Fahrzeugtechnik (Fach) / Auslegung von Elektrofahrzeugen (Lektion)

Elektromobilität im Vergleich zum konventionellen Verbrennungsmotor und die Auswirkungen auf die Auslegung

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• Nenne drei globale Herausforderungen in der Zukunft, die den Fahrzeugantrieb beeinflussen werden Rohöl-knappheit Klimawandel Strategische Abhängigkeit
• Die Elektromobilität verändert die strategische Abhängigkeit. Nenne drei Vorteile und zwei Nachteile. + Wirtschaftliche Vorteile durch lokale Wertschöpfung + Ausbau erneuerbare Energien + Sinkende Abhängigkeiten von Energieimporten - Sinkende Einnahmen der Mineralölsteuer - Hohe Investitionskosten zur Errichtung neuer Produktionsstätten für BEV
• Nenne zwei Vorteile und drei Nachteile für den Einsatz von Wasserstoff als Energieträger + Praxistauglichkeit durch Daimler nachgewiesen + Wasserstoff hat Potenzial als umweltfreundlicher Energieträger, wenn er aus überschüssigen erneuerbaren Energien erzeugt würde - Aus Strom-Mix schlechte CO2-Bilanz - Betriebswirtschaftliche Sinnhaftigkeit noch offen (Kosten für Platin als Katalysator zu hoch und Verfügbarkeit kritisch) - Erzeugung und Verteilung von Wasserstoff noch offen (aber machbar)
• Nenne die sieben wesentlichen Eigenschaften eines Fahrzeugkonzeptes Dimension(räumlich) Passagieranzahl Zuladung Reichweite Kosten vor Kunde Markt Höchstgeschwindigkeit
• Nenne zwei Betrachtungsweisen die für eine CO2-Gesamtbilanz in Frage kommen Well to Wheel Life Cycle
• Aus welchen vier Teilen ist eine Ökobilanz aufgebaut? 1. Ziel und Untersuchungsrahmen 2. Sachbilanz (Stoffflüsse) 3. Wirkungsabschätzung 4. Auswertung
• Wie ist die gängige Unterteilung der Gesamtemissionen? Herstellung Kraftstoffbereitstellung Fahremissionen Verwertung
• Nenne die fünf derzeit eingesetzen Antriebe und die entsprechende umweltschädliche Auswirkung Benzinmotor - hoher Treibhauseffekt Dieselmotor - hohe Überdüngung Gasmotor - Hoher Ozonabbau Elektromotor - hohe Versauerung Verbrennungsmotor mit alternativen Kraftstoffen - hohe Überdüngung
• Was ist ein Flottenversuch? Eine Flottenstudie ist eine mehrmonatige Probandenstudie mit einer definierten Anzahl an Vorserienfahrzeugen vor Beginn einer möglichen Serienproduktion unter realistischen Nutzungsbedingungen Frühzeitig sollen damit neue Fahrzeug- und Antriebskonzepte (z.B Elektrofahrzeuge) auf Nutzungsverhalten und Akzeptanz der Kunden sowie auf technische Zuverlässigkeit überprüft werden
• Was sind die Ziele eines Flottenversuchs mit Elektrofahrzeugen? Technische Erkenntnisse über neues Fahrzeugkonzept- Alltagstauglichkeit und Zuverlässigkeit- Ausgiebige Erprobung unter Realbedingungen- Erprobung Technologie und/oder Geschäftsmodelle- Produktoptimierung Kundenbezogene Erkenntnisse- Realistische Fahrzyklen- Erforschung Kundenanforderung- Erzielung öffentlicher Aufmerksamkeit Erkenntnisse über Infrastruktur- Sinnvolle Standorte für Ladestationen
• Wie ist die klassische Zusammensetzung von Projektpartnern bei Flottenversuchen? Automobilhersteller - Fahrzeuge Energieversorger - Ladeinfrastruktur Universität - wissenschaftliche Begleitforschung
