Viele fortschrittliche Technologien verändern unser Leben jeden Tag. Das Aufkommen und Wachstum derElektrofahrzeug (EV)ist ein gutes Beispiel dafür, wie viel diese Veränderungen für unser Geschäftsleben – und für unser Privatleben – bedeuten können.
Technologische Fortschritte und umweltrechtliche Auflagen für Fahrzeuge mit Verbrennungsmotor (ICE) treiben das wachsende Interesse am Elektrofahrzeugmarkt voran. Viele etablierte Automobilhersteller führen neue EV-Modelle ein, während neue Start-ups auf den Markt drängen. Angesichts der Auswahl an Marken und Modellen, die heute verfügbar sind, und vielen weiteren, die noch folgen werden, ist die Möglichkeit, dass wir alle in Zukunft Elektrofahrzeuge fahren, realistischer denn je.
Die Technologie, die die heutigen Elektrofahrzeuge antreibt, erfordert viele Änderungen gegenüber der Art und Weise, wie herkömmliche Fahrzeuge hergestellt wurden. Der Prozess zum Bau von Elektrofahrzeugen erfordert fast ebenso viel Designüberlegungen wie die Ästhetik des Fahrzeugs selbst. Dazu gehören eine stationäre Roboterlinie, die speziell für EV-Anwendungen entwickelt wurde – sowie flexible Produktionslinien mit mobilen Robotern, die je nach Bedarf an verschiedenen Stellen der Linie ein- und ausgefahren werden können.
In dieser Ausgabe werden wir untersuchen, welche Änderungen heute erforderlich sind, um Elektrofahrzeuge effizient zu entwickeln und herzustellen. Wir sprechen darüber, wie sich Prozesse und Produktionsabläufe von der Herstellung gasbetriebener Fahrzeuge unterscheiden.
Design, Komponenten und Herstellungsprozesse
Obwohl die Entwicklung des Elektrofahrzeugs zu Beginn des 20. Jahrhunderts von Forschern und Herstellern energisch vorangetrieben wurde, geriet das Interesse aufgrund der günstigeren, in Massenproduktion hergestellten benzinbetriebenen Fahrzeuge ins Stocken. Die Forschung ging von 1920 bis in die frühen 1960er Jahre zurück, als Umweltprobleme wie Umweltverschmutzung und die Angst vor der Erschöpfung der natürlichen Ressourcen den Bedarf an einer umweltfreundlicheren Methode für den persönlichen Transport weckten.
Laden von ElektrofahrzeugenDesign
Heutige Elektrofahrzeuge unterscheiden sich stark von benzinbetriebenen Fahrzeugen mit Verbrennungsmotor. Die neue Generation von Elektrofahrzeugen hat von einer Reihe gescheiterter Versuche profitiert, Elektrofahrzeuge mithilfe traditioneller Produktionsmethoden zu entwickeln und zu bauen, die von Herstellern seit Jahrzehnten angewendet werden.
Es gibt zahlreiche Unterschiede in der Herstellung von Elektrofahrzeugen im Vergleich zu Fahrzeugen mit Verbrennungsmotor. Früher lag der Schwerpunkt auf dem Schutz des Motors, doch mittlerweile hat sich dieser Schwerpunkt auf den Schutz der Batterien bei der Herstellung eines Elektrofahrzeugs verlagert. Automobildesigner und -ingenieure überdenken das Design von Elektrofahrzeugen völlig und entwickeln neue Produktions- und Montagemethoden für deren Bau. Sie entwerfen jetzt ein Elektrofahrzeug von Grund auf unter besonderer Berücksichtigung von Aerodynamik, Gewicht und anderen Energieeffizienzaspekten.
An Batterie für Elektrofahrzeuge (EVB)ist die Standardbezeichnung für Batterien, die zum Antrieb von Elektromotoren aller Arten von Elektrofahrzeugen verwendet werden. In den meisten Fällen handelt es sich dabei um wiederaufladbare Lithium-Ionen-Akkus, die speziell für eine hohe Amperestunden- (oder Kilowattstunden-)Kapazität ausgelegt sind. Wiederaufladbare Batterien der Lithium-Ionen-Technologie sind Kunststoffgehäuse, die Anoden und Kathoden aus Metall enthalten. Lithium-Ionen-Batterien verwenden Polymerelektrolyt anstelle eines flüssigen Elektrolyten. Dieser Elektrolyt besteht aus halbfesten (Gel-)Polymeren mit hoher Leitfähigkeit.
Lithium-IonenEV-Batteriensind Deep-Cycle-Batterien, die darauf ausgelegt sind, über einen längeren Zeitraum Strom zu liefern. Kleinere und leichtere Lithium-Ionen-Batterien sind wünschenswert, da sie das Gewicht des Fahrzeugs reduzieren und somit seine Leistung verbessern.
