| Vorwort | 6 |
| Inhalt | 8 |
| 1 Einführung |
| 14 |
| 2 Überblick Elektromobile |
| 18 |
| 2.1 Geschichte und grundsätzliche Bedeutung | 18 |
| 2.2 Konstruktive Unterschiede zwischen Elektromobil und herkömmlichem Kraftfahrzeug | 19 |
| 2.3 Die Vorteile durch den Elektroantrieb | 22 |
| 2.4 Nachteile des Elektroantriebs | 24 |
| 2.5 Vorgaben zur CO2-Reduktion als Treiber für die Elektromobilität | 25 |
| 3 Ausführungsformen von Elektrofahrzeugen in der Praxis | 27 |
| 3.1 Elektro-Pkw | 27 |
| 3.1.1 Reine Elektrofahrzeuge, Batterieelektrische Fahrzeuge | 27 |
| 3.1.2 Elektrofahrzeuge mit Range Extender, Range Extended Electric Vehicle (REEV) | 29 |
| 3.1.3 Hybridfahrzeuge, Hybrid Electric Vehicle (HEV) | 30 |
| 3.1.3.1 Mikrohybrid | 32 |
| 3.1.3.2 Mildhybrid | 32 |
| 3.1.3.3 Vollhybrid | 32 |
| 3.1.3.4 Plug-In-Hybride | 33 |
| 3.1.3.5 Antriebsstruktur der Hybride | 34 |
| 3.1.3.6 Hybridsysteme in der Formel 1 | 36 |
| 3.1.3.7 Brennstoffzellenfahrzeug | 37 |
| 3.1.3.8 Funktion der Brennstoffzelle | 38 |
| 3.1.3.9 Speicherung des Wasserstoffs im Fahrzeug | 39 |
| 3.1.3.10 Wasserstoffversorgung | 39 |
| 3.1.3.11 Wie wird der Wasserstoff produziert? | 40 |
| 3.1.3.12 Beispiele Brennstoffzellenfahrzeuge | 40 |
| 3.2 Elektrobusse | 41 |
| 3.3 Elektro-Nutzfahrzeuge | 42 |
| 3.4 Elektrofahrräder | 43 |
| 3.4.1 Bauformen von Elektrofahrrädern | 43 |
| 3.4.2 Reichweite von Elektrofahrrädern | 46 |
| 3.5 Weitere Elektrofahrzeuge | 47 |
| 3.5.1 Segway | 47 |
| 3.5.2 Elektro-Motorräder | 48 |
| 3.5.3 Elektro-Flugzeuge | 49 |
| 4 Grundlagen Kfz-Antriebe |
| 50 |
| 4.1 Übersicht Antriebe | 50 |
| 4.2 Verbrennungsmotor | 50 |
| 4.2.1 Funktion Viertaktmotor | 51 |
| 4.2.2 Leistung, Drehmoment und Verbrauch des Verbrennungsmotors | 53 |
| 4.2.2.1 Energiebilanz und Berechnung des Wirkungsgrads aus dem spezifischen Verbrauch | 55 |
| 4.2.2.2 Lastanhebung bei Hybridfahrzeugen | 56 |
| 4.2.2.3 Berechnung der Motorleistung im Verbrauchskennfeld | 58 |
| 5 Elektrifizierter Antriebsstrang | 59 |
| 5.1 Elektromotor | 59 |
| 5.1.1 Anforderungen | 59 |
| 5.1.2 Kurzbeschreibung Elektromotoren | 60 |
| 5.1.3 Gleichstrommotor | 60 |
| 5.1.4 Drehstrommotor | 62 |
| 5.1.5 Betrieb von Drehstrommotoren in Elektrokraftfahrzeugen | 65 |
| 5.1.6 Leistung und Drehzahl-Drehmomentverhalten der Elektroantriebe | 67 |
| 5.1.7 Berechnungsgrundlagen für den Pkw-Elektroantrieb | 69 |
| 5.1.7.1 Leistung des Antriebs und Leistung des Gesamtfahrzeugs | 70 |
| 5.1.7.2 Zusammenhang Fahrzeuggeschwindigkeit und Motordrehzahl | 71 |
