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Meine Überlegungen wenn ich heute einen Hybrid neu entwickeln sollte
Lukas Simma / 2009
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* PeakOil und hohe Treibstoffkosten nach kommendem Wirtschaftsaufschwung wieder ein Thema
* Resourcen in eigener Region, Nachhaltigkeit ist notwendig
* Meiste Strecken sind unter 100km, E-Antrieb für diese Stecken opitimiert
* Warum der E-Antrieb viele Probleme NACHHALTIG (nicht nur kurzfristig) lösen kann
* 1ha Fläche Rapsanbau (100x100m) --> ca. 1600PÖL/Jahr --> ca. 20.000km/Jahr (bsp. Kangoo Verbrenner 7,5l/100km)
* 1ha Fläche PV (100x100m) --> 1.000.000kWh/Jahr --> ca. 6.000.000km/Jahr (bsp. Kangoo Elektrisch 16kWh/100km)

* Wenn heute ein Konzept erstellt wird kommt erst 2013 bis 2015 das Fahrzeug in der Verkauf  
* Für reinen Hybrid dessen Energiequelle ausschliesslich aus Kraftstoffen bezogen wird ist der Zug nach Fahrzeugentwicklung (in 5 Jahren) schon wieder abgefahren (alter Hut)
* Fahrzeug muss auf Anwenderwunsch (simler Knopf) mit rein elektrischer Energiequelle fahren können
* Nachladen über Netz ist ein muss
* Elektrisch Fahren bis Akku an unterster erlaubter Grenze angelangt ist muss per Kopf ermöglicht werden, so dass das Pendeln ohne Verbrenner ermöglicht wird
* Der E-Antreib gibt im E-Only Mode die max. Beschleunigung vor ohne dass der Verbrenner dazuschaltet 
* Im E-Only Mode bleiben Verbrennermotor-Zusatzaggregate ausgeschaltet, keine Pumpen, kein Kompressor etc. (Energiereduktion)
* E-Motor 40kW (min. 20kW pro 1000kg)
* E-Only Mode wenn Vollgeladen für 100km vorsehen (ca. 13kWh entnehmbare Akkukapazität)
* Rekuperation Kangoo 22kW pro 1250kg ist gut brauchbar, ca. 17kW pro 1000kg wenn geht (sonst zu etwas zu geringe Rekuleistung bei Ampel und Bergab)
* Rekuperation herunter bis 20km/h sinnvoll (E-Motor kurzfristig auch in Überlast betreiben lassen für Reku)
* Akku muss für Rekuperationsleistung ausgelegt werden denn Ladegeschwindigkeit ist begrenzbar

* Rekuperation (ca. 10 - 25% Reichweitenverlängerung je nach Landschaftsprofil)
* Reku. Stattverkehr: 10% Reichweitenverlängerung
* Reku. Hügeliges Land: 25% Reichweitenverlängerung 
* Akku ist auf gute Rekuperation auszulegen (Rek. ist tw. Schnellladung), Akku nicht zu klein wählen

* Akkus (der kritische Punkt)
* Für E-Only Mode, muss für den Kunden absolut im Hintergrund verschwinden, muss sich immer gleich Verhalten (nix Memoryeffekt), Nutzungsprofile unabhängig
* Akkugröße min. für 100km E-Only Mode (siehe oben) -> min. 16kWh bei 80% DOD sind 20kWh notwendig
* Wird der Akku zu klein sinkt die mögl. Rekuperationsleistung und die Dauerleistung, der Akku wird an den Grenzen betrieben und hat kurze Lebensdauer
* Wird der Akku größer gewählt so wird die Gesamtbelastung des Akkus im Fahrbetrieb (Entnahme und Reku) verringert die Lebensdauer steigt
* Mit kleinerem Akku ist für die gleiche Kilometerleistung eine höhere Anzahl an Lade/Entladezyklen notwendig und die Zyklenlebensdauer wird eminient
* Mit größerem Akku ist dann irgendwann die Shelf-Live begrenzende nicht mehr die Anzahl an Zyklen
* Grenze: Akku muss Rekuperationsleistung aufnehmen können 
* bei LithiumXX Typen ist meist die Ladegeschwindigkeit begrenzt mit 1C
* Akku 20kWh -> 20kW Rekuperationsleistung sinnvoll möglich (ist 1C Schnellladung) geht ca. bis 80% Akkukapazität (UI Kennlinie)
* Akku 20kWh -> Kurzfirstige Entnahme bis 3C
* NiCd: Robust, RoHs, sehr schwer -> aus dem Rennen
* NiMh: Gewichtsnachteil, Erfahrungen vorhanden
* Zebra (NiSodiumChlorid), Heizenergie, nur wirtschaftlich bei höherer Fahrleistung
* LiFePo4 (nicht mit Lithium Ionen verwechseln) dürfte in 5 Jahren für Fahrzeugindustrie brauchbar sein (A123 [US] Massenproduktion?, Chinaware -> verlässlich?)
* China LiFePo4: Entladung 0,3C Dauer, 2C Kurz, 
* Valence LiFePo4: ? 
* A123 LiFePo4: Hohen mögl. Lade- und Entladeleistung, hohe Zyklenfestigkeit, hoher Preis, Energiedichte geringer
* Akku 20kWh,für 100km/80%DOD -> ohne Autobahn meist im Schnitt bei ca. 7,5kW (zwischen 30 und 50A bei 145V), ergibt ca. C/3, für Traktionsakkus ein guter Wert
* Akku 20kWh,für 100km/80%DOD -> auf Autobahn hohe Belastung für Akku da bei ca. 110km/h schon ca. 20kW Dauerleistung, ergibt C1
* Akku 40kWh,für 100km/80%DOD -> 1000 Zyklen (80%DOD) sind das 100.000km Laufleistung -> bei ShelfLive 8 Jahre -> 12.500km/Jahr; 6 Jahre -> 16.600km/Jahr
* Akku 40kWh,für 200km/80%DOD -> 1000 Zyklen (80%DOD) sind schon 200.000km Laufleistung -> bei ShelfLive 8 Jahre -> 25.000km/Jahr; 6 Jahre -> 33.000km/Jahr
* Bei Lithiumakkus ist neben der Zyklenzahl vor allem auch die ShelfLive zu beachten, diese begrenzt sehr rasch die Gesamtkilometerzahl pro Akkulebensdauer wenn das Fahrzeug nur mäßige Jahreskilometer aufweist. Werden mit einer Akkuladung hohe Kilometerleitstungen ermöglicht (Tesla) so ist die Zyklenzahl nicht mehr so bestimmend.
* Tesla; 56kWh -> ca. 400km pro Ladung (Pendeln, ohne Autobahn) -> schon bei 500 Zyklen ca. 200.000km; ShelfLive wird bestimmend (http://www.teslamotors.com/blog2/?p=39)

