Erschütterungsfreies Einstecken der Batterien

Von links: Marvin C. Kröger, Peter Lynch

Die Automobilindustrie strebt einer batteriebetriebenen Zukunft entgegen. Aber ist schnell zu schnell? Fehlen bei all dieser Innovation wichtige Komponenten – ist das alles einfach ein zu großer Schock für ein System, das seit Jahrzehnten von einem Verbrennungsmotor angetrieben wird? Automotive News hat zwei Männer im elektrischen Epizentrum befragt – Marvin C. Kröger, Business Development Manager bei Keysight Technologies; und Peter Lynch, Präsident von MAHLE Industries Inc. – um einige besonnene Beobachtungen über die Zukunft zu liefern, gemildert mit Perspektiven, die fest in der Realität der Gegenwart verankert sind.

Marvin Kröger:Es gibt zwei Hauptschmerzpunkte:

Verfügbarkeit von Ladeinfrastruktur zu Hause, am Arbeitsplatz und auf Parkplätzen. Dies muss in das Stromnetz integriert werden. Dies wird einige Zeit dauern, kann aber von Vorteil sein. Das durchschnittliche Fahrzeug steht die meiste Zeit still und „wartet“ auf seinen Besitzer, der arbeitet, einkauft usw. Mit Vehicle-to-Grid (V2G) könnten wir das Netz widerstandsfähiger machen.

Die Menschen konzentrieren sich auf Reichweite und Ladezeiten und müssen sich der Vorteile größerer Batteriekapazitäten bewusst sein – z. B. flexible Energietarife in Zeiten geringer Nachfrage, Backups bei Ausfällen und Netzstabilisierung

Peter Lynch: Als Schlüssel für die Endkundenakzeptanz sehen wir die Lebensdauer der Batterie, die Reichweite des E-Autos, die Leistung des Antriebssystems und die Schnellladefähigkeit. MAHLE arbeitet an der Bewältigung dieser Herausforderungen, die in direktem Zusammenhang mit dem Thermomanagement stehen.

Wir müssen sicherstellen, dass jede Komponente des Antriebssystems jederzeit und unter allen Klimabedingungen die richtige Temperatur behält. Das Thermomanagement ermöglicht zudem ein angenehmes Klima im Fahrzeuginnenraum – was nicht nur angenehm für den Fahrer, sondern auch ein Sicherheitsfaktor ist. Die Innenraumklimatisierung darf möglichst keinen Einfluss auf die Reichweite haben.

Wie die gesamte Branche treibt MAHLE den Wandel hin zur klimaneutralen Mobilität weiter voran. Der Kampf gegen den Klimawandel und die in diesem Zusammenhang erforderliche drastische Reduzierung des CO2-Ausstoßes haben oberste Priorität. Daher setzen Automobilhersteller immer stärker auf neue Antriebssysteme. Dies gilt insbesondere für den Vormarsch der E-Mobilität. Bei Pkw wird der Anteil batterieelektrischer und hybrider Antriebe an der weltweiten Produktion bis 2035 voraussichtlich 70 Prozent erreichen. Aktuellen Prognosen zufolge könnten 40 Prozent aller Nutzfahrzeuge weltweit mit batterieelektrischem Kraftstoff betrieben werden Zell- oder Hybridantriebssysteme. Viele unserer Kunden passen ihre Pläne entsprechend an, und wir tun dies auch.

Elektrifizierung und Wärmemanagement werden unsere Eckpfeiler der zukünftigen Mobilität sein. Auch Komponenten für grüne Verbrennungsmotoren, die mit Wasserstoff und synthetischen Kraftstoffen betrieben werden, bleiben wichtig. Unser Ansatz ist technologieneutral und wir müssen alle verfügbaren Mittel nutzen, um eine schnelle Dekarbonisierung zu erreichen.

Lynchen: Der Trend zu Elektroautos hat einen ganz entscheidenden Punkt – nämlich die Abhängigkeit von Rohstoffen. In diesem Zusammenhang hat MAHLE einen magnetfreien kontaktlosen E-Motor (MCT) entwickelt. Dieser Elektromotor kommt ohne Seltenerdelemente aus und arbeitet äußerst effizient und verschleißfrei.

Restaurants: In den letzten Jahrzehnten hat Asien beträchtliches Wissen in der Batterietechnologie aufgebaut. Das Gleiche gilt für die Produktionskapazitäten. Die gute Nachricht ist, dass mehrere Initiativen in Europa und Nordamerika bereits damit begonnen haben, Anreize für Forschungseinrichtungen zu schaffen, aber auch Unternehmen haben in Ressourcen investiert. Für westliche Autohersteller ist es notwendig, Marktanteile in der Batterieproduktion zu gewinnen. Der Grund dafür ist, dass sie sicherstellen wollen, dass sie bei Bedarf Zugriff auf die Versorgung haben. Da die Chemie der Batteriezellen, das Design des Batteriepakets und das Batteriemanagementsystem entscheidende Bestandteile eines Autos sind, müssen sie das gesamte System verstehen und beherrschen, wenn sie sich von anderen Marken unterscheiden wollen. Darüber hinaus wird der After-Sales-Markt anders sein. Bei Fahrzeugen mit Verbrennungsmotor tragen Ersatzteile zum Umsatzstrom der Automobilhersteller bei. Ein Elektromotor ist weniger komplex und erfordert weniger Wartung. Das allein dürfte ein Grund für die Industrie sein, tiefer in die Batterieproduktion einzusteigen.

