Hybridfahrzeuge Technik im Dialog

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1 Hybridfahrzeuge Technik im Dialog Bildungsakademie Handwerkskammer Stuttgart 30. Sept Prof. Dipl.-Ing. Dipl.-Ing. Karl E. Noreikat

2 Mobilität ein Grundbedürfnis der Menschheit! 1. Einleitung 2. Anforderungen und Möglichkeiten 3. Aktivitäten der Automobilindustrie 4. Grundlagen des Hybridantriebs 5. CO 2 -Einsparung (Verbrauch) 6. Zusammenfassung Bild 2

3 Schlüsselfragen Wie wird sich der Kraftstoffverbrauch (Benzin, Diesel, regenerative und alternative Kraftstoffe) im Automobilsektor (Pkw, Lkw, Busse) in den nächsten Jahren entwickeln? Grüne Technologien sind elektrifizierte Antriebe! Hybride (Elektromobilität) in allen Varianten Wie schnell wird die Elektromobilität in den Markt eingeführt und akzeptiert? Welchen Marktanteil wird die Elektromobilität erreichen und wann? Bild 3

4 CO 2 [g/km] Flottenwert nach Herstellern in g CO 2 /km = 4,9 l Diesel/100 km 130 g CO 2 /km = 5,6 l Benzin/100km Quelle: VDA, AAA, EU-KOM Bild 4

5 Sparpotential beim Benziner und beim Diesel Reduzierung von Spritverbrauch und CO 2 -Emissionen CO 2 -Emissionen [g/km] Antriebsstrang Benzin 130 g CO 2 /km = 4,9 l Diesel/100 km 130 g CO 2 /km = 5,6 l Benzin/100 km 7,7 l/100km ~ 30% 5,5 l/100km 5,4 l/100km ~ 33% 3,6 l/100km Antriebsstrang Diesel Ausgangsbasis: 1400 kg, 2,0 l, 4 Zyl. 100 kw, Bild 5

6 Grundsätzliche Fragen an die Automobilindustrie Welche Antriebstechnologie wird sich durchsetzen? Alternative Kraftstoffe, Downsizing (8 Zyl => 6 Zyl ; 4 ZYL => 3 Zyl ) Stop/Start (Motor aus an Ampeln) Hybrid HEV Micro, Mild, Full, Strong oder Parallel, Split, Seriell Plug-In-Hybrid, PHEV Range-Extender, REEV Batterie-Elektrofahrzeug, BEV Brennstoffzellen-Elektrofahrzeug FCEV Welches sind die Bereiche des Wachstums? Bild 6

7 Hybridantriebsstrang Verbrennungsmotor (ICE) Getriebe Elektromotor/ Generator Tank Hochvolt Batterie Für den Antrieb: mindestens zwei Energiespeicher mindestens zwei Energiewandler Parallel Hybridfahrzeug Bild 7

8 Verschiedene Typen und Funktionen Opel Ampera Toyota Prius MB ML 450 Hybrid BMW X 7 Honda Insight MB S 400 VW Touareg Serieller Hybrid Split Hybrid Paralleler Hybrid Hochleistungsbatterie E-Motor/Generator Generator Bild 8

9 Elektrifizierung des Antriebs Konventioneller Motor Leistung des Verbrennungsmotors Zusatzkosten Stop/Start Mild-HEV Full-HEV CO 2 Einsparung PHEV REEV Small EV Fun EV Batt. vs. BZ Verfügbare elektrische Leistung Bild 9

10 Elektro-Mobilität Hybrid- Fahrzeuge HEV ICE (Otto, Diesel) + E-Motor + Batterie 2 kwh Parallel Hybrid (P1, P2, P3, P12, P4) P Elec ~ 10 to 50 kw Serieller Hybrid (ICE + E-Motor + Generator) P Elec ~ 50 to 100 kw Power-Split-Hybrid (One-Mode, Two-Mode,..) P Elec ~ 10 to 50 kw Plug-In-Hybrid-Fahrzeuge PHEV ICE (Otto, Diesel) + E-Motor + Batterie 15 kwh Hybrid (Batterie, Ladegerät, Infrastruktur,.) P Elec ~ 10 to 50 kw Range Extender Fahrzeuge REEV (Seriel Hybrid) ICE (Otto, Diesel), Gas Turbine, Stirling, Brennstoffzelle,..) E-Motor, E-Generator P Elec ~ 50 to 100 kw Batterie, Supercaps, Schwungrad, (Inhalt/Batterie 30 kwh) Elektrischer Antrieb P Elec ~ 50 to 100 kw BEV (Batterie-Elektrisches Fahrzeug) E-Motor + Batterie 30 kwh FCEV (Brennstoffzellen-E-Fahrzeug) E-Motor + Batterie 2 kwh Bild 10

