Hybridtechnologie. Umsetzung, Weiterentwicklung und Potenzial. Tim Fronzek Advisor Advanced Technology Toyota Deutschland GmbH TOYOTA DEUTSCHLAND GMBH

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1 Hybridtechnologie Umsetzung, Weiterentwicklung und Potenzial Tim Fronzek Advisor Advanced Technology Toyota Deutschland GmbH

2 date 25/06/ page 2 TOYOTA weltweit 52 Produktions- Werke weltweit Verkauf in über 160 Ländern

3 date 25/06/ page 3 Produktion in Europa ) Burnaston PKW 2) Deeside Motoren 3) Walbrzych Motoren/ Getriebe 4) Jelcz Laskowice D4-D Motoren 5) Valenciennes PKW/ Motoren 6) Gidapazari PKW 7) Kolin PKW ) Portugal LKW/ Busse 9) Zeebrügge Hafen 10) Sophia Antipolis Designcenter 11) St. Petersburg PKW

4 date 25/06/ page 4 Zahlen Europa Fahrzeuge davon Lexus in Deutschland davon sind 2006 in Europa produziert worden 88 Deutsche Zulieferer Einkaufsvolumen 5,1 Milliarden Euro

5 date 25/06/ page 5 Toyota`s Philosophie Luftverschmutzung Treibhauseffekt Wunsch und Notwendigkeit von Mobilität Warentransport für Wirtschaftswachstum Umweltschutz Grundlagen zukünftiger Generationen erhalten Nachhaltige Mobilität

6 date 25/06/ page 6 Toyota - TODAY for TOMORROW Proaktivität - Probleme vorhersehen und Maßnahmen ergreifen bevor diese auftreten. An die Zukunft denken und JETZT handeln Toyota Vision - ZERONISE & MAXIMISE Zeronise die negativen Auswirkungen von Fahrzeugen auf die Gesellschaft Maximise die positiven Auswirkungen für individuellen Komfort, Spass und Erlebnis

7 date 25/06/ page 7 Entwicklung des Fahrzeugbestands Mrd. 1.6 Fahrzeugbestand weltweit Milliarden Fahrzeuge in 2020 Andere China Asien Japan Ost Europa Europa 0.2 Nord Amerika 0 Jahr Source: Handbook of automotive industry 2001

8 date 25/06/ page 8 Energiebedarf der Zukunft 3000 Rohöl in Millionen Tonnen Rohöl Erdwärme, Gezeitenkraftwerke Erdgas Kohle Innovative TechnologienPhotovoltaik Wind Kraft Biomasse Kern Energie Quelle: NEDO

9 date 25/06/ page 9 Bevölkerungsdichte/Verkehrsaufkommen US Department of Transport: 60% der Amerikaner fahren täglich weniger als 25 km und 82% weniger als 80 km. 79,1 72,7 64,3 29,5 40,4 75,5 37,1 89,9 Bevölkerungskonzentration in Ballungsgebieten: -> weltweit Ø>60% -> Industrienationen etwa 80% der Gesamtbevölkerung

10 date 25/06/ page 10 Entwicklung der Länge der Arbeitswege bis 10 km km über 50 km Entfernung zur Arbeit Quelle: ADAC

11 date 25/06/ page 11 Verkehrsaufkommen in Deutschland Auf 10% aller Europäischen Hauptverkehrsstraßen treten täglich massive Verkehrsbehinderungen auf. Anteilige Jahresfahrleistung auf deutschen Straßen Landstr. Stadt Karin Roth, Parlamentarische Staatssekretärin, Bundesministerium für Verkehr, Bau und Stadtentwicklung Anlässlich des World Mobility Forum 2006 Im realen Fahrbetrieb wird inzwischen jeder siebte Liter Kraftstoff im Stop and Go verbrannt. Quelle: MTZ 09/2006 Autobahn Quelle: BASt Autobahn (ohne Tempolimit)

12 date 25/06/ page 12 Vergleich der CO 2 -Emissionen Vergleich CO2-Emissionen über den Fahrzeug Lebenszyklus 1 0,8 0,6 0,4 0,2 0 Avensis Benzin Avensis Diesel Prius 2000 Prius 2004 Recycling Wartung Fahrbetrieb Fahrzeugproduktion Grundstoff Produktion

13 date 25/06/ page 13 Vergleich Benzin / Diesel Dichte bei 15 C in g/l 1000 Dichteunterschied 747,5 832,5 in Liter 2 Verbrauchsunterschied bei gleichem CO2 Ausstoß ,121 1, Benzin Diesel 0 Benzin Diesel CO 2 Ausstoß pro Liter Kraftstoff: Benzin: 2,356 kg Diesel: 2,642 kg Quelle: UBA

14 date 25/06/ page 14 Europäische Abgasnorm Partikel (PM g/km) /0.50 EURO 3 (2000) /0.25 EURO 4 (2005) Diesel Benzin 0.01 EURO 5 (2010) Hybrid 0,080,1 D-CAT Stickoxide (NOx g/km)

