Globale Anforderungen an die E-Maschinen Produktion

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1 A joint company of Daimler and Bosch Kongress Produktionsforschung 2016 Forum II für Mobilität Sitzung 2, Produktion für Elektromobilität Globale Anforderungen an die E-Maschinen Produktion Dr. Axel Humpert Berlin, EM-motive GmbH / Präsentationstitel / / Seite 1

2 Der Markt, Umfeld, Trends und Treiber Megacitys Neue Städte Selbstfahrende Autos Erneuerbare und Verteilung von Energie / Strom Neue Geschäftsmodelle Internet der Dinge, große Daten, Smart-Grid Öko-System E-Mobility Leistungssteigerung und Kostensenkung von Li-Ionen-Akkus Quelle: Bosch Seite 2

3 Vergleich der CO 2 - Emissionen und Ziele Kleinwagen Kompaktwagen Oberklassewagen / SUV kg Quelle: Automobilrevue 2015 Seite 3

4 CO 2 -Einsparungen der EM-motive Produkte VW Touareg 3.6 FSI BlueMotion Tec. 236g/100km VW Touareg 3.0 TSI Hybrid 193g/100km -18% Mercedes-Benz E300 Diesel 249g/100km Mercedes-Benz E300 BlueTec 194g/100km -22% Integrierter Motor Generator (IMG) Porsche Cayenne S Porsche Panamera S Mercedes-Benz S g/100km 207g/100km 199g/100km Cayenne S E-Hybrid Panamera S E-Hybrid S500 Plug-in-Hybrid 79g/100km 71g/100km 65g/100km -65% -66% -67% Mercedes-Benz C g/100km Mercedes-Benz C350e 51g/100km -68% Separater Motor Generator (SMG) Peugeot 3008 Volvo V60 Smart fortwo 122g/100km 169g/100km 87g/100km Peugeot 3008 Diesel-Hybrid Volvo V60 Diesel-Plug-in-Hybrid Smart fortwo electric drive 97,5g/100km 48g/100km 0g/100km -20% -72% -100% Fiat g/100km Fiat 500e 0g/100km -100% Seite 4

5 Auswirkung - Veränderung des Antriebsstrang Verbrenner Hybrid und EV Quelle: Bosch Seite 5

6 Antriebsstrangkonzepte und resultierende E-Maschinen-Konzepte Power-Split Axle Split Torque Split Parallel Serial(-Parallel) IMG 1) In den Antriebsstrang integrierte Starter SMG 2) / Motor für parallele (Plug-In) Hybride Konzentrische Wicklung für minimale axiale Länge Inner-Rotor-Design, Permanentmagneterregung für hohe Drehmomentdichte Wassermantel oder/und Ölstrom gekühlt Drehmoment skalierbar über Länge Bis zu 80 kw bis zu 400 Nm Kompletter E-Motor oder aktive Teile Separater Motor für Hybrid- und Elektrofahrzeuge Verschiedene Wickeltechnologien für verschiedene Anwendungen (BSG, ead, EDCT) Permanentmagneterregung Wassermantelkühlung Geringe Trägheit, hohe Geschwindigkeit ( Umdrehungen pro Minute) Drehmoment skalierbar über Länge Bis zu 80 kw bis zu 300 Nm 1. Generation 2. Generation 3. Generation 1. Generation 2. Generation Hybrid Hohe Leistung und Drehmomentdichte Hybrid & PHEV Kostenreduktion d. Automatisierung isg, Hybrid & PHEV Kostenreduktion d. Leistungsdichte Hybrid, & EV Hohe Leistung und Drehmomentdichte Hybrid, Plugin-Hybrid, EV Technologiebaukasten 1) IMG = Integrated Motor Generator 2) SMG = Separate Motor Generator Seite 6

7 Auswirkung der Anforderungen auf die Produktentwicklung - Baukastensystem Spezifikationsraum Max. Drehmoment aktive Länge Windungszahl, Spulenverschaltung Materialgüte (Blech, Magnet) Passivbauteile / Kundenschnittstellen Variablen Drehzahl Kühltemperatur Max. Leistung DC- Spannung Fixgrößen Leistungsbereich Drehzahlbereich Max. Abmessungen Investierte Fertigungstechnologien Kühlung Blechschnitt Phasenstrom EUR/Stck. Seite 7

8 Auswirkungen der Anforderungen auf die Produktionsprozesse und Industrialisierung Automotive Industry external Automotive Industry internal Markt: Kosten und Volumen CO 2 Konzeptunsicherheit Power Train Konzept Kunde Stückzahlunsicherheit Produktionskonzept Generationszyklus E-Motor Konzept Ausrüstungs- und Zuliefererkonzept Prozessentwicklung und Industrialisierung Teile und Zuliefererkonzept Seite 8

9 Auswirkungen der Anforderungen auf die Produktionsmengen Kosten Kosten der Abgasreinigung Kosten Kosten der Batterie Abgasreinigung BEV abhängig von der Kapazität PHEV-System Diesel Benzin HEV-System HEV HEV PHEV BEV Einzelverläufe PHEV BEV Seite 9

10 Globale Handlungsfelder der Produktion HEV PHEV Überlagerung (Faktoren) 10 5 Disruption geringere Batteriekosten unscharfe Zone BEV IMG Industrialisierung der Generation X Weitere Hochläufe IMG Ausläufe IMG SMG Baukastenplanung u. Industrialisierungsvorbereitung Hochläufe I SMG Hochläufe II SMG Hochläufe III SMG Weltweite Produktionsanläufe Seite 10

11 Skalierbares und weltweit aufgestelltes Produktionssystem Prozess- und Industriespezialisten Internationaler Einkauf und Fertigungsnetzwerk Basis Abdeckung verschiedenster Kundenansprüche von der manuellen Fertigung mit hoher Flexibilität bis hin zur vollautomatisierten Produktion mit geringem Personaleinsatz. Limited edition mit E-Maschine aus Manufaktur heute Limited edition mit Standard- E-Maschine Manuelle Fertigung flexibel hoher Personaleinsatz GEN 1+2 Semi-Massenproduktion mit Standard- E-Maschine Semi-automatische Fertigung limierte Flexibilität limitierter Personaleinsatz GEN 3 Massenproduktion mit Standard- E-Maschine Vollautomatische Fertigung unflexibel geringer Personaleinsatz GEN X Projekt/Stückzahl Fertigungstechnik Seite 11

12 Notwendige Fähigkeiten der Produktion Systemkompetenz Fahrzeugintegration Komponentenintegration Gehäusekonzepte Schnittstelle zum Getriebe & Antrieb Sensorensystem Internationaler Einkauf Anlaufmanagement Qualitätsmanagement Prozessmanagement Kundenanforderungen Regionale Fertigung Skalierbare Variantenflexibilität Kostenreduzierung FERTIGUNGSVERBUND Entwicklungskompetenz Magnetkreis Layout Wicklungstechnologien Kühlung Layout Design for reliability HV Schnittstelle Prozess Stator Wicklung Laser- / US Schweißen Imprägnieren Einschrumpfen Montage und Handling Dichtheits- und elektrische Prüfung Materialmanagement Versorgung Fertigungslager Logistik Prozess Rotor Gießen / Spritzguss Wuchten Magnetisieren Montage und Handling Magnetische Prüfung Prozess- und Industriespezialisten Internationaler Einkauf und Fertigungsnetzwerk Seite 12