Bosch-Techniken für Elektrofahrzeuge Dr. Matthias Küsell

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Presse-Workshop Elektromobilität 

Die Zukunft der Elektromobilität 

Bosch-Techniken Bosch Techniken für Elektrofahrzeuge | Dr. Matthias Küsell 

07.07.2010 | © Robert Bosch GmbH 2010. Alle Rechte vorbehalten, auch bzgl. jeder Verfügung, Verwertung, Reproduktion, Bearbeitung, 

Weitergabe sowie für den Fall von Schutzrechtsanmeldungen.

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Vom Hybrid- Hybrid zum Elektrofahrzeug 

Antriebstrang 

A 

g inkl. E-Masschine 

E-Koomponenten 

Konventioneller 

Verbrennungsmotor 

Hybrid 

Plug-In Hybrid 

Elektrofahrzeug m. 

Range Extender 

Inverter Inverter Inverter Inverter 

Elektrofahrzeug 

Ladegerät Ladegerät Ladegerät 

Batterie HV-Batterie HV-Batterie HV-Batterie HV-Batterie 



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Elektrofahrzeug: Entwicklungsschwerpunkte 

Sicherheit 

Wirkungsgrad 

• Optimiertes E- 

• Sicherheitskonzept 

MMaschinen-Design hi D i 

HHochvolt h lt und d 

� Reichweiten- • Regeneratives 

� Sicherstellung Fahrzeugsteuerung 

steigerung Bremsen 

konventioneller • Systemanpassung 

� Kosten- • Thermo- und 

Fahrzeug- Fahrdynamik 

reduktion Energiemanagement standards • Systemkonformität 

ISO26262 

E-Antriebsleistung 

� Beschleunigung 

� Steigfähigkeit 

� Maximale 

Geschwindigkeit 

• Optimiertes E- 

Maschinen-Design 

• Verbesserte 

Wärmeableitung bei 

E-Maschine und 

Leistungselektronik 

• Verbesserte Energie- 

dichte der Batterie 

Komfort 

� Orientierung am 

Standardkomfort 

konventioneller 

Fahrzeuge 


Weitergabe sowie für den Fall von Schutzrechtsanmeldungen. 

• Reduzierung der 

Antriebsstrangvibration 

• Schnellladen der 

Batterie 

• Optimierte 

Klimatisierung

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Reichweite abhängig ggvon 

Effizienz der elektr. Verbraucher 

200km 

150km 

100km 

Reichweite 

50km 

0km 

Basis- Abblendlicht Abblendlicht, 


Wischer 

Abblendlicht, 

Wischer, 

beheizte Sitze 

Phoenix, AZ 

+40°C 

A/C-Leistung 3kW 

Moskau, 

-10°C 

Heizleistung 6kW 

Basis-Elektrofahrzeug: 

• Gewicht 1000kg • Energieverbrauch reines Fahren 13,8 kWh/100km 

• Ø Motorleistung 4,5 kW • Batteriekapazität 30 kWh 

• Ø Geschwindigkeit 33 33,6 6 km/h • Luftwiderstand 071 0,71 



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Fokus: Wirkungsgradverbesserung gg gGesamtfahrzeug g 

Wirkungsgrad- 

Verbesserung 

• Reichweitensteigerung 

• Kostenreduktion 

Maßnahmen 

Elektrischer Antrieb: 

• EE-Motor M 

• Leistungselektronik 

Beispiele 

• Dauerleistung 

• Dauerdrehmoment 

Bremse • Kooperatives Regeneratives Bremssystem 

Nebenaggregate 

Thermomanagement & HVAC 

Energiemanagement 

Batterie 

• Vakuumfreies Bremssystem 

• Elektromechanische Servolenkung 

• Temperierung Fahrgastzelle 

• Temperierung Komponenten 



• Verfeinerte Betriebsstrategien durch Ankoppelung 

des Navigationssystems (z.B. Range Extender) 

• Selektives Abschalten von Nebenaggregaten 

• Fortschritte in der Zellenchemie 

• Optimierung des Batteriemanagement-Systems 

• Vorteilhaftes Thermomanagement

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Entwicklungsziele elektrischer Antrieb 

Elektrischer Antrieb 

Hybridfahrzeug Optimierung und Erweiterung 

Elektrischer Antrieb 


(EV) 

Anforderungen: 

• Begrenzter g Bauraum 

• Max. Drehmoment 

• Max. Leistung 

Wirkungsgradverbesserung 

in EV-spezifischen Betriebspunkten 

Erhöhte Dauerleistung 

durch verbesserte Kühlung 



Anforderungen: 

