Automobilwirtschaft
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Technologische Trends E-Motor
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Innovationsbenchmark E-Maschine
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Fahrzeugmärkte
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Transformationsstrategien der Automobilhersteller
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Entwicklungstrends bei Lieferketten und neue Wertschöpfungsstrukturen
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Veränderte Produktions- und Rahmenbedingungen für Zulieferer
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Wirtschaftliche Trendentwicklungen in der Nutzfahrzeugbranche
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Beschäftigungstransformation in der Zulieferindustrie
Die Infografik gibt einen umfassenden Überblick über verschiedene wirtschaftliche und demografische Aspekte der deutschen Automobilindustrie im Jahr 2023 im Vergleich zu 2018. Sie umfasst Daten zu Umsätzen und Beschäftigung von Original Equipment Manufacturers (OEMs) und Zulieferern, sowie zu den jeweiligen Beschäftigungsrisiken und -chancen innerhalb der Branche. Es wird eine detaillierte Analyse der Beschäftigungsentwicklung und der Beschäftigungsquote der verschiedenen Unternehmen, sowohl OEMs als auch Zulieferer, präsentiert.
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Die Abbildung zeigt die Entwicklung von Umsatz und Beschäftigung in der deutschen Automobilindustrie im Zeitraum 2018 bis 2023 im Vergleich zwischen Original Equipment Manufacturers (OEMs) und Zulieferern. Während der Gesamtumsatz der Branche um 32,2 % auf 138 Millionen Euro gestiegen ist, sank die Zahl der Beschäftigten um 6,5 % (minus 55.000). OEMs verzeichneten einen Umsatzanstieg von 37,8 %, jedoch mit einem Beschäftigungsrückgang von 4,1 % (minus 19.700). Zulieferer hingegen konnten ihren Umsatz um 12,9 % steigern, während die Zahl der Beschäftigten um 12,0 % (minus 538.700) zurückging.
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Die Abbildung zeigt die Entwicklung der Beschäftigtenzahl und des Umsatzes in der deutschen Automobilindustrie von 2018 bis 2023. Während die Zahl der Beschäftigten, dargestellt in Tausend, relativ stabil schwankt, ist der Umsatz, gemessen in Milliarden Euro, kontinuierlich gestiegen, mit einem markanten Anstieg ab dem Jahr 2021 bis 2023. Der Umsatz übersteigt dabei deutlich die Entwicklung der Beschäftigtenzahlen.
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Die Abbildung veranschaulicht den Vergleich des Pro-Kopf-Umsatzes in der deutschen Automobilindustrie für das Jahr 2023, sowohl für Original Equipment Manufacturers (OEMs) als auch für Zulieferer. Der Gesamtwert des Pro-Kopf-Umsatzes in der Automobilindustrie beträgt 712.200 EUR. OEMs erzielen einen höheren Pro-Kopf-Umsatz von 977.675 EUR, während Zulieferer mit einem Pro-Kopf-Umsatz von 333.100 EUR deutlich darunter liegen.
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Die Abbildung zeigt die Personalquote in der deutschen Automobilindustrie im Jahr 2020, sowohl für Original Equipment Manufacturers (OEMs) als auch für Zulieferer. Bei den OEMs liegt die Personalquote bei 8,7 %, während die E/E-Zulieferer mit einer höheren Quote von 13,2 % im Vergleich abschneiden. Die Personalquote bei den sonstigen Zulieferern beträgt 19,3 %.
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Die Abbildung zeigt die Entwicklung der Beschäftigtenzahl in der Automobilindustrie der EU-Länder im Zeitraum 2018 bis 2021. Dabei wird der Anteil der Automobilindustrie an den gesamten Industriearbeitsplätzen sowie die Veränderung der Beschäftigtenzahlen dargestellt. Deutschland ist in dieser Darstellung besonders hervorgehoben, mit einem Anteil von rund 15% und einer Veränderung von ca. -5%. Weitere Länder wie Italien, Frankreich und Österreich zeigen eine vergleichbare Veränderung, während einige andere Länder wie Polen und die Slowakei deutlich unterschiedliche Entwicklungen aufweisen.
