Mehr Fahrspaß, weniger Emission Hybridisierung bei Volkswagen

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1 Mehr Fahrspaß, weniger Emission Hybridisierung bei Volkswagen 20. November 2014

2 Das erste elektrische Fahrzeug von Ferdinand Porsche vorgestellt auf der Weltausstellung 1900 in Paris Lohner-Porsche Elektromobil 2 Radnabenmotoren P max = 2 x 7 hp P nominal = 2x 2,5 hp (bei 120 rpm) 44 Zellen 300 Ah Blei-Säure-Batterie bei 80 V V max = 50 km/h Reichweite 50 km Elektrische Bremsen vorne Mechanische Bremse hinten Gesamtgewicht 980 kg Batteriegewicht 410 kg Gewicht der Vorderreifen 115 kg ca. 300 Fahrtzeuge sind verkauft worden 2

3 Gesetzliche Zielvorgaben für die Automobilindustrie: CO 2 USA Europa China Stand: September

4 CO 2 -Roadmap: Der Weg zu nachhaltiger Mobilität 4

5 Woher kommt die Energie? Well-to-Wheel CO 2 -Emissionen Golf TDI BlueMotion (85 g CO 2 /km Tank-to-Wheel) Diesel 94 g/km Strommix 4% 5% 11% 26% Kohle Öl Erdgas Nuklear Well-to-Wheel CO 2 -Emissionen eines Golf Blue-e-Motion* bei Stromerzeugung aus: Golf TDI BlueMotion 85 g/km Braunkohle 143 g/km Steinkohle 132 g/km 28% 23% Strommix EU % Hydro Wind Sonstige Heizöl Erdgas 1 g/km Nuklear 61 g/km 103 g/km Steinkohle 196 g 2% 1% 17% 1% 1% 1 g/km Grüner Strom (Windenergie) Braunkohle 215 g 1% Strommix Deutschland g/km Strommix EU 2009 Strommix EU 2020 * 62 g/km 51 g/km 78% Strommix China 2008 Strommix China 2020 * CO 2 -Emissionen/km 105 g/km 130 g/km *Verbrauch: 12,7 kwh/100km ab Steckdose (vorläufiger Zulassungswert) Strommix China 2009 Quelle: IEA und K-EFUP/A 5

6 Historie der Elektro- und Hybridfahrzeuge im VW Konzern Audi Duo Touareg Hybrid Tiguan HyMotion Boxter e T 2 City Taxi Golf II Hybrid Q5 HFC Jetta Hybrid HEVs 911 GT3 hybrid Golf Blue-e-Motion XL1 XL EVs Golf III CitySTROMer A1 e-tron Audi urban concept R8 e-tron e-up! e-up! NILS T 2 Electric e-caddy e-octavia et Serienangebot HEV: Hybrid Electric Vehicle; EV: Electric Vehicle 6

7 Frühere Vollhybrid-Projekte von Volkswagen 7

8 Projektziele Darstellung eines gesamtheitlich optimierten Antriebskonzeptes für unsere Volumenfahrzeuge (A / (B) Plattform verbrennungsmotorische Maßnahmen elektromotorische Maßnahmen getriebetechnische Maßnahmen steuerungstechnische Maßnahmen Keine fahrzeugseitigen, d.h. fahrwiderstandsreduzierende Maßnahmen (SMK 1360 kg) Keine Fahrleistungseinschränkungen Antriebsleistung: ~ kw v_max: > 190 km/h km/h: < 11 s 8

9 Antriebskonzept 1.4 l - 85 kw - TDI - Motor DC DC 15 kw - Elektromaschine & motorseitige Kupplung 144 V Traktionsbatterie 12 V DSG - Getriebe 9

10 Verbrauchspotenziale Verbrauchspotenziale der Hybrid-Funktionen: Start / Stopp: ~ 5 % Rekuperation: ~ 5 % Elektrisch Fahren: ~ 5 % Konzeptionelle Zusatzpotenziale: Downsizing / Hochaufladung: ~ 6 % DSG-Getriebetechnologie: ~ 4 % Gesamtergebnisse (Golf TDI): Verbrauchsreduktion: ~ 25 % Absolutverbrauch (NEFZ): < 4 l / 100 km 10