11 Komponenten des Hybrid-Antriebstrangs Elektromotor/Generator Automatikgetriebe Verbrennungsmotor: Diesel- oder Benzinmotor Kupplung Hochleistungsbatterie Leistungselektronik Bild 11

12 CO 2 Einsparung bei Hybridfahrzeugen Stop/Start ( Motor aus an Ampeln und im Schubbetrieb) Elektrisch Fahren bei geringen Geschwindigkeiten Bremsenergierückgewinnung durch Generator (elektr. Bremsen) Lastpunktanhebung (mehr Drehmoment bei besserem spez. Verbrauch) Fahrleistung bei gedrückter Drehzahl (Overdrive-Effekt) 5% bis 30 % CO 2 -Einsparung Bild 12

13 Toyota Prius Honda Insight Toyota Prius Honda Insight Preis , ,00 Kraftstoff Super Bleifrei Super Bleifrei Kraftstoffverbrauch kombiniert/100 km 4,3 l 4,4 l CO 2 -Emissionen 104 g/km 101 g/km Hubraum 1497 cm cm 3 Leistung in kw upm 57 (78)/ (88)/5800 Max Drehmoment upm 4500 upm Elektromotor Leistung in kw (PS) 50 (68) 10 (14) Max. Drehmoment upm 400 / /0-500 Höchstgeschwindigkeit 170 km/h 182 km/h Beschleunigung km/h 10,9 s 12,4 s Bild 13

14 Durchbruch in der Lithium-Ionen-Batterietechnologie Weltweit erster Hybrid-Serien-Pkw mit Li-Ionen-Batterie: S400 BlueHYBRID S400 BlueHYBRID Verbrauch: 7,9 l/100 km Emissionen: 186 g CO2/km Batterie: 35 Zellen Spannung: 126 V, max. 144 V, min. 87,5 V Leistung: 19 kw (End of Life), 10s Energie: 0,8 kwh Kapazität: 6,5 Ah Kühlung: R134a, Batteriekühler integriert in AC-Loop Quelle: DaimlerAG Bild 14

15 Range Extender Fahrzeuge: GM Volt Opel Ampera Leistung in kw 110 Drehmoment (Nm) 370 Batterie Li-Ion (kwh) 16 Höchstgeschwindigkeit (km/h) 160 Elektrische Reichweite (km) 60 Quelle: Adam Opel Bild 15

16 Mercedes-Benz H-Busybrid Mercedes-Benz Citaro G BlueTec Hybrid Erster Mercedes-Benz Hybrid-Bus (1969) Quelle: DaimlerAG Bild 16

17 Atego 12t Hybrid Atego 1222L configuration: OM924 LA MB G85-6 Wheelbase 4760 mm Quelle: Daimler AG Prof. Karl E. Noreikat Bild 17

18 Definition eines Plug-In-Hybrid-Electric Vehicle (PHEV) Ein Plug-In-Hybrid-Fahrzeug (PHEV) besitzt zwei Energiewandler und eine Batterie, die sich durch einen externen Stromanschluss laden lässt. Quelle: DaimlerAG Bild 18

19 Plug-In-Hybrid Sprinter FedEx, Paris New York Times, New York KCTA, Kansas City Quelle: Daimler AG Bild 19

20 Zusammenfassung Die gesamte Automobilindustrie investiert in Diesel, Benzin, Diesotto (HCCI), Downsizing Alternative Kraftstoffe, Stop/Start Hybrid HEV (Micro, Mild, Full, Strong) Plug-In-Hybrid PHEV Range-Extender REEV (Serieller Hybrid) Batterie-Elektrofahrzeug BEV (Small BEV, Fun BEV) Brennstoffzellen-Elektrofahrzeug FCEV (Fun FCEV) Eine Konzentration auf wenige Varianten wird notwendig sein. Die Kosten für Batterie, Leistungselektronik und Elektromotor müssen deutlich reduziert werden. Bild 20

21 Danke für Ihre Aufmerksamkeit Bild 21