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Die Abbildung zeigt die Inlandsinvestitionen der deutschen Automobilindustrie für das Jahr 2023. Der Gesamtbetrag der Investitionen beträgt 15,3 Milliarden Euro, was einen Pro-Kopf-Wert von 18.650 Euro ergibt.
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Die Abbildung zeigt die Auslandsinvestitionen der deutschen Automobilindustrie für das Jahr 2022. Deutsche Automobilunternehmen haben Direktinvestitionen im Ausland in Höhe von 99,723 Milliarden Euro getätigt, während ausländische Automobilunternehmen im Inland 8,542 Milliarden Euro investiert haben.
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Die Abbildung zeigt die Zielregionen für Auslandsinvestitionen von deutschen Automobilunternehmen im Jahr 2022. Der größte Anteil der Investitionen geht in die USA, gefolgt von China. Weitere bedeutende Zielregionen sind Europa (außerhalb von Deutschland), Sonstiges Amerika und Afrika. Kleinere Anteile fließen in Sonstiges Asien und Australien sowie Ozeanien.
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Die Abbildung zeigt die Beschäftigungschancen und -risiken in der Automobilindustrie, kategorisiert nach Berufsfeldern. In den Bereichen mit steigender Relevanz und sinkendem Arbeitskräfteangebot finden sich Berufe wie Maschinenbau, Betriebstechnik, IT-Netzwerktechnik sowie Fahrzeugführung im Straßenverkehr. In der Kategorie mit steigender Relevanz und steigendem Arbeitskräfteangebot sind vor allem Berufe in der Informatik, Mechatronik und Elektrotechnik sowie in der Textilverarbeitung zu finden. Bereiche mit sinkender Relevanz und sinkendem Arbeitskräfteangebot umfassen Metallberufe, Technische Produktionsplanung und Logistik. Schließlich gibt es auch Berufe mit sinkender Relevanz und steigendem Arbeitskräfteangebot, wie z.B. in den Bereichen Einkauf und Vertrieb, Büro und Sekretariat sowie Rechnungswesen und Controlling.
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Die Abbildung zeigt die "Future Skills" für die Automobilindustrie. Wichtige Fähigkeiten, die hervorgehoben werden, umfassen Technologie und Digitalisierung, industrielle Kompetenzen, überfachliche Kompetenzen sowie die Sicherstellung zentraler Geschäftsprozesse.
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Die Abbildung stellt die Arbeitsschritte einer systematischen betrieblichen Weiterbildung dar. Der Prozess beginnt mit der Bedarfsermittlung, bei der der Qualifizierungsbedarf festgestellt wird. Darauf folgt die Planung der Qualifizierungsmaßnahmen, in der konkrete Maßnahmen zur Schließung der Qualifikationslücken entwickelt werden. Anschließend erfolgt die Durchführung der Qualifizierungen, bei der die geplanten Maßnahmen praktisch umgesetzt werden. Abschließend wird eine Evaluation durchgeführt, um die Effektivität und den Erfolg der Weiterbildungsmaßnahmen zu bewerten. Dieser Zyklus wiederholt sich, um eine kontinuierliche Anpassung und Verbesserung der Weiterbildung sicherzustellen.
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Die Abbildung zeigt die Auswirkungen des demografischen Wandels auf die Erwerbsbevölkerung und die Beschäftigtenzahl in der Automobilindustrie. Es wird ein Rückgang des Erwerbspersonenpotenzials in der Wirtschaft bis 2030 von 6,0 % prognostiziert. Gleichzeitig wird ein Rückgang der Beschäftigtenzahl in der Automobilindustrie bis 2035 von 6,3 % erwartet.
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Die Abbildung zeigt die bevorzugten Ziele für Akademiker:innen im Ausland im Jahr 2019. Die USA standen mit 15,0 % an erster Stelle, gefolgt von Kanada mit 10,5 % und Deutschland mit 9,5 %. Das Vereinigte Königreich erreichte 4,9 %, während Frankreich mit 4,1 % den fünften Platz einnahm.
