globale anforderungen an die e-maschinen produktion · aus manufaktur . skalierbares und weltweit...
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/ Seite 1 EM-motive GmbH / Präsentationstitel / 14.07.2016
A joint company of Daimler and Bosch
Kongress Produktionsforschung 2016 Forum II für Mobilität Sitzung 2, Produktion für Elektromobilität Globale Anforderungen an die E-Maschinen Produktion Dr. Axel Humpert Berlin, 23.06.2016
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Der Markt, Umfeld, Trends und Treiber
Megacitys Neue Städte
Öko-System E-Mobility
Neue Geschäftsmodelle
Selbstfahrende Autos
Leistungssteigerung und Kostensenkung von Li-Ionen-Akkus
Quelle: Bosch
Erneuerbare und Verteilung von Energie / Strom
Internet der Dinge, große Daten, Smart-Grid
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Vergleich der CO2- Emissionen und Ziele
Quelle: Automobilrevue 2015
Oberklassewagen / SUV kg
Kompaktwagen Kleinwagen
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194g/100km
Smart fortwo electric drive
Peugeot 3008 Diesel-Hybrid
Volvo V60 Diesel-Plug-in-Hybrid
Mercedes-Benz E300 BlueTec
Smart fortwo
Peugeot 3008
Volvo V60
Mercedes-Benz S500
Porsche Cayenne S
VW Touareg 3.6 FSI BlueMotion Tec.
Mercedes-Benz C350
Porsche Panamera S
199g/100km
226g/100km
236g/100km
159g/100km
207g/100km Panamera S E-Hybrid
VW Touareg 3.0 TSI Hybrid
S500 Plug-in-Hybrid
Cayenne S E-Hybrid
Mercedes-Benz C350e
87g/100km
169g/100km
122g/100km
48g/100km
97,5g/100km
0g/100km
65g/100km
51g/100km
79g/100km
71g/100km
193g/100km
-67%
-65%
-18%
-68%
-66%
-22%
-100%
-20%
-72%
Mercedes-Benz E300 Diesel 249g/100km
Fiat 500e Fiat 500 95g/100km 0g/100km -100%
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CO2-Einsparungen der EM-motive Produkte
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Auswirkung - Veränderung des Antriebsstrang
Quelle: Bosch
Verbrenner Hybrid und EV
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Antriebsstrangkonzepte und resultierende E-Maschinen-Konzepte
Power-Split Axle Split Torque Split Parallel Serial(-Parallel)
IMG 1) SMG 2)
1) IMG = Integrated Motor Generator 2) SMG = Separate Motor Generator
− In den Antriebsstrang integrierte Starter / Motor für parallele (Plug-In) Hybride
− Konzentrische Wicklung für minimale axiale Länge
− Inner-Rotor-Design, Permanentmagneterregung für hohe Drehmomentdichte
− Wassermantel oder/und Ölstrom gekühlt − Drehmoment skalierbar über Länge − Bis zu 80 kW bis zu 400 Nm
Kompletter E-Motor oder aktive Teile
− Separater Motor für Hybrid- und Elektrofahrzeuge
− Verschiedene Wickeltechnologien für verschiedene Anwendungen (BSG, eAD, EDCT)
− Permanentmagneterregung − Wassermantelkühlung − Geringe Trägheit, hohe
Geschwindigkeit (12.000 - 18.000 Umdrehungen pro Minute)
− Drehmoment skalierbar über Länge Bis zu 80 kW bis zu 300 Nm
Zeit 3. Generation
1. Generation
Hybrid Hohe Leistung und Drehmomentdichte
2. Generation
Hybrid & PHEV Kostenreduktion d.
Automatisierung
iSG, Hybrid & PHEV Kostenreduktion d.
Leistungsdichte
Zeit 1. Generation
Hybrid, & EV Hohe Leistung und Drehmomentdichte
2. Generation
Hybrid, Plugin-Hybrid, EV
Technologiebaukasten
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Leistungsbereich Drehzahlbereich Max. Abmessungen Investierte Fertigungs-
technologien Kühlung Blechschnitt
Variablen Fixg
röße
n aktive Länge Windungszahl,
Spulenverschaltung Materialgüte (Blech,
Magnet) Passivbauteile /
Kundenschnittstellen
Max. Drehmoment
Phasenstrom
Max. Leistung
DC- Spannung
Drehzahl
Kühl- tempera-
tur
Spezifikationsraum
EUR/Stck.