11 Antriebskonzepte für Hybridfahrzeuge Parallelhybrid Leistungsverzweigter Hybrid Mischhybrid Serieller Hybrid, Range-Extender Sportlichkeit ++ o + (v max wie BEV) E-Fahrzeug-Feeling o Effizienz (City-EV) o o + + Effizienz (ÜL-komb.) ++ o + Aufwand (aktuell/zuk.) + / o / o / + / + Modularität + o o Package o o + AnSportlichkeit wendung u. Beispiele Vollhybrid, PHEV VW GTE, Audi A3 e-tron, Mercedes E 300 Hybrid, BMW i8 Vollhybrid, PHEV Toyota Prius, Lexus RX 400h PHEV Honda Accord, Mitsubishi Outlander RE-BEV BMW i3 RE, Fisker Karma 11

12 Vorteile des Parallelhybrid-Konzeptes hohes Kraftstoffeinsparpotenzial sportive Fahrleistungen reproduzierbare Fahreigenschaften keine Einschränkung der Bergsteigfähigkeit Baukastenfähigkeit E-Traktionsmodule Skalierbarkeit Elektrifizierungsgrad Mild- / Full- / Plug-In Hybrid Nutzung der Technologiebausteine TDI, TSI, DSG Modularität der Antriebskomponenten 12

13 Der XL1 Kleinserie mit 200 Fahrzeugen seit Mai 2014 Lithium-Ionen-Batterie 60 Zellen, 230 V, 5,5 kwh Leistungselektronik incl. DC/DC-Wandler Impulsstartmodul incl. E-Maschine 20 kw 0,8l R2 TDI 35 kw mit Zylinderkurbelgehäuse aus Aluminium Gewichtsoptimiertes Doppelkupplungsgetriebe mit Gehäuse aus Magnesium 13

14 Ergebnisse der Auslegung auf maximale Effizienz Aerodynamik Cw = 0,189 Leergewicht 795 kg Höchstgeschwindigkeit 160 km/h Kraftstoffverbrauch (NEFZ) 0,9 l/100 km CO 2 -Emissionen (NEFZ) 21 g/km elektrische Reichweite 50 km Gesamtreichweite ca. 500 km 14

15 Vom XL1 zur Hybridtechnologie im MQB 15

16 Antriebsarten im MQB Konventionell Alternativ / Regenerativ e-mobilität Brennstoffzelle Diesel Otto Ethanol Erdgas Plug-In-Hybrid e-antrieb 16

17 Antriebsmanagement Funktionsbaukasten Ablaufsteuerung Motor Start/Stopp Assistenzfunktionen GRA ACC Rekuperation ebkv Fahrbarkeit Lastwechsel Schwingungsdämpfung Drehmomentkoordination Fahrerwunsch Externe Eingriffe Anzeigefunktionen Energieflussanzeige Powermeter Betriebs- / Ladestrategie Betriebsarten-Koordinator Ladestrategie 17

18 Serienprojekte Der Golf Plug-In Hybrid (GTE) Serienstart Mai 2014 Antrieb 1,4l 110 kw TSI Elektromotor mit 75 kw Getriebe: DQ400E System-Drehmoment: 350 Nm System-Leistung: 150 kw AC-Ladedose Tanksystem Benzin: 40 Liter Lithium-Ionen-Batterie Energieinhalt: 8,8 kwh Gewicht: 120 kg 18

19 Daten Technische Daten Beschleunigung km/h: Höchstgeschwindigkeit: 7,6 s 222 km/h Kraftstoffverbrauch, kombiniert: Stromverbrauch, kombiniert: CO 2 Emissionen, kombiniert: 1,5 l/100 km 11,4 kwh 35 g/km Elektrische Reichweite (NEFZ): Reichweite gesamt (NEFZ): 50 km 939 km 19