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Die Abbildung zeigt die direkten und mittelbaren Direktinvestitionen der deutschen Automobilindustrie im Ausland sowie der ausländischen Automobilindustrie im Inland von 2019 bis 2022. Die deutschen Automobilunternehmen tätigten im Jahr 2019 Investitionen in Höhe von 116,84 Milliarden EUR, die im Jahr 2020 auf 106,65 Milliarden EUR sanken. 2021 beliefen sich die Investitionen auf 130,41 Milliarden EUR, und 2022 fielen sie auf 99,72 Milliarden EUR. Im Vergleich dazu investierten ausländische Automobilunternehmen im Inland 3,55 Milliarden EUR im Jahr 2019. Diese Zahl sank 2020 auf 2,57 Milliarden EUR, stieg jedoch 2021 auf 6,06 Milliarden EUR und 2022 erneut auf 8,54 Milliarden EUR.
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Technologische Trends Leistungselektronik
Die Infografik gibt einen Überblick über Markttrends, Technologien und Anwendungen von Leistungshalbleitern in der Elektromobilität. Sie zeigt die Umsatzentwicklung der Halbleiterindustrie, Marktanteile und Kostenverteilungen im Fahrzeug. Dargestellt werden außerdem Funktionsweise und Bauteile der Leistungselektronik, Unterschiede zwischen Halbleitertypen, gängige Schaltungstopologien sowie Bordnetzplattformen. Eine 3D-Grafik veranschaulicht den Aufbau eines Wechselrichters, ergänzt durch typische Einsatzbereiche von Halbleitern im Elektrofahrzeug.
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Die Abbildung zeigt die verschiedenen Anwendungen von Halbleitern in batterieelektrischen Fahrzeugen. Sie beinhalten das Laderegelgerät (On-Board Charger), Radar-, Kamera- und LiDAR-Sensoren, Konnektivität und Infotainment, digitale Kombiinstrumente, Head-up-Display, Servolenkung, DC/DC-Wandler, Zellmodul-Controller, Batteriemanagementsystem (BMS) sowie die Leistungselektronik für den E-Motor (Inverter).
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Die Abbildung zeigt die weltweite Umsatzentwicklung der Halbleiterindustrie von 2019 bis 2030. Der Umsatz ist aufgeteilt in verschiedene Sektoren: Automotive, Industrie, Datentechnik, Kommunikation und Consumer-Elektronik. Im Jahr 2021 hatte der Automotive-Sektor einen Anteil von 12 % am Gesamtumsatz, während dieser Anteil im Jahr 2030 auf 17 % steigen soll. Die Grafik zeigt eine klare Wachstumsprognose für den Automotive-Sektor sowie für die anderen Sektoren bis zum Jahr 2030.
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Die Abbildung zeigt die durchschnittliche Halbleiteranzahl in chinesischen Pkw für die Jahre 2012, 2017 und 2022, unterteilt in elektrisch betriebene und Verbrennerfahrzeuge. Bei elektrisch betriebenen Fahrzeugen stieg die durchschnittliche Halbleiteranzahl von 570 im Jahr 2012 auf 810 im Jahr 2017 und erreichte 2022 einen Wert von 1.460. Bei Verbrennerfahrzeugen lag die durchschnittliche Halbleiteranzahl 2012 bei 440, stieg 2017 auf 580 und erreichte 2022 930.
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Die Abbildung zeigt die Kostenanteile für (Leistungs-)Halbleiter im Fahrzeug für die Jahre 2024 und 2030, unterteilt in die Bereiche "Halbleiter für den Antriebsstrang" und "Halbleiter außerhalb des Antriebsstrangs". Für das Jahr 2024 sind die Kostenanteile für die Halbleiter des Antriebsstrangs bei einem BEV (Battery Electric Vehicle) höher als bei einem ICEV (Internal Combustion Engine Vehicle), während die Halbleiter außerhalb des Antriebsstrangs für BEVs und ICEVs vergleichbar sind. Im Jahr 2030 steigen die Kostenanteile für Halbleiter im BEV, insbesondere für den Antriebsstrang.
