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Jun 03, 2023

Welche Prioritäten prägen die Entwicklung von Batteriepacks?

James Eaton untersucht die vielen Überlegungen, die bei der Gestaltung eines Gebäudes eine Rolle spielen

James Eaton untersucht die vielen Überlegungen, die bei der Entwicklung des Batteriepakets eines Elektrofahrzeugs eine Rolle spielen

Derzeit sind die Kosten für die Entwicklung von Elektrofahrzeugen (EV) unglaublich hoch und werden hauptsächlich vom Batteriepaket bestimmt. Die Balance zwischen Modellattraktivität und Kosten ist selbst für etablierte Automobilhersteller eine Herausforderung. Unnötig zu erwähnen, dass dies für viele kleine Hersteller und Nischenfahrzeughersteller noch schwieriger ist, denen allein für das Batteriepaket-Design leicht Kosten von bis zu 30 Millionen Pfund (37 Millionen US-Dollar) angeboten werden können. Obwohl ein klarer Bedarf an kostengünstigeren und optimierten Produktentwicklungslösungen besteht, gibt es noch immer nur wenige. Bei der Entwicklung eines Batteriepacks sind sich viele immer noch unsicher, wo sie anfangen oder welche Prioritäten sie setzen sollen.

Die Energiedichte ist für viele eine Schlüsselmetrik und für Hersteller eine offensichtliche Priorität. Ein Batteriepaket mit geringer Energiedichte kann dazu führen, dass das Fahrzeug schwer, groß und schwer zu fahren ist – kein Verkaufsschlager für Verbraucher. Was jedoch oft vergessen wird, ist, dass eine Erhöhung der Spannung zur Erhöhung der Energiedichte beitragen kann. Viele gehen mit der tief verwurzelten Vorstellung an die Batterieproduktion heran, dass 400 V die Grenze für Elektrofahrzeuge sind. Da die Spannung von Elektrofahrzeugen auf bis zu 800 oder 900 Volt ansteigen kann, wird das Potenzial des Fahrzeugs unnötig begrenzt, wenn man sich auf eine Spannung von 400 Volt einlässt. Elektrofahrzeuge mit höherer Spannung können die gleiche Leistung bei geringerem Strom erzeugen, was bedeutet, dass die Kabel, Stromschienen und anderen Komponenten kleiner sein können und das Paket dadurch leichter wird.

Bei der Entwicklung eines Akkupacks hängen jedoch nahezu alle Variablen voneinander ab und erfordern einen Kompromiss. Spannung ist hiervon nicht ausgenommen. Im Allgemeinen nehmen Wechselrichter und andere Komponenten aufgrund der Spannungsisolation mit steigender Spannung an Größe zu, sodass der gesamte Antriebsstrang möglicherweise größer wird.

Diese Notwendigkeit, überlegte Kompromisse einzugehen, erstreckt sich auch auf andere Faktoren, die bei der Entwicklung eines Batteriepacks berücksichtigt werden, und es ist wichtig zu verstehen, dass einige Kombinationen von Parametern nicht immer erreichbar sind. Die Fähigkeit, über Design nachzudenken und wirklich zu verstehen, was für Ihr Fahrzeug wichtig und für den Verbraucher attraktiv ist, ist von entscheidender Bedeutung. Es wird oft angenommen, dass eine kurze Ladezeit bei einem Elektrofahrzeug äußerst wünschenswert ist, und obwohl dies der Fall sein mag, kann ein schnelleres Laden zu einer stärkeren Verschlechterung der Batterieleistung führen und dazu führen, dass die Reichweite des Fahrzeugs mit der Zeit schneller abnimmt. Es gibt clevere Möglichkeiten, eine gute Balance zu erreichen, wie zum Beispiel die Entwicklung leistungsstärkerer Wärmemanagementsysteme, die eine Verkürzung der Ladezeit ermöglichen. Dies kann jedoch dazu führen, dass andere Fahrzeugsysteme größer und teurer werden.

Bei der Entwicklung eines Akkupacks hängen nahezu alle Variablen voneinander ab

Während Kompromisse in den meisten Bereichen unvermeidlich sind, gibt es bei der Sicherheit keine Kompromisse. Im Allgemeinen müssen die meisten Batteriezellen und -module UN38.3 erfüllen, aber einige Vorschriften, wie z. B. die UN-ECE-Regelung 100, scheinen möglicherweise nicht sofort notwendig zu sein und kleinere Hersteller könnten daher davor zurückschrecken. Auch wenn Sicherheitsvorschriften zunächst bei sehr geringen Stückzahlen vermeidbar sind, können sie zugunsten einer schnelleren und kostengünstigeren Entwicklung vermieden werden, insbesondere bei kleinen OEMs, die unter unterschiedlichem Druck stehen. Es ist jedoch wichtig, einen möglichst sicheren Akku zu bauen. Neben den offensichtlichen Risiken bei der Herstellung eines Elektrofahrzeugs, dessen Sicherheit nicht so gründlich wie möglich geprüft wurde, ist es wichtig zu bedenken, dass diese in der Massenproduktion zum Standard gehören, sodass diese Tests für jede Größenordnung irgendwann erforderlich sein werden. Durch die Vermeidung von Sicherheitstests schaffen viele kleinere Hersteller größere Probleme für die Zukunft, wenn das Fahrzeug unter Berücksichtigung dieser Vorschriften neu konstruiert wird.

In den nächsten Jahren wird es große Veränderungen im Automobilsektor geben. Angesichts des beispiellosen Verbraucherinteresses an Elektrofahrzeugen wird der Markt voraussichtlich schnell wachsen. Es ist keine Überraschung, dass dieses Wachstum alle Arten von OEMs angezogen hat und mehr Zeit und Mühe in den EV-Markt gesteckt wird als je zuvor. Um erfolgreich zu sein, müssen Hersteller ein Produkt entwickeln, das bei der Markteinführung wettbewerbsfähig ist und über Jahre hinweg wettbewerbsfähig bleibt. Clever und kostengünstig zu sein sowie die Anforderungen des Batteriepakets zu verstehen, ist wichtiger denn je.

Die hier geäußerten Meinungen sind die des Autors und spiegeln nicht unbedingt die Positionen von Automotive World Ltd. wider.

James Eaton ist Geschäftsführer und Gründer von IONETIC, einem in Großbritannien ansässigen Start-up, das Automobilunternehmen durch die Entwicklung und Herstellung von Batteriepaketen die Elektrifizierung erleichtert

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