Leichtbau als Voraussetzung für marktfähige E-Fahrzeuge

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1 Leichtbau als Voraussetzung für marktfähige E-Fahrzeuge Prof. Dr.-Ing Jochen Blaurock 6. Unternehmerforum am Campus, , Gummersbach Stand:

2 Kundenwünsche Welchen preislichen Aufschlag wären Sie bereit für ein E-Fahrzeug zu bezahlen? > 15% 8% Durchschnittlicher Aufschlag heutiger E-Fahrzeuge: > 15% < 15% 6% < 10% 37% < 5% 35% keinen 12% Quelle: Accenture

3 Kundenwünsche Welche Reichweite sollte ein E-Fahrzeug Ihrer Meinung nach idealerweise haben? 500 km 29% 400 km 12% 300 km 23% 200 km 100 km 16% 16% Durchschnittliche Reichweite heutiger E-Fahrzeuge: 135 km Quelle: Accenture

4 Leichtbaugüte 6 5 Leichtbaugüte L Passat B3 Passat B4 Passat B5 Passat B5 GP Passat B6 Fahrzeuggeneration L = m K c T! A L: Leichtbaugüte m K : Masse der Karosserie c T : Torsionssteifigkeit A: Aufstandsfläche Quelle: Volkswagen

5 Entwicklung von Fahrzeuggewichten 1400 VW Passat B5 GP Fahrzeug-Leergewicht m [kg] VW Passat B1 VW Passat B2 VW Passat B3 VW Passat B4 VW Passat B5 Kompaktklasse Mittelklasse VW Passat B Jahr

6 Leichtbaumaßnahmen in konventionellen Pkw Gewichtszunahme durch: Erhöhten Fahrkomfort + Gestiegen sicherheitstechnische, d. h. in der Regel gesetzliche Vorgaben Verbesserte Fahrdynamik Größenzuwachs Höhere Qualität -... Gewichtsreduzierung durch: Konstruktive Maßnahmen, wie z. B. reduzierte Wandstärken oder neue Verbindungstechniken Einsatz von warmumgeformten Stählen Verwendung von Faserverbundkunststoffen Einsatz von FE-Methoden... Kosten der Leichtbaumaßnahmen: ca. 5 pro eingespartem Kilogramm

7 Verbrauch heutiger E-Fahrzeuge 20 Stromos (German E-Cars) Verbrauch v el [kwh/100 km] CityEL (Smiles) Zero (Tazzari) Smera (Lumeneo) Twike Easy (Fine Mobile) Buddy (Pure Mobility) Reva i (Mahindra) Sam (Cree) QQ (Cherry) Hotzenblitz (Treffpunkt Zukunft) Citysax (Citysax Mobility) imiev (Mitsubishi) Delta-1 (E-Wolf) Twingo Elektra (Kamoo) v el! 0,08 Wh km"kg City (Think Global) 500 E (Karabag) "m+ 50 Wh km Roadster (Tesla) Fahrzeug-Leergewicht m [kg]

8 Kostenprognose für Li-Ion-Energiespeicher Spezifische Kosten [ /kwh] Jahr Quellen: McKinsey, Roland Berger, RLE International

9 Spezifische Kostenreduktion durch Leichtbau 18 Spezifische Kostenreduktion* [ /kg] 16 14,5 /kg ,3 /kg Wh/kg 200 Wh/kg 300 Wh/kg Energiespezifische Speicherkosten [ /kwh] *Kalkulierte Reichweite: 140 km

10 Beispiele für Leichtbaulösungen 160 Kosten der Leichtbaulösung [ ] umgesetzte Lösungen für E-Fahrzeuge umsetzbar zu teuer 14,5 /kg 5,0 /kg 0 0 2,5 5 7,5 10 Gewichtseinsparung [kg]

11 Zusammenfassung Im Vergleich zu konventionellen Leichtbaukonzepten, stehen im E- Fahrzeugbau fast 10 /kg mehr zur Verfügung. Dies ermöglicht völlig neue Leichtbaulösungen, wie z. B.: Hybride Karosseriestrukturen Einsatz von kohlenstofffaserverstärkten Kunststoffen Konstruktionen aus BMC und GMT Verbau von gewebverstärkte Materialien Verstärkter Einsatz von Aluminium Verwendung von Hochleistungsstählen... Intelligenter Leichtbau im Bereich der E-Mobilität ermöglicht somit die Erzielung von höheren Reichweiten und/oder die Realisierung von kostenoptimierten Konzepten und somit eine höhere Marktfähigkeit.

12 Quellen und weiterführende Literatur Eckstein, L. Schmitt, F. Hartmann, B. Förderreuther, A. Leichtbau bei Elektrofahrzeugen Automobiltechnische Zeitschrift, 112 (2010) 11 Weiterentwickelte Struktur eines Elektrofahrzeugs der 2. Generation aus Aluminium und FVK Vortrag, InnoMateria, , Köln Goede, M. Karosserieleichtbau als Baustein einer CO 2 -Reduzierungsstrategie Vortrag, 16. Aachener Kolloquium Fahrzeug- und Motorentechnik, , Aachen Groll, M. Hensley, R. Knupfer, S. Pinner, D. Lunz, B. Sauer, D. U. Elektromobilität Erschliessung eines Zukunftmarktes für EVUs Vortrag, Aachen Technology Entrepreneurship Conference (ATEC), , Aachen Electrifying Cars: How Three Industries Will Evolve, McKinsey Quarterly, (2009) 3 Technologie und Auslegung von Batteriesystemen für die Elektromobilität Vortrag, Solar Mobility, , Berlin Maitin, S. Derksen, J. N. N. Valentine-Urbschat, M. Bernhart, W. E-Mobility 2009 Umfrage, Accenture, 2009 An Assessment of Mass Reduction: Opportunities for a Model Year Vehicle Program Studie, Lotus Engineering, 2010 Powertrain 2010, The Future Drives Electric Studie, Roland Berger, 2009 Zimmer, G. Batteriemanagement für Lithium-Batterie-Packs Polyscope, (2009) 9