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Die Abbildung zeigt die Marktausteilung der Halbleiterproduktion, unterteilt nach den Marktanteilen der Halbleiterhersteller und der Hersteller für Leistungshalbleiter. Der globale Halbleitermarkt hat ein Volumen von 544 Milliarden USD, wobei Intel mit einem Anteil von rund 10 % die führende Position unter den Halbleiterherstellern einnimmt, gefolgt von NVIDIA und Samsung. Im Bereich der Hersteller für Leistungshalbleiter führt Infineon mit einem Marktanteil von etwa 20 %, gefolgt von weiteren Herstellern wie onsemi und STMicroelectronics.
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Die Abbildung zeigt die Funktionsweise einer Pkw-Leistungselektronik und eine Übersicht zu Halbleitertypen. Sie stellt den Zusammenhang zwischen der Hochvolt-Batterie, den Leistungshalbleitern und dem Traktionsmotor dar. Es wird erklärt, wie die Spannung und der Strom über die Zeit in der Leistungselektronik variieren.
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Die Abbildung zeigt zwei Schaltungstopologien für Inverter, den 2-Level-Inverter und den 3-Level-Inverter, einschließlich ihrer jeweiligen Vorteile und Merkmale. Der 2-Level-Inverter zeichnet sich durch eine geringe Komponentenzahl aus und bietet Vorteile hinsichtlich der Ausfallwahrscheinlichkeit. Er ermöglicht einen vollen Spannungshub bei jedem Schaltvorgang. Der 3-Level-Inverter benötigt mehr Leistungshalbleiter, bietet jedoch bei jedem Schaltvorgang nur einen halben Spannungshub, was Vorteile für die Wicklungsisolierung und das EMV-Verhalten mit sich bringt. Zudem bietet der 3-Level-Inverter mehr Flexibilität im Betriebsverhalten und verwendet Hybridtopologien mit Si/ GaN. In der Abbildung sind auch die entsprechenden Wellenformen für beide Invertertypen dargestellt.
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Die Abbildung zeigt zwei verschiedene Schaltungstopologien für Inverter. Das Diagramm (a) stellt eine 2-Level-Inverter-Schaltung dar, die vier Schalter (S1 bis S4) verwendet, um den Strom zu steuern und die Spannung auf zwei Stufen zu schalten. Das Diagramm (b) zeigt eine 3-Phasen-Inverter-Schaltung mit mehr Schaltern, die die Spannung auf drei Phasen verteilen und es ermöglichen, den Strom durch die Phasen W, U und V zu steuern.
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Die Abbildung zeigt die Komponenten und Bauteile eines Wechselrichters, einschließlich ihrer Anteile am Gewicht und den Kosten, sowie Informationen zu Material, Einkauf/Herstellung. Zu den wichtigsten Komponenten gehören die Steuerplatte, die Leistungshalbleiter mit Ansteuerung, Zwischenkreiskondensatoren, das EMV-Filter, Schirmung/ Halterungen, Verbindungstechnik, das Gehäuse und die Stromschienen.
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Die Abbildung zeigt die Entwicklungsziele in der Elektromobilität. Diese umfassen die Erhöhung der Leistungsdichte, eine Steigerung des Wirkungsgrads des Antriebsstrangs, die Reduktion von Schaltverlusten, eine Kostensenkung sowie die Verbesserung der Kühlleistung.
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Die Abbildung zeigt verschiedene technologische Trends im Bereich der Elektromobilität. Dazu gehören kombinierte Inverter- und Ladeelektronik, Hybridinverter, doppelseitig laminierte Halbleiterkühler, das 1.200-V-Bordnetz sowie Multilevel-Inverter (MLI) mit Gallium-Nitrid (GaN).
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Die Abbildung zeigt verschiedene Pkw-Plattformen mit 400-V- und 800-V-Bordnetzen, die in unterschiedlichen Fahrzeugmodellen verwendet werden. Aktuell etablierte Bordnetzebenen umfassen 400 V und 800 V. Höhere Spannungsebenen bieten Performance-Vorteile wie schnelleres Laden an verfügbaren 800-V-Ladesäulen, größere Antriebs- und Bremsleistung sowie Gewichtsvorteile durch geringeren Leitungsquerschnitt. Das 400-V-Bordnetz wird als einfachere und günstigere Fahrzeugplattform angesehen, jedoch ist Schnellladen nur mit sehr hohen Strömen möglich (>600 A bei 250 kW).
