Technologische trends op het gebied van elektromobiliteit: Dit verandert in 2023 voor e-auto’s
E-auto’s worden krachtiger, de accu- en motortechnologie ontwikkelt zich verder, assistentiesystemen worden intelligenter. Wij geven jullie een overzicht van de huidige technologische trends op het gebied van elektromobiliteit.
De ontwikkeling van e-auto’s is nog lang niet voltooid. Er worden steeds krachtigere elektromotoren, accu's en assistentiesystemen gebruikt. De wereldwijde concurrentie op het gebied van bereik, prestaties en comfort is in volle gang. De verhouding vermogen/gewicht speelt hier een grote rol; accu’s zijn namelijk zwaar. E-auto’s wegen tot 30 procent meer dan hun tegenhangers met verbrandingsmotor, ongeacht de voertuigklasse. De grote uitdaging is dus om het gewicht te verminderen en het accuvermogen en de actieradius te vergroten. Uiteindelijk moet een e-auto echter betaalbaar en toegankelijk blijven voor iedereen. Dit is een conflict van doelstellingen, dat kan worden geoptimaliseerd met intelligente technologieën en de toename van het aantal voertuigen.
Technologische trend 1: Aandrijftechniek
De elektrische aandrijving lijkt minder complex dan een verbrandingsmotor. Op het eerste gezicht is dit juist, omdat de complexe motor- en transmissietechnologie komt te vervallen. En natuurlijk kan ook de nabehandeling van uitlaatgassen achterwege blijven. Anderzijds omvat de elektrische aandrijving complexe vermogenselektronica en het al even gecompliceerde laad- en thermomanagement.
Er zijn verschillende manieren om de elektromotor en de vermogenselektronica te implementeren: afzonderlijk of in een enkele eenheid. Om de kosten te drukken, maken veel autofabrikanten gebruik van complete aandrijfeenheden. Naast de elektromotor (400-800 V) en de vermogenselektronica bevatten ze ook een transmissie met één of twee versnellingen. Bij bedrijfsvoertuigen maken soms zelfs de remsystemen met inbegrip van de recuperatiefunctie deel uit van de aandrijfeenheid, d.w.z. een volledige e-as.shy /> Vooral fabrikanten van sportieve voertuigen voorzien elke as van een eigen elektromotor, waardoor een auto met vierwielaandrijving ontstaat. Het voordeel: De elektronica kan de motoren afzonderlijk aansturen - afhankelijk van de belasting, de rijomstandigheden en de omgevingsomstandigheden - waardoor de koppels (op elk wiel > torque vectoring) exact worden verdeeld. Gewoonlijk worden op de aandrijfas permanent bekrachtigde synchrone motoren gebruikt. Voertuigen met vierwielaandrijving worden ondersteund door een asynchrone motor. Nieuwe technologieën zoals siliciumcarbide halfgeleiders of speciale haarspeldwikkelingen op de stator verbeteren de motorprestaties.
Technologische trend 2: Accutechnologie
Naast gewichts- en kostenbesparing is energiedichtheid de doorslaggevende factor bij accu’s. Momenteel worden vooral lithium-ionaccu's gebruikt. De technologie is volwassen, de levensduur is goed, ze werken veilig en betrouwbaar. Maar er zijn ook nadelen: Li-ionaccu's zijn relatief zwaar en de oplaadtijden zijn relatief lang. Snelle laadtechnologieën moeten eerst meer ingeburgerd raken, wat ook afhangt van de prestaties van de netwerkinfrastructuur. De kosten zijn ook relatief hoog. Deze zullen echter afnemen naarmate de productie toeneemt. Bovendien bevatten Li-ion-accu's materialen die schadelijk kunnen zijn voor het milieu als ze onjuist worden gerecycled. Maar ook de recyclingprocessen worden voortdurend verbeterd.
Veelbelovende alternatieven voor Li-ion-accu's zijn vastestofaccu's. Bij dit soort accu’s worden geen vloeibare elektrolyten gebruikt. Het voordeel is de hogere energiedichtheid en de grotere veiligheid. Daarnaast worden ook natrium-ion- en zink-luchtaccu's ontwikkeld.shy /> Vooral de zogenaamde SALD-accu (Spatial Atom Layer Deposition) is interessant. Op basis van Li-ion-technologie worden nanotechnologieën toegepast. In de toekomst zullen e-auto’s een bereik hebben dat ruim boven de 1000 km ligt. De oplaadtijd is vijf keer sneller. Er gebeurt dus veel op het gebied van accutechnologie!
