Webasto HVH Hochvoltheizer. Das innovative Heizsystem für Hybrid- und Elektrofahrzeuge

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1 Webasto HVH Hochvoltheizer Das innovative Heizsystem für Hybrid- und Elektrofahrzeuge

2 Webasto hat in der Elektromobilität frühzeitig einen wichtigen Wachstumsmarkt erkannt. Hybrid- und Elektrofahrzeuge verfügen über keine interne Heizquelle. Vorhandene Komponenten erzeugen nicht ausreichend Abwärme zur Klimatisierung des Innenraumes bzw. für die Antriebsbatterie. Webasto Thermo & Comfort hat diese Herausforderung angenommen und mit dem Hochvoltheizer (HVH) ein innovatives, elektrisches Wasserheizsys tem für Fahrzeuge mit Hochvolt-Bordnetzen entwickelt. 2

3 HVH Hochvoltheizer Die Zukunft elektromobiler Heizlösungen Der Anspruch des Webasto Entwicklungsteams war es, unter Einsatz neuer Technologien gegenüber anderen Heizgeräten einen substantiellen Schritt nach vorne zu machen. Sein wichtigstes Ziel: die möglichst verlustfreie Umwandlung von Strom in Wärme. Zudem sollte das Gerät ohne Effizienzabstriche in einem breiten Spannungsbereich funktionieren. In einem mehrjährigen Innovationsprojekt haben Webasto Ingenieure und Techniker den HVH entwickelt und dabei erstmals eine neuartige, patentierte Schichtheiztechnologie zum Einsatz gebracht. Das sehr kompakte, seit Mitte 2015 serienreife Gerät beheizt den Fahrzeuginnenraum schnell, konstant und zuverlässig. Mit einem Wirkungsgrad von bis zu 99 Prozent arbeitet es maximal effizient und kann im Spannungsbereich bis 450 V DC flexibel eingesetzt werden. 3

4 Die Technologie: leistungsstark, innovativ, zukunftsgerichtet Der elektrische Hochvoltheizer HVH eignet sich ohne Einschränkungen für alle Plug-in- Hybrid- und Elektrofahrzeuge. Als Wasserheizgerät wird der HVH in den Wasserkreislauf des Fahrzeugs eingebaut und erhitzt das Wasser auf direktem Wege. 4