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Innovationsbenchmark Leistungselektronik
Die Abbildung zeigt verschiedene Aspekte der Patententwicklung im Bereich Leistungselektronik für die Fahrzeuganwendung.
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Die Abbildung zeigt das „DLR Tech Scout“-Konzept, das als Innovation- und Technologiescout fungiert. Dargestellt ist ein halbkreisförmiges Diagramm, das verschiedene Technologiebereiche umfasst, darunter Fahrzeugkonzepte, Elektromotoren, Range Extender, Halbleiter und Leistungselektronik. Innerhalb dieser Bereiche werden spezifische Themen wie Synchronmotoren, Materialien für Rotor und Stator, Permanentmagnete, Leistungshalbleiter, Batteriesysteme und Getriebeideen aufgeführt. Die Darstellung ordnet diese Themen entlang eines Spektrums an, das die Bandbreite aktueller und zukünftiger Technologien im Bereich Antriebssysteme für Fahrzeuge visualisiert.
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Die Abbildung zeigt die Anzahl der Patentanmeldungen im Bereich Leistungselektronik für die Fahrzeuganwendung im Zeitraum von 2013 bis 2023. Insgesamt wurden in diesem Zeitraum 42.903 Patentfamilien registriert.
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Die Abbildung zeigt den Benchmark der technologischen Position anhand von FuE-Aktivitäten im Vergleich der Jahre 2013 und 2023. Auf der horizontalen Achse ist der Anteil der im Land angemeldeten Patente in Prozent als Maß für die Bedeutung des Patentmarkts dargestellt, während die vertikale Achse den Anteil der vom Land angemeldeten Patente in Prozent als Maß für die technologische Position der Unternehmen angibt. Die einzelnen Länder sind durch ihre Flaggen markiert, wobei China 2023 mit einem Anteil von rund 77 % auf der Horizontalachse und rund 55 % auf der Vertikalachse die Spitzenposition einnimmt und im Vergleich zu 2013 ein Wachstum von 348 % verzeichnet. Japan, Südkorea, die USA und Deutschland zeigen im gleichen Zeitraum rückläufige Werte sowohl bei der Bedeutung des Patentmarkts als auch bei der technologischen Position, mit Rückgängen von −77 %, −44 %, −21 % und −57 %.
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Die Abbildung zeigt den Anteil Chinas an den Forschungs- und Entwicklungsaktivitäten in den Jahren 2013 und 2023. Im Jahr 2013 lag dieser Anteil bei 24,4 Prozent, während er im Jahr 2023 auf 82,1 Prozent angestiegen ist. Neben den Prozentwerten ist eine stilisierte Karte Chinas dargestellt.
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Die Grafik zeigt die Entwicklung der Anteile an Forschungs- und Entwicklungsaktivitäten ausgewählter Länder im Zeitraum von 2013 bis 2023. China verzeichnet in diesem Zeitraum einen stetigen und deutlichen Anstieg seines Anteils, während die Anteile von Japan, Südkorea, den USA und Deutschland zurückgehen. Besonders stark fällt der Rückgang bei Japan und den USA aus. Gegen Ende des Zeitraums dominiert China mit einem Anteil von deutlich über 80 Prozent, während die anderen Länder zusammengenommen nur noch einen geringen Teil ausmachen.
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Die Darstellung verdeutlicht die Veränderung der Bedeutung der Patentmärkte zwischen 2013 und 2023 für Deutschland, China und Japan. Deutschland verzeichnete in diesem Zeitraum einen Rückgang von 12,2 Prozent auf 6,3 Prozent, während der Anteil Japans deutlich von 25,6 Prozent auf 3,8 Prozent fiel. Im Gegensatz dazu konnte China seinen Anteil erheblich steigern – von 26,9 Prozent im Jahr 2013 auf 77,9 Prozent im Jahr 2023 – und dominiert damit den Patentmarkt deutlich.