| 5.1.7.3 Ermittlung der notwendigen Getriebeübersetzung | 72 |
| 5.1.7.4 Berechnung der Antriebskraft des Fahrzeugs aus dem Drehmoment |
| 73 |
| 5.1.7.5 Berechnung der Beschleunigung aus der Antriebskraft | 75 |
| 5.2 Energiespeicher Akku | 76 |
| 5.2.1 Grundlagen und Begriffe | 76 |
| 5.2.2 Basiszelle Lithium-Ionen-Akku | 77 |
| 5.2.3 Li-Ionen-Akku als Fahrzeugakku | 79 |
| 5.2.3.1 Akkukapazität und Reichweite von Elektrofahrzeugen | 82 |
| 5.2.3.2 Die Lebensdauer von Fahrzeugakkus | 83 |
| 5.2.3.3 Das Batterie-Management-System, BMS | 84 |
| 5.2.3.4 Sicherheit der Fahrzeugakkus | 85 |
| 5.2.4 Hersteller | 86 |
| 5.2.5 Ausblick Weiterentwicklung Akkus | 86 |
| 5.3 Leistungselektronik, Inverter | 87 |
| 6 Laden und Ladeinfrastruktur | 89 |
| 6.1 Grundlagen Akkuladen | 89 |
| 6.1.1 Die Laderate | 89 |
| 6.1.2 Kapazität des Akkus | 90 |
| 6.1.2.1 Kapazität in Amperestunden (Ah) | 90 |
| 6.1.2.2 Kapazität in Wattstunden (Wh) und Wirkungsgrad | 90 |
| 6.1.3 Anforderungen beim Laden von Lithium-Ionen-Basiszellen | 91 |
| 6.1.4 Laden von Li-Ionen-Fahrzeugakkus | 92 |
| 6.2 Das Laden von Elektrofahrzeugen | 93 |
| 6.2.1 Ladearten und Lademodi | 94 |
| 6.2.2 Zusammenhang Ladeleistung/Ladedauer | 96 |
| 6.2.3 Anschlüsse zum Laden: Steckverbindungen | 97 |
| 6.2.4 Sicherheit beim Laden | 99 |
| 6.3 Entwicklung der Ladeinfrastruktur | 99 |
| 6.4 Weiterentwicklung von Ladekonzepten | 101 |
| 6.4.1 Induktives Laden | 101 |
| 6.4.2 Wechselakku | 102 |
| 6.4.3 Intelligentes Laden, Vehicle to Grid | 103 |
| 6.4.4 Dichte von Ladestationen | 104 |
| 7 Verbrauch und Reichweite von E-Fahrzeugen | 105 |
| 7.1 Physikalische Grundlagen | 105 |
| 7.1.1 Berechnungsgrößen | 105 |
| 7.1.2 Berechnungsgleichungen für die Beschreibung der Fahrzeugbewegung | 106 |
| 7.1.3 Energie und Verbrauch | 108 |
| 7.1.4 Antriebskraft und Fahrwiderstände | 109 |
| 7.2 Verbrauchssimulationen | 111 |
| 7.2.1 Einflussgrößen | 111 |
| 7.2.2 Leistung und Antriebskraft in Abhängigkeit von der Geschwindigkeit | 112 |
| 7.2.3 Fahrwiderstände und Verbrauch | 112 |
| 7.2.4 Einfluss der Rekuperation auf den Verbrauch | 115 |
| 7.3 Verbrauch Elektrofahrzeuge im NEFZ | 119 |
| 7.3.1 Der NEFZ-Fahrzyklus | 119 |
| 7.3.2 NEFZ-Verbrauchssimulationen | 122 |
| 7.3.3 Einfluss von Änderungen ausgewählter Konstruktionsparameter | 126 |
| 7.3.4 NEFZ-Verbrauch bei Plug-In-Hybriden | 128 |
| 7.3.5 Elektrische Reichweite (NEFZ) | 131 |
| 7.3.6 Einfluss von Zusatzverbrauchern auf die Reichweite | 132 |
| 7.3.6.1 Reichweitenverluste durch Heizen und Kühlen | 132 |
