Veel geavanceerde technologieën veranderen ons leven elke dag. De opkomst en groei van deElektrisch voertuig (EV)is een belangrijk voorbeeld van hoeveel deze veranderingen kunnen betekenen voor ons zakenleven – en voor ons persoonlijke leven.
Technologische vooruitgang en milieuregelgevingsdruk op voertuigen met interne verbrandingsmotor (ICE) stimuleren de groeiende belangstelling voor de EV-markt. Veel gevestigde autofabrikanten introduceren nieuwe EV-modellen, naast nieuwe start-ups die de markt betreden. Met de selectie aan merken en modellen die vandaag de dag beschikbaar zijn, en nog veel meer in de toekomst, is de mogelijkheid dat we in de toekomst allemaal elektrisch rijden dichter bij de realiteit dan ooit.
De technologie die de elektrische voertuigen van vandaag aandrijft, vereist veel veranderingen ten opzichte van de manier waarop traditionele voertuigen zijn vervaardigd. Het proces om elektrische voertuigen te bouwen vereist bijna evenveel ontwerpoverwegingen als de esthetiek van het voertuig zelf. Dat omvat een stationaire lijn robots die speciaal zijn ontworpen voor EV-toepassingen, maar ook flexibele productielijnen met mobiele robots die naar behoefte op verschillende punten van de lijn kunnen worden in- en uitgereden.
In dit nummer onderzoeken we welke veranderingen nodig zijn om vandaag de dag elektrische voertuigen efficiënt te ontwerpen en te produceren. We zullen het hebben over hoe de processen en productieprocedures verschillen van die welke worden gebruikt bij de productie van voertuigen op gas.
Ontwerp, componenten en productieprocessen
Hoewel de ontwikkeling van de EV in het begin van de twintigste eeuw krachtig werd nagestreefd door onderzoekers en fabrikanten, bleef de belangstelling hangen vanwege goedkopere, in massa geproduceerde benzinevoertuigen. Het onderzoek nam af van 1920 tot het begin van de jaren zestig, toen milieukwesties als vervuiling en de angst voor uitputting van natuurlijke hulpbronnen de behoefte aan een milieuvriendelijkere methode van persoonlijk vervoer creëerden.
EV-opladenontwerp
De huidige EV's zijn heel anders dan ICE-voertuigen (met interne verbrandingsmotor) op benzine. Het nieuwe soort elektrische voertuigen heeft geprofiteerd van een reeks mislukte pogingen om elektrische voertuigen te ontwerpen en te bouwen met behulp van traditionele productiemethoden die fabrikanten al tientallen jaren gebruiken.
Er zijn talloze verschillen in de manier waarop EV’s worden vervaardigd in vergelijking met ICE-voertuigen. Vroeger lag de focus op het beschermen van de motor, maar deze focus is nu verschoven naar het beschermen van de batterijen bij de productie van een EV. Auto-ontwerpers en -ingenieurs heroverwegen het ontwerp van EV’s volledig en creëren nieuwe productie- en assemblagemethoden om ze te bouwen. Ze ontwerpen nu een EV vanaf de basis, waarbij veel aandacht wordt besteed aan aerodynamica, gewicht en andere energie-efficiëntie.
An batterij voor elektrische voertuigen (EVB)is de standaardaanduiding voor batterijen die worden gebruikt om elektromotoren van alle soorten elektrische voertuigen van stroom te voorzien. In de meeste gevallen zijn dit oplaadbare lithium-ionbatterijen die speciaal zijn ontworpen voor een hoge capaciteit in ampère-uur (of kilowattuur). Oplaadbare batterijen met lithiumiontechnologie zijn plastic behuizingen die metalen anodes en kathodes bevatten. Lithium-ionbatterijen gebruiken polymeerelektrolyt in plaats van een vloeibare elektrolyt. Halfvaste (gel)polymeren met hoge geleidbaarheid vormen deze elektrolyt.
Lithium-ionEV-batterijenzijn deep-cycle-batterijen die zijn ontworpen om gedurende langere tijd stroom te leveren. Kleiner en lichter, de lithium-ionbatterijen zijn wenselijk omdat ze het gewicht van het voertuig verminderen en daardoor de prestaties verbeteren.
