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نویسندگان: Achim Kampker (editor). Heiner Hans Heimes (editor)
سری:
ISBN (شابک) : 3662658119, 9783662658116
ناشر: Springer Vieweg
سال نشر: 2023
تعداد صفحات: 724
زبان: English
فرمت فایل : PDF (درصورت درخواست کاربر به PDF، EPUB یا AZW3 تبدیل می شود)
حجم فایل: 27 مگابایت
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توجه داشته باشید کتاب Elektromobilität: Grundlagen einer Fortschritttechnologie (نسخه آلمانی) نسخه زبان اصلی می باشد و کتاب ترجمه شده به فارسی نمی باشد. وبسایت اینترنشنال لایبرری ارائه دهنده کتاب های زبان اصلی می باشد و هیچ گونه کتاب ترجمه شده یا نوشته شده به فارسی را ارائه نمی دهد.
Grußwort Vorwort Gemeinsames Vorwort Achim Kampker Heiner Hans Heimes Inhaltlicher Überblick Dank an den Verlag, den Sponsor und das Organisationsteam Inhaltsverzeichnis Autorenverzeichnis Teil I: Einführung in die Elektromobilität 1: Eine historisch basierte Analyse 1.1 Motivation und Methode 1.2 Paradigmenbildung – Öl statt Strom 1.3 Leben in einer Nische – Spezialfahrzeuge als Know-how-Speicher 1.4 Renaissance eines Zukunftskonzeptes 1.5 Vom Zukunftskonzept zum Paradigma Literatur Teil I: Einführung in die Elektromobilität 2: Aktuelle Herausforderungen der Elektromobilität 2.1 Kostendruck 2.2 Technische Hürden und unsichere Technologieentwicklung 2.3 Herausforderungen aus produktionstechnologischer Sicht Literatur Teil I: Einführung in die Elektromobilität 3: Elektromobilität als Schlüsseltechnologie der Mobilitätswende 3.1 Aktuelle Marktsituation 3.2 Verbraucherperspektive 3.3 Politische Perspektive 3.3.1 Politische Anreize zur Etablierung Deutschlands als Leitmarkt für Elektromobilität 3.3.2 Politische Anreize zur Etablierung Deutschlands als Leitanbieter für Elektromobilität 3.3.3 Internationale politische Rahmenbedingungen für die Elektromobilität 3.4 Perspektive der Automobilindustrie 3.5 Energiewirtschaftliche Perspektive Literatur Teil I: Einführung in die Elektromobilität 4: Formen der Elektromobilität Literatur Teil I: Einführung in die Elektromobilität Teil II: Elektrofahrzeugspezifische Systeme Literatur 5: Fahrzeugstruktur 5.1 „Conversion Design“ vs. „Purpose Design“ für Elektrofahrzeuge 5.2 Package für Elektrofahrzeuge 5.2.1 Batterieelektrische Fahrzeuge 5.2.2 Brennstoffzellenfahrzeuge 5.3 Body für Elektrofahrzeuge 5.3.1 Eigenschaftsmanagement von Elektrofahrzeugkarosserien 5.3.2 Evolution aus dem modernen Fahrzeugbau 5.3.3 „Conversion Design“ 5.3.4 Karosserie von „Inline-Design“-Elektrofahrzeugen 5.3.5 Karosserie von „Purpose-Design“-Elektrofahrzeugen 5.3.6 Karosseriestrukturkonzept in Abhängigkeit vom mechanischen Package 5.3.7 Karosseriebaukasten für Elektrofahrzeuge: Ein Blick in die Zukunft 5.4 Leichtbau Literatur Teil II: Elektrofahrzeugspezifische Systeme Teil VI: Geschäftsmodelle entlang der elektromobilen Wertschöpfungskette 6: Elektrischer Antriebsstrang 6.1 Veränderungen im Antriebsstrang 6.2 Antriebsstrangkonzepte in Elektrofahrzeugen 6.3 Komponenten des elektrischen Antriebsstrangs 6.3.1 Elektromotoren für den Traktionsantrieb 6.3.2 Hochvolt-Traktionsbatterien für Elektrofahrzeuge 