Restaurants: Diese Prognosen sind nicht neu und derzeit sehen wir zahlreiche neue Player auf dem Markt, aber auch etablierte Unternehmen, die ihre Kapazitäten erweitern. Es ist schwer zu sagen, ob wir zu spät kommen, aber da wir nicht vollständig von Verbrennungsmotoren auf Elektrofahrzeuge umsteigen, ist ein Zusammenbruch des Marktes unwahrscheinlich.

Darüber hinaus – und es ist vielleicht noch etwas zu früh, damit zu rechnen – wird das Recycling von Elektrofahrzeugen der ersten Generation zu einem entscheidenden Faktor oder kann zumindest dazu beitragen, Materialbeschränkungen zu mildern.

Lynchen: E-Mobilität ist für MAHLE eine Selbstverständlichkeit. Mit der Elektrifizierung allein werden wir die Klimaschutzziele jedoch nicht erreichen können. Obwohl wir auf der ganzen Welt neue Investitionen in lokale Anlagen und Bergbauprojekte sehen, wird es Zeit brauchen, bis sie sich entwickeln, und sie werden spürbare Auswirkungen auf das Angebot haben. Aus unserer Sicht wird der grüne Verbrennungsmotor in mehreren Regionen der Welt noch viele Jahre lang eine Rolle spielen. Daher bleibt unser Ansatz technologieneutral. Darüber hinaus habe ich den Eindruck, dass seit COVID allgemein verstanden wird, dass die Sicherheit der Lieferketten für unsere Branche von entscheidender Bedeutung ist. Dies gilt nicht nur für Batterien, sondern auch für Halbleiter und andere Grundmaterialien.

Lynchen: Unsere Branche bewegt sich in einem sehr volatilen Umfeld. Regierungen können die richtigen Rahmenbedingungen schaffen. Dazu gehört die Aufrechterhaltung eines technologieorientierten Ansatzes, der nachhaltige Mobilität jeglicher Art fördert.

Restaurants: Wie bereits erwähnt, gibt es Programme wie das Inflation Reduction Act und den European Green Deal. Regierungen sollten ein Umfeld schaffen, in dem Unternehmen bereit sind zu investieren und klare Leitlinien darüber erhalten, welche Emissionsziele erreicht werden müssen. Dies gilt nicht nur für Elektrofahrzeuge selbst, sondern auch für die Installation von Ladestationen, die Netzintegration, Genehmigungsprozesse für Neuinstallationen usw. Aus meiner Sicht ist es nicht effizient, wenn sich die Regierungen stärker engagieren. Gleichzeitig würden Regelungen rund um das Second Life und Recycling von Batterien dazu beitragen, diesen disruptiven Wandel im Mobilitäts- und Energiesektor nachhaltig als Vorteil zu nutzen.

Restaurants: Aufgrund fehlender Vorschriften in der Anfangszeit sahen wir eine Koexistenz verschiedener Standards wie CHAdeMO, das proprietäre Tesla-Protokoll und Combined Charging System (CCS)-Standards. Obwohl Tesla und andere OEMs wie Ford, Daimler und GM angekündigt haben, in Nordamerika den North American Charging Standard (NACS) zu verwenden, haben wir einen Stand erreicht, an dem wir ein gemeinsames Verständnis der zugrunde liegenden Kommunikationsprotokolle haben. Aus diesem Grund glaube ich nicht, dass wir bei den Ladestandards im Rückstand sind, aber bei der Verfügbarkeit und Interoperabilität sind wir immer noch nicht da.

Es handelt sich um eine Herausforderung, die alle relevanten Akteure betrifft – Automobilhersteller und ihre Zulieferer, Zellenhersteller, Anbieter von EV-Zuliefergeräten, Normungsgremien, Versorgungsunternehmen, Aggregatoren und den Verbraucher.

Lynchen: Wir glauben nicht, dass die Regierung bei der Festlegung von Vorschriften für Elektrofahrzeuge im Rückstand ist. Kurz- bis mittelfristig wird die Einführung und Einführung von Elektrofahrzeugen von der Verfügbarkeit und dem Ausbau der Produktionskapazität für Elektrofahrzeuge, der Rohstofflieferketten und der Ladeinfrastruktur abhängen.

Lynchen: Batterieelektrische und Hybridantriebe sowie grüne Verbrennungsmotoren und Wasserstoffantriebe bilden den Antriebsmix der Zukunft. Kunden müssen über ihre individuellen Anforderungen nachdenken. Basierend auf ihren Umständen sollten sie sich fragen, ob und bis wann ein BEV oder ein umweltfreundliches Fahrzeug mit Verbrennungsmotor ihren Bedürfnissen am besten entspricht.

Restaurants: Ich gehe davon aus, dass das Leasing eines Elektrofahrzeugs eine gute Option für Kunden ist, die sich über den nächsten großen Schritt der Batterietechnologie nicht sicher sind. Ich möchte auch hervorheben, dass wir in den letzten Jahren bereits schrittweise Verbesserungen bei den Batterien von Elektrofahrzeugen gesehen haben. Nehmen wir das Tesla Model 3, eines der beliebtesten Elektroautos in den USA, dessen Reichweite in den letzten fünf Jahren um etwa 20 % auf heute 270 Meilen gestiegen ist.