Diese Batterien liefern eine höhere spezifische Energie als andere Lithiumbatterietypen. Sie werden typischerweise in Anwendungen eingesetzt, bei denen das Gewicht eine entscheidende Rolle spielt, etwa bei mobilen Geräten, funkgesteuerten Flugzeugen und jetzt auch bei Elektrofahrzeugen. Eine typische Lithium-Ionen-Batterie kann 150 Wattstunden Strom in einer etwa 1 Kilogramm schweren Batterie speichern.
In den letzten zwei Jahrzehnten wurden Fortschritte in der Lithium-Ionen-Batterietechnologie durch die Nachfrage von tragbaren Elektronikgeräten, Laptops, Mobiltelefonen, Elektrowerkzeugen und mehr vorangetrieben. Die Elektrofahrzeugindustrie hat von diesen Fortschritten sowohl bei der Leistung als auch bei der Energiedichte profitiert. Im Gegensatz zu anderen Batteriechemien können Lithium-Ionen-Batterien täglich und bei jedem Ladezustand entladen und wieder aufgeladen werden.
Es gibt Technologien, die die Entwicklung anderer Arten von leichteren, zuverlässigen und kostengünstigen Batterien unterstützen – und die Forschung führt weiterhin dazu, die Anzahl der für heutige Elektrofahrzeuge benötigten Batterien zu reduzieren. Batterien, die Energie speichern und die Elektromotoren antreiben, haben sich zu einer eigenen Technologie entwickelt und verändern sich fast täglich.
Traktionssystem
Elektrofahrzeuge verfügen über Elektromotoren, die auch als Traktions- oder Antriebssystem bezeichnet werden, und über Metall- und Kunststoffteile, die niemals geschmiert werden müssen. Das System wandelt elektrische Energie aus der Batterie um und überträgt sie an den Antriebsstrang.
Elektrofahrzeuge können mit Zweirad- oder Allradantrieb ausgestattet sein und entweder zwei oder vier Elektromotoren verwenden. In diesen Traktions- oder Antriebssystemen für Elektrofahrzeuge werden sowohl Gleichstrom- (DC) als auch Wechselstrommotoren (AC) verwendet. Wechselstrommotoren erfreuen sich derzeit größerer Beliebtheit, da sie ohne Bürsten auskommen und weniger Wartung erfordern.
EV-Controller
EV-Motoren verfügen außerdem über eine hochentwickelte elektronische Steuerung. Dieser Controller beherbergt das Elektronikpaket, das zwischen den Batterien und dem Elektromotor arbeitet, um die Geschwindigkeit und Beschleunigung des Fahrzeugs zu steuern, ähnlich wie ein Vergaser in einem benzinbetriebenen Fahrzeug. Diese Bordcomputersysteme starten nicht nur das Auto, sondern bedienen auch Türen, Fenster, Klimaanlage, Reifendruckkontrollsystem, Unterhaltungssystem und viele andere Funktionen, die allen Autos gemeinsam sind.
EV-Bremsen
Bei Elektrofahrzeugen kann jede Art von Bremse verwendet werden, bei Elektrofahrzeugen werden jedoch regenerative Bremssysteme bevorzugt. Beim regenerativen Bremsen wird der Motor als Generator genutzt, um die Batterien wieder aufzuladen, wenn das Fahrzeug langsamer wird. Diese Bremssysteme gewinnen einen Teil der beim Bremsen verlorenen Energie zurück und leiten sie zurück an das Batteriesystem.
Beim regenerativen Bremsen wird ein Teil der kinetischen Energie, die normalerweise von den Bremsen aufgenommen und in Wärme umgewandelt wird, von der Steuerung in Elektrizität umgewandelt – und zum Aufladen der Batterien verwendet. Regeneratives Bremsen erhöht nicht nur die Reichweite eines Elektrofahrzeugs um 5 bis 10 %, sondern verringert nachweislich auch den Bremsverschleiß und senkt die Wartungskosten.
Ladegeräte für Elektrofahrzeuge
Es werden zwei Arten von Ladegeräten benötigt. Zum Aufladen von Elektrofahrzeugen über Nacht ist ein vollwertiges Ladegerät für die Installation in einer Garage sowie ein tragbares Ladegerät erforderlich. Tragbare Ladegeräte gehören bei vielen Herstellern schnell zur Standardausrüstung. Diese Ladegeräte werden im Kofferraum aufbewahrt, sodass die Batterien der Elektrofahrzeuge während einer langen Fahrt oder im Notfall wie einem Stromausfall teilweise oder vollständig aufgeladen werden können. In einer zukünftigen Ausgabe werden wir die Arten näher erläuternLadestationen für Elektrofahrzeugewie Level 1, Level 2 und Wireless.
Zeitpunkt der Veröffentlichung: 20. Februar 2024