15 date 25/06/ page 15 Hybridsysteme Übersicht Prius und Lexus h Honda Civic IMA EV-Modus Motor- Unterstützung Start / Stopp System Regenerative Bremse Motor Stopp Mikro Mild Voll

16 Prius Hybrid und seine Komponenten

17 date 25/06/ page 17 Prius II Aufbau des Hybridsystems Verbrennungsmotor Batterie Elektromotor+ Generator

18 date 25/06/ page 18 Prius Hybrid Antriebsstrang Benzinmotor 1,5l 57kW Generator 33kW Elektromotor 50kW stufenloses Getriebe

19 date 25/06/ page 19 Hybrid Energiemanagement + Batterie Energie speichern Energie Beschleunigung Energie Ladestrom Bremsenergie Motorabschaltung rein elektrischer Antrieb Zeit - Benzinmotor arbeitet mit maximalem Wirkungsgrad Verzögerung

20 date 25/06/ page 20 Entwicklung der E-Maschinen Leistungsdichte 600% 500% 400% 300% 200% 100% 0% Prius I Prius II RX 400h GS 450h LS 600h 2 Drehstrom- Synchron E-Maschinen 273V Höhere Spannung 500V Getriebeuntersetzung elektr. Hinterachsantrieb 2 stufige Getriebeuntersetzung Neue Bauform Neue Magnete E-Maschinen

21 date 25/06/ page 21 Größenvergleich Antriebsstränge Prius RX 400h

22 date 25/06/ page 22 Entwicklung der Batterieleistungsdichte Leistungsdichte 300% 200% 100% 0% Prius I NiHM hohe Lebensdauer hohe Leistungsdichte Prius II RX 400h Verringerung des Innenwiderstands GS 450h LS 600h Metallverkleidung Bessere Kühlung Bessere Kühlung +30% Leistungsdichte Höhere Leistungsdichte

23 date 25/06/ page 23 Lade- / Endladestrategie Normale Akkus Voll NiMH Batterien im Hybrid Leer

24 date 25/06/ page 24 Entwicklungspotential Batteriesyteme Spec Power 2s, 50% SoC [W/kg] Potential Status Blei NiMH Li-Ion

25 date 25/06/ page 25 Energiedichte Batterie versus Kraftstoff Gewicht bezogene Energiedichte [Wh/L] Wh/kg Hochdruck Wasserstoff 35 MPa CNG 20 MPa Gasförmige Kraftstoffe Batterien Lithium-Ion Nickel Metallhydrid Blei Wasserstoff aufnehmende Legierungen Ethanol Benzin Diesel Bio-Diesel Flüssige Kraftstoffe Volumen bezogene Energiedichte [Wh/L] Wh/L

26 date 25/06/ page 26 Prius HV Batterie Nutzungsdauer Interner Widerstand [mω/ / Modul] Prius 1 Prius , , , , , , ,000 Gefahrene Strecke [km] [ Temperatur 40 ]

27 date 25/06/ page 27 Entwicklung der Steuereinheit Leistungsdichte 500% 400% 300% 200% 100% 0% Prius I Höchste Zuverlässigkeit 273V Prius II Höhere Spannung 500V RX 400h Höhere Spannung Inverter im hinteren E-Motor (RX 400h) GS 450h LS 600h geringerer Platzbedarf durch bessere Kühlung nochmals verbesserte Kühlung

28 date 25/06/ page 28 Weiterentwicklung Inverter / Konverter GS 450h RX 400h

29 date 25/06/ page 29 Hybridmodelle Coaster Prius I Estima Alphard Crown Dyna Prius II RX 400h Highlander Vitz GS 450h Camry LS 600h

30 date 25/06/ page 30 Prius II Verbrauch: innerorts 5,0 l/100km außerorts 4,2 l/100km kombiniert 4,3 l/100km CO 2 Ausstoß: kombiniert 104 g/km 1,5l 4 Zylinder Benzinmotor Verdichtung: 13.0:1 Leistung: 57 kw min -1 Drehmoment: 115 Nm min -1 Elektromotor Leistung: 50 kw min -1 Drehmoment: 400 Nm min -1 NiMH Batterie Spannung: 202 V (168 Zellen) Leistung: 25 kw System: Spannung: 500 V Beschleunigung 0-100km/h: 10,9 s Kombinierte Leistung: 82 kw (113 PS)

31 date 25/06/ page 31 RX 400h Verbrauch: innerorts 9,1l/100km außerorts 7,6 l/100km kombiniert 8,1 l/100km CO 2 Ausstoß: kombiniert 192 g/km 3.3l V6 Zylinder Benzinmotor Verdichtung: 10.8:1 Leistung: 155 kw min -1 Drehmoment: 288 Nm min -1 Elektromotor vorn Leistung: 123 kw min -1 Drehmoment: 333 Nm min -1 Elektromotor hinten Leistung: 50 kw min -1 Drehmoment: 130 Nm min -1 NiMH Batterie Spannung: 288 V (240 Zellen) Leistung: 45 kw System: Spannung: 650V Beschleunigung 0-100km/h: 7,6s Kombinierte Leistung: 200 kw (272 PS)

