In 2010, toen de eerste generatie in massa geproduceerde elektrische auto's arriveerde, had ik het gevoel dat autofabrikanten met opzet elektrische auto's ondermijnden.
Destijds besloten de meeste oude autofabrikanten om LMO-batterijcellen met een lage energiedichtheid en een korte levensduur in hun elektrische auto's te gebruiken. Het grootste voordeel van die kobaltvrije batterijcellen waren de lagere kosten, niettemin werden de elektrische auto's verkocht met een prijs die drie keer zo hoog was als hun gastegenhangers. Alleen Tesla ging met batterijcellen met een hoge energiedichtheid, die op dat moment beschikbaar waren in de vorm van NCA-cilindrische cellen - meestal gemaakt voor laptops.
Snel vooruit naar vandaag, nu produceren oude autofabrikanten fatsoenlijke elektrische auto's, maar ze kunnen al veel beter zijn.
In dit artikel som ik enkele reeds bestaande technologieën op die elektrische voertuigen binnenkort nog beter zullen maken.
800-volt systemen
BYD e-Platform 3.0
800-v-systemen – vooral in combinatie met siliciumcarbide (SiC) halfgeleidervermogenselektronica – verbeteren de elektrische aandrijflijnen aanzienlijk, waardoor ze efficiënter, kleiner, lichter en goedkoper worden.
Porsche, Hyundai en Kia produceren al elektrische auto's met elektrische systemen van 800 volt in plaats van de gebruikelijke 400 volt. Met de aanstaande BYD EA1 zal BYD echter de eerste autofabrikant zijn die deze technologie beschikbaar maakt in betaalbare elektrische auto's.
Wat maakt 800 volt-systemen beter dan de gebruikelijke 400 volt?
De laatste resultaten van onderzoek naar 800-volt batterijaangedreven voertuigen tonen aan dat dit zou kunnen leiden tot kleinere, lichtere en milieuvriendelijkere motoren . Auto's die deze aandrijflijnen gebruiken, kunnen ook sneller worden opgeladen en verder reizen met één lading.
Een van die voordelen is dat elektrische systemen van 800 volt een groter vermogen vasthouden, dat normaal gesproken verloren gaat door warmte die tijdens het laadproces wordt gegenereerd. Een systeem met een hogere spanning maakt het mogelijk om een lagere stroomsterkte te gebruiken bij het opladen van de batterij, waardoor oververhitting wordt verminderd en het vermogen beter in het systeem kan worden vastgehouden. Dit vermogen kan worden gebruikt voor een groter rijbereik.
Hogere spanningssystemen bieden ook een aantal belangrijke gewichts- en massabesparende voordelen. De reductie van koper is er één van. Elektromotoren zijn veel eenvoudiger dan verbrandingsmotoren in constructie en in hun kern hebben ze een rotor, die draait als reactie op een roterend magnetisch veld gecreëerd door elektriciteit uit de batterij. Om dit te bereiken, gebruiken elektrische systemen vaak tot vier keer zoveel koper als in verbrandingsmotoren. Het gebruik van systemen met een hogere spanning kan ertoe leiden dat de hoeveelheid koper die in motoren wordt gebruikt aanzienlijk wordt verminderd.
Naast het verminderen van het gewicht van motoren, heeft een 800 volt-systeem het extra voordeel dat het ook hun massa vermindert. Omdat de hogere spanning de motoren in staat stelt te draaien met snelheden van 20.000 tpm, ruim het dubbele van dat van hun 400-volt broers en zussen, hebben ze een betere vermogensdichtheid. Dit betekent dat ze elektrisch vermogen omzetten in mechanisch vermogen met deze snelheid en niet met een hoog koppel. "Over het algemeen wordt de motorgrootte bepaald door het koppelvermogen", zegt Bitsche, wat betekent dat het verwijderen van het koppel uit de vergelijking ervoor zorgt dat motoren veel kleiner kunnen zijn. Zoveel zelfs dat kleinere hogesnelheidsmotoren slechts 25 kilogram kunnen wegen , met als resultaat dat ze het totale gewicht van een voertuig verminderen, waardoor het veel verder kan reizen op een enkele lading.
