Netzintegration von Fahrzeugen mit elektrifizierten ... - JUWEL

5.3 Energiemodell
Die Vorgaben werden getroffen und gehen in die Fahrzeugauslegung ein. Dabei ist zwischen
der Dimensionierung der Energiewandler („Leistungsauslegung“ LA) und der Dimensionierung
des Energiespeichers („Energieauslegung“ EA) zu unterscheiden. Beide Auslegungsteile
werden iterativ durchgeführt und beeinflussen sich gegenseitig durch die Fahrzeugmasse:
So werden bei der Leistungsauslegung die Nennleistungen der Energiewandler berechnet,
während es in der Energieauslegung um die die Auslegung des Energiespeichers geht. Die
Erhöhung der Nennleistung eines Energiewandlers führt durch die vorgegebene Leistungsdichte
zu einer Erhöhung der Fahrzeugmasse. Diese wiederum beeinflusst die Performance
(z.B. die Beschleunigungsfähigkeit) des Fahrzeugs, weshalb die Leistungsauslegung iterativ
vorgenommen werden muss. Das zusätzliche Fahrzeuggewicht beeinflusst allerdings auch
den Verbrauch des Fahrzeugs und verringert seine Reichweite. Um die vorgegebene Reichweite
einhalten zu können, muss die Batterie größer dimensioniert werden. Das zusätzliche
Gewicht der Batterie wirkt sich wieder auf den Verbrauch und auf die Performance aus, weshalb
beide Auslegungsprozesse iterativ gestaltet werden müssen.
Die einzelnen Schritte der Fahrzeugauslegung werden im Folgenden näher erläutert.
Zur Bestimmung der Annahmen über die elektrische Reichweite und die zu dimensionierenden
Fahrzeugkonzepte fließen sowohl Daten aus der MiD-Studie, die eine Aussage darüber
zulassen, wie sich die tatsächlich benötigte Reichweite darstellt, als auch Beurteilungen von
Kundenwünschen ein. Als Ergebnis der Gegenüberstellung von Kundenwunsch und tatsächlichem
Bedarf werden die elektrischen Reichweiten von 120 km für das BEV, 50 km für das
REEV sowie 30 km für das PHEV festgelegt. Die drei Antriebskonzepte werden mehreren
Fahrzeugsegmenten zugeordnet. Während in der Kompaktklasse alle drei Antriebskonzepte
(BEV, REEV und PHEV) berücksichtigt werden, finden sich im Kleinwagensegment nur das
BEV und REEV wieder und im Kleinstwagensegment lediglich das BEV. Es wird davon ausgegangen,
dass Fahrzeuge der unteren Segmente sich als PHEV nicht durchsetzen können.
Der „typische“ Vertreter des Kleinstwagensegments ist als reines Stadtfahrzeug konzipiert
und damit nicht auf den Reichweitenverlängerer angewiesen. Für die gewählten Fahrzeugsegmente
werden verbrennungsmotorisch angetriebene Referenzfahrzeuge gewählt, an
denen sich die Auslegung der drei Antriebskonzepte BEV, REEV und PHEV orientiert. So
werden die den Fahrwiderstand beeinflussenden Parameter Stirnfläche A , Luftwiderstandsbeiwert
c
W
sowie der Rollwiderstandsbeiwert f
R
des jeweiligen Referenzfahrzeugs übernommen.
Die Referenzfahrzeuge dienen auch der Ermittlung des Fahrzeugleergewichts ohne
Triebstrang und werden zum Abgleich der Fahrleistungen herangezogen. Wie in Tabelle
6 ersichtlich, werden zur Berechnung des Fahrzeuggesamtgewichts ohne Batterie alle Massen
der veränderten oder unnötigen Teile wie Tanksystem oder Abgasanlage angepasst.
Weiterhin werden die Gewichte der zusätzlichen Teile für die Elektrifizierung der Triebstränge
hinzugefügt.
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