32 date 25/06/ page 32 GS 450h Verbrauch: innerorts 9,2 l/100km außerorts 7,2 l/100km kombiniert 7,9 l/100km CO 2 Ausstoß: kombiniert 186 g/km 3,5l V6 Zylinder Benzinmotor Verdichtung: 11.8:1 Leistung: 218 kw min -1 Drehmoment: 368 Nm min -1 Elektromotor Leistung: 147 kw min -1 Drehmoment: 275 Nm min -1 NiMH Batterie Spannung: 288 V (240 Zellen) Leistung: 36 kw System: Spannung: 650V Beschleunigung 0-100km/h: 5,9s Kombinierte Leistung: 253 kw (344 PS)

33 date 25/06/ page 33 LS 600h Verbrauch: innerorts 11,3 l/100km außerorts 8,0 l/100km kombiniert 9,3 l/100km CO 2 Ausstoß: kombiniert 219 g/km 5.0l V8 Zylinder Benzinmotor Verdichtung: 11.8:1 Leistung: 290 kw min -1 Drehmoment: 520 Nm min -1 Elektromotor Leistung: 165 kw min -1 Drehmoment: 300 Nm min -1 NiMH Batterie Spannung: 288 V (240 Zellen) Leistung: 37 kw System: Spannung: 650V Beschleunigung 0-100km/h: 6,3s Kombinierte Leistung: 327 kw (445 PS)

34 date 25/06/ page 34 Prius Plug-in Versuchsfahrzeug Systemleistung 100 kw Höchstgeschwindigkeit elektr. 100 km/h Elektr. Reichweite max. 13 km Ladezeit bei 220V ca. 60 min

35 date 25/06/ page 35 Plug-in Hybrid Plug-in Hybrid auf Basis eines Elektrofahrzeugs Mechanischer Antrieb Elektrischer Antrieb Plug-in Hybrid auf Basis eines Hybridfahrzeugs (Toyota-Konzept) Mechanischer Antrieb Elektrischer Antrieb Batterie Generator Batterie Inverter Inverter E-Motor Generator E-Motor Verbrennungsmotor Verbrennungsmotor PGS Untersetzung Es bleiben die Nachteile eines Elektrofahrzeuges: Große Batterien Hohe Kosten Eingeschränkte Reichweite Geringe Akzeptanz im Markt Plug-in Hybrid Fahrzeug Vorteile: Verringerung des Kraftstoffverbrauchs Verringerung der CO 2 Emissionen und Kraftstoffkosten durch größere Reichweite bei elektrischer Fahrt Verbesserung der Luftqualität in der Stadt Sehr geringe Geräuschbelastung bei elektrischer Fahrt

36 date 25/06/ page 36 Emissionsvergleich Plug-In Hybrid Comparison exhaust emission Plug-in hybrid CO2 [g/km] Niedrige CO2 Emissionen Low CO 2 emissions EV Benzin Petrol CNG LPG Prius Hybrid Europäische Fahrzeuge C-Segment European vehicles C-segment Plug-in Hybrid Diesel Sehr niedrige NOx Emissionen NOx [g/km] Low NOx emissions

37 date 25/06/ page 37 Weltweit jährliche Verkaufszahlen: Toyota Hybrid Fahrzeuge Fahrzeuge X Jahr 2007 : Hybridproduktion ca Einheiten, Produktion des sten Toyota Hybrid Fahrzeugs

38 date 25/06/ page 38 Stärkerer Absatz von CO2 armen Fahrzeugen CO 2 Hybrid Absatz Europa 26% 33% g/km XX

39 date 25/06/ page 39 1/X Konzept Plug-In Hybrid Fahrzeug 500 cm³ Mittelmotor (Benzin) mit Hybrid Heckantrieb Länge: Breite: Höhe: Radstand: mm mm mm mm Sitzplätze: 4 Verbrauchsreduzierung 50% im Vergleich zu Prius II (4,3l) Innenraumvolumen wie Prius II Gewicht: 420 kg (1300kg Prius II) Karosserie aus kohlefaserverstärktem Kunststoff

40 date 25/06/ page 40 Das ideale, umweltverträgliche Auto Das ultimative, ökologisch-verträgliche Automobil FCHV Fuel cell hybrid vehicle Plug-In Hybridtechnologie Biodiesel Flex Fuel Technology D-CAT Diesel Direct injection VVT-i Valvematic D-4S / Gasolinedirectinjection Stratified charge Diesel-Motor Benzin-Motor Elektrofahrzeuge Wasserstoff Das richtige Fahrzeugkonzept, zur richtigen Zeit am richtigen Ort

41 date 25/06/ page 41 Studien mögliche Hybridfahrzeuge Sportwagen FT-HS