Elektrofahrzeuge im Spannungsfeld zwischen Machbarkeit und Umweltnutzen

Größe: px

Ab Seite anzeigen:

Download "Elektrofahrzeuge im Spannungsfeld zwischen Machbarkeit und Umweltnutzen"

Berthold Weiss
vor 6 Jahren
Abrufe

1 Stuttgart, 22. Januar 2015 GREES-Kolloquium Elektrofahrzeuge im Spannungsfeld zwischen Machbarkeit und Umweltnutzen Dr. Roland Krüger Ford-Werke GmbH

2 Elektrifizierung: Eine 100 Jahre alte Vision... Page 2

Motive der Elektrifizierung Treibhauseffekt

Versorgungssicherheit & geographische Unabhängigkeit

3 Motive der Elektrifizierung Treibhauseffekt Endlichkeit fossiler Energiereserven Versorgungssicherheit & geographische Unabhängigkeit Gesetzliche Rahmenbedingungen (divers, Zielkonflikte) Wirkungsgradsteigerung Kraftstoffpreise Emissionsreduzierung (insb. in Ballungsräumen) Geräuschreduzierung global national lokal Page 3

4 Grams CO 2 per Kilometer normalized to NEDC Globale CO 2 -Vorschriften Page 4

5 Herausforderungen der Elektromobilität Fahrzeug-Package Fahrzeugreichweite Batterie-Lebensdauer und -Ladezyklenstabilität Batteriekosten Ladezeit Passive und elektrische Sicherheit (Nicht-)Geräuschentwicklung Fertigungstiefe in der Automobilindustrie / Wertschöpfung Rohstoffveränderungen und Recycling Verlagerungen in der Zulieferindustrie Schnittstellen-Standardisierung Fahrzeug Ladestation Aufbau einer Ladeinfrastruktur Entwicklung intelligenter Stromnetze und Abrechnungsmodelle Nachhaltige Stromerzeugung Page 5

6 Was heißt eigentlich elektrisch...? Elektromobilität Hybridfahrzeuge (HEV) Plug-In Hybridfahrzeuge (PHEV) Elektrofahrzeuge (BEV & FCV) Page 6

7 Topologien der Elektrifizierung (HEV PHEV BEV) Page 7

8 Production Units (Mils) 2019CY Global Electrification Production Forecast BEV PHEV HEV North America Europe China Japan/Korea SE Asia Source: IHS AutoInsight, 1/9/2013 Page 8

9 2019CY Global Electrification by Major OEM 100% BEV PHEV HEV 90% 80% 70% 60% 50% 40% 30% 20% 10% 0% Mitsubishi BYD R-N GM Daimler Tata VW BMW PSA Ford Toyota Honda Hyundai Geely Source: IHS AutoInsight, 1/9/2013 Page 9

10 Fords Power of Choice Strategie Page 10

11 Fahrzeug-Package Focus Electric Traktions- Steuergerät Ladeschnittstelle Wassergekühlte HV Batterie (2 Teile) Elektromotor 6,6 kw Ladegerät Page 11

12 Energiefluss Focus Electric Säule AC Ladeschnittstelle AC On-board Ladegerät DC HV Batterie DC Inverter AC E-Motor Getriebe Antriebswelle Antriebswelle Laden DC/DC PTC Fahren Räder Klimakompressor DC/DC Legende 12V bus HV Verbrauch HV Rückgewinnung LV Verbrauch Kühlm.- Pumpe Lüfter 12V Batterie Steuergeräte Vakuumpumpe Bremse... etc.. Laden & Fahren Page 12

13 Elektrischer Antriebsstrang Reichweite: 162 km Max. Geschwindigkeit: 135 km/h E-Motor: 107 kw / 143 PS (AC permanent-erregt) Drehmoment: 250 Nm Batterie: Li-Ion, 23 kwh Page 13

14 Electric Drive Optimization Motor Operating Points Motor Loss Map Standard drive cycles were analyzed to determine the speed/torque points where the motor most frequently operates The motor was designed so that efficiency is optimized at these points to minimize electrical losses Page 14

15 Focus Electric Li-Ion Batterie 110 kw max. Leistung 430 Einzelzellen 75 Ah Batteriemodule 23 kwh Batteriekapazität 330 V Nominalspannung Flüssigkeits-gekühlt und beheizt Page 15

Batterie-Thermomanagement 100 90 Battery

16 Batterie-Thermomanagement Battery Power Capability (normalized) Optimaler Betriebs- bereich 0-30Cold Hot50 Die Batterie-Leistungsfähigkeit ist eine Funktion von Temperatur und SOC. Das aktive Thermomanagement-System hält die Batterietemperature im optimalen Betriebsbereich. Page 16

17 Ladeschnittstelle und Ladekabel 6,6 kw Onboard-Ladegerät Leuchtring zeigt SOC an (in 25%-Schritten) Typ 1 Stecker (nach SAE J1772) Page 17

18 Kombiinstrument Wichtigstes Element, um die Reichweiten-Aversion zu eliminieren! Page 18

19 Budget-Anzeige & Energiehistogramm Budget-Anzeige Energiehistogramm Page 19

20 Surplus & Bremsassistent Surplus Bremsassistent Page 20

21 Voll-integrierte Fahrzeugproduktion

..) Leistungsverzweigtes Getriebe: Electric

22 Fahrzeug-Package C-MAX Energi 2.0 l Atkinson Motor, Elektrische Wasserpumpe, Elektrische Klimaanlage Luftgekühlte HV Batterie Leistungselektronik (Inverter, Fahrzeug- Steuerung,...) Leistungsverzweigtes Getriebe: Electric Continuously Variable Transmission (ecvt) mit zwei elektrischen Maschinen (Motor und Generator) Page 22