5 Technologischer Vorsprung Das 0,6 mm dünne und 200 cm² große Heizelement des HVH besteht aus einem komplexen Schichtsystem und wird stoffschlüssig auf den Wärmetauscher aufgebracht. So gelingt die nahezu verlustfreie, schnelle Umwand lung von Strom in Wärme. Die maximale Energieeffizienz und der geringe Bauraumbedarf begründen die Überlegenheit des Schichtheizprinzips gegenüber den am Markt verbreiteten Technologien, die bei steigenden Kühlmitteltemperaturen zu reduzierter Leistung führen. Ein weiterer Vorteil der Schichtheiztechnologie: Im Gegensatz zu PTC-Elementen werden keine seltenen Erden verwendet. Schutz der Batterie vor Spannungsspitzen Im Hochvolt-Bordnetz kann es zu Spannungsspitzen als Folge von Schaltvorgängen, Rekuperation etc. kommen, welche die Antriebsbatterie beschädigen können. Der Webasto HVH mit Schichtheiztechnologie stellt einen wirksamen Ausgleich her. Dank schneller und besonders präziser Regulierbarkeit nimmt die Heizschicht kurzfristige Leistungspeaks auf und wandelt sie direkt in Wärme um ein klarer Vorteil gegenüber PTC-Heizern. Umweltfreundlich und flexibel einsetzbar Die effiziente Wirkweise des Hochvoltheizers hat einen positiven Umweltaspekt. Im Vergleich zu anderen Technologien erreicht er gleiche Kühlmittel- bzw. Lufttemperaturen mit weniger Batteriestrom. So können Plug-in-Hybride mit HVH länger ohne zusätzliche Nutzung des Verbrennungsmotors fahren und erzeugen weniger CO 2. Zukunftsweisend ist die Flexibilität der Technologie auch hinsichtlich unterschiedlicher Spannungsbereiche und Heizleistungen sowie ihrer Anwend barkeit bei anderen Systemlösungen, wie z.b. Luftheizungen. Der Hochvoltheizer in verschiedenen Kundenprojekten Der Hochvoltheizer kommt bereits in unterschiedlichsten Fahrzeugen internationaler Hersteller zum Einsatz. Das Spektrum der Kundenprojekte umfasst große Automobil-Hersteller in Europa, Asien und Nordamerika sowie Hersteller von Nutzund Sonderfahrzeugen. Bei Bedarf hat Webasto das Heizgerät nach den individuellen Anforderungen der Kunden technisch modifiziert und angepasst. So sind neben der Software-seitigen Anpassung an die Fahrzeugkommunikation auch Anpassungen der Kühlmittelstutzen-Geometrie oder der HV-Stecker möglich. Neben den Anpassungen am Gerät verfügt Webasto über eine umfangreiche Kompetenz und Erfahrung in der Applikationsentwicklung. Vom Halter zur Fahrzeugintegration über Kühlmittelschläuche, Adapterkabel bis hin zum Potenzialausgleich bietet Webasto im Bedarfsfall das komplette Paket. Die Vorteile des HVH auf einen Blick 3-dimensionales Konzept: Software, Hardware und mechanische Sicherheit. Design gemäß ISO 26262, SPICE II Sicherheit Leistung Max. Leistung: 7 kw Spannungsbereich: bis 450 V Wirkungsgrad: bis zu 99 % Webasto HVH Keine seltenen Erden Bleifreies Heizelement Hausintern produzierte Kerntechnologie Verfügbarkeit Bauraum Kompakte Abmessungen: 284 x 200 x 54 mm Gewicht: 2 kg 5

6 Technik und Funktionsweise Die elektrische Hochvoltheizung wandelt Strom mit DC-Spannungen von bis zu 450 V verlustfrei in Wärme um. Die Heizleistung ist stufenlos regelbar und reicht von 0,2 kw bis maximal 7 kw, auch bei hohen Kühlmitteltemperaturen. Schneller und flexibler Einbau Das kompakte Design des HVH und sein geringes Gewicht von nur 2 kg ermöglichen flexible Einbaupositionen im Motorraum. Für eine besonders einfache und schnelle Plug-and-Play- Montage auch in der Serienfertigung befinden sich sämtliche Anschlüsse an einer Seite des Gerätes. Mehrstufiges Sicherheitskonzept Um Schäden für Personen aber auch umgebende Bauteile zu vermeiden, sind mehrstufige, redundante Sicherheitsmaßnahmen in die Hard- und Software sowie die Mechanik des HVH integriert. 6

7 So funktioniert der Hochvoltheizer Das Wasserheizgerät wird in den Kühlmittelkreislauf des Fahrzeugs integriert. Es setzt sich zusammen aus Steuergerät, Wärme tauscher und Schichtheizelement. Über LIN, PWM oder CAN erhält der HVH vom Klimasteuergerät wahlweise die gewünschte Kühlmitteltemperatur oder Heizleistung und setzt diese mit Hilfe der internen Sensorik unmittelbar um. Am Schichtheizelement wird das Kühlmittel auf maximal 90 C aufgewärmt und zum Wärmetauscher der fahrzeugeigenen Klimaanlage transportiert. Dort wird die Wärme des Wassers an die Luft übertragen. Über das Gebläse gelangt die warme Luft in den Fahrzeuginnenraum, heizt das Fahrzeuginnere und sorgt für freie Scheiben. Die Effizienz von Antriebsbatterien hängt wesentlich von der Temperatur ab. Um eine optimale Energieaufnahme und -abgabe der Batterie sicherzustellen, kann alternativ das erwärmte Kühlmittel direkt zur Antriebsbatterie geführt werden, um diese auf die gewünschte Temperatur zu konditionieren. Der HVH trägt damit direkt auch zur Erhöhung der Lebensdauer und der Leistungsfähigkeit der Antriebsbatterie bei. Technische Spezifikationen: HVH Heizleistung (kw) bei T med = 60 C, 500 l/h 7,0 Regelbarkeit (W) W-Schritte/400 Hz Bereich der Versorgungsspannung (V DC) bis 450 Max. Druckverlust (mbar) bei 23 C, 500 l/h 40 Temperaturbereich Heizbetrieb ( C) -40 bis +90 Kühlmittel- und Umgebungstemperatur ( C) -40 bis +120 Gewicht (kg) 2 Abmessungen (mm) 284 x 200 x 54 IP Schutzklasse IP 6K9K IP6K7 BUS Systemintegration LIN 2.1/CAN Durchschlagfestigkeit (V DC) Isolationswiderstand (MΩ) 50 Lebensdauer (Jahre) 15 Heizzeit (h) T med = Kühlmediumtemperatur 7