• Hoher Wirkungsgrad gg bei 

niedrigem Drehmoment 

• Dauer- und Maximal- 

Drehmoment

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Technologien für Elektromotoren 

PSM ESM 

Bauraum kleiner größer 

Mechanische 

Leistung 

gleich 

Leistungsdichte höher niedriger 

Max. Drehmoment gleich 

Wirkungsgrad niedriger höher 

Gewicht niedriger höher 



� PSM 

(Permanent erregte Synchronmaschine) 

� Vorteile hinsichtlich Bauraum, 

Leistungsdichte und Gewicht 

�� Ausgereifte Technologie, Technologie die in allen 

Separaten Motor Generatoren 

verwendet wird 

� ESM 

(Elektrisch erregte Synchronmaschine) 

� Technische Risiken 

� Strategische Alternative aufgrund 

hoher Kostensensitivität von 

Seltenerdmetallen (Neodym)

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Heizlaastbedarf 

[WW] 


Reduktion der Heizlast für Elektrofahrzeuge g ( (EV) ) 

Konventionelles 

Fahrzeug 

• Thermische 

Isolierung 

• Zielgerichtete 

Klimatisierung 

• Reduktion 

thermischer 

Massen 

= EV 

mit minimierter 

Heizlast 

I. Reduktion 

von Energiebedarf 

Abwärme nutzen 

Komponenten 

(E-Motor, ( , Batterie) ) 

= EV 

Vorheizen/-kühlen 

Am Stromnetz 

= EV 

mit 

Thermomanagement Mit Vorheizen/ 

-kühlen 

II. Wärme- 

Rückgewinnung 

Das Heizen/Kühlen der Fahrgastzelle kann die Reichweite der Batterie um 40% senken. 

Ziel � Reduktion des Energiebedarfs ohne signifikante Abstriche in punkto Komfort 



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Ankopplung des Navigationssystems 

� Energieeffiziente Route 

� Fahrzeugspezifisches Energieverbrauchsmodell 

� SStreckeneigenschaften k i h f 

� PPräzise ä i und d aktuelle kt ll RReichweitenschätzung i h it hät 

� Verbrauchsmodell + Streckeneigenschaften 

� Visualisierung der aktuellen Reichweite 

(Aktualisierung z.B. z B aufgrund Stau, Stau Aktivierung Klima/Heizung) 

� Unterstützung Fahrer bei Reichweitenoptimierung 

� Ausrollassistenz zur Ausschöpfung des 

Rekuperationspotenzials 

� Nutzung Heizung/Klima, Beeinflussung 

Geschwindigkeitswahl 



Home 

Kindergarten 

speed limit ahead 

Ziel


Hochvolt-Batterieladegerät Hochvolt Batterieladegerät für EV und PHEV 

� Status: 

� Externe Ladestationen flächendeckend noch nicht verfügbar 

� JJede d SSteckdose kd wird i d zur potenziellen i ll TTankstelle k ll 

� Nachladen der Hochvolt-Batterie über Nacht oder bei der Arbeit 

�� Ziel Ziel: „on-board on board“ Ladegerät für weltweiten Einsatz 

� Herausforderungen: 

� Welt Weltweite eite Netzspannungen Net spann ngen und nd –frequenzen freq en en 

� Normen (fahrzeug- und netzseitig) 

� Effizienz, Bauraum und Gewicht 

�� Lebensdauer und Umweltbedingungen 

� Erhöhung Lebensdauer der Hochvolt-Batterie durch optimales Laden 

� Weltweite Netze fordern Standardladegerät: 1-Phasig, 3.3kW Ladeleistung 

�� Bosch entwickelt skalierbares Ladegerät (3.3kW, (3 3kW 6.6kW, 6 6kW 10kW) 

10 07.07.2010 | © Robert Bosch GmbH 2010. Alle Rechte vorbehalten, auch bzgl. jeder Verfügung, Verwertung, Reproduktion, Bearbeitung, 



Zusammenfassung 

� Bosch verfügt über ganzheitliche Systemkompetenz und entwickelt alle 

Komponenten zur Elektrifizierung des Autos wie E-Maschine E Maschine, Leistungs- Leistungs 

elektronik, Batterie (SB LiMotive), Ladegerät und Bremssysteme 

�� Der Wirkungsgrad und dessen Verbesserung spielt eine zentrale Rolle 

bei der systematischen Optimierung der Energieeffizienz von Hybridund 

Elektrofahrzeugen. 

� Parallel-Strong-Hybridsystem von Bosch bereits in Serie 

� Serienentwicklung für Elektrofahrzeug- und weitere Hybrid- 

Kundenprojekte angelaufen 

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