| 7.3.6.2 Verbesserungsansätze für Heizung und Klimatisierung | 134 |
| 7.3.7 Alternative Messzyklen und Übertragbarkeit der NEFZ-Messwerte auf reale Fahrsituationen | 135 |
| 7.4 Schlussfolgerungen aus den Verbrauchsermittlungen | 137 |
| 8 Strom für die Elektrofahrzeuge | 138 |
| 8.1 Energieerzeugung | 138 |
| 8.1.1 Primärenergiequellen | 138 |
| 8.1.2 Der Strommix Deutschland | 139 |
| 8.1.3 Erneuerbare Energien | 142 |
| 8.1.3.1 Strom aus Photovoltaik-Anlagen | 144 |
| 8.1.3.2 Windenergie | 146 |
| 8.1.3.3 Strom aus Biomasse | 148 |
| 8.1.3.4 Wasserkraft | 150 |
| 8.2 Speicherung von Strom | 151 |
| 8.2.1 Speichertechnologien | 152 |
| 8.2.2 Beschreibung wichtiger Stromspeicher | 153 |
| 8.2.2.1 Akkumulatoren | 153 |
| 8.2.2.2 Pumpspeicherwerke | 154 |
| 8.2.2.3 Erdgasspeicher | 155 |
| 8.2.2.4 Power-to-Gas | 156 |
| 9 Umweltbilanz von Elektrofahrzeugen | 160 |
| 9.1 Beurteilungsmöglichkeiten für eine Umweltbilanz | 160 |
| 9.2 Herstellungs- und Verwertungsphase der E-Fahrzeuge | 162 |
| 9.3 Nutzungsphase | 162 |
| 9.3.1 Lärm | 163 |
| 9.3.2 Luftschadstoffe | 163 |
| 9.3.3 CO2-Ausstoß als Maß für die Klimaschädlichkeit des Autoverkehrs | 164 |
| 9.4 Ökobilanz der Mercedes-Benz-B-Klasse Electric Drive | 166 |
| 10 Markt |
| 168 |
| 10.1 Kostenvergleich Elektroautos - konventionelle Fahrzeuge | 168 |
| 10.1.1 Anzusetzende Kosten | 168 |
| 10.1.2 Vergleichsrechnung Elektrofahrzeug/Verbrennungsmotor-Fahrzeug | 169 |
| 10.2 Angebot an Elektrofahrzeugen und Verbreitung | 172 |
| 10.2.1 Verbreitung von Elektrofahrzeugen | 172 |
| 10.2.2 Angebote Elektrofahrzeuge | 175 |
| 10.2.2.1 Reine Elektro-Pkw | 175 |
| 10.2.2.2 Plug-In-Hybride | 182 |
| 10.2.2.3 Nutzfahrzeuge | 184 |
| 10.2.2.4 Brennstoffzellenfahrzeuge | 186 |
| 10.3 Staatliche Förderung | 186 |
| 10.4 Schlussfolgerungen Markt | 188 |
| 11 Mobilitätskonzepte mit Elektrofahrzeugen | 189 |
| 11.1 Carsharing | 189 |
| 11.1.1 car2go | 189 |
| 11.1.2 DriveNow | 191 |
| 11.1.3 Carsharing im ländlichen Raum | 191 |
| 11.2 E-Taxis | 192 |
| 11.3 Elektrobusse | 193 |
| 11.4 Güterverkehr | 194 |
| 11.4.1 Paketzustellung mit Elektrofahrzeugen | 194 |
| 11.4.2 Elektro-Lkw | 195 |
| 12 Förderung der Elektromobilität in Deutschland | 196 |
| 12.1 Förderbereiche der Bundesministerien und Leuchtturmprojekte | 196 |
| 12.2 Schaufenster für Elektromobilität | 197 |
| 12.3 NPE-Fortschrittsbericht 2014 | 198 |
| 13 Schlussfolgerungen und Gesamtbeurteilung | 200 |
| 14 Workshop Simulation |
| 202 |
| Glossar |
| 208 |
| Verzeichnis Bildquellen |
| 212 |
| Literatur |
| 214 |
| Index |
| 218 |