• Nenne die vier Möglichkeiten der Probendenauswahl und ihre Eigenschaften Einfache Zufallsstichprobe- Auch Wahrscheinlichkeitsauswahl oder Random-Sample genannt- Jedes Element der Grundgesamtheit verfügt über die gleiche Wahrscheinlichkeit, in die Stichprobe zu kommen- Repräsentativ bei entsprechend großer Stichprobe Systematische Auswahl- z.B. Repräsentativer Bevölkerungsquerschnitt- Prozentuale Zusammensetzung wie Bevölkerung- Repräsentativität bei Berücksichtigung aller Gruppen Bewusste Auswahl- z.B. erwarteter Kundenkreis- Vorhersehbar bei neuen Konzepten? Willkürliche Stichprobe- Elememte aus der Grundgesamtheit werden von der Projektleitung willkürlich in die Stichprobe aufgenommen- Auswahl liegt ausschließlich im Ermessen der Projektleitung
• Nenne die Vorteile der Nutzerbefragung mit einer Smartphone-App + Abfrage von tages-/wochenaktueller Zufriedenheit + Höhere Befragungshäufigkeit + Real-time Informationen abrufbar
• Nenne die vier Phasen eines Neukunden in der zeitlichen Reihenfolge Honeymoon Krise Auseinandersetzung Alltag
• Nenne vier in Deutschland durchgeführte Flottenversuche MINI E Berlin eE-Tour Allgäu eFlott VEM - Virtuelle Elektromobilität im Taxi- und Gewerbeverkehr München
• Was sind die Ziele eines virtuellen Flottenversuchs von Elektrofahrzeugen? Analyse des Mobilitätsverhaltens der Probanden- Reichweite- Geschwindigkeit/Beschleunigung- Zeitliche sowie örtliche Verteilung der Fahrten Simulation und Identifikation von verschiedenen E-Fahreugkonzepten- Bewertung des ökonomischen, ökologischen und technischen Potenzials der Elektrifizierung Akzeptanzforschung zu Elektrofahrzeugen.- Kundenbedürfnisse und Alltagstauglichkeit- Auswirkung auf das Mobilitätsverhalten Ableitung von Empfehlungen zur Auslegung potentieller Ladeinfrastruktur
• Nennne drei Konzepte eines Range Extenders Verbrennungsmotor der Batterie lädt Verbrennungsmotor der aktiv antreibt Zusatzbatterie (Zink-Luft)
• Nenne jeweils drei Vor- und Nachteile für den Einsatz eines Range Extender + Wesentlich kleinere Primärbatterie+ Reduziert Angst vor Liegenbleiben+ Mit Verbrennungsmotor kann Reichweite schnell getankt werden - Package- Wirkungsgradverlust- Mit Verbrennungsmotor kein reines Elektrofahrzeug mehr
• Wie ist ein elektrisches 95 Perzentil Stadtfahrzeug sinnvoll ausgelegt? Dimension City Car Markt Mitteleuropa Reichweite 100 km Höchstgeschwindigkeit 120 km/h Passagieranzahl 2 Personen (nur 93%) Zuladung 2 Gepäckstücke Leergewicht wie Verbrenner Kosten vor Kunde  wie Verbrenner
• Nenne zwei Vor- und drei Nachteile eines BEV mit Heckantrieb + packagefreundlich+ gute Traktion beim Beschleunigen - schlechte Fahrstabilität bei Bremsung mit der Hinterachse- niedrige elektrische Bremskräfte möglich- wenig kinetische Energie rekuperierbar
• Nenne vier Vor- und drei Nachteile eines BEV mit Frontantrieb + hohe Fahrstabilität+ gute Traktion beim elektrischen Bremsen+ hohe elektrische Bremskräfte möglich+ starke Rekuperation möglich - Traktionsnachteile beim Beschleunigen- Antriebsleistung eingeschränkt- potentielle Antriebseinflüsse auf die Lenkung