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Die weltweite Rangliste der Top-10-Unternehmen im Bereich Leistungselektronik für die Fahrzeuganwendung im Zeitraum von 2013 bis 2023 wird von Toyota mit 3.552 Patentfamilien angeführt, gefolgt von Denso mit 1.271 und LG Electronics mit 884 Patenten. Auf den weiteren Plätzen liegen Bosch mit 788, Hyundai mit 739, Samsung mit 646, Panasonic mit 606, Honda mit 578, Mando mit 445 und Sony mit 412 Patentfamilien.
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Die führenden deutschen Unternehmen im Bereich der Patentportfolios zur Leistungselektronik für die Fahrzeuganwendung werden von der Robert Bosch GmbH mit 788 Patenten angeführt. Es folgen die Continental AG mit 215 und die ZF Friedrichshafen AG mit 193 Patenten. Die Mercedes-Benz Group verfügt über 164, die BMW AG über 146 und die Siemens AG über 133 Patente. Volkswagen AG hält 94 Patente, Audi AG 85, Porsche AG 68 und Schaeffler AG 63. Kleinere Patentportfolios weisen die Infineon AG mit 49, SB Limotive mit 38, Vitesco Technologies AG mit 28, Brose SE & Co. KG mit 20 sowie Alfred Teves GmbH mit 17 Patenten auf.
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Die Grafik zeigt die Entwicklung der Patentanmeldungen im Zeitraum von 2013 bis 2023. In den Jahren 2013 bis 2021 bewegten sich die jährlichen Anmeldungen zwischen 657 und 1.106, wobei kein klarer Aufwärtstrend erkennbar war. Ab 2022 stiegen die Anmeldungen jedoch deutlich auf 1.856 und erreichten 2023 einen sehr starken Anstieg auf 33.193 Patente.
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Die Darstellung zeigt die Entwicklung der FuE-Anteile ausgewählter Technologien zwischen 2013 und 2023. Im Bereich der Halbleitermaterialien entfielen 51 Prozent auf Silizium, 35 Prozent auf Siliziumkarbid und 13 Prozent auf Galliumnitrid. Bei den leistungselektronischen Konvertertypen lag der Anteil von DC-DC-Wandlern mit 75 Prozent deutlich vorn, gefolgt von AC-DC-Wandlern mit 15 Prozent, DC-AC-Wandlern mit 7 Prozent und AC-AC-Wandlern mit 3 Prozent. Der Zeitverlauf in der Ringdarstellung zeigt, dass der DC-DC-Anteil über die Jahre stabil hoch blieb, während die übrigen Technologien vergleichsweise geringe, aber konstante Anteile hielten.
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Die Auswertung der FuE-Schwerpunkte in Patentschriften zeigt, dass mit 20,2 Prozent der größte Anteil auf verschiedene Leistungselektroniktypen entfällt, darunter DC-Konverter, Gleichrichter, Inverter und AC-Konverter. An zweiter Stelle stehen mit 19,6 Prozent Halbleitertechnologien, die sich auf Materialien wie Silizium, Siliziumkarbid und Galliumnitrid stützen. Das Thermomanagement beansprucht 13,1 Prozent der Patentschriften, während 9,4 Prozent auf Steuerungs- und Regelungstechnik entfallen. Produktionsprozesse bilden mit 9,1 Prozent den kleinsten der aufgeführten Schwerpunkte, spielen jedoch weiterhin eine wesentliche Rolle in der technologischen Entwicklung.
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Der Forschungsmonitor zu FuE-Projekten zeigt eine geografische Verteilung relevanter Forschungsstandorte in Europa. In dieser Abbildung wird das Projekt Power2Power an der TU Chemnitz hervorgehoben , das sich der Entwicklung von Silizium-Leistungselektronik der nächsten Generation widmet, um den Anforderungen einer CO₂-freien Ära in Mobilität, Industrie und Stromnetzen gerecht zu werden.
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