6.3.3 Brennstoffzelle 6.3.4 Optimale Spannungslevel für Antriebssysteme 6.4 Modularisierung des elektrischen Antriebsstrangs Literatur Teil II: Elektrofahrzeugspezifische Systeme 7: Batteriesysteme und deren Steuerung 7.1 Lithium-Ionen-Batterien 7.1.1 Technologie 7.1.2 Elektrische Leistungsfähigkeit 7.1.3 Alterung und Lebensdauer 7.1.4 Sicherheit 7.1.5 Zelldesigns 7.1.6 Kosten 7.1.7 Materialverfügbarkeiten & Recycling 7.2 Beyond-Lithium-Ionen-Technologie 7.2.1 Festkörperbatterien 7.2.2 Lithium-Schwefel-Batterien 7.2.3 Lithium-Luft- und Metall-Luft-Batterien 7.2.4 Natrium-Ionen-Batterien 7.3 Typische Batteriebelastung und Lebensdaueranforderung 7.4 Batteriesystemdesign 7.4.1 Verschaltung 7.4.2 Batteriemanagementsystem 8: Brennstoffzellensysteme 8.1 Typen von Brennstoffzellen für mobile Anwendungen 8.2 Funktionsprinzip der PEM-Brennstoffzelle 8.3 Aufbau von Brennstoffzellensystemen 8.3.1 Komponenten des Brennstoffzellen-Stacks 8.3.2 Komponenten der Balance-of-Plant Literatur Teil II: Elektrofahrzeugspezifische Systeme 9: Elektrische Maschinen 9.1 Elektroblechpaket 9.2 Hartmagnete 9.3 Wicklungen elektrischer Maschinen 9.4 Aufbau von Isoliersystemen 9.5 Kühlsystem 9.6 Lagerung Literatur Teil II: Elektrofahrzeugspezifische Systeme 10: Leistungselektronik 10.1 Einführung in die Leistungselektronik 10.2 Leistungselektronische Bauelemente 10.3 DC/DC-Wandler 10.4 Ladegeräte 10.5 Wechselrichter 10.6 Regelungsplattform für Wechselrichter Literatur Teil II: Elektrofahrzeugspezifische Systeme 11: Thermomanagement in Elektrofahrzeugen 11.1 Herausforderungen des Thermomanagementsystems in Elektrofahrzeugen 11.2 Thermomanagement der Elektromobilkomponenten 11.2.1 Thermomanagement der Batterie 11.2.2 Thermomanagement des Elektromotors 11.2.3 Thermomanagement der Hochvoltkomponenten 11.2.4 Thermomanagement des Fahrzeuginnenraums 11.2.5 Gesamtsystembetrachtung des Thermomanagements 11.3 Bauraum der Thermomanagement-Komponenten 11.4 Computerbasierte Systemmodellierungsansätze des Thermomanagements Literatur Teil II: Elektrofahrzeugspezifische Systeme Teil III: Produktion von elektrofahrzeug 12: Vom Prototypen zur Serienfertigung 12.1 Anlaufmanagement 12.2 Lieferantenmanagement 12.3 Logistikmanagement 12.4 Produktionsmanagement 12.5 Änderungsmanagement 12.6 Kostenmanagement Literatur Teil III: Produktion von elektrofahrzeugspezifischen Systemen 13: Produktionsprozesse der Fahrzeugstruktur 13.1 Stückzahlspezifische Produktionsverfahren der 13.1.1 Stückzahlabhängige Produktionsverfahren auf Basis von Kunststoffwerkstoffen 13.1.2 Die technischen Verfahren der Kunststoff-Teileproduktion in der Übersicht 13.1.3 Stückzahlabhängige Produktionsverfahren auf Basis von Metallen 13.1.4 Vierkant-Hohlprofil-Herstellung 13.1.5 Die technischen Verfahren der Vierkant-Hohlprofil-Herstellung in der Übersicht 13.1.6 Das technische Tiefziehen für die Stirnwandproduktion 13.1.7 Space-Frame-Knoten-Herstellung 13.1.8 Die technischen Verfahren der Space-Frame-Knoten-Herstellung in der Übersicht 13.1.9 Herstellung der Federbeinaufnahme 13.1.10 CNC-Fräsen als Herstellungsverfahren in