8 Zukunftsfähigkeit und Entwicklungspotenziale der Schichtheiztechnologie Der Markt für Plug-in-Hybrid- und Elektro-Fahrzeuge wird weiter wachsen. Im engen Austausch mit den Fahrzeugherstellern und mit Blick auf neue Einsatzgebiete entwickelt Webasto die Schichtheiztechnologie konsequent weiter und konzipiert zusätzliche, neuartige Anwendungsfelder und Produkte. Aktuelle Entwicklungstätigkeiten HVH Wettbewerb Leistung Verbesserung der Produkteigenschaften Höhere Leistungsfähigkeit Feinere Regelbarkeit der Heizleistung Schnellere Reaktions- / Startzeiten Boost-Funktion etc. Flexiblere Ansteuerung Neben dem Standard-LIN-Bus (Local Interconnect Network) werden zusätzliche Schnittstellen (CAN und PWM) entwickelt. Die weitere Entwicklung der Kommunikationsstandards wird von Webasto aufmerksam verfolgt. Bordnetzstabilisierung Kompensation kurzzeitiger Leistungs- / Stromspitzen im Bordnetz Kurzzeitige Leistungsaufnahme von mehr als 10 kw möglich Vermeidung von Batterieschäden 8

9 Weiterentwicklungen Blick in die Zukunft...? 800V 450V 48V Betriebsspannung Der HVH arbeitet aktuell im Bereich bis 450 V (Diagnose bis 600 V). Daneben werden Konzepte für den 48-Volt-Markt, aber auch für Spannungsbereiche > 800 V erarbeitet. Auch hier verfolgt Webasto genau den Markttrend. Entwicklung eines größeren HVH Busse und große Vans erfordern eine höhere Heizleistung. Aber auch im Pkw-Bereich kann durch erweiterte Anwendungsfälle (z.b. Bordnetzstabilisierung) der Bedarf nach höheren Heizleistungen entstehen. Webasto will auch hier eine Lösung bieten. Entwicklung eines kleineren HVH Für kleinere Fahrzeuginnenräume oder zur Konditionierung von Antriebsbatterien genügt oft eine geringere Heizleistung. 9

