Thermomanagement von Webasto

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2 Thermomanagement von Webasto Workshop zum Thermomanagement in Elektrobussen Webasto Thermo & Comfort SE Dr. Klaus Schreiber Bremen, 05. Dezember 2017

3 Ein dezidiertes Produktportfolio für E-Mobility im Bereich der Thermo- sowie Batteriesysteme und Ladelösungen von Webasto Webasto Group Sunroofs & Components Convertibles Thermo & Comfort E-Solutions & Services Sunroofs / Panorama Roofs Cabrio Dächer Heiz-, Kühlsysteme Batterie Systeme / Ladelösungen Mechatronics Competence Center / Webasto Mechatronics Entwicklung und Produktion von elektronischen Komponenten 3

4 Wir stellen uns dem Thema Effiziente Beheizung von E-Bussen Motivation: Reichweitenreduzierung durch elektrische Beheizung als zentrales Thema in der Elektrifizierung von Bussen Fragen im Fokus der Betrachtung: Ist eine fossile Heizung im E-Bus zukünftig noch erstrebenswert? Welche Lösungsansätze gibt es zu Heizen? Welche Möglichkeiten gibt es, das System zu optimieren? Wie viel zusätzliche Reichweite kann ein effizientes Heizsystem bringen? 4

5 Die traditionellen Auslegungen des Fahrbetriebs sind bei Berücksichtigung der Komfortverbraucher schwer zu erhalten Charge the Future step by step! Kein Einfluss auf Reichweite Garantie des gewohnten Komforts Kein Fahrbetrieb ohne Emissionen Zusätzlicher Diesel-Tank Komplexität Keine Nutzung der Batteriekapazitäten für Kühlen Diesel Heizung Reduzierter Einfluss des Heizens auf die Reichweite Verbesserung der Notlaufeigenschaften Emissionen ab Temperaturen < -10 C Zusätzlicher Tank (HVO) Komplexität Hybrides Heizsystem Keine Emissionen Zukunft: Neue Batteriesysteme werden die Machbarkeit unterstützen Heute: Stärkster Einfluss auf die Reichweite Rein elektrisches Heizsystem...aber das Ziel muss rein elektrische Lösung ohne Emissionen und ohne größere Komforteinbußen sein! 5

6 Das Hybride Heizsystem kann die Brückentechnologie zur Reichweitensteigerung von E-Bussen sein. Hybrides Heizsystem Rein elektrisches Heizsystem Fahrbetrieb Gesamtbatteriekapazität Kühlen Kühlen & Elektrisch Heizen Fahrbetrieb Kühlen & Elektrisch Heizen Elektrisch Heizen Optimale Nutzung des elektrischen Heizers Kraftstoffbasiertes Heizen Heizen & Unterstützendes Heizsystem in Extrembedingungen Fahrbetrieb Kühlen Optimale Nutzung der Batteriekapazität im Winter wie im Sommer Systemintegrierte elektrische Heizung und Wärmepumpe 6

7 Das Thermomanagement kann unterschiedlich realisiert werden Wasser Luft Wärmepumpe E-Heizer Heizschicht (HVH) PTC Wärmeübertragung System Vergleich Technologie Vergleich Komfort Coefficient Performance (COP) Effizienz Regelbarkeit Sicherheit Leistungsfähigkeit Speicherfähigkeit Reichweite Voltbereich Restwärmenutzung Leistungsfähigkeit Modularität Crash Sicherheit Preis Steuerbarkeit Wasser Kombination Heizschicht (HVH) mit einer auf Wasserkreisläufen basierenden Kombination von Wärmepumpe & HVH kann Sicherheit & Komfort garantiert werden! 7

8 Die Optimierung des Heizkonzepts kann in mindestens sechs Bereichen identifiziert werden 1. Modulares Heizkonzept 6. Effizienzsteigerung Heizsystem 2. Anpassung der Innenraumtemperatur 5. Batteriekonditionierung Optimierungshebel 3. Heizen mit Rekuperationsenergie 4. Kühlmittel als thermischer Speicher so kann elektrische Energie gespart und die Reichweite um bis zu 20% verbessert werden! 8

