STRUKTURSTUDIE - page 25

und Stator in Eigenregie fertigen, die Leistungselektronik zukaufen
und den Zusammenbau und die Integration in das Fahrzeug über-
nehmen [Schäfer (2010)].
NEUE KONZEPTE
Die geringe Baugröße und flexibel gestaltbare Anbindung elek-
trischer Maschinen erlaubt eine Vielzahl neuer Konzepte für die
Positionierung des Antriebs im Fahrzeug und damit neue Fahr-
zeugarchitekturen. So ist beispielsweise eine zentrale Anordnung,
vergleichbar mit heutigen Verbrennungsmotoren, genauso mög-
lich wie eine Aufteilung der Antriebsleistung auf zwei kleinere Mo-
toren an Vorder- und Hinterachse. Zur Minderung von Baugröße,
Gewicht und Kosten wird außerdem an schnelldrehenden Elektro-
motoren in Kombination mit ein- oder mehrstufigen Getrieben ge-
arbeitet (vgl. Kapitel 2.3.3). Ebenfalls denkbar ist die Verwendung
von vier Radnabenmotoren in den Rädern eines Automobils (Bei-
spiele: ZAwheel von ZIEHL-ABEGG, Active Wheel von Michelin,
Fraunhofer oder MIT, siehe Abbildung 12).
Radnabenmotoren bieten dabei zahlreiche Vorteile wie eine rad-
selektive Aktivierung von Zusatzfunktionen (ermöglicht z.B. Torque
Vectoring oder ESP ohne komplexe Zusatzsysteme), eine gute
Gewichtsverteilung, größere Freiheiten beim Package und eine
aufgeteilte Bremsenergierückgewinnung an allen vier Rädern. Für
eine größere Verbreitung dieser Antriebsform sind allerdings noch
einige Herausforderungen zu lösen, z.B. hinsichtlich der ungefe-
derten Masse insbesondere im höheren Geschwindigkeitsbereich.
Es wird auch erwartet, dass Radnabenmotoren generell teurer
sind und einen höheren Aufwand für die Gewährleistung der Si-
cherheit und Lebensdauer erfordern als im Chassis platzierte elek-
trische Maschinen. Soweit es heute absehbar ist, bieten Radna-
benantriebe im Wesentlichen bei Zweirädern und Nutzfahrzeugen
mit geringen Geschwindigkeiten (wie beispielsweise Baumaschi-
nen, Flurförderfahrzeuge, Stadtbusse) ein gutes Aufwand-Nutzen-
Verhältnis. Beide Antriebskonzepte profitieren auch am meisten
von den Packagevorteilen, die sich durch eine Verlagerung der
elektrischen Maschine in das Rad einstellen [Schäfer (2010)].
2.3.2 LEISTUNGSELEKTRONIK
Die Leistungselektronik steuert den Energiefluss im Antriebsstrang
elektromobiler Antriebskonzepte. Zu ihren Aufgaben gehören das
Invertieren von Spannungen (Umrichten einer Wechselspannung
in eine Gleichspannung und umgekehrt), das Konvertieren von
Spannungen (Umwandeln einer hohen in eine niedrigere Span-
nung und umgekehrt) oder Kombinationen aus beidem. Neben der
Versorgung der elektrischen Maschine aus dem Energiespeicher
müssen auch umgekehrte Energieflüsse aus Rekuperations- oder
Ladevorgängen sowie Anpassungen von Spannungsniveaus in-
nerhalb des Bordnetzes über die Leistungselektronik dargestellt
werden (vgl. Abbildung 13). Die Leistungselektronik umfasst damit
bedeutende Komponenten mit großem Einfluss auf Wirtschaftlich-
keit und Effizienz von Hybrid- und Elektrofahrzeugen.
-
maschine
DC
DC
DC
AC
- HV
+ HV
AC
DC
Bidirektionales Ladegerät
Inverter
Gleichspannungswandler
Leistungselektronik
Bordnetz
3-phasiger
Wechselstrom
DC
DC
Elektrische
Maschine
Gleichspannungswandler
Energie-
speicher
NV - Nebenverbraucher
12 V
Bordnetz
Nebenverbraucher mit
hohem Leistungsbedarf
48 V
Bordnetz
Abbildung 13: Schematische Topologie einer Leistungselektronik mit HV-Batterie und NV-Bordnetz.
13
13
Eigene Darstellung in Anlehnung an Hofmann (2014).
23
1...,15,16,17,18,19,20,21,22,23,24 26,27,28,29,30,31,32,33,34,35,...116
Powered by FlippingBook