10 Webasto: aus Tradition innovativ Die Webasto Gruppe setzt seit mehr als 75 Jahren technologische Standards in der Erstausstattung und der Nachrüstung von Fahrzeugen. Als einer der 100 größten Automobilzulieferer weltweit entwickeln und produzieren wir Heiz-, Kühl- und Lüftungs systeme sowie Dach- und Cabriodach-Lösungen. Unsere Produkte sorgen für ein besseres Fahrgefühl, mehr Komfort, Sicherheit oder Effizienzsteigerungen bei Pkws, Nutz- und Spezialfahrzeugen, Reisemobilen und Booten. Ein hervorragend ausge bautes Produktions- und Händlernetz gewährleistet weltweit qualitativ hochwertige Produkte, Einbau- und Serviceleistungen. Webasto Heizungen: eine traditionsreiche Geschichte 1901 Gründung Wilhelm Baier gründet die Esslinger Draht und Eisenwarenfabrik Webasto Konstruktion einer Frischluftheizung Wilhelm Baier konstruiert die Auto-Frischluftheizung für wassergekühlte Motoren. Die Flüstertüte nutzt das Prinzip eines Wärmetauschers Erste motorunabhängige Heizung für Busse Schon 1936 auf der IAA unterhielten sich Walter Baier und Robert von Linde über eine motorunabhängige Heizung. Nach dem Krieg kommt sie als Modell 65 für Omnibusse auf den Markt Umzug nach Stockdorf Einführung des Firmennamens Webasto. Schutzbleche und Gepäckträger gehören zu dem Produktsortiment von Webasto Heizungszulieferer für Daimler-Benz Webasto beliefert in den Kriegsjahren Daimler-Benz mit Abgasheizungen für Lkws Zuheizer für den Porsche Der Porsche 356 wird mit dem Webasto Zuheizer P10 ausgestattet, um den Motor beim Heizen zu unterstützen. 10

11 Der Webasto Hochvoltheizer: mehrfach ausgezeichnet ecartec Award 2013 Im Oktober 2013 wurde der Webasto Thermo & Comfort SE der ecartec Award 2013 verliehen: Sieger in der Kategorie: Powertrain Technology, Systems Electric, Test Systems. Industriepreis Bestenliste 2014 Im April 2014 wurde der Hochvoltheizer HVH in die Liste der besten Produkte im Rahmen des Industriepreises 2014 aufgenommen: Kategorie Automotive: Produkt mit hohem technologischem und ökologischem Nutzen. Eine Heizung für jedes Fahrzeug Mit dem Hochvoltheizer bietet Webasto nun für alle Antriebsarten eine Heizlösung. Für hocheffiziente Dieselmotoren liefert das Unternehmen kraftstoffbetriebene Zuheizer für die Innenraumbeheizung. In Hybrid- und Elektrofahrzeugen sorgt der Hochvoltheizer für Wärme Webasto Thermo wird eigener Unternehmensbereich Geschäftsführer Werner Baier ordnet das Unternehmen neu und teilt es in die zwei Bereiche Thermo und Dach auf Neue Thermo-Zentrale Der Webasto Thermobereich zieht in einen Neubau in Gilching bei München Der neue Webasto HVH geht in Serienproduktion Mit ersten Kundenprojekten für Fahrzeughersteller in Europa, China, Japan und den USA startet Webasto die Serienproduktion des Hochvoltheizers Neuer Produktionstandort für Standheizungen in Neubrandenburg Mit dem Bau einer neuen Produktionsstätte wird der ehemalige Volkseigene Betrieb Sirokko zu einem modernen Werk für Standheizungen Nächste Standheizungsgeneration und HVH-Entwicklungsstart Die neuen Pkw-Heizungen Thermo Top Evo sind die leichtesten ihrer Klasse. Entwicklungsstart des Webasto Hochvoltheizers HVH für Plug-in-Hybrid- und Elektrofahrzeuge. 11

12 Zentrale Gilching Webasto Standorte Die Webasto Gruppe setzt seit mehr als 75 Jahren technologische Standards in der Erstausstattung und in der Nachrüstung. Als einer der 100 größten Automobilzulieferer weltweit entwickeln und produzieren wir Dach-, Cabriodach- sowie Heiz-, Kühl- und Lüftungssysteme. Unsere Produkte sorgen für ein besseres Fahrgefühl, mehr Komfort, Sicherheit oder Effizienzsteigerungen bei Pkw, Nutz- und Spezialfahrzeugen, Reisemobilen und Booten. Ein hervorragend ausgebautes Produktions- und Händlernetz gewährleistet weltweit qualitativ hochwertige Produkte, Einbau- und Serviceleistungen. Ident.-Nr. MK /2015 Änderungen und Irrtümer vorbehalten Gedruckt in Deutschland Webasto Thermo & Comfort SE, 2015 Webasto Thermo & Comfort SE Postfach Gilching Deutschland webasto.com