der Übersicht 13.1.11 Weitere stückzahlabhängige Produktionsverfahren 13.2 Fügen von Außenhaut und Karosserie 13.2.1 Schweißverfahren zum Fügen von Außenhaut und Karosserie 13.2.2 Weitere Verfahren zum Fügen von Außenhaut und Karosserie 13.2.3 Verfahren zum Fügen von elektrischen Komponenten Literatur Teil III: Produktion von elektrofahrzeugspezifischen Systemen 14: Montage von Elektrofahrzeugen 14.1 Grundlagen der Montage 14.2 Montageveränderungen gegenüber konventioneller Fahrzeugmontage Literatur Teil III: Produktion von elektrofahrzeugspezifischen Systemen 15: Produktionsverfahren von Batteriezellen und -systemen 15.1 Herstellungsprozess einer Batteriezelle 15.1.1 Elektrodenfertigung 15.1.2 Zellassemblierung 15.1.3 Zellfinalisierung 15.2 Batteriemodul- und -packmontage 15.2.1 Montageprozess des Moduls 15.2.2 Montageprozess des Packs 15.3 Die Zukunft der Batterieproduktion Literatur Teil III: Produktion von elektrofahrzeugspezifischen Systemen 16: Produktionsverfahren von Brennstoffzellen und -systemen 16.1 Herstellung der Stack-Komponenten 16.1.1 Produktion von Bipolarplatten 16.1.2 Produktion von Membran-Elektroden-Einheiten 16.1.3 CCM 16.1.4 GDL 16.1.5 MEA 16.1.6 Produktion weiterer Komponenten 16.2 Fertigung des Brennstoffzellen-Stacks 16.3 Assemblierung des Gesamtsystems Literatur Teil III: Produktion von elektrofahrzeugspezifischen Systemen 17: Produktionsverfahren elektrischer Maschinen 17.1 Herstellung des Elektroblechpakets 17.2 Rotorproduktion 17.2.1 Fremderregte Synchronmaschine (FSM) 17.2.2 Permanenterregte Synchronmaschine (PMSM) 17.2.3 Asynchronmaschine (ASM) 17.3 Statorproduktion 17.3.1 Kupferlackdrahtproduktion 17.3.2 Wicklungsherstellung 17.3.3 Verarbeitung von Isoliersystemen 17.4 Endmontage elektrischer Maschinen 17.4.1 Endmontagetechnik 17.4.2 EoL-Prüftechnik Literatur Teil III: Produktion von elektrofahrzeugspezifischen Systemen 18: Produktionsverfahren in der Leistungselektronik 18.1 Aufbau- und Verbindungstechnik von Leistungshalbleitern 18.2 Kühlung 18.3 Passive Bauelemente 18.3.1 Kondensatoren 18.3.2 Magnetika 18.4 Treiberschaltung 18.5 Produktionsumgebung und ESD-Schutz Literatur Teil III: Produktion von elektrofahrzeugspezifischen Systemen Teil IV: Technische und regulatorische Rahmenbedingungen der Elektromobilität 19: Lösungsstrategien der Produktentstehung 19.1 Lösungsraum- und Spezifikationsmanagement als Kernkompetenz des Systemintegrators 19.2 Front- und Side-Loading für eine kurze Time-to-Market 19.3 Frühzeitige Validierung mittels früher Prototypen 19.4 Agile Methoden für eine hohe Reaktionsfähigkeit und kurze Time-to-Market 19.5 Möglichkeiten zur Integration der Montage eines „Conversion-Design“-Fahrzeuges in bestehende Montagestrukturen 19.6 Schaffung skalierbarer Montagestrukturen Literatur Teil IV: Technische und regulatorische Rahmenbedingungen der Elektromobilität 20: Produktentwicklungsprozess 20.1 Schritte des Produktentwicklungsprozesses 20.1.1 Konzeptphase 20.1.2 Serienentwicklung 20.1.3 Validierung 20.2 Entwicklungsmodelle 20.2.1 V-Modell 20.2.2 W-Modell 20.2.3 Agile Fahrzeugentwicklung 20.3 Integrierte