl [Seite 71]
7.1.7.3 - 5.1.7.3 Ermittlung der notwendigen Getriebeübersetzung [Seite 72]
7.1.7.4 - 5.1.7.4 Berechnung der Antriebskraft des Fahrzeugs aus dem Drehmoment [Seite 5.1.7.4 Berechnung der Antriebskraft des Fahrzeugs aus dem Drehmoment ]
des Motors - 73 [Seite 73]
7.1.7.5 - 5.1.7.5 Berechnung der Beschleunigung aus der Antriebskraft [Seite 75]
7.2 - 5.2 Energiespeicher Akku [Seite 76]
7.2.1 - 5.2.1 Grundlagen und Begriffe [Seite 76]
7.2.2 - 5.2.2 Basiszelle Lithium-Ionen-Akku [Seite 77]
7.2.3 - 5.2.3 Li-Ionen-Akku als Fahrzeugakku [Seite 79]
7.2.3.1 - 5.2.3.1 Akkukapazität und Reichweite von Elektrofahrzeugen [Seite 82]
7.2.3.2 - 5.2.3.2 Die Lebensdauer von Fahrzeugakkus [Seite 83]
7.2.3.3 - 5.2.3.3 Das Batterie-Management-System, BMS [Seite 84]
7.2.3.4 - 5.2.3.4 Sicherheit der Fahrzeugakkus [Seite 85]
7.2.4 - 5.2.4 Hersteller [Seite 86]
7.2.5 - 5.2.5 Ausblick Weiterentwicklung Akkus [Seite 86]
7.3 - 5.3 Leistungselektronik, Inverter [Seite 87]
8 - 6 Laden und Ladeinfrastruktur [Seite 89]
8.1 - 6.1 Grundlagen Akkuladen [Seite 89]
8.1.1 - 6.1.1 Die Laderate [Seite 89]
8.1.2 - 6.1.2 Kapazität des Akkus [Seite 90]
8.1.2.1 - 6.1.2.1 Kapazität in Amperestunden (Ah) [Seite 90]
8.1.2.2 - 6.1.2.2 Kapazität in Wattstunden (Wh) und Wirkungsgrad [Seite 90]
8.1.3 - 6.1.3 Anforderungen beim Laden von Lithium-Ionen-Basiszellen [Seite 91]
8.1.4 - 6.1.4 Laden von Li-Ionen-Fahrzeugakkus [Seite 92]
8.2 - 6.2 Das Laden von Elektrofahrzeugen [Seite 93]
8.2.1 - 6.2.1 Ladearten und Lademodi [Seite 94]
8.2.2 - 6.2.2 Zusammenhang Ladeleistung/Ladedauer [Seite 96]
8.2.3 - 6.2.3 Anschlüsse zum Laden: Steckverbindungen [Seite 97]
8.2.4 - 6.2.4 Sicherheit beim Laden [Seite 99]
8.3 - 6.3 Entwicklung der Ladeinfrastruktur [Seite 99]
8.4 - 6.4 Weiterentwicklung von Ladekonzepten [Seite 101]
8.4.1 - 6.4.1 Induktives Laden [Seite 101]
8.4.2 - 6.4.2 Wechselakku [Seite 102]
8.4.3 - 6.4.3 Intelligentes Laden, Vehicle to Grid [Seite 103]
8.4.4 - 6.4.4 Dichte von Ladestationen [Seite 104]
9 - 7 Verbrauch und Reichweite von E-Fahrzeugen [Seite 105]
9.1 - 7.1 Physikalische Grundlagen [Seite 105]
9.1.1 - 7.1.1 Berechnungsgrößen [Seite 105]
9.1.2 - 7.1.2 Berechnungsgleichungen für die Beschreibung der Fahrzeugbewegung [Seite 106]
9.1.3 - 7.1.3 Energie und Verbrauch [Seite 108]
9.1.4 - 7.1.4 Antriebskraft und Fahrwiderstände [Seite 109]
9.2 - 7.2 Verbrauchssimulationen [Seite 111]
9.2.1 - 7.2.1 Einflussgrößen [Seite 111]
9.2.2 - 7.2.2 Leistung und Antriebskraft in Abhängigkeit von der Geschwindigkeit [Seite 112]
9.2.3 - 7.2.3 Fahrwiderstände und Verbrauch [Seite 112]
9.2.4 - 7.2.4 Einfluss der Rekuperation auf den Verbrauch [Seite 115]
9.3 - 7.3 Verbrauch Elektrofahrzeuge im NEFZ [Seite 119]
9.3.1 - 7.3.1 Der NEFZ-Fahrzyklus [Seite 119]
9.3.2 - 7.3.2 NEFZ-Verbrauchssimulationen [Seite 122]
9.3.3 - 7.3.3 Einfluss von Änderungen ausgewählter Konstruktionsparameter [Seite 126]
9.3.4 - 7.3.4 NEFZ-Verbrauch bei Plug-In-Hybriden [Seite 128]
9.3.5 - 7.3.5 Elektrische Reichweite (NEFZ) [Seite 131]
9.3.6 - 7.3.6 Einfluss von Zusatzverbrauchern auf die Reichweite [Seite 132]
9.3.6.1 - 7.3.6.1 Reichweitenverluste durch Heizen und Kühlen [Seite 132]
9.3.6.2 - 7.3.6.2 Verbesserungsansätze für Heizung und Klimatisierung [Seite 134]
