Strategien zur Elektrifizierung des Antriebsstranges

Inhaltsverzeichnis

1. Frontmatter

2. 1. Einleitung

   Henning Wallentowitz, Arndt Freialdenhoven

   Zusammenfassung

   Die Bruttosozialprodukte von Volkswirtschaften hängen nahezu proportional von deren erbrachten Transportleistungen ab. Daher benötigen erfolgreiche Gesellschaften leistungsfähige Verkehrssysteme. Hinzu kommt, dass wirtschaftlich erfolgreiche Länder auch einen intensiven Individualverkehr aufweisen, der sich in berufsbedingten Verkehr und in Freizeitverkehr gliedert. Diese Verkehre werden vor allem durch Personenwagen bedient, die bisher mit Verbrennungsmotoren ausgerüstet sind. Damit hängt diese Mobilität unmittelbar vom Öl ab, das zwar seit vielen Jahrzehnten nur noch für 40 Jahre vorhanden sein soll, jetzt aber wohl wirklich knapp werden wird. Deshalb gilt es, wie bereits vor einigen Jahren, nach Alternativen zu suchen bzw. solche zu marktfähigen Produkten zu entwickeln. Die Elektrifizierung des Antriebsstranges, sei es durch Batterien oder durch Brennstoffzellen ist eine der heute aktuellen Alternativen. An dieser Elektrifizierung wird weltweit bei nahezu allen Fahrzeugherstellern und den Zulieferern gearbeitet. Das wird auch Auswirkungen auf die bisherigen Antriebstechnologien haben.

3. 2. Treiber für Veränderungen

   Henning Wallentowitz, Arndt Freialdenhoven

   Zusammenfassung

   Die Entwicklung alternativer Antriebe wird im Wesentlichen von drei Faktoren beeinflusst, die für die Unternehmen zugleich die Rahmenbedingungen bilden, Abb. 2-1. Den ersten Einflussfaktor stellt der Gesetzgeber dar, der durch die Vorgabe von Reglementierungen die Forschungs- und Entwicklungsbemühungen der Automobilhersteller direkt beeinflusst. Den zweiten wesentlichen Veränderungstreiber bildet der Kunde, der durch einen stetigen Wandel in seinem Verhalten und seinen facettenreichen Bedürfnissen ständig neue Anforderungen an das Automobil entstehen lässt. Die begrenzte Verfügbarkeit von Ressourcen bildet den dritten bedeutenden Veränderungstreiber, der die Entwicklung hin zu alternativen Antriebssystemen bestimmt.

4. 3. Zunehmende Elektrifizierung des Antriebstranges

   Henning Wallentowitz, Arndt Freialdenhoven

   Zusammenfassung

   Im vorangegangenen Kapitel wurde ausgeführt, dass der Klimaschutz und die zurückgehende Verfügbarkeit von Erdöl die Treiber sind, welche die Politik zum „Gesetze machen“ und die Industrie zum Entwickeln alternativer Antriebe veranlassen. Während die Gesetze wegen Unausführbarkeit und möglicherweise Unbegründetheit der Entscheidung zurückgenommen werden können, sind die steigenden Kosten für das knapper werdende Erdöl eine starke Triebfeder, neue Antriebssysteme zu entwickeln. Hier hat sich in der Zwischenzeit auch ein globaler Wettbewerb um die Marktführerschaft entwickelt.

5. 4. Schlüsseltechnologien für Elektrofahrzeuge und deren Dimensionierung

   Henning Wallentowitz, Arndt Freialdenhoven

   Zusammenfassung

   Nachdem im vorstehenden Kapitel die zukünftige Bedeutung der batteriebetriebenen Elektrofahrzeuge herausgearbeitet wurde, schließen sich in diesem Kapitel die technischen Grundlagen zum Aufbau eines solchen Fahrzeugs an. In einem ersten Schritt werden die erforderlichen Schlüsseltechnologien detailliert vorgestellt. Im zweiten Schritt werden die Anforderungen an den Antriebsstrang eines elektrisch betriebenen Fahrzeugs in verschiedenen Fahrzeugklassen besprochen, aus denen abschließend Aussagen über die Dimensionierung der einzelnen Komponenten abgeleitet werden.

6. 5. Kostenbetrachtung der Antriebstechnologie

   Henning Wallentowitz, Arndt Freialdenhoven

   Zusammenfassung

   Die im vorangegangenen Kapitel erläuterten technischen Aspekte lassen sich als grundlegende Voraussetzungen zum Aufbau eines batteriebetriebenen Elektrofahrzeugs auffassen. Die benötigten Technologien wie Energiespeicher, Elektromotoren sowie Steuergeräte sind aus anderen Anwendungsgebieten bereits bekannt und sie sind grundsätzlich für den Einsatz im Kraftfahrzeug geeignet. Auch die Fahrzeughersteller präsentieren besonders im Kleinwagensegment rein elektrisch betriebene Fahrzeugstudien und kündigen baldige Serienstarts an. Als Beispiele lassen sich hier der Smart ED von Daimler sowie der i-MiEV von Mitsubishi anführen, siehe Abb. 5-1.

7. 6. Implikationen für die Automobilindustrie

   Henning Wallentowitz, Arndt Freialdenhoven

   Zusammenfassung

   Das Aufkommen und die weitere Verbreitung von batteriebetriebenen Elektrofahrzeugen bedingen Veränderungen innerhalb der Automobilindustrie. Diese beziehen sich dabei neben dem eigentlichen Antriebssystem auch auf weitere Komponenten, die aus technischen Gründen eng mit dem Verbrennungsmotor verknüpft sind. Durch diese Änderungen entsteht eine Reihe von Implikationen für die Automobilindustrie, die in diesem Kapitel genauer betrachtet werden.

8. 7. Zusammenfassung

   Henning Wallentowitz, Arndt Freialdenhoven

   Zusammenfassung

   Die beiden zentralen Treiber der Entwicklung verbesserter und alternativer Antriebskonzepte für Fahrzeuge, der steigende Kraftstoffpreis und strikter werdende legislative Anforderungen, erfahren derzeit einen großen Schub und lenken den Fokus der automobilen Entwicklung zunehmend auf alternative Antriebe. Im Gegensatz zur Ölkrise der 1970er Jahre ist dieses Phänomen nicht nur als temporäre Erscheinung zu bewerten, da von einer zukünftigen Abschwächung der Treiber angesichts der allgemeinen Rohstoffverknappung und den globalen klimatischen Veränderungen nicht auszugehen ist.

9. Backmatter