In conjunction with the vehicle's air-conditioning system, electric cars consequently have a highly complex and sophisticated thermal management system made up of several cooling circuits and various cooling media systems. For that reason HELLA connects the cooling circuits for the battery, the electric motor and the vehicle interior in one unit with the so-called Coolant Control Hub (CCH). As a result of such centralisation, the CCH provides for a higher degree of efficiency, shorter charging times and also for longer ranges to be achieved. And all the thermal energies can be optimally distributed.
Technology trend 4: Passenger compartment climate control
In modern electric cars, electric low-voltage or high-voltage heaters and air or water heaters are used to heat the interior and to condition the high-voltage batteries. With air heating, similar to the system used by a hair dryer, air flows over heating coils, which then warm it. PTC (Positive Temperature Coefficients) heating elements are used. With a water heater, water is heated in a circuit – also electrically – and in this way heat is then released into the vehicle interior.
A more efficient solution is the additional use of a heat pump. A PTC auxiliary heater is only used for high heating requirements or when heat is needed quickly. The heat pump extracts thermal energy even from the cold, outside air in winter. It is thus possible to convert up to three kilowatt-hours of energy into heat from one kilowatt-hour from the battery cells of an e-car. And it can be done even more effectively: the electric motor and the batteries themselves also generate heat, albeit to a small extent. This waste heat can also be used to augment vehicle interior heating.
Het laadproces is natuurlijk specifiek voor elektrische voertuigen: De elektronische laadklepactuator (eLA) van HELLA ondersteunt bijvoorbeeld het laadproces. Met behulp van de eLA kunnen extra individuele speciale functies worden geïntegreerd voor meer comfort en veiligheid. Innovatieve lichtcomponenten visualiseren de status van de accu en de laadmodus.shy /> En dan hebben e-auto’s een neveneffect dat eigenlijk positief is: Ze maken nauwelijks geluid. Dit kan echter leiden tot veiligheidsrisico's voor voetgangers en fietsers, vooral in stedelijke omgevingen. De voertuigen worden gewoon niet gehoord. Daarom zorgt het akoestische waarschuwingssysteem AVAS (Acoustic Vehicle Alerting System) van HELLA voor meer akoestische aanwezigheid in het wegverkeer bij lage snelheden. Het systeem simuleert als het ware het motorgeluid van de verbrandingsmotor. Zo draagt het AVAS bij tot de verkeersveiligheid en worden de voertuigen opgemerkt.
Technologische trend 6: Bandentechnologie
In principe verschillen banden van voertuigen met verbrandingsmotoren en elektrische auto’s niet van elkaar. De specificaties voldoen aan dezelfde eisen. Goede grip op nat wegdek en goede remprestaties zijn bijvoorbeeld even belangrijk. Er kunnen echter vier eigenschappen worden geformuleerd die voor elektrische voertuigen belangrijk zijn.
- een geluidsarm rolgedrag, het e-voertuig zelf produceert nauwelijks rijgeluidenshy /> -een hoog koppel- en slijtvastheid. Het soms zeer hoge koppel van e-voertuigen is onmiddellijk en direct beschikbaarshy /> - de rolweerstand: hoe lager de rolweerstand, hoe groter het bereikshy /> -de belastingsindex, d.w.z. het draagvermogen van de band, dat door sommige bandenfabrikanten wordt aangepast vanwege het hogere voertuiggewicht
Gevolgen voor de aftermarket
E-auto’s hebben minder aandrijfcomponenten die regelmatig moeten worden gecontroleerd en onderhouden. De motor- en transmissieolie komen eveneens te vervallen, hoewel in elektrische aandrijvingen niet-geleidende oliën worden gebruikt voor smering en temperatuurdissipatie. Essentieel is echter het thermomanagement, dat in de toekomst in het middelpunt van de belangstelling zal staan bij autoservice. Deskundigen noemen het onderhoud van e-voertuigen al het nieuwe "olie verversen" als het gaat om het onderhoud van het thermomanagementsysteem en het vervangen van de koelmedia. Bovendien kan men ervan uitgaan dat bijvoorbeeld chassisonderdelen zoals lagers of dempers aan hogere slijtage onderhevig zijn. E-auto’s zijn gewoon zwaarder en hebben soms meer vermogen.
Om de "e-technologie" onder de knie te krijgen, moeten werknemers van autowerkplaatsen een passende bijscholing volgen. Er zijn verschillende kwalificaties nodig om aan hoogspanningsvoertuigen te mogen werken. HELLA biedt hiervoor uitgebreide opleidingen aan. Dan is er nog de passende werkplaatsuitrusting. Dit begint al bij het hefplatform, dat meer gewicht moet heffen; de werkplek moet ook voorzien zijn van passende veiligheidsmaatregelen. Automobielbedrijven zullen echter niet zonder werk komen te zitten. Integendeel: Ze kunnen met "veel spanning" uitkijken naar nieuwe taken!