Overschakelen naar 800-volt-systemen:waarom het verhogen van het motorvermogen de sleutel kan zijn tot betere elektrische auto's
Samenvattend:met 800 volt-systemen zullen elektrische auto's efficiëntere, lichtere, kleinere en goedkopere aandrijflijnen krijgen.
Siliciumanodes
Enevate silicium-dominante anode batterij opladen grafiek
In de afgelopen jaren is de batterijtechnologie vooral geëvolueerd door verbeteringen aan kathodes aan te brengen, terwijl de anodes bijna hetzelfde zijn gebleven. De volgende grote evolutie in batterijtechnologie zal echter plaatsvinden met de aanstaande vervanging van grafietanodes door silicium.
Batterijcellen met siliciumanoden hebben een hogere energie- en vermogensdichtheid dan hun tegenhangers van grafiet. Deze batterijtechnologie gaat hand in hand met 800 volt-systemen, aangezien beide nodig zijn voor elektrische auto's om extreem hoge laadsnelheden te bereiken.
Bovendien kunnen siliciumanoden ook gebruikt worden in batterijcellen met kobaltvrije kathoden, zoals LFP (LiFePO4) zoals Guoxuan al aantoonde.
Samenvattend:met siliciumanoden zullen batterijcellen hun capaciteit vergroten en hun oplaadtijden verkorten.
Kobaltvrije batterijen
Vergelijking van batterijchemie door Tesla
Binnenkort worden kobaltvrije batterijen standaard in elektrische auto's, met LFP- of LNMO-kathodes. Terwijl duurdere chemicaliën met een hoog nikkelgehalte, zoals NCM 90, NCA 91 of NCMA, worden verbannen naar bepaalde niches, waar het belangrijk is om het meeste bereik te krijgen.
Dankzij kobaltvrije batterijen kunnen elektrische voertuigen eindelijk concurreren met hun ICE (Internal Combustion Engine) tegenhangers in prijs en beschikbaarheid.
CTP-batterijpakketten
BYD accu-evolutie
CTP-batterijen (cell-to-pack) zijn moduleloos en gaan hand in hand met veilige kobaltvrije batterijcellen, zoals LFP (LiFePO4).
Terwijl modules in de meeste accu's hun veiligheid verhogen door te functioneren als metalen firewalls in het geval dat een of meer NCM/NCA-batterijcellen verbranden of exploderen, hebben ze geen zin wanneer ze worden gebruikt met LFP-batterijcellen, omdat deze superveilige batterijcellen dat niet doen. niet in brand vliegen of exploderen, zelfs niet als ze lek zijn.
Een voorbeeld van een goede CTP-batterij is de populaire BYD Blade-batterij, die hoge VCTP- (Volumetric cell-to-pack) en GCTP (Gravimetric cell-to-pack) verhoudingen heeft. Dit betekent dat in het batterijpakket het actieve materiaal - dat daadwerkelijk energie opslaat (batterijcellen) - qua volume en gewicht verhoudingsgewijs groter is dan het passieve materiaal, dat alleen dient om de batterijcellen te beschermen en te monteren.
Door modules te verwijderen kan de VCTP-ratio van een batterijpakket toenemen van 40 tot 60%. Met CTP worden batterijen eenvoudiger, lichter, kleiner en goedkoper.
Zonnedaken
Hyundai IONIQ 5
Elektrische auto's met zonnedaken zijn een no-brainer, zeker nu zonnecellen zuiniger en extreem goedkoop zijn geworden.
In sommige situaties kan een goed zonnepaneeldak van 300 W in een elektrische auto ongeveer 2 kWh per dag aan de batterij toevoegen en voldoende zijn om 10-15 km extra te rijden.
