STRUKTURSTUDIE - page 31

Kühlmittelpumpe, Kraftstofffördersystem, Kühlerventilator, me-
chanisches Aufladegerät) oder zur Realisierung einer Abgasrei-
nigung (Sekundärluftpumpe, Katalysatorvorheizung) notwendig.
In Fahrzeugen mit Verbrennungsmotor werden die Nebenaggre-
gate nahezu ausschließlich mit konstanter Übersetzung von der
Kurbelwelle angetrieben. Die energetische Versorgung dieser
Komponenten muss stets gewährleistet sein und bei einer Ge-
samtbetrachtung ebenfalls Berücksichtigung finden. Auf die Ne-
benaggregate entfallen bis zu 6 % der Energie, die in einem kon-
ventionellen Automobil mittels fossilem Kraftstoff eingesetzt wird.
Entsprechend weniger verbleibt von der im Kraftstoff enthaltenen
Energie für die Überwindung der Fahrwiderstände. Dies ist umso
bedeutender, da ein Verbrennungsmotor im Allgemeinen ohnehin
lediglich 20 bis 30 % der im Kraftstoff enthaltenen Energie zur Ver-
fügung stellt (vgl. u.a. Marx (2013); Velji (2010)).
Die Nebenaggregate, die nur für den Betrieb des Verbrennungsmo-
tors bzw. nur für die Abgasreinigung erforderlich sind, werden bei
batterieelektrischen Fahrzeugen nicht benötigt. Allerdings werden
durch den Verbrennungsmotor auch weitere Aggregate angetrie-
ben, auf die man im batterieelektrischen Fahrzeug nicht verzich-
ten kann bzw. möchte, wie beispielsweise die Lenkhilfepumpe,
die Vakuumpumpe für die Bremskraftverstärkung, das ABS, das
ASR und die Niveauregulierung. Bei Wegfall des Verbrennungs-
motors sind diese Komponenten entweder zu elektrifizieren oder
es müssen elektrische Hilfsmotoren eingesetzt werden, welche
anforderungsgerecht eingesetzt und verbrauchsoptimiert betrie-
ben werden können. Innovationen sind beispielsweise bei Len-
kungssystemen (elektromechanische Lösungen, „Steer-by-Wire”-
Konzepte) und Bremssystemen (elektrohydraulische Bremsen,
„Brems-Blending”-Ansätze als Kombination aus rekuperierendem
Generator und Reibbremse oder elektromechanische Bremsen)
gefordert.
Zu berücksichtigen bleibt, dass die gesamte benötigte Energie für
die Nebenaggregate über die Hauptbatterie des Fahrzeugs bezo-
gen werden muss. Dies mindert die für die reine Fahrt zur Verfü-
gung stehende Energie und damit die Reichweite in erheblichem
Maße. Ebenfalls ist zu berücksichtigen, dass eine neue akustische
Auslegung der elektrischen Nebenaggregate erfolgen muss. Dies
konnte bisher vernachlässigt werden, da der Verbrennungsmo-
tor auch im Leerlauf eine permanente Geräuschkulisse darstellte
und für den Nutzer möglicherweise unangenehme Geräusche der
elektrischen Nebenaggregate übertönte. Durch die reduzierte Ge-
räuschemission des batterieelektrischen Antriebsstrangs wird es
nun notwendig, bei der Auslegung der Nebenaggregate auch auf
einen niedrigen Lärmpegel Wert zu legen.
2.4.2 KLIMATISIERUNG
Fahrzeuge mit einer signifikanten elektrischen Antriebskompo-
nente stellen maßgeblich aus zwei Perspektiven eine große He-
rausforderung für das Thermomanagement im Innenraum dar:
Zum einen entfällt durch den Wegfall oder die Minimierung des
Verbrennungsmotors eine „kostenlose” Wärmequelle und An-
triebseinheit für den Klimakompressor. Zum anderen schlägt sich
insbesondere beim batterieelektrischen Automobil die für die Kli-
matisierung des Fahrgastraums aufzuwendende Energie deutlich
spürbar auf die für den Antrieb benötigte Batteriekapazität nie-
der. Wird das Klimasystem eines batterieelektrischen Fahrzeugs
gemäß heutiger Verfahren betrieben, nimmt die mit dem Wagen
erzielbare Reichweite ab. Dieser Effekt ist, wie in Abbildung 16 als
theoretische Abschätzung dargestellt, umso größer, je höher die
Leistungsaufnahme der Heiz- bzw. Kühlkomponenten ausfällt.
1.0
0.8
0.6
0.4
0.2
0.0
0
2
4
6
8
Relative Reichweite
Leistung der Verbraucher in kW
0.71
0.56
0.48
Abbildung 16: Reichweitenabnahme eines batterieelektrischen Fahrzeugs bei
steigender Klimasystem-Leistung.
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Großmann (2013); Annahme: Durchschnittlicher Antriebsenergieverbrauch von 15 kWh/100 km im NEFZ.
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