23 Powersplit Antriebsstrang Leistung Benzinmotor: 105 kw Systemleistung: 145 kw v max : 137 (EV) / 170 km/h Leistung E-Motor: 88 kw E-Drehmoment: 240 Nm HV Batterie: 7,6 kwh Li-Ion Page 23

C-MAX Energi Betriebsmöglichkeiten EV [Auto EV]: Das Fahrzeug

verbrennungsmotorischem Betrieb [EV Now]: Zwingt das Fahrzeug zu

55% Plug-in energy reserved Press OK to Enable Engine E V EV [EV

(für späteren rein elektrischen Betrieb) Während [EV Now] ist es

24 C-MAX Energi Betriebsmöglichkeiten EV [Auto EV]: Das Fahrzeug entscheidet automatisch zwischen elektrischem und verbrennungsmotorischem Betrieb [EV Now]: Zwingt das Fahrzeug zu rein elektrischem Betrieb (soweit Batterie- Kapazität verfügbar) 55% Plug-in energy reserved Press OK to Enable Engine E V EV [EV Later]: Hält den Batterie- Ladezustand auf seinem aktuellen Niveau (für späteren rein elektrischen Betrieb) Während [EV Now] ist es möglich, unter bestimmten Betriebszuständen den Verbrennungsmotor temporär zuzuschalten Page 24

25 Fahrzeug-Package Mondeo Hybrid 2.0 l Atkinson Motor 105 kw Luftgekühlte HV Batterie 1,4 kwh Li-Ion Leistungselektronik (Inverter, Fahrzeug- Steuerung,...) Powersplit Antriebsstrang: 88 kw E-Motor, 138 kw System Page 25

26 Powersplit Architektur (leistungsverzweigter Hybrid) Page 26

27 Lug Limit Engine Torque [Nm] Engine Torque [Nm] 35 Shift of Engine Operating Points CONV CD338 w 2.5L I4 w 6FMID TRANS : CITY OP PTS HEV CD338 w 2.5L I4 w PwrSplitGen2 : CITY OP PTS Eff. > 32 % Eff. > 32 % Cyan numbers = eng eff [%] Engine Speed [rpm] Cyan numbers = eng eff [%] Engine Speed [rpm] Conventional, 6 Speed AutoTransmission (Main operation below 32% efficiency) FHEV / PHEV, Powersplit (No operation below 32% efficiency) Page 27

28 JEC TTW Simulationsergebnisse NEFZ 2010/2020 Page 28

29 JEC WTW Vergleich (EU-Strommix) Page 29

30 JEC WTW Vergleich (je Stromerzeugung) Page 30

31 JEC WTW THG-Emissionen (in Abhängigkeit der THG-Intensität der Stromerzeugung) Page 31

32 Flottentests der Modellregionen Elektromobilität Page 32

33 Das Projekt cologne-mobil Teil der Modellregion Rhein-Ruhr 13 Projektpartner 66 Elektrofahrzeuge (BEV & PHEV) 100 Ladestationen Budget: 13,2 Mio. gefördert durch das BMVI Page 33

34 Modellregionen Umweltbegleitforschung Page 34

35 GWP der Lebenszyklusphasen Bsp. BEV Mini Randbedingungen: GaBi 6 Datenbank (SP22) Lebensdauer: 12 Jahre km, kein Batteriewechsel Verbrauch: NEFZ-Werte Ladestrom: Deutscher Strom-Mix 2010, mit 593 g/co 2 Eq/kWh Page 35

Ladestrom: Deutscher Strom-Mix 2010, mit 593 g/co 2 Eq/kWh

36 GWP- und EP-Vergleich für Fzg.-Kategorie Mini Page 36 Randbedingungen: GaBi 6 Datenbank (SP22) Lebensdauer: 12 Jahre km, kein Batteriewechsel Verbrauch: NEFZ-Werte Ladestrom: Deutscher Strom-Mix 2010, mit 593 g/co 2 Eq/kWh Benzin: Benzin-Mix, 4,39% Anteil Biokraftstoff, Abgasnorm 6 Diesel: Diesel-Mix, 8,49% Anteil Biokraftstoff, Abgasnorm 6

37 GWP-Vergleich je Fahrleistung, Kategorie Mini Randbedingungen siehe oben Page 37

38 Realdatenanalyse Bsp. BEV Mini Page 38 Randbedingungen siehe oben

39 Vergleich Realdaten vs. NEFZ Kategorie Mini Randbedingungen siehe oben Page 39

40 Elektrifizierung 100 jährige Erfolgsgeschichte Fahrzeuge vor 100 Jahren heute Laden Page 40

41 Page 41 Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit!

Ähnliche Dokumente

e-mobilität bei Volkswagen

e-mobilität bei Volkswagen Agenda 2 1 Globale Rahmenbedingungen 2 Strategie zur CO 2 Reduzierung 3 Elektrifizierte Fahrzeugprojekte 4 Zusammenfassung Herausforderungen Klimawandel Emissionen Smog und Lärm