GREEN INDUSTRIES: KÜNFTIGE WACHSTUMSTREIBER. Summernight Symposium Juni AVL List GmbH

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1 GREEN INDUSTRIES: KÜNFTIGE ANTRIEBSSYSTEME ALS WACHSTUMSTREIBER Helmut List AVL List GmbH Summernight Symposium Juni 2009

2 HERAUSFORDERUNGEN AN DIE AUTOMOBILINDUSTRIE MIT AUSWIRKUNGEN AUF DIE ANTRIEBSSYSTEME Klimawandel Energiesicherheit Reduktion von CO 2 und der Abhängigkeit von fossiler Energie Urbanisierung Wirtschafts- und Finanzkrise Trend zu kleineren Fahrzeugen Verunsicherung der Kunden durch Diskussion um Fahrzeugkonzepte Extrem schnell veränderliches Umfeld für Hersteller 2

3 AVL DECKT ALLE KUNDENSEGMENTE AB Engineering Passenger Cars 2-Wheelers Racing Simulation Construction Agriculture Commercial Vehicle Testing Locomotive Marine Power Plants 3

4 AVL NETZWERK AUS TECH- UND ENGINEERING CENTER Ann Arbor,MI UK Haninge Sweden Södertalje Headquarters Graz Moscow Plymouth, MI Tokio Nagoya Korea Lake Forest, CA China Sao Paulo France Germany India Neuenstadt München Regensburg Stuttgart Remscheid Turkey 4

5 AVL UNTERNEHMENSENTWICKLUNG Umsatz 1988: 63 Mio. 2008: 740 Mio. Mitarbeiter 1988: : 4500 Durchschnittl. F&E- Ausgaben 11% v. Umsatz 5

6 CO2-EMISSION OF DIESEL AND GASOLINE PASSENGER CARS POWERTRAIN CO2 Emission in NEDC [g/ /km] Gasoline NA Diesel Gasoline Turbo GDI, GDI-tc (MY 2008) Hybrid Fleet With higher vehicle weight increasing efforts to meet future CO 2 requirements EU-proposed agreed COCO2 2 Limit Limit Vehicle Curb Weight [kg] Source: AR 2007,

7 POWERTRAIN SPECIFIC BOUNDARY CONDITIONS Economic Environment Price of Fossil Based Fuels Price of Renewable Fuels Legislation CO 2 Environ- mental Awareness Social Acceptance Legislation Pollutants Access Restriction Fashionable Trends Energy / Fuel Infrastructure H 2 Storage Break Through? Regional Traffic Density Battery Break Through? 7

8 POWERTRAIN SPECIFIC CUSTOMER DECISION CRITERIA Economic Environment Price of Fossil Based Fuels Price of Renewable Fuels Legislation CO 2 Environ- mental Awareness Social Acceptance Customer Criteria Legislation Pollutants Access Restriction Fashionable Trends Energy / Fuel Infrastructure H 2 Storage Break Through? Regional Traffic Density Battery Break Through? 8

9 FIVE ELEMENTS OF THE POWERTRAIN IC Engine Battery Electric Motor Transmission Control Strategy 9

10 FROM ROAD TO RIG TO OFFICE Virtuelles Design Design, Simulation und Control development virtual vehicle Dynamic test bed Road test + real ECU 10

11 CONFIGURATION PROCESS FOR IDENTIFICATION OF "BEST FIT" POWERTRAIN CONFIGURATION Customer Criteria CUSTOMER CRITERIA & BOUNDARY CONDITIONS Analysis of customer expectation DYNAMICS & COMFORT Targets TECHNOLOGY OPTIONS COST & RELIABILITY TARGET DEFINITION IC engine variant 1 i Transmission var. 1 j E-motor var. 1 k Battery var. 1 l Controller var. 1 m TECHNOLOGY ELEMENTS: POWERTRAIN MODULE-BOX Powertrain configuration best suitable to customer expectation OUTPUT 11

12 INTEGRATED TOOLS IN ALL DEVELOPMENT ENVIRONMENT MiL/SiL HiL Test Bed Chassis Dyno Road Consistency of tools and models throughout environment Platform: Coordinating Function Different Assignments with same Method Same Operation Philosophy Methods and Tools Extendable and Exchangeable 12

13 Accelerated e Evolution Generic Technologies Specific Technologies Fast Engineering Processes 13

14 EXAMPLES OF AVL LOW-CO 2 CONCEPTS 8,5 8 Driving Dynamics AVL-DRIVE Dynamic Index [-] 7,5 7 6,5 6 5, NEDC - CO 2 [g/km] 14

15 EXAMPLES OF AVL LOW-CO 2 CONCEPTS 8,5 Driving Dynamics AVL-DRIVE Dynamic Index [-] 8 7,5 7 6,5 6 5,5 AVL- Electric Boost Low Cost Hybrid AVL ELC-Hybrid 2009 Micro Hybrid + Turbocharged GDI + Transient Electric Boost ICE: 147 kw E: 4 kw NEDC - CO 2 [g/km] 15