9.3.7 - 7.3.7 Alternative Messzyklen und Übertragbarkeit der NEFZ-Messwerte auf reale Fahrsituationen [Seite 135]
9.4 - 7.4 Schlussfolgerungen aus den Verbrauchsermittlungen [Seite 137]
10 - 8 Strom für die Elektrofahrzeuge [Seite 138]
10.1 - 8.1 Energieerzeugung [Seite 138]
10.1.1 - 8.1.1 Primärenergiequellen [Seite 138]
10.1.2 - 8.1.2 Der Strommix Deutschland [Seite 139]
10.1.3 - 8.1.3 Erneuerbare Energien [Seite 142]
10.1.3.1 - 8.1.3.1 Strom aus Photovoltaik-Anlagen [Seite 144]
10.1.3.2 - 8.1.3.2 Windenergie [Seite 146]
10.1.3.3 - 8.1.3.3 Strom aus Biomasse [Seite 148]
10.1.3.4 - 8.1.3.4 Wasserkraft [Seite 150]
10.2 - 8.2 Speicherung von Strom [Seite 151]
10.2.1 - 8.2.1 Speichertechnologien [Seite 152]
10.2.2 - 8.2.2 Beschreibung wichtiger Stromspeicher [Seite 153]
10.2.2.1 - 8.2.2.1 Akkumulatoren [Seite 153]
10.2.2.2 - 8.2.2.2 Pumpspeicherwerke [Seite 154]
10.2.2.3 - 8.2.2.3 Erdgasspeicher [Seite 155]
10.2.2.4 - 8.2.2.4 Power-to-Gas [Seite 156]
11 - 9 Umweltbilanz von Elektrofahrzeugen [Seite 160]
11.1 - 9.1 Beurteilungsmöglichkeiten für eine Umweltbilanz [Seite 160]
11.2 - 9.2 Herstellungs- und Verwertungsphase der E-Fahrzeuge [Seite 162]
11.3 - 9.3 Nutzungsphase [Seite 162]
11.3.1 - 9.3.1 Lärm [Seite 163]
11.3.2 - 9.3.2 Luftschadstoffe [Seite 163]
11.3.3 - 9.3.3 CO2-Ausstoß als Maß für die Klimaschädlichkeit des Autoverkehrs [Seite 164]
11.4 - 9.4 Ökobilanz der Mercedes-Benz-B-Klasse Electric Drive [Seite 166]
12 - 10 Markt [Seite 10 Markt]
- 168 [Seite 168]
12.1 - 10.1 Kostenvergleich Elektroautos - konventionelle Fahrzeuge [Seite 168]
12.1.1 - 10.1.1 Anzusetzende Kosten [Seite 168]
12.1.2 - 10.1.2 Vergleichsrechnung Elektrofahrzeug/Verbrennungsmotor-Fahrzeug [Seite 169]
12.2 - 10.2 Angebot an Elektrofahrzeugen und Verbreitung [Seite 172]
12.2.1 - 10.2.1 Verbreitung von Elektrofahrzeugen [Seite 172]
12.2.2 - 10.2.2 Angebote Elektrofahrzeuge [Seite 175]
12.2.2.1 - 10.2.2.1 Reine Elektro-Pkw [Seite 175]
12.2.2.2 - 10.2.2.2 Plug-In-Hybride [Seite 182]
12.2.2.3 - 10.2.2.3 Nutzfahrzeuge [Seite 184]
12.2.2.4 - 10.2.2.4 Brennstoffzellenfahrzeuge [Seite 186]
12.3 - 10.3 Staatliche Förderung [Seite 186]
12.4 - 10.4 Schlussfolgerungen Markt [Seite 188]
13 - 11 Mobilitätskonzepte mit Elektrofahrzeugen [Seite 189]
13.1 - 11.1 Carsharing [Seite 189]
13.1.1 - 11.1.1 car2go [Seite 189]
13.1.2 - 11.1.2 DriveNow [Seite 191]
13.1.3 - 11.1.3 Carsharing im ländlichen Raum [Seite 191]
13.2 - 11.2 E-Taxis [Seite 192]
13.3 - 11.3 Elektrobusse [Seite 193]
13.4 - 11.4 Güterverkehr [Seite 194]
13.4.1 - 11.4.1 Paketzustellung mit Elektrofahrzeugen [Seite 194]
13.4.2 - 11.4.2 Elektro-Lkw [Seite 195]
14 - 12 Förderung der Elektromobilität in Deutschland [Seite 196]
14.1 - 12.1 Förderbereiche der Bundesministerien und Leuchtturmprojekte [Seite 196]
14.2 - 12.2 Schaufenster für Elektromobilität [Seite 197]
14.3 - 12.3 NPE-Fortschrittsbericht 2014 [Seite 198]
15 - 13 Schlussfolgerungen und Gesamtbeurteilung [Seite 200]
16 - 14 Workshop Simulation [Seite 14 Workshop Simulation]
- 202 [Seite 202]
17 - Glossar [Seite Glossar]
- 208 [Seite 208]
18 - Verzeichnis Bildquellen [Seite Verzeichnis Bildquellen]
- 212 [Seite 212]
19 - Literatur [Seite Literatur]
- 214 [Seite 214]
20 - Index [Seite Index]
- 218 [Seite 218]