Produktentwicklung Literatur Teil IV: Technische und regulatorische Rahmenbedingungen der Elektromobilität 21: Gesetzliche Anforderungen 21.1 Technische Prüfstellen und Technische Dienste 21.2 Fahrzeugklassen 21.2.1 Internationale Regelung der Fahrzeugklassen 21.2.2 Nationale und europäische Regelung der Fahrzeugklassen 21.2.3 Fahrzeugunterklassen 21.2.4 Fahrzeugklasse L 21.2.5 Fahrzeugklassen für Elektrofahrzeuge 21.2.6 Klassifizierung elektrifizierter Antriebskonzepte 21.3 Zulassungsarten 21.3.1 Typgenehmigung 21.3.2 Einzelbetriebserlaubnis 21.4 Normen und Standards 21.4.1 Produkt- und Betriebssicherheit 21.4.2 Elektrische Sicherheit 21.4.3 Funktionale Sicherheit 21.4.4 Batteriebaukastensysteme 21.4.5 Kabel- und Steckverbindungen 21.4.6 Ladeinfrastruktur 21.5 Noise, Vibration, Harshness (NVH) 21.5.1 NVH-Aufgaben in den vergangenen Jahren 21.5.2 NVH in Zukunft 21.5.3 Fahrzeuginnengeräusche 21.5.4 Fahrzeugaußengeräusche 21.5.5 Ausblick 21.6 Elektromagnetische Verträglichkeit 21.6.1 Einführung 21.6.2 Historische Entwicklung 21.6.3 Kopplungsmodell und Kopplungsmechanismen 21.6.4 EMV-Design am E-Fahrzeug 21.7 Zulassung und Zertifizierung von Batteriepacks 21.7.1 Institutionen, Standards und Normen 21.7.2 Internationaler Vergleich 21.7.3 Zulassung 21.7.4 Transportvorschriften Literatur Teil IV: Technische und regulatorische Rahmenbedingungen der Elektromobilität Teil V: Infrastruktur für die Elektromobilität 22: Mobilitätsverhalten und Fahrzeugnutzung 22.1 Grundlagen zum Mobilitätsverhalten 22.2 Pkw der Privathaushalte 22.3 Zweiräder 22.4 Busse des öffentlichen Verkehrs 22.5 Fahrzeuge des Wirtschaftsverkehrs Literatur Teil V: Infrastruktur für die Elektromobilität 23: Einsatzfelder von Elektrofahrzeugen 23.1 Elektromobilität in Privathaushalten: Elektrische Pkw 23.2 Elektromobilität in Privathaushalten: Pedelecs 23.3 Öffentlicher Verkehr 23.4 Mobilitätskonzepte – Elektrifizierung der Shared Micromobility 23.4.1 Pedelecs 23.4.2 E-Scooter 23.4.3 Carsharing 23.5 Wirtschaftsverkehr 23.5.1 „Last-Mile“-Logistik 23.5.2 Elektrifizierung schwerer Nutzfahrzeuge Literatur Teil V: Infrastruktur für die Elektromobilität 24: Lade- und Ladeinfrastruktur-Technologie 24.1 Lademöglichkeiten 24.1.1 Schuko-Notlader 24.1.2 Wallbox 24.1.3 Ladesäule (AC) 24.1.4 Schnellladesäule (DC) 24.2 Steckertypen 24.3 Gleichrichteraufbauten 24.4 Batteriespeicher 24.5 Mess- und Abrechnungssysteme 24.6 Kommunikationsprotokolle Literatur Teil V: Infrastruktur für die Elektromobilität 25: Ladebedarf und Ladeinfrastrukturbedarf 25.1 Einflussfaktoren auf den Ladebedarf 25.2 Typisierung von Ladebedarfen 25.2.1 Ladepunkte und Ladestandorttypen 25.2.2 Einteilung der Fahrzeuge in Ladebedarfsgruppen 25.2.3 Verflechtung von Ladestandorttypen und Ladebedarfsgruppen 25.2.4 Schnellladebedarf in den verschiedenen Gruppen 25.3 Räumlich-zeitliche Struktur von Ladebedarfen 25.4 Ladeleistung 25.4.1 Prognose von Ladevorgängen 25.4.2 Exemplarische Fahr- und Ladeprofile Literatur Teil V: Infrastruktur für die Elektromobilität 26: Ladeinfrastruktur im Status quo 26.1 Private Ladeinfrastrukturnutzung am Wohnort 