• Nenne zwei Vor- und vier Nachteile eines BEV mit Allradantrieb + deutliche Traktionsvorteile+ Längsmomentenverteilung - hoher Bauraumbedarf- erhöhtes Gewicht/Kosten- hohe bis sehr hohe Komplexität- doppelte Fehlerwahrscheinlichkeit
• Nenne die drei prinzipiellen Anordnungen eines Elektromotors Zentral eine Antriebsmaschine befindet sich an einer Achse Quer verteilt Im einfachen Fall befinden sich zwei Antriebsmaschinen an einer Achse Längs verteilt Im einfachen Fall befinden sich an beiden Achsen je eine Antriebsmaschine
• Nenne vier Vor- und einen Nachteil eines zentralen Antriebs gegenüber einen verteilten Antrieb + niedrige Komplexität+ höhere Gleichteileanteil mit konventionellen Antrieben+ niedriges Gewicht+ geringere Fehlerwahrscheinlichkeit - keine Momentenverteilung
• Nenne den Vorteil und vier Nachteile des quer verteilten Antriebs gegenüber dem zentralen Antrieb und führe den Vorteil weiter aus. + Quermomentenverteilung+ Redundanz+ sehr gute Verteilung der Querdynamik+ leichte Traktionsvorteile auf niedrigem Reibwert+ starke Rekuperation auch bei Heckantrieb - Mehrgängigkeit fast nicht möglich- hohe bis sehr hohe Komplexität- tendenziell höheres Gewicht- höhere Fehlerwahrscheinlichkeit
• Nenne zwei Konzepte des querverteilten Antrieb Radnaher Antrieb Radnabenantrieb
• Nenne einen Vor- und zwei Nachteile des Radnabenantrieb + extrem packagefreundlich durch kompakte Bauweise - hohe ungefederte Massen- sehr hohe mechanische Belastung
• Welchen mechanischen Belastungen ist ein Fahrzeug mit Radnabenantrieb ausgesetzt? Nenne vier extreme Vertikalbeschleunigung der Maschine Fahrwerksbelastung durch ungefederte Massen bewegte Kühl- und elektrische Anschlüsse Schwingungs- und Schmutzempfindlichkeit der Elektronik
• Nenne zwei Nachteile eines Direktantriebs ohne Getriebe - hohe Momente nötig - geringere spezifische Leistung
• Nenne vier Nachteile eines Elektroantriebs mit Getriebe - Geräuschbildung - Schmierstoff nötig - weniger kompakt - geringere Dynamik / höhere Trägheit
• Nenne die drei Grundvarianten von Hybriden Serieller Hybrid Paralleler Hybrid Leistungsverzweigter Hybrid
• Nenne drei Vorteile einer koaxialen Getriebeanordnung bei einem radnahen Antrieb + weniger Getriebestufen nötig + höhere Leistungsdichte (des Getriebes) möglich + höhere spezifische Leistung (des Getriebes) möglich
• Nenne drei Vorteile einer nicht-koaxialen Getriebeanordnung bei einem radnahen Antrieb + mehr Gestaltungsfreiraum beim Package + längere Antriebswellenmöglich + mehr Flexibilität
• Nenne drei Vor- und einen Nachteil des Seriellen Hybrid + einfache Erweiterung elektrischer Antriebe möglich+ packagefreundlich (keine mechanische Verbindung von ICE und Antrieb)+ mit Speicher Lastpunkt/Dimensionierung ICE und EM unabhängig - ICE und Generator nur elektrisch angebunden (elektrische Verluste der gesamten umgesetzten Energie + Antriebsleistung kleiner als installierte Leistung->erhöht Gewicht/Bauraum/Kosten)
• Nenne zwei Vor- und drei Nachteile eines Parallelen Hybriden + einfache Erweiterung konventioneller Antriebe+ ICE und EM als Antrieb nutzbar - Drehzahlkopplung ICE und EM- Einsatz ohne elektrischen Speicher nicht möglich- mehrgängiges Getriebe notwendig
