Netzintegration von Fahrzeugen mit elektrifizierten ... - JUWEL

5. Trends in der Elektrifizierung des Antriebsstrangs von Fahrzeugen und deren Nutzung
• Seriell-paralleler Hybrid: Elektromotor, Verbrennungsmotor und meist ein Generator
sind über eine zusätzliche Kupplung sowohl mechanisch als auch elektrisch miteinander
verbunden. Auf diese Art können die unterschiedlichsten Betriebsmodi, von rein
elektrischem Fahren, über das kombinierte verbrennungsmotorische und elektrische
Fahren bis hin zum rein verbrennungsmotorischen Fahren umgesetzt werden. Durch
die mögliche Lastpunktverschiebung zum Boosten oder Laden kann immer ein günstiger
Betriebspunkt des Verbrennungsmotors gewählt und so der Verbrauch gesenkt
werden.
Die Kombination zweier oder mehrerer unterschiedlicher Energiewandler erfordert ein komplexes
Betriebsmanagement. Für eine optimale Fahrweise und eine sichere Betriebsführung
müssen Motoren, Leistungselektronik, Verkabelung, Energiemanagement und Steuerung
des Gesamtsystems harmonieren.
Range Extended Electric Vehicle (REEV)
Fahrten über 100 km sind selten [infas & DLR, 2009]. Daher wäre eine Batterie, die solche
Reichweiten ermöglicht, entsprechend teuer und schwer, was zu hohen Anschaffungskosten,
einem hohen Fahrzeuggewicht und Problemen im Packaging führt. Die aus dem konventionellen
Fahrzeug gewohnten Reichweiten können mit BEV bei der derzeitigen Energiedichte
von Traktionsbatterien nicht realisiert werden.
Aus diesem Grund wird im REEV (engl.: Range Extended Electric Vehicle) die Batteriekapazität
so gewählt, dass zwar ein Großteil der täglichen Fahrstrecken im reinen Elektro-Modus
bewältigt werden kann. Ist die Batterie bis zu einem definierten Minimum entladen, wird die
Verbrennungsmotor-Generator-Einheit aktiviert und das Fahrzeug im „charge sustaining mode“
(CSM) betrieben. Ziel dabei ist nicht das Wiederaufladen der Batterie, sondern das Generieren
elektrischer Energie, die das Zurücklegen längerer Strecken zulässt. Folglich kann
der „Reichweitenverlängerer“ so dimensioniert werden, dass dauerhaft lediglich eine mittlere
elektrische Zyklus- bzw. Fahrleistung bereitgestellt wird. Kurzfristige Leistungsspitzen müssten
über einen Restenergiebestand der Batterie abgefangen werden.
Betrachtet man lediglich die Triebstrangtopologie, so handelt es sich hierbei um einen seriellen
Hybridantrieb mit der Möglichkeit der Netzanbindung. Aus diesem Grund wird das Antriebskonzept
oft zu den Plug-In-Hybrid-Vehicles (PHEV) gezählt. Eine Besonderheit gegenüber
anderen Auslegungen ist der Umstand, dass das REEV seine volle Leistungsfähigkeit
auch mit deaktiviertem Range Extender – im EV-Betrieb – abrufen kann, solange der SOC
(state of charge) dies zulässt. Während die frühen Untersuchungen zum REEV ausdrücklich
nur eine serielle Anordnung der Antriebskomponenten umfassten, wurde das erste Serienfahrzeug,
das diese Bezeichnung für sich beansprucht – der Chevrolet Volt – mit mechanischem
Durchtrieb des Verbrennungsmotors zur Straße hin realisiert. Diese Funktion steht
erst bei entladener Traktionsbatterie bzw. einem geringen Ladezustand zur Verfügung und
soll zur Effizienzsteigerung des Fahrzeugs beitragen.
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