26.2 Öffentliche Ladeinfrastrukturnutzung 26.3 Nutzung von elektrifizierten Flotten Literatur Teil V: Infrastruktur für die Elektromobilität 27: Netzintegration 27.1 Energieversorgung in Deutschland 27.1.1 Stromerzeugung und Kraftwerkspark 27.1.2 Energiebedarf und elektrische Verbraucher 27.2 Stromnetze 27.2.1 Übertragungsnetz 27.2.2 Verteilungsnetz 27.2.3 Zukünftige Herausforderungen 27.3 Auswirkungen von Elektromobilität auf das Energiesystem 27.3.1 Netzanschlussmöglichkeiten 27.3.2 Energiebedarf und Leistungsspitzen 27.3.3 Netzausbaubedarf durch Elektromobilität 27.4 Intelligente Netzintegration 27.4.1 Spitzenglättung 27.4.2 Ausgestaltungsmöglichkeiten 27.4.3 „Vehicle-to-X“ und Pooling Literatur Teil V: Infrastruktur für die Elektromobilität 28: Rechtliche Grundlagen zum Aufbau von Ladeinfrastruktur 28.1 Aufbau privater Ladeinfrastruktur 28.1.1 Bauordnungs- und Bauplanungsrecht 28.1.2 Wohnungseigentumsmodernisierungsgesetz (WEMoG) 28.1.3 Gebäude-Elektromobilitätsinfrastruktur-Gesetz (GEIG) 28.1.4 Stellplatzsatzungen 28.2 Aufbau öffentlicher Ladeinfrastruktur 28.3 Betrieb von Ladeinfrastruktur 28.3.1 Private Ladeinfrastruktur 28.3.2 Öffentliche Ladeinfrastruktur Literatur Teil V: Infrastruktur für die Elektromobilität 29: Weitere Implikationen für Verkehrsinfrastruktur 29.1 Tankstellen 29.2 Lärm- und Schadstoffemissionen 29.3 Flächeninanspruchnahme Literatur Teil V: Infrastruktur für die Elektromobilität 30: Schlussfolgerungen und Ausblick Teil VI: Geschäftsmodelle entlang der elektromobilen Wertschöpfungskette 31: Gezeitenwende in der Automobilindustrie Literatur Teil VI: Geschäftsmodelle entlang der elektromobilen Wertschöpfungskette 32: Das elektromobile Wertschöpfungssystem 32.1 Das Elektromobilitätsangebot 32.2 Fahrzeugbezogene Wertschöpfungsstruktur 32.3 Die globale fahrzeugbezogene Wertschöpfung 32.3.1 Fahrzeugproduktion 32.3.2 Zusammensetzung der Wertschöpfung bei der Elektromobilproduktion 32.3.3 Batterie: Rohstoffe, Zellen, Komponenten 32.3.4 Elektromotor und Leistungselektronik Literatur Teil VI: Geschäftsmodelle entlang der elektromobilen Wertschöpfungskette 33: Wertschöpfungspotenziale entlang der elektromobilen Wertschöpfungskette 33.1 Fahrzeugbezogene Potenziale 33.2 Wertschöpfungspotenziale der Lithium-Ionen-Batterie 33.3 Wertschöpfungspotenziale im Bereich Energieversorgung und Ladeinfrastruktur 33.4 Wertschöpfungspotenziale im Bereich Dienstleistungen Literatur Teil VI: Geschäftsmodelle entlang der elektromobilen Wertschöpfungskette 34: Elemente der elektromobilorientierten Geschäftsmodelle 34.1 Elemente von Geschäftsmodellen 34.2 Fahrzeugbezogene Geschäftsmodelle 34.2.1 Fahrzeugverkauf 34.2.2 E-Flotten 34.2.3 E-Carsharing 34.2.4 Multimodaler Transport 34.3 Energie-/infrastrukturbezogene Geschäftsmodelle 34.3.1 Aufbau, Instandhaltung und Betrieb von Ladesäulen 34.3.2 Ladeinfrastrukturbezogene Dienstleistungen 34.4 Weitergehende dienstleistungsorientierte und integrierte Geschäftsmodelle 34.5 Kooperative Geschäftsmodelle 34.6 Kooperationen von Automobilherstellern 34.7 Kooperationen von Automobilzulieferern 34.8 Kooperationen