• Nenne jeweils drei Vor- und Nachteile eines durch die Straße parallelen Hybriden + Allradantrieb+ Potentiell 100% Gleichteile im Antriebsstrang aus Verbrenner und EV Derivaten+ ICE und EM unabhängig als Antrieb nutzbar - Einsatz ohne elektrischen Speicher nicht möglich- mehrgängiges Getriebe notwendig- sehr hohes Gewicht, Bauraumbedarf und Kosten
• Wie ist ein "Misch-Hybrid durch die Straße" definiert? Parallelhybrid + elektrische Achse
• Nennne jeweils drei Vor- und Nachteile eines "Misch-Hybriden durch die Straße"? + Allradantrieb+ ICE und 2x EM als Antrieb nutzbar+ serieller und paralleler Betrieb möglich - Einsatz ohne elektrischen Speicher kaum sinnvoll- mehrgängiges Getriebe notwendig- sehr hohes Gewicht, Bauraumbedarf, Kosten
• Wie ist ein leistungsverzweigter Hybrid aufgebaut? Verbrennungsmotor ist über Getriebe mit Antrieb und Generator gekoppelt. Der E-Motor sitzt zwischen Getriebe und Antrieb direkt auf der Antriebswelle.
• Nenne drei Vor- und zwei Nachteile eines leistungsverzweigten Hybriden + Einsatz ohne elektrischen Speicher möglich+ Elektrisches CVT mit Leistungsbilanz+ ICE und 2x EM als Antrieb nutzbar (nur mehrgängig mit Speicher) - hohe Komplexität des Antriebs- ICE und 2x EM quasi nicht gleichzeitig als Antrieb nutzbar (nur eingängig oder ohne Speicher)
• Nenne alle Hybridvarianten. Ordne sie vom Konventionellen bis zum BEV anhand des Verhältnis elektrischer Leistung zur Verbrennerleistung. KonventionellParallel Micro HybridParallel Mild HybridParallel VollhybridSerieller Hybrid (ohne Speicher)Serieller Hybrid (mit Speicher)Extended Range EV (EREV)Elektrofahrzeug (BEV)
• Welche Funktion hat ein Micro Hybrid? Start-Stop-Funktion
• Ab wann ist ein Hybrid ein Vollhybrid? Sobald der EM ein rein elektrisches Fahren ermöglicht
• Welche drei Vorteile bietet ein Mild Hybrid im Vergleich zu einem Konventionellen Verbrenner? Lastpunktanhebung Boosten Downsizing oder erhöhte Fahrleistung
• Was ist ein EREV und was unterscheidet ihn von einem seriellem Hybrid? EREV = Extended Range Electric Vehicle EREV- fahren hauptsächlich elektrisch - eingeschränkter Fahrbetrieb bei leerem Speicher- im Vergleich zur Antriebsleistung kleiner Verbrenner- stark phlegmatisiert (Herabsetzen der Empfindlichkeit)
• Was bedeutet Packaging? Packaging bedeutet alle Komponenten unter Berücksichtigung der fahrzeugspezifischen Anforderungen und Gesetze im gegebenen Bauraum unterzubringen
• Welche zwei Anforderungen sind beim Packaging eines elektrischen Antriebes besonders bedeutsam? 1. Beachtung der Crashlastfälle 2. Beachtung der Elektromagnetischen Verträglichkeit (EMV)
• Welche Kombination aus Motorlage und Antriebsachse ist bzgl. Fahrdynamik und Package die beste Lösung? Allradantrieb mit Radnabenmaschine
• Welche Kombination aus Motorlage und Antriebsachse ist bzgl. Fahrdynamik und Package die beste Lösung? Allradantrieb mit Radnabenmaschine
• Welche Kombination aus Motorlage und Antriebsachse ist bzgl.Fahrdynamik und Package am besten geeignet? Allradantrieb mit Radnabenmaschine

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