Deze batterijen leveren een hogere specifieke energie dan andere typen lithiumbatterijen. Ze worden doorgaans gebruikt in toepassingen waarbij gewicht een cruciaal kenmerk is, zoals mobiele apparaten, radiografisch bestuurbare vliegtuigen en tegenwoordig elektrische voertuigen. Een typische lithium-ionbatterij kan 150 wattuur elektriciteit opslaan in een batterij die ongeveer 1 kilogram weegt.
In de afgelopen twintig jaar is de vooruitgang op het gebied van lithium-ionbatterijtechnologie gedreven door de vraag van draagbare elektronica, laptops, mobiele telefoons, elektrisch gereedschap en meer. De EV-industrie heeft de vruchten geplukt van deze vooruitgang, zowel op het gebied van prestaties als energiedichtheid. In tegenstelling tot andere batterijchemie kunnen lithium-ionbatterijen dagelijks en op elk laadniveau worden ontladen en opgeladen.
Er zijn technologieën die de creatie van andere soorten lichtere, betrouwbare en kosteneffectieve batterijen ondersteunen – en onderzoek blijft het aantal batterijen dat nodig is voor de huidige elektrische voertuigen verminderen. Batterijen die energie opslaan en de elektromotoren van stroom voorzien, zijn uitgegroeid tot een technologie op zich en veranderen bijna elke dag.
Tractiesysteem
EV’s hebben elektromotoren, ook wel het tractie- of voortstuwingssysteem genoemd – en metalen en plastic onderdelen die nooit gesmeerd hoeven te worden. Het systeem zet elektrische energie uit de accu om en geeft deze door aan de aandrijflijn.
EV’s kunnen worden ontworpen met tweewiel- of vierwielaandrijving, waarbij respectievelijk twee of vier elektromotoren worden gebruikt. In deze tractie- of voortstuwingssystemen voor elektrische voertuigen worden zowel gelijkstroom- (DC) als wisselstroommotoren (AC) gebruikt. AC-motoren zijn momenteel populairder, omdat ze geen borstels gebruiken en minder onderhoud vergen.
EV-controller
EV-motoren bevatten ook een geavanceerde elektronische controller. Deze controller herbergt het elektronicapakket dat tussen de accu's en de elektromotor werkt om de snelheid en acceleratie van het voertuig te regelen, net zoals een carburateur dat doet in een voertuig op benzine. Deze boordcomputersystemen starten niet alleen de auto, maar bedienen ook deuren, ramen, airconditioning, bandenspanningscontrolesysteem, entertainmentsysteem en vele andere functies die alle auto's gemeen hebben.
EV-remmen
Elk type rem kan op elektrische voertuigen worden gebruikt, maar in elektrische voertuigen wordt de voorkeur gegeven aan regeneratieve remsystemen. Regeneratief remmen is een proces waarbij de motor als generator wordt gebruikt om de accu's op te laden wanneer het voertuig vertraagt. Deze remsystemen herwinnen een deel van de energie die verloren gaat tijdens het remmen en leiden deze terug naar het accusysteem.
Tijdens regeneratief remmen wordt een deel van de kinetische energie die normaal gesproken door de remmen wordt geabsorbeerd en in warmte omgezet, door de controller omgezet in elektriciteit – en gebruikt om de accu’s op te laden. Regeneratief remmen vergroot niet alleen de actieradius van een elektrisch voertuig met 5 tot 10%, maar heeft ook bewezen de remslijtage te verminderen en de onderhoudskosten te verlagen.
EV-opladers
Er zijn twee soorten opladers nodig. Om EV's 's nachts op te laden is een volwaardige oplader voor installatie in een garage nodig, evenals een draagbare oplader. Draagbare opladers worden bij veel fabrikanten in snel tempo standaarduitrusting. Deze opladers worden in de kofferbak bewaard, zodat de accu's van de EV's gedeeltelijk of volledig kunnen worden opgeladen tijdens een lange reis of in geval van nood, zoals een stroomstoring. In een toekomstig nummer zullen we de soorten verder beschrijvenEV-laadstationszoals Niveau 1, Niveau 2 en Draadloos.
Posttijd: 20 februari 2024