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Presse-Workshop Elektromobilität

Die Zukunft der Elektromobilität Bosch-Techniken für Elektrofahrzeuge | Dr. Matthias Küsell

1 07.07.2010 | © Robert Bosch GmbH 2010. Alle Rechte vorbehalten, auch bzgl. jeder Verfügung, Verwertung, Reproduktion, Bearbeitung, Weitergabe sowie für den Fall von Schutzrechtsanmeldungen.

Bosch Techniken für Elektrofahrzeuge | Dr. Matthias Küsell

Vom Hybrid- zum Elektrofahrzeug


Vom Hybrid zum Elektrofahrzeug

HybridKonventionellerVerbrennungsmotor Plug-In Hybrid

Elektrofahrzeug m. Range Extender Elektrofahrzeug

Inverter Inverter Inverter Inverter

Ladegerät Ladegerät Ladegerät

ompo

nent

en

Batterie HV-Batterie HV-Batterie HV-Batterie HV-Batterie

schi

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A

Elektrofahrzeug: EntwicklungsschwerpunktePresse-Workshop Elektromobilität

Elektrofahrzeug: Entwicklungsschwerpunkte

Wirkungsgrad• Optimiertes E-

M hi D i

Sicherheit• Sicherheitskonzept

H h lt dReichweiten-steigerungKosten-reduktion

Maschinen-Design• Regeneratives

Bremsen• Thermo- und

Energiemanagement

Sicherstellung konventioneller Fahrzeug-standards

Hochvolt und Fahrzeugsteuerung

• Systemanpassung Fahrdynamik

• Systemkonformitätreduktion Energiemanagement standards • Systemkonformität ISO26262

E-Antriebs-leistung

Beschleunigung

Komfort

Orientierung am

• Optimiertes E-Maschinen-Design

• Verbesserte Wärmeableitung bei

• Reduzierung der Antriebsstrangvibration

• Schnellladen der Batterie

SteigfähigkeitMaximale Geschwindigkeit

Standardkomfort konventioneller Fahrzeuge

Wärmeableitung bei E-Maschine und Leistungselektronik

• Verbesserte Energie-dichte der Batterie

Batterie• Optimierte

Klimatisierung


dichte der Batterie

Reichweite abhängig von Effizienz der elektr. Verbraucher


g g

200km

Reichweite

150km

100km

50km

Basis-Elektrofahrzeug

0kmAbblendlicht Abblendlicht,

WischerAbblendlicht,

Wischer,beheizte Sitze

Phoenix, AZ+40°C

A/C-Leistung 3kW

Moskau,-10°C

Heizleistung 6kW

Basis-Elektrofahrzeug:• Gewicht 1000kg • Ø Motorleistung 4,5 kW• Ø Geschwindigkeit 33 6 km/h

• Energieverbrauch reines Fahren 13,8 kWh/100km• Batteriekapazität 30 kWh• Luftwiderstand 0 71


Ø Geschwindigkeit 33,6 km/h Luftwiderstand 0,71

Fokus: Wirkungsgradverbesserung Gesamtfahrzeug


g g g g

Wirkungsgrad-Maßnahmen Beispiele

Elektrischer Antrieb:E M • Dauerleistung

Verbesserung • E-Motor• Leistungselektronik

Dauerleistung• Dauerdrehmoment

Bremse • Kooperatives Regeneratives Bremssystem

• Reichweitensteigerung • Kostenreduktion

Nebenaggregate • Vakuumfreies Bremssystem• Elektromechanische Servolenkung

Thermomanagement & HVAC • Temperierung Fahrgastzelle • Kostenreduktion Thermomanagement & HVAC • Temperierung Komponenten

Energiemanagement• Verfeinerte Betriebsstrategien durch Ankoppelung

des Navigationssystems (z.B. Range Extender) • Selektives Abschalten von Nebenaggregaten

Batterie • Fortschritte in der Zellenchemie • Optimierung des Batteriemanagement-Systems• Vorteilhaftes Thermomanagement


Entwicklungsziele elektrischer AntriebPresse-Workshop Elektromobilität

Entwicklungsziele elektrischer Antrieb

Elektrischer AntriebHybridfahrzeug

Elektrischer AntriebElektrofahrzeugOptimierung und Erweiterung

Wirkungsgradverbesserungin EV-spezifischen Betriebspunkten

Hybridfahrzeug Elektrofahrzeug (EV)

Optimierung und Erweiterung

Erhöhte Dauerleistungdurch verbesserte Kühlung

Anforderungen:• Begrenzter Bauraum

Anforderungen:• Hoher Wirkungsgrad bei g

• Max. Drehmoment• Max. Leistung

g gniedrigem Drehmoment

• Dauer- und Maximal-Drehmoment


Technologien für ElektromotorenPresse-Workshop Elektromobilität

Technologien für Elektromotoren

PSM PSM ESM (Permanent erregte Synchronmaschine)

