Q Einführung Q Überblick Elektrofahrzeuge Ausführungsformen von Elektrofahrzeugen in der Praxis... 28

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1 Q Einführung Q Überblick Elektrofahrzeuge Geschichte und grundsätzliche Bedeutung Konstruktive Unterschiede zwischen Elektrofahrzeug und herkömmlichem Kraftfahrzeug Die Vorteile des Elektroantriebs Die Nachteile des Elektroantriebs Vorgaben zur C02-Reduktion als Treiber für die Elektromobilität Ausführungsformen von Elektrofahrzeugen in der Praxis Elektro-Pkw Reine Elektrofahrzeuge, Batterieelektrische Fahrzeuge Elektrofahrzeuge mit Range Extender, Range Extended Electric Vehicle (REEV) Hybridfahrzeuge, Hybrid Electric Vehicle (HEV) Mikrohybrid M ildhybrid Vollhybrid Plug-In-Hybride Antriebsstruktur der Hybride Hybridsysteme in der Formel Brennstoffzellenfahrzeug Funktion der Brennstoffzelle Speicherung des Wasserstoffs im Fahrzeug Wasserstoffversorgung Wie wird der Wasserstoff produziert? Beispiele Brennstoffzellenfahrzeuge Elektrobusse Elektro-Nutzfahrzeuge Elektrofahrräder Bauformen von Elektrofahrrädern Reichweite von Elektrofahrrädern... 46

2 3.5 Weitere Elektrofahrzeuge Segway Elektromotorräder Elektroflugzeuge Q Grundlagen Kfz-Antriebe Übersicht Antriebe Verbrennungsmotor Funktion Viertaktmotor Leistung, Drehmoment und Verbrauch des Verbrennungsmotors Energiebilanz und Berechnung des Wirkungsgrads aus dem spezifischen Verbrauch Lastanhebung bei Hybridfahrzeugen Berechnung der Motorleistung im Verbrauchskennfeld 59 Q j Elektrifizierter Antriebsstrang Elektromotor Anforderungen Kurzbeschreibung Elektromotoren Gleichstrommotor Drehstrommotor Betrieb von Drehstrommotoren in Elektrokraftfahrzeugen Leistung und Drehzahl-Drehmomentverhalten der Elektroantriebe Berechnungsgrundlagen für den Pkw-Elektroantrieb Leistung des Antriebs und Leistung des Gesamtfahrzeugs Zusammenhang Fahrzeuggeschwindigkeit und Motordrehzahl Ermittlung der notwendigen Getriebeübersetzung Berechnung der Antriebskraft des Fahrzeugs aus dem Drehmoment des Motors Berechnung der Beschleunigung aus der Antriebskraft Energiespeicher Akku Grundlagen und Begriffe Basiszelle Lithium-Ionen-Akku Li-Ionen-Akku als Fahrzeugakku Akkukapazität und Reichweite von Elektrofahrzeugen Die Lebensdauer von Fahrzeugakkus Das Batterie-Management-System (BMS) Sicherheit der Fahrzeugakkus Hersteller Ausblick Weiterentwicklung A kkus Leistungselektronik, Inverter... 89

3 Q Laden und Ladeinfrastruktur Grundlagen Akkuladen Die Laderate Kapazität des A kkus Kapazität in Amperestunden (A h) Kapazität in Wattstunden (Wh) und Wirkungsgrad Anforderungen beim Laden von Lithium-Ionen-Basiszellen Laden von Li-Ionen-Fahrzeugakkus Das Laden von Elektrofahrzeugen Ladearten und Lademodi Zusammenhang Ladeleistung/Ladedauer Anschlüsse zum Laden: Steckverbindungen Sicherheit beim Laden Entwicklung der Ladeinfrastruktur Weiterentwicklung von Ladekonzepten Induktives Laden Wechselakku Intelligentes Laden, Vehicle to Grid Dichte von Ladestationen Q Verbrauch und Reichweite von E-Fahrzeugen Physikalische Grundlagen Berechnungsgrößen Berechnungsgleichungen für die Beschreibung der Fahrzeugbewegung Energie und Verbrauch Antriebskraft und Fahrwiderstände Verbrauchssimulationen Einflussgrößen Leistung und Antriebskraft in Abhängigkeit von der Geschwindigkeit Fahrwiderstände und Verbrauch Einfluss der Rekuperation auf den Verbrauch Verbrauch Elektrofahrzeuge im NEFZ Der NEFZ-Fahrzyklus NEFZ-Verbrauchssimulationen Einfluss von Änderungen ausgewählter Konstruktionsparameter NEFZ-Verbrauch bei Plug-In-Hybriden Elektrische Reichweite (NEFZ) Einfluss von Zusatzverbrauchern auf die Reichweite Reichweitenverluste durch Heizen und K ühlen Verbesserungsansätze für Heizung und Klimatisierung Alternative Messzyklen und Übertragbarkeit der NEFZ-Messwerte auf reale Fahrsituationen Schlussfolgerungen aus den Verbrauchsermittlungen

4 E l Strom für die Elektrofahrzeuge Energieerzeugung Primärenergiequellen Der Strommix Deutschland Erneuerbare Energien Strom aus Photovoltaik-Anlagen Windenergie Strom aus Biomasse Wasserkraft Speicherung von Strom Speichertechnologien Beschreibung wichtiger Stromspeicher Akkumulatoren Pumpspeicherwerke Erdgasspeicher Power-to-Gas Q Umweltbilanz von Elektrofahrzeugen Beurteilungsmöglichkeiten für eine Umweltbilanz Herstellungs- und Verwertungsphase der E-Fahrzeuge Nutzungsphase L ärm Luftschadstoffe C02-Ausstoß als Maß für die Klimaschädlichkeit des Autoverkehrs Ökobilanz der Mercedes-Benz-B-Klasse Electric D rive M arkt Kostenvergleich Elektroautos - konventionelle Fahrzeuge Anzusetzende K osten Vergleichsrechnung Elektrofahrzeug/Verbrennungsmotor- Fahrzeug Angebot an Elektrofahrzeugen und Verbreitung Verbreitung von Elektrofahrzeugen Angebote Elektrofahrzeuge Reine Elektro-Pkw Plug-In-Hybride Nutzfahrzeuge Brennstoffzellenfahrzeuge Staatliche Förderung Schlussfolgerungen M arkt QQ Mobilitätskonzepte mit Elektrofahrzeugen Carsharing

5 car2go DriveNow Carsharing im ländlichen R aum E-Taxis Elektrobusse Güterverkehr Paketzustellung mit Elektrofahrzeugen Elektro-Lkw Förderung der Elektromobilität in Deutschland Förderbereiche der Bundesministerien und Leuchtturmprojekte Schaufenster für Elektromobilität NPE-Fortschrittsbericht Schlussfolgerungen und Gesamtbeurteilung Workshop Sim ulation G lossar f l Verzeichnis Bildquellen f l Literatur f l Index