Auswirkung der Anforderungen auf die Produktentwicklung - Baukastensystem
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Stückzahlen
Zeit
Kunde
Auswirkungen der Anforderungen auf die Produktionsprozesse und Industrialisierung
Auto
mot
ive
Indu
stry
inte
rnal
Auto
mot
ive
Indu
stry
ext
erna
l
Markt: Kosten und Volumen Produktions- konzept
Power Train Konzept E-Motor Konzept
Teile und Zuliefererkonzept
Ausrüstungs- und Zuliefererkonzept
Prozessentwicklung und Industrialisierung
Stückzahl- unsicherheit
Generations- zyklus
Konzept- unsicherheit
CO2
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Auswirkungen der Anforderungen auf die Produktionsmengen
2020 2025 2030
Abgasreinigung
HEV-System
Kosten
PHEV-System
2020 2025 2030
Diesel
Benzin
BEV abhängig von der Kapazität
Kosten
HEV
2020 2025 2030
PHEV
BEV
Kosten der Abgasreinigung Kosten der Batterie
Stückzahlen
Zeit
HEV
Stückzahlen
Zeit
PHEV
Stückzahlen
Zeit
BEV
Stückzahlen
Einzelverläufe
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2020 2025 2030
Stückzahlen (Faktoren)
1
5
10 geringere Batteriekosten
Disruption unscharfe Zone
Globale Handlungsfelder der Produktion
Stückzahlen
Zeit
HEV
Stückzahlen
Zeit
PHEV
Stückzahlen
Zeit
BEV
Weitere Hochläufe IMG Ausläufe IMG
Hochläufe I SMG
Hochläufe III SMG
Hochläufe II SMG
Überlagerung
Weltweite Produktionsanläufe
IMG Industrialisierung der Generation X
SMG Baukastenplanung u. Industrialisierungs-vorbereitung
Stückzahlen
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Projekt/Stückzahl
GEN X GEN 3 GEN 1+2
Prozess- und Industriespezialisten Internationaler Einkauf und Fertigungsnetzwerk
Basis
Abdeckung verschiedenster Kundenansprüche von der manuellen Fertigung mit hoher Flexibilität bis hin zur vollautomatisierten Produktion mit geringem Personaleinsatz.
Fertigungstechnik
Limited edition mit Standard- E-Maschine
Semi-Massen-produktion
mit Standard- E-Maschine
Massenproduktion mit Standard- E-Maschine
Limited edition mit E-Maschine aus Manufaktur
Skalierbares und weltweit aufgestelltes Produktionssystem
heute
Manuelle Fertigung flexibel hoher Personal-einsatz
Semi-automatische Fertigung limierte Flexibilität limitierter Personaleinsatz
Vollautomatische Fertigung unflexibel geringer Personal-einsatz
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FERTIGUNGSVERBUND
Systemkompetenz Fahrzeugintegration Komponentenintegration Gehäusekonzepte Schnittstelle zum Getriebe &
Antrieb Sensorensystem
Kundenanforderungen Regionale Fertigung Skalierbare Stückzahlen Variantenflexibilität Kostenreduzierung
Entwicklungskompetenz Magnetkreis Layout Wicklungstechnologien Kühlung Layout Design for reliability HV Schnittstelle
Prozess Stator Wicklung Laser- / US Schweißen Imprägnieren Einschrumpfen Montage und Handling Dichtheits- und elektrische Prüfung
Internationaler Einkauf Anlaufmanagement Qualitätsmanagement Prozessmanagement
Materialmanagement Versorgung Fertigungslager Logistik
Prozess Rotor Gießen / Spritzguss Wuchten Magnetisieren Montage und Handling Magnetische Prüfung
Notwendige Fähigkeiten der Produktion
Prozess- und Industriespezialisten Internationaler Einkauf und Fertigungsnetzwerk