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

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1 Die Zukunft der Elektromobilität Bosch-Techniken für Elektrofahrzeuge Dr. Matthias Küsell 1

2 Vom Hybrid- zum Elektrofahrzeug Konventioneller Verbrennungsmotor Hybrid Plug-In Hybrid Elektrofahrzeug m. Range Extender Elektrofahrzeug Antriebstrang inkl. E-Mas schine E-Ko omponenten Inverter Inverter Inverter Inverter Ladegerät Ladegerät Ladegerät Batterie HV-Batterie HV-Batterie HV-Batterie HV-Batterie 2

3 Elektrofahrzeug: Entwicklungsschwerpunkte Sicherheit Wirkungsgrad Optimiertes E- Maschinen-Design i Sicherheitskonzept Hochvolt und Reichweitensteigerung Regeneratives Sicherstellung Fahrzeugsteuerung Bremsen konventioneller Systemanpassung Kosten- Thermo- und Fahrzeug- Fahrdynamik reduktion Energiemanagement standards Systemkonformität ISO26262 E-Antriebsleistung Beschleunigung Steigfähigkeit Maximale Geschwindigkeit Optimiertes E- Maschinen-Design Verbesserte Wärmeableitung bei E-Maschine und Leistungselektronik Verbesserte Energie- dichte der Batterie Komfort Orientierung am Standardkomfort konventioneller Fahrzeuge Reduzierung der Antriebsstrangvibration Schnellladen der Batterie Optimierte Klimatisierung 3

4 Reichweite abhängig ggvon Effizienz der elektr. Verbraucher Reichweite 200km 150km 100km 50km 0km Basis- Abblendlicht Elektrofahrzeug Abblendlicht, Wischer Abblendlicht, Wischer, beheizte Sitze Phoenix, AZ +40 C A/C-Leistung 3kW Moskau, -10 C Heizleistung 6kW Basis-Elektrofahrzeug: Gewicht 1000kg Energieverbrauch reines Fahren 13,8 kwh/100km Ø Motorleistung 4,5 kw Batteriekapazität 30 kwh Ø Geschwindigkeit 33,6 km/h Luftwiderstand 071 0,71 4

5 Fokus: Wirkungsgradverbesserung gg ggesamtfahrzeug Wirkungsgrad- Verbesserung Maßnahmen Elektrischer Antrieb: E-Motor Leistungselektronik Bremse Beispiele Dauerleistung Dauerdrehmoment Kooperatives Regeneratives Bremssystem Reichweitensteigerung Kostenreduktion Nebenaggregate Thermomanagement & HVAC Energiemanagement Batterie Vakuumfreies Bremssystem Elektromechanische Servolenkung Temperierung Fahrgastzelle Temperierung Komponenten Verfeinerte Betriebsstrategien durch Ankoppelung des Navigationssystems (z.b. Range Extender) Selektives Abschalten von Nebenaggregaten Fortschritte in der Zellenchemie Optimierung des Batteriemanagement-Systems Vorteilhaftes Thermomanagement 5

6 Entwicklungsziele elektrischer Antrieb Elektrischer Antrieb Hybridfahrzeug Optimierung und Erweiterung Wirkungsgradverbesserung in EV-spezifischen Betriebspunkten Erhöhte Dauerleistung durch verbesserte Kühlung Elektrischer Antrieb Elektrofahrzeug (EV) Anforderungen: Begrenzter Bauraum Max. Drehmoment Max. Leistung Anforderungen: Hoher Wirkungsgrad gg bei niedrigem Drehmoment Dauer- und Maximal- Drehmoment 6

7 Technologien für Elektromotoren PSM ESM Bauraum kleiner größer Mechanische Leistung gleich Leistungsdichte höher niedriger Max. Drehmoment gleich Wirkungsgrad niedriger höher Gewicht niedriger höher PSM (Permanent erregte Synchronmaschine) Vorteile hinsichtlich Bauraum, Leistungsdichte und Gewicht Ausgereifte Technologie, die in allen Separaten Motor Generatoren verwendet wird ESM (Elektrisch erregte Synchronmaschine) Technische Risiken Strategische Alternative aufgrund hoher Kostensensitivität von Seltenerdmetallen (Neodym) 7

8 Reduktion der Heizlast für Elektrofahrzeuge (EV) Thermische Isolierung Heizla astbedarf [W W] Konventionelles Fahrzeug Zielgerichtete Klimatisierung Reduktion thermischer Massen = EV mit minimierter Heizlast I. Reduktion von Energiebedarf Abwärme nutzen Komponenten (E-Motor, Batterie) = EV mit Thermomanagement Vorheizen/-kühlen Am Stromnetz = EV Mit Vorheizen/ -kühlen II. Wärme- Rückgewinnung Das Heizen/Kühlen der Fahrgastzelle kann die Reichweite der Batterie um 40% senken. Ziel Reduktion des Energiebedarfs ohne signifikante Abstriche in punkto Komfort 8

9 Ankopplung des Navigationssystems Energieeffiziente Route Fahrzeugspezifisches Energieverbrauchsmodell Streckeneigenschaften Präzise und aktuelle Reichweitenschätzung it hät Verbrauchsmodell + Streckeneigenschaften Visualisierung der aktuellen Reichweite (Aktualisierung z.b. aufgrund Stau, Aktivierung Klima/Heizung) Home Ziel Kindergarten Unterstützung Fahrer bei Reichweitenoptimierung Ausrollassistenz zur Ausschöpfung des Rekuperationspotenzials Nutzung Heizung/Klima, Beeinflussung Geschwindigkeitswahl speed limit ahead 9

10 Hochvolt-Batterieladegerät für EV und PHEV Status: Externe Ladestationen flächendeckend noch nicht verfügbar Jede Steckdose wird zur potenziellen Tankstelle Nachladen der Hochvolt-Batterie über Nacht oder bei der Arbeit Ziel: on-board board Ladegerät für weltweiten Einsatz Herausforderungen: Weltweite eite Netzspannungen ngen und frequenzen en en Normen (fahrzeug- und netzseitig) Effizienz, Bauraum und Gewicht Lebensdauer und Umweltbedingungen Erhöhung Lebensdauer der Hochvolt-Batterie durch optimales Laden Weltweite Netze fordern Standardladegerät: 1-Phasig, 3.3kW Ladeleistung Bosch entwickelt skalierbares Ladegerät (3.3kW, 3kW 6.6kW, 6kW 10kW) 10

11 Zusammenfassung Bosch verfügt über ganzheitliche Systemkompetenz und entwickelt alle Komponenten zur Elektrifizierung des Autos wie E-Maschine Maschine, Leistungs- elektronik, Batterie (SB LiMotive), Ladegerät und Bremssysteme Der Wirkungsgrad und dessen Verbesserung spielt eine zentrale Rolle bei der systematischen Optimierung der Energieeffizienz von Hybridund Elektrofahrzeugen. Parallel-Strong-Hybridsystem von Bosch bereits in Serie Serienentwicklung für Elektrofahrzeug- und weitere Hybrid- Kundenprojekte angelaufen 11 GS-EH/MKT Robert Bosch GmbH Alle Rechte vorbehalten, auch bzgl. jeder Verfügung, Verwertung, Reproduktion, Bearbeitung,

12 Presse-Workshop Elektromobilität 12

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