04. September 2009

Auflösung Auto-Crack 4/2009: «Die Verspätung aufholen»

(B) 1. Die Vorteile des Hybridantriebes: Beim Bremsen wird die kinetische Energie statt in Wärme in elektrische Energie umgewandelt, welche in einem Akkumulator zwischengespeichert werden kann. Beim Beschleunigen wird diese Energie wieder in mechanische Energie (Antrieb) umgewandelt. Damit steigt die Energieeffizienz des Fahrzeuges vor allem im Stadtverkehr («Stop-and-Go»-Verkehr). Der grosse Nachteil des Antriebes mit Elektro- und Verbrennungsmotor ist die zusätzliche Masse (zwei Motoren, zwei Energiespeicher) sowie der deutlich höhere Preis gegenüber einem Antrieb und einem Speicher. – 2. Siehe Grafik. – 3. Elektromotoren weisen deutlich höhere Wirkungsgrade auf und sind entsprechend energieeffizienter. Ausserdem verfügen sie ab Stillstand über das höchste Drehmoment (Losbrechmoment). Dadurch beschleunigt ein Fahrzeug mit Elektroantrieb rasanter (Beispiel Tesla Roadster). – 4. Die zusätzlichen Komponenten (Elektro-/Generatormodul, Akkumulatoren, Steuerungselektronik) weisen bei einem Hybridfahrzeug nicht nur eine höhere Masse auf, sondern benötigen auch Bauraum. Bei kleinen Fahrzeugen lassen sich die zusätzlichen Komponenten weniger gut unterbringen. – 5. Im Vorderbau und in der Sicherheitsfahrgastzelle ist kein Platz übrig.

Auflösung Auto-Crack 4/2009: «Die Verspätung aufholen»

die Übersicht der Modulkomponenten des Antriebes zeigt den Aufwand für einen hybridantrieb. der Antrieb soll im nächsten Modell des Vw Touareg in Serie angeboten werden.

Im Kofferraum können die Akku-Packs untergebracht werden, allerdings auf Kosten des Stauraumes. Wenn Hybridfahrzeuge von Grund auf neu konstruiert werden, macht die Platzierung in der Fahrzeugmitte Sinn (Fahrzeugschwerpunkt optimaler). – 6. Im Hybridmodul sind ein Stator und ein Rotor integriert. Je nach Schaltung der Wicklungen der beiden Bauteile kann ein Elektromotor oder ein Generator dargestellt werden. Entsprechend wird der Verbrennungsmotor mit dem E-Motor gestartet. 

(F) 1. Bisher war der Akkumulator das Problem. Die Speicherdichte war ungenügend und leistungsfähige Akkus bisher zu teuer für die Grossserie. – 2. Dieselmotoren sind gegenüber Ottomotoren in der Herstellung deutlich teurer und schwerer. Der Vorteil des besseren Wirkungsgrades macht diese Defizite nicht wett. – 3. Elektromotoren basieren auf dem Effekt, dass sich zwei magnetische Pole abstossen. Beim Generator findet das Prinzip der Induktion Anwendung. – 4. Lithium-Ionen- Akkus weisen zwar eine höhere Energiespeicherdichte auf als Metallhydrid-Akkus. Bei einem Unfall und eindringenden Metallteilen entstehen heftige Reaktionen. Der Lithium-Ionen- Akkus muss entsprechend an einer möglichst sicheren Stelle (Fahrgastzelle) eingebaut werden. – 5. Das Speichern der Elektronen basiert auf chemischen Prozessen. Durch das häufige Laden/Entladen entsteht viel Abwärme, welche durch eine Belüftung an die Umgebung abgegeben werden muss. – 6. Sie schaltet zwischen Elektromotor und Generator um, überwacht das Be- und Entladen des Akkus und die koordiniert die Zusammenarbeit zwischen Verbrennungs- und Elektromotor (Energiefluss). (P) Bisher konnten sich die Automobilhersteller nicht einigen, in welche Richtung es punkto alternative Antriebe gehen soll. Von optimierten Verbrennungsmotoren mit zum Teil umweltfreundlicheren Treibstoffen bis zur Brennstoffzelle (Wasserstoff) reicht die Palette. Toyota und Honda haben die Hybridtechnik vorangetrieben und weisen entsprechend einen grossen Technikvorsprung auf. – 2. Unter Rekuperation versteht man den Bremsvorgang eines Hybridfahrzeuges, bei dem die Bewegungsenergie in elektrische Energie umgewandelt wird. Damit wird die Energie nicht in Wärmeenergie umgewandelt und an die Umgebung abgegeben. – 3. Für den Elektromotor benötigt man ein feststehendes und ein rotierendes Magnetfeld. Beim Rotor wird durch einen Stromkommutator (Stromwender) die Stromrichtung nach einer halben Drehung gewechselt. Beim Generator wird der Rotor bestromt und in die Statorwicklungen eine Spannung induziert. Somit müssen die Wicklungsanschlüsse für den jeweiligen Betrieb anders angeschlossen werden (Leistungselektronik). – 4. In Serie geschaltete Akkumulatoren können in kurzer Zeit einen hohen Strom liefern, und die Spannung addiert sich. Die Kapazität wäre durch die Parallelschaltung höher. Für einen Hybridantrieb ist deshalb die Serieschaltung von Vorteil. (se)

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