Netzintegration von Fahrzeugen mit elektrifizierten ... - JUWEL

5. Trends in der Elektrifizierung des Antriebsstrangs von Fahrzeugen und deren Nutzung
Der Luftwiderstand beschreibt die Reibungskraft der Umgebungsluft an der Fahrzeugoberfläche,
deren Gestaltung erheblichen Einfluss auf den dimensionslosen Luftwiderstandsbeiwert
c W ausübt. Dieser muss für jedes Fahrzeug experimentell bestimmt werden. Die Querschnittsfläche
A des Fahrzeugs sowie die Dichte der Luft Luft gehen ebenfalls in die Berechnung
ein. Zu beachten ist der quadratische Einfluss der Fahrzeuggeschwindigkeit, welcher
bei höheren Geschwindigkeiten den Luftwiderstand zum dominierenden Anteil des Gesamtwiderstands
werden lässt. Dies zeigt den gravierenden Einfluss der Fahrzeuggeometrie
und somit auch der Stromlinienförmigkeit auf den Verbrauch.
1
F A c v
2
2
Luft
= ⋅
W
⋅ρLuft
⋅ (6)
Der Anteil des Rollwiderstands ergibt aus der Verformung des Reifens durch die Masse des
Fahrzeugs. Es entsteht eine Auflagefläche des Reifens auf der Fahrbahn, der Latsch, dessen
Größe abhängig von Reifen, Reifendruck sowie der Radlast ist. Die stete Verformungsarbeit
des drehenden Reifens lässt sich im dimensionslosen Rollwiderstandsbeiwert f R beschreiben,
welcher zusätzlich von Fahrbahn und Fahrgeschwindigkeit abhängig ist.
FRoll = mFzg ⋅g⋅ fR
(7)
Gewinnt oder Verliert ein Fahrzeug während der Fahrt an Höhe, so wird dies auch im Verbrauch
ersichtlich. Die benötigte potentielle Energie lässt sich ebenfalls als Steigungswiderstand
in den Gesamtwiderstand implementieren.
F = m ⋅g⋅ sinφ
(8)
Steigung
Der letzte Bestandteil ist der Beschleunigungswiderstand, welcher auf der Massenträgheit
beruht. Betrachtet man den reinen translatorischen Teil, ergibt er sich zu Gleichung (9).
Fzg
F = m ⋅ a
(9)
atrans
Fzg
Allerdings müssen für eine translatorische Beschleunigung des Fahrzeugs auch Bauteile wie
Räder, Wellen oder Zahnräder beschleunigt werden, welche den rotatorischen Anteil des
Beschleunigungswiderstandes stellen.
F arot
Θ⋅ω
=
r
(10)
Dabei ist das Massenträgheitsmoment, die Winkelbeschleunigung und r der Radius. Der Beschleunigungswiderstand
ergibt sich somit zu :
F = F + F
(11)
Beschl
atrans
arot
Zusätzlich zu den genannten Teilwiderständen können noch weitere genannt werden. So
stellt eine Vor- oder Nachspur einen zusätzlichen Widerstand dar. Auch bei Kurvenfahrt stellt
Seite 58