STRUKTURSTUDIE - page 28

Kapitel 2
eine netzkonforme Wechselspannung gemäß Einspeiserichtlinien
bereitstellen. Eine interessante Entwicklung sind sogenannte „In-
tegrated Chargers”. Diese nutzen die vorhandene Infrastruktur an
Spannungsrichtern und Wandlern im Fahrzeug für den Ladepro-
zess aus und verursachen somit deutlich geringere Kosten. Neben
den Gleichrichtern benötigen Ladegeräte eine Kommunikations-
einheit für die Ladesteuerung (Control Pilot, PLC, WLAN…).
Eine Besonderheit bieten Geräte für die induktive Ladung: Hier
wird der Ladestrom mit einem elektromagnetischen Wechselfeld
im kHz-Bereich über ein Spulenpaar durch die Luft übertragen.
Die Leistungselektronik im Fahrzeug muss also einen induzierten
Wechselstrom im kHz-Bereich in einen Gleichstrom umwandeln,
der zugehörige Teil in der Infrastruktur die Netzspannung in die hö-
herfrequente Übertragungsspannung. Bei hohen Leistungen und
niedrigen Frequenzen werden in den Wandlern IGBTs eingesetzt,
bei niedrigeren Leistungen und höheren Frequenzen verwendet
man MOSFETs. Die Leistungselektronik kann dabei Wirkungsgrade
bis zu 98 % ermöglichen [Leuthold (2014)].
2.3.3 GETRIEBE
Aufgrund der Drehmomentcharakteristik eines Verbrennungsmo-
tors benötigen konventionelle Automobile Kupplung und Getriebe.
Effizienz- und Komfortoptimierungen haben diese sehr komplex
und teuer werden lassen. Dafür können mittlerweile viele verschie-
dene Fahrzeugcharakteristiken durch entsprechende Getriebe er-
zielt werden. Die Forderung nach einem besonders hohen Komfort
lässt sich etwa durch ein Automatik- oder ein Doppelkupplungs-
getriebe erfüllen, die Forderung nach möglichst niedrigen Kosten
beispielsweise durch ein automatisiertes Schaltgetriebe.
HYBRIDGETRIEBE
Die Integration eines zusätzlichen Elektromotors bei parallelen Hy-
briden führt zu einer weiteren Komplexität im Antriebsstrang und
des Getriebes. Bei den Automobilherstellern kommen unterschied-
liche Lösungsansätze zur Zusammenführung des elektrischen An-
triebs und Verbrennungsmotors zum Einsatz: BMW, Daimler und
GM verwenden ein System aus mehreren Planetensätzen, Kupp-
lungen und Bremsen mit integrierten elektrischen Maschinen,
Toyota hingegen setzt ein einzelnes Planetengetriebe zwischen
konventionellem und Drehstrommotor ein. VW, Audi und Porsche
greifen auf ein nur geringfügig modifiziertes Automatikgetriebe zu-
rück und positionieren den Elektromotor zwischen Kupplung und
konventionellem Motor [Hofmann (2014)].
GETRIEBE BEI BATTERIEELEKTRISCHEN FAHRZEUGEN
Während hybridelektrische Fahrzeuge meist eine sehr aufwendi-
ge und teure Getriebeeinheit erfordern, weisen batterieelektrische
Fahrzeuge einfachere und damit kostengünstigere Lösungen auf.
Je nach Konzept des Elektromotors wird weder für das Anfahren
noch für die Höchstgeschwindigkeit ein Schaltgetriebe benötigt.
Der komplette Verzicht auf ein mehrstufiges Getriebe ist nur bei
High-Power-Maschinen möglich. Diese Konzepte kommen mit ei-
nem einfach gebauten und kostengünstigen Übersetzungsgetriebe
aus. Einige Entwicklungsrichtungen mit dem Ziel der Senkung von
Motorgröße, -gewicht, und -kosten weisen allerdings zu schnell-
drehenden High-Speed-Motoren hin. Diese können in Einzelfällen
ebenfalls in Kombination mit einstufigen Getrieben zum Einsatz
kommen, erfordern in der Regel aber ein gestuftes Getriebe. Mehr-
stufige Getriebe werden häufig lediglich zweistufig ausgeführt. Der
Verzicht auf die komplexe Getriebekomponente trägt generell zur
Kostenreduktion und einer Wirkungsgraderhöhung des gesamten
Antriebs bei [Kampker (2014)].
2.3.4 RANGE-EXTENDER
Spätestens durch den Opel Ampera sind sogenannte serielle
Hybride (auch Range-Extended Electric Vehicles, REEV) und die
dahinterstehende Technik weitläufig bekannt. Auch BMW bietet
sein Modell i3 optional mit einem Reichweitenverlängerer in Form
eines Zweizylinder-Ottomotors an, der den Energiespeicher des
Fahrzeugs bei Bedarf über einen Generator mit Strom versorgt.
Generell gilt es in Bezug auf den Range-Extender, insbesondere
folgende Anforderungen zu verwirklichen:
•• Kompaktes Design
•• Optimales NVH-Verhalten (Noise-Vibration-Harshness)
•• Hohes Verhältnis der Leistung zum Gewicht
•• Zuverlässigkeit (auch nach längerer Zeit der Nichtbenutzung)
•• Optimaler Wirkungsgrad in (wenigen) definierten Lastpunkten
•• Gute Integrationsmöglichkeit in Fahrzeugarchitektur
•• Geringe Kosten, Verbrauch und Emissionen
26
1...,18,19,20,21,22,23,24,25,26,27 29,30,31,32,33,34,35,36,37,38,...116
Powered by FlippingBook