* Ladegerät
* Anschlussleistung der Steckdosen und Akku begrenzt die max. Ladeleistung
* Für Pendeln ist Ladung in der Nacht sinnvoll (Nachtstrom) [ab 22:00 bis 6:00 Uhr == 8h], langsames Laden sinnvoll, schont den Akku, schont die Netzbelastung
* Kein eigenes Ladegerät sondern die Motorsteuerung im Rekumode verwenden (statt Motor, HF Trafo mit Netzanschluss)
* Ladegerät steuerbar für normal bis schnellladung, für 1, 2 (2 Steckdosen gibt es auch öfters) und 3 phasiges Laden

* Akkutemperaturmanagement
* Alle Akkus gleich warm/kalt
* Akku vorwärmen (Zwangsheizung/Kühlung), nicht bei kaltem Akku laden
* Akku bei Schnellladung kühlen
* Akku bei Kühlen mit Fahrtwind bei Fahrt mit normalem Stromverbrauch, bei hohem Stromverbrauch mit Zwangskühlung ebenso an heissen Umgebungstemperaturen

* Akkus kaufen, leasen oder ?
* Akkus sind der Hauptkostenverursacher im E-Antrieb
* Über 10 Jahre Betrieb (NiCd gerechnet, 15.000km/Jahr) ist ein Elektroauto mit Verbrenner bei heutigen Benzinpreisen gleich teuer
* Die Anschaffungskosten sind durch den Akku für den Kunden zu hoch 
* Für Kunden sind die Akkus mit unkalkulierbarem Risiko verbunden (wieviel % gehen vorher defekt)
* Cool wäre ein Akku der einer Rückversicherung / dem Hersteller gehört und bei dem im Akku ein Chip die Fahrmodalität ermittelt und daraus Hährlich eine neue Monatliche Abschlagszahlung ermittelt wird. Der Kunden kauft somit nur das Fahrzeug ohne Akku und zahlt für den Akku anhand für die Nutzungdauer+gespeicherte Energiesumme+Nutzenprofil(Schnellladen ist teurer)

* Gewicht / Reichweite
* Das Gewicht sollte gering sein, ist jedoch nicht extrem zu bewerten
* Das Gewicht beeinflusst die Rollreibung me. nachteilig jedoch nicht elementar (ist 30% mehr Gewicht gleich 30% mehr Rollreibung ? - vermultich nicht)
* Verbrauch in kWh ist hin- und zurück zu rechnen da das Fahrzeug ja (meist) wieder zurück zum "Home" gefahren wird [Pendeln, Jahresverbrauch]
* Bei guter Rekuperationsfähigkeit und guten Akkus geht eine Bergfahrt nurmehr geringfügig in die Verbrauchsrechnung ein
* Der Streckenanteil ist die wesentliche Komponente
* Über den Berg fahren ist oft besser beim E-Antrieb als rundum weil über den Berg kürzere Strecke
* Verbrauch = (Strecke * Streckenverbrauch (aus Geschwindigkeit)) + (Lageenergie hinauf - (Lageenergie herunter*Rekuperationswirkungsgrad)
* Bis 50/60km/h überwiegt die Rollreibung darüber der Luftwidstand
* Kangoo und Citroen AX bis 50/60km/h beide ca. gleich in Verbrauch (12kWh/100 bzw. 13kWh/100)
* Kangoo hat zu hohen Luftwiderstand daher übermäßigen Verbrauch bei Geschwindigkeiten ab 70/80km/h -> Fahrzeugform ist entscheidend für höhere Geschwindigkeit
* Hohes Gewicht bei Stadtfahrten höherer Verbrauch (notw. Anfahrleistung (Verlust I²*R) und Rekuperationsfähigkeit entscheiden)
* Hohes Gewicht bei Pendeln ohne Autobahn nur geringfügig höherer Verbrauch (Rollreibung bestimmt)
* Hohes Gewicht bei Autobahnfahrt kaum höherer Verbrauch (Luftwiderstand bestimmt)
* Hohes Gewicht bei Bergüberfahrten kaum höherer Verbrauch (Rollreibung, notw. Anfahrleistung (Verlust I²*R) und Rekuperationsfähigkeit entscheiden)
* Hohes Gewicht bei Bergauffahrt (ohne herunter) ergibt wegen Lageenergie geringere Höhen bis Akku leer
* Hohes Gewicht reduziert bei gleicher Antriebleistung (P aäqiv. zu Drehmoment * Drehzahl) die Dynamik des Fahrzeuges (gute Dynamik ergibt bessere Akzeptank bei Anwender)