V2G en V2L
Kia EV6 met V2L-capaciteit
Zonnedaken, V2G (vehicle to grid) en V2L (vehicle to load) zijn enkele technologieën die binnenkort standaard zouden kunnen worden in EV's. Hoe gaaf is dat je je elektrische auto kunt gebruiken als een grote mobiele powerbank die kan worden opgeladen met zonne-energie?
De EV6 is uitgerust met een Vehicle-to-load (V2L)-functie die werkt als een handige, draagbare elektriciteitsvoorziening voor uw dagelijkse leven of vrijetijdsactiviteiten.
Het kan dienen als noodstroombron voor uw huis. In feite levert de EV6 tot 3,6 kW elektriciteit en kan hij ook werken als een draagbare generator tijdens het genieten van buitenactiviteiten.
Kia EV6 wereldpremière
Enkele voorbeelden waar grote mobiele powerbanks handig kunnen zijn:
Aerodynamische verbeteringen
Lightyear One in de Death Valley
We kunnen de actieradius van een elektrische auto vergroten, hetzij door meer batterijcapaciteit toe te voegen, hetzij door de efficiëntie te verhogen.
Tesla heeft bijvoorbeeld onlangs de batterijcapaciteit van de Model S verlaagd en toch zijn actieradius weten te vergroten door de algehele efficiëntie te verbeteren.
Hoewel het verbeteren van de aandrijflijn of het verminderen van het gewicht van het voertuig geldige methoden zijn om de algehele efficiëntie van een elektrische auto te verhogen, heeft de verbetering van de aerodynamica de hoogste ROI (Return of Investment). Elektrische aandrijflijnen zijn al extreem efficiënt en dankzij regeneratief remmen is het verminderen van het gewicht niet zo belangrijk als het verbeteren van de aerodynamica in een elektrische auto.
Niet alle elektrische auto's hoeven aerodynamica zo serieus te nemen als de Lightyear One - die we in de afbeelding hierboven zien -, maar het is duidelijk dat de meeste elektrische auto's nog veel ruimte voor verbetering hebben. Kijk maar naar de huidige elektrische auto's van Volvo om te zien wat ik bedoel...
Naast het ontwerp van het voertuig zelf, zijn er veel goedkope en gemakkelijke manieren om de aerodynamica van elektrische auto's te verbeteren. Laten we hieronder enkele voorbeelden bekijken.
Draadloos opladen
Draadloos opladen is niet alleen essentieel voor autonome elektrische voertuigen, het zal ook het gebruik van openbare oplaadinfrastructuur veiliger en handiger maken. U hoeft zich geen zorgen meer te maken dat de oplaadpoort of kabels worden vernield door een holbewoner die een hekel heeft aan elektrische auto's.
Autonome elektrische voertuigen zijn de toekomst van persoonlijke mobiliteit, maar wie zal het voertuig zonder bestuurder aansluiten om het op te laden? Het antwoord is duidelijk:geen stekkers, geen draden. Parkeer en laad draadloos en autonoom op... met WiTricity-technologie.
— Alex Gruzen, CEO van WiTricity
We zijn klaar voor vandaag, dit zijn enkele technologieën die al bestaan en het potentieel hebben om elektrische voertuigen nog beter te maken.
Hoewel er nog geen elektrische auto is met alle hierboven genoemde technologieën, denk ik dat de aanstaande BYD EA1 illustreert hoe een elektrische auto van de volgende generatie eruit zou moeten zien en het grootste potentieel heeft om een gamechanger te worden. Het heeft een CTP-kobaltvrije batterij en een efficiënt 800 volt-systeem dat geweldige snelle oplaadsnelheden mogelijk maakt zonder compromissen.
BYD EA1 spionnenopname
Ben ik iets vergeten? Wat verwacht u van de volgende generatie elektrische auto's? Hoe kunnen de elektrische auto's van vandaag nog beter worden?