Vorteile hinsichtlich Bauraum, Leistungsdichte und GewichtAusgereifte Technologie die in allenAusgereifte Technologie, die in allen Separaten Motor Generatoren verwendet wird

Bauraum kleiner größer

Mechanische Leistung

gleich

ESM (Elektrisch erregte Synchronmaschine)

Technische RisikenStrategische Alternative aufgrund

Leistungsdichte höher niedriger

Max. Drehmoment gleich

Wirkungsgrad niedriger höher Strategische Alternative aufgrund hoher Kostensensitivität von Seltenerdmetallen (Neodym)

Wirkungsgrad niedriger höher

Gewicht niedriger höher


Reduktion der Heizlast für Elektrofahrzeuge (EV)


g ( )

• Thermische Isolierung

• ZielgerichteteKlimatisierung

• Reduktionthermischer

I. Reduktion von Energie-bedarf

W]

Abwärme nutzenKomponenten

(E-Motor, Batterie)

KonventionellesFahrzeug

thermischer Massen

II. Wärme-Rückgewinnung

astb

edar

f [W

= EV

mit minimierter Heizlast

( , )

= EV

mit

Vorheizen/-kühlenAm Stromnetz

= EV

Hei

zla

mit Thermomanagement Mit Vorheizen/

-kühlen

Das Heizen/Kühlen der Fahrgastzelle kann die Reichweite der Batterie um 40% senken.


Ziel Reduktion des Energiebedarfs ohne signifikante Abstriche in punkto Komfort


Ankopplung des NavigationssystemsAnkopplung des NavigationssystemsEnergieeffiziente Route

Fahrzeugspezifisches EnergieverbrauchsmodellS k i h fStreckeneigenschaften

P ä i d kt ll R i h it hätPräzise und aktuelle ReichweitenschätzungVerbrauchsmodell + StreckeneigenschaftenVisualisierung der aktuellen Reichweite (Aktualisierung z B aufgrund Stau Aktivierung Klima/Heizung)

Ziel

Home

(Aktualisierung z.B. aufgrund Stau, Aktivierung Klima/Heizung)

Unterstützung Fahrer bei Reichweitenoptimierung

Kinder-garten

speed limit ahead

Ausrollassistenz zur Ausschöpfung des RekuperationspotenzialsNutzung Heizung/Klima, Beeinflussung Geschwindigkeitswahl

speed limit ahead


Geschwindigkeitswahl


Hochvolt-Batterieladegerät für EV und PHEVStatus:

Externe Ladestationen flächendeckend noch nicht verfügbarJ d S kd i d i ll T k ll

Hochvolt Batterieladegerät für EV und PHEV

Jede Steckdose wird zur potenziellen TankstelleNachladen der Hochvolt-Batterie über Nacht oder bei der Arbeit

Ziel on board“ Ladegerät für weltweiten EinsatzZiel: „on-board Ladegerät für weltweiten Einsatz

Herausforderungen: Welt eite Net spann ngen nd freq en enWeltweite Netzspannungen und –frequenzenNormen (fahrzeug- und netzseitig)Effizienz, Bauraum und Gewicht Lebensdauer und UmweltbedingungenLebensdauer und Umweltbedingungen Erhöhung Lebensdauer der Hochvolt-Batterie durch optimales Laden

Weltweite Netze fordern Standardladegerät: 1-Phasig, 3.3kW LadeleistungBosch entwickelt skalierbares Ladegerät (3 3kW 6 6kW 10kW)


Bosch entwickelt skalierbares Ladegerät (3.3kW, 6.6kW, 10kW)


ZusammenfassungZusammenfassung

Bosch verfügt über ganzheitliche Systemkompetenz und entwickelt alle Komponenten zur Elektrifizierung des Autos wie E-Maschine Leistungs-Komponenten zur Elektrifizierung des Autos wie E Maschine, Leistungselektronik, Batterie (SB LiMotive), Ladegerät und Bremssysteme

Der Wirkungsgrad und dessen Verbesserung spielt eine zentrale RolleDer Wirkungsgrad und dessen Verbesserung spielt eine zentrale Rolle bei der systematischen Optimierung der Energieeffizienz von Hybrid-und Elektrofahrzeugen.

Parallel-Strong-Hybridsystem von Bosch bereits in SerieSerienentwicklung für Elektrofahrzeug- und weitere Hybrid-Kundenprojekte angelaufen

11 GS-EH/MKT | 07.07.2010 | © Robert Bosch GmbH 2010. Alle Rechte vorbehalten, auch bzgl. jeder Verfügung, Verwertung, Reproduktion, Bearbeitung, Weitergabe sowie für den Fall von Schutzrechtsanmeldungen.



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