9 Die Schichtheiztechnologie unterstützt fünf von sechs Optimierungshebeln 1. Modulares Heizkonzept 2. Anpassung der Innenraumtemperatur 3. Heizen mit Rekuperationsenergie Platzsparende Module (flaches Design mit Schichttechnologie) 4. Kühlmittel als thermischer Speicher Reduzierung des Heizbedarfs trifft alle Heizquellen 5. Batteriekonditionierung Maximierung η System durch Nutzung von Leistungspeaks 6. Effizienzsteigerung Heizsystem Speichern therm. Energie durch schnelle Regelung des HVH Batteriekonditionierung durch präzise Regelung des HVH nach Solltemperaturvorgabe (z.b. T Target = 25 C) Volumenvergleich 30kW-Heizer ηη = Wärme im Kühlmittel Elektrische Leistung HVH mit 98% Wirkungsgrad 9

10 Die Kombination der Maßnahmen führt zu einer erheblichen Optimierung des Heizsystems Optimierungshebel Depot Charging Opportunity Charging Reichweitenerhöhung Reichweitenerhöhung 1. Modulares Heizkonzept 2% - 2. Anpassung der Innenraumtemperatur 7% 7% 3. Heizen mit Rekuperationsenergie 6% 6% 4. Kühlmittel als thermischer Speicher - 6% 5. Batteriekonditionierung 2% 2% 6. Effizienzsteigerung Heizsystem 3% 3% Reichweitenerhöhung konsolidiert: zzgl. Wärmepumpen Effekte 16 %* 20 %* zzgl. Wärmepumpen Effekte * Systemersparnis ist nicht die Summe der Einzelbeträge, da die Maßnahmen gegenseitig wechselwirken und die Umsetzung eines rein elektrischen Heizsystems hat einen geringeren Einfluss auf die Reichweiten! 10

11 Der Elektrobus der Zukunft verfügt über einen holistischen Ansatz der Zentrales Flottenmanagement Internet basierte Services (bspw. Vorheizen) Predictive Maintenance Kommunikation mit Klimasystemen sämtliche Energieströme im Bus überwacht und optimiert und Daten für das Flottenmanagement zur Verfügung stellt! 11

12 Die Entwicklung von Elektrobussen sollte mehr als die technischen Funktionen berücksichtigen und darf E-Bus der Zukunft Technische Funktionen Komfort & Sicherheit Innovationen im Flottenmanagement Lösungen und Kompetenzen von Webasto Batteriesysteme Thermomanagement Intelligente System Integration auf Komfort & Sicherheit nicht verzichten zudem sollten neue Konzepte rund um das Flottenmanagement ausgeschöpft werden! 12

13 Komfortabel weiter Fahren mit der Webasto-Schichtheiztechnologie, Batteriesystemen sowie Lösungen für elektrische Fahrzeuge Webasto Thermo & Comfort SE Dr. Klaus Schreiber Bremen, 05. Dezember 2017

14 Backup 14

15 Entwicklungsziel Maximale Effizienz des HVH bietet entscheidendes Optimierungspotential für Elektrobusse Zahlen und Fakten zum Hochvoltheizer (HVH) Aufbau der Heizschicht Kühlmittel-Austritt LV Anschluss HV Anschluss Heizschicht Wärmeübertrager Kühlmittel-Eintritt Kühlmittel Varianten: 5 kw / 7 kw / 10 kw Spannung: 400V / 800V Gewicht: 2,0 kg / 2,7 kg Effizienz: 98 % Regelung: Stufenlos T [ C] T Heizelement Heizelement Wärmeübertrager Kühlmittel Stoffschlüssige Verbindung T Wärmeübertrager Leichter, kleiner und effizienter als derzeitige elektrische Heizer im Bus 15

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