20 Betriebsmodi Der Golf GTE Betriebsstrategie Betriebsarten Volllast-Kennlinien 3 GTE (EA211+EM, 150kW) Drehmoment [Nm] EV-Betrieb (EM, 75kW) 2 1 Hybrid (EA211, 110kW) 150 kw 110 kw 75 kw Drehzahl [1/min] Seite 20

21 Fahrprofile -Mode e-mode Bis 50 km Bis 939 km Hybrid-Mode 21

22 Zukünftige Serienprojekte VW e-up! Audi A3 Audi A6 VW Touareg Audi Q5 VW Jetta VW e-golf VW Golf Audi A8 Porsche Cayenne S Porsche Panamera S Audi A6 Porsche 918 Spyder Derivate anderer Konzernmarken Audi A8 Porsche Panamera S VW Passat VW XL1 Audi Q zukünftig HEV BEV PHEV 22

23 Entwicklungsanforderungen Anforderungen an das Antriebskonzept Große Bandbreite der Kundenanforderungen Unbegrenzte Langstreckenmobilität Emissionsfreie Kurzstreckenmobilität gesamt Reichweite elektrisch ca. 2 km Full-Hybrid (HEV) Vorteil ca. 50 km Plug-In Hybrid (PHEV) Vorteil ca. 150 km Batteriefahrzeug (BEV)

24 Batterieanforderungen Sicherheit Fehler, Unfall, Missbrauch, Wartung, Komfort, Zuverlässigkeit Leistung Fahrleistung, Performance, Dynamik, Schnellladen Herausforderungen an Speichersysteme für Kraftfahrzeuge Energie Elektrische Reichweite, Verfügbarkeit Komfortverbraucher Ladezeiten, -infrastruktur Lebensdauer Zyklen, Standzeit Temperatureigenschaffen Kaltstart, Sommerhitze Kosten Wirtschaftlichkeit, Marktakzeptanz, Recycling 24

25 Li-Ionen-Batterie: Roadmap Hochenergiebatterien Elektrische Reichweite in km ** Konventionelle Lithium-Ionen Technologie 190 km 260 Wh/L* 300 km 380 Wh/L* 380 km 510 Wh/L* 500 km 650 Wh/L* 700 km 1000 Wh/L* Lithium- Festkörperbatterie Neue Batterietechnologien 100 * Energiedichte bezogen auf Zelle ** Basis: Batterie mit ca. 100 Liter Zellvolumen

26 Elektrifizierung des Antriebs im Volkswagen Konzern CO 2 Minderungspotential Full Hybrid (HEV) Plug-In Hybrid (PHEV) Battery Electric Vehicle (BEV) Touareg (2010) Jetta (2012) Golf (2014) A3 (2013) Panamera S (2013) e-up! (2013) e-golf (2013) Elektrifizierungsgrad Reiner Elektroantrieb 26

27 Serienprojekte Der Passat Plug-In Hybrid Serienstart ab Juli 2015 Kraftstoff-Verbrauch, kombiniert (NEDC) unter 2.0 l/100 km Systemleistung 160 kw/218 hp Gesamtreichweite 1000 km Höchstgeschwindigkeit im Hybrid-Modus über 220 km/h CO 2 Emissionen unter 45 g/km Elektrische Reichweite 50 km 27

28 e-mobility Rundum-sorglos Services Laden Sicherer und intelligenter Ladeprozess Volkswagen Car-Net e-remote Fernbedienung per Smartphone Ökostrom BluePower 100% CO₂-freie Energie Erweiterte Mobilität Attraktives Mietangebot für Langstreckenmobilität e-mobilitätsgarantie Abschleppen zur nächsten e-ladestation Erweiterte Garantie auf Hochvoltbatterie 8 Jahre oder km Finanzierungsmöglichkeiten Bezahlbar durch flexible Angebote 28

29 Thank you. 29