von Energieversorgungsunternehmen Literatur Teil VI: Geschäftsmodelle entlang der elektromobilen Wertschöpfungskette 35: Geschäftsmodelle der Elektromobilität 35.1 Geschäftsmodellinnovationen 35.2 Geschäftsmodelloptionen aus Sicht der Automobilhersteller 35.3 Geschäftsmodelloptionen aus Sicht der Automobilzulieferer 35.4 Geschäftsmodelloptionen aus Sicht der Energieversorger Literatur Teil VI: Geschäftsmodelle entlang der elektromobilen Wertschöpfungskette 36: Zusammenfassung Teil VII: Nachhaltigkeitspotenziale der Elektromobilität 37: Drei Säulen der Nachhaltigkeit und Bewertungsansätze 37.1 Ökologische Dimension: „Life Cycle Assessment“ 37.2 Ökonomische Dimension: „Life Cycle Costing“ 37.3 Soziale Dimension: „Social Life Cycle Assessment“ 37.4 Beispiel-Case-Study soziale Nachhaltigkeit in der Elektromobilität – Fokus: Soziale-Hotspot-Analyse von Lithium-Ionen-Batterien Literatur Teil VII: Nachhaltigkeitspotenziale der Elektromobilität 38: Die ökologischen Aspekte des Elektromobils während des gesamten Lebenszyklus 38.1 Ziel und Untersuchungsrahmen 38.2 Sachbilanz und Datensammlung 38.3 Wirkungsabschätzung oder „Life Cycle Impact Assessment“ 38.3.1 Sieben Grundsätze zu Ökobilanzen von Elektrofahrzeugen Literatur Teil VII: Nachhaltigkeitspotenziale der Elektromobilität 39: Potenziale von Second-Use-Anwendungen für Lithium-Ionen-Batterien 39.1 Aufkommen und Zustand von Batterien für die Second-Life-Phase 39.2 Nutzungskonzepte für Second-Life-Batterien 39.3 Ausblick für Second-Life-Batterien 39.4 Zusammenfassung Literatur Teil VII: Nachhaltigkeitspotenziale der Elektromobilität 40: Refurbishment von Lithium-Ionen-Batterien Literatur Teil VII: Nachhaltigkeitspotenziale der Elektromobilität 41: Demontage von Lithium-Ionen-Batterien Literatur Teil VII: Nachhaltigkeitspotenziale der Elektromobilität 42: Remanufacturing von Lithium-Ionen-Batterien 42.1 Konzeptansätze zum Remanufacturing von Lithium-Ionen 42.2 Herausforderungen des Remanufacturings in der Batterie 42.3 Ökonomischer und ökologischer Nutzen des Remanufacturings 42.3.1 Zusammenfassung und Ausblick Literatur Teil VII: Nachhaltigkeitspotenziale der Elektromobilität 43: Recycling von Lithium-Ionen-Batterien 43.1 Gesetzliche Rahmenbedingungen 43.2 Überblick zu Batterie-Recycling-Verfahren 43.3 Stand der Technik in Forschung und Entwicklung 43.3.1 Stand der Technik industrieller Recycling-Verfahren 43.3.1.1 Beispielverfahren für das Einbringen von Rezyklaten in die Primärgewinnungsroute 43.3.1.2 Beispielverfahren für das Einbringen von Rezyklaten in bestehende Recycling-Verfahren 43.3.1.3 Beispielverfahren für eine Kombination aus mechanischer, hydrometallurgischer und pyrometallurgischer Aufbereitung 43.3.1.4 Beispielverfahren für kombiniertes hydrometallurgisches und pyrometallurgisches Batterie-Recycling 43.3.1.5 Beispielverfahren für ein rein mechanisches und hydrometallurgisches Verfahren mit hoher Zurückgewinnung 43.3.1.6 Beispielverfahren für hydrometallurgisches Batterie-Recycling Literatur Teil VII: Nachhaltigkeitspotenziale der Elektromobilität Abkürzungsverzeichnis Stichwortverzeichnis