16 EXAMPLES OF AVL LOW-CO 2 CONCEPTS 8,5 Driving Dynamics AVL-DRIVE Dynamic Index [-] 7,5 6,5 8 09/ 2009 Step 2 Plug-In 7 6 AVL Turbohybrid AVL- Turbohybrid Turbocharged GDI + Mild Hybrid ICE: 130 kw E Motor : 14 kw 2008 Step 1 AVL ELC-Hybrid , NEDC - CO 2 [g/km] 16

17 EXAMPLES OF AVL LOW-CO 2 CONCEPTS 8,5 Driving Dynamics AVL-DRIVE Dynamic Index [-] 7,5 6,5 8 09/ 2009 Step 2 Plug-In AVL Turbohybrid 2008 Step 1 7 AVL Eco-Target AVL-Eco-Target DI-Diesel + Mild Hybrid + ICE:60 kw E Motor :10 kw AVL ELC-Hybrid , NEDC - CO 2 [g/km] 17

18 EXAMPLES OF AVL LOW-CO 2 CONCEPTS 8,5 Driving Dynamics AVL-DRIVE Dynamic Index [-] 7,5 6,5 8 09/ 2009 Step 2 Plug-In 7 6 5,5 AVL Turbohybrid AVL-Pure Range Extender Wankel + Generator + E-Motor ICE 18 kw 2008 Step 1 AVL ELC-Hybrid NEDC - CO 2 [g/km] 18

19 EXAMPLES OF AVL LOW-CO 2 CONCEPTS 8,5 Electric Boost Low Cost Hybrid Demonstrator s [-] Dynamics Dynamic Index Driving D AVL-DRIVE D 7,5 8 09/ 2009 Step 2 Plug-In 7 AAVL 6,5 Pure Range Extender 09/ AVL Turbohybrid 2008 Step 1 AVL Eco-Target 2004 AVL ELC-Hybrid 2009 Base vehicles 5, NEDC - CO 2 [g/km] 19

20 EUROPEAN RESEARCH TOPICS INCLUDING THE GREEN CAR INITIATIVE (supported by ERTRAC, EPoSS and SmartGrids) Electrical Machines Integrated electric auxiliaries and on-board systems Optimised thermal engine development and integration Smart storage integration Advanced electric vehicle concepts Implementing Public-Private Partnership p( (coordination with ERTRAC) Raising awareness of potential job opportunities related to electrification of road transport 20

21 PURE RANGE EXTENDER - WANKEL MODULE Targets for Range Extender module NVH, Comfort, Package, Weight Product Cost, Efficiencyi Electronic and control of system ICE-Power: Electr.-Power: Total mass: Range with 10 L fuel: 18 kw, 15 kwel 65 kg approx. 200 km Equivalent Battery for such range: kwh energy (with kg) -> Replacement of 2/3 of the battery is possible! 21

22 RANGE-EXTENDER CONFIGURATIONS Highly Integrated Range Range Extender derived from Extender Rotary Engine existing engine 22

23 EVARE ELEKTROFAHRZEUG UND RANGE EXTENDER Eingereicht beim Klimafonds Ziele Elektro-Antriebssystem der 2. Generation 50 % der CO 2 -Emissionen eines vergleichbaren Fahrzeuges Emissionsfreier Betrieb für 90 % der Anwendungen bei wettbewerbsfähigen b Kosten Aufgaben Range Extender Entwicklung (Verbrennungsmotor Generatoreinheit) Integration einer zukunftsweisenden Batterietechnologie Erforschung einer Brennstoffzelle als Range Extender Integration in Fahrzeug Partner TU Wien, TU Graz, FH Kapfenberg Fronius MIBA 23

24 BATTERIE SIMULATION UND TEST Im T=0 T=25 T= Re 24

25 BATTERIE FÜR DIE 2. GENERATION ELEKTROFAHRZEUG Einreichung geplant in A3plus Ziele Verdoppelung der Energiedichte Verdoppelung der nutzbaren Batteriekapazität Verbesserung von Sicherheit und Zuverlässigkeit Aufgaben Untersuchung neuer Materialien Regelalgorithmen l und Monitoring i zur Erhöhung der Lebensdauer Modellierung und Simulation von kritischen Betriebsbereichen Entwicklung von Sicherheitskonzepten Partners TU Graz, Univ. Münster, CEA, Saft, Gaia, Toshiba 25

26 ENERGY CARRIER IN MOBILITY Source: VW 26

27 ZUSAMMENFASSUNG CO 2 und Energiesicherheit sind treibende Kräfte bei der 2 Antriebsentwicklung Deutliche Verbreiterung der Technologiepalette durch zunehmende Elektrifizierung (bis hin zum E-Fahrzeug) und Low-Cost Ansätze Kaufkriterien i der Kunden weiterhin im Vordergrund d Herausforderung der Elektrifizierung und Hybridisierung kann als Chance genutzt t werden Wir haben die Chance in Österreich und Europa Technologie- und Marktführer zu bleiben Voraussetzung: Weitere konsequente Investitionen in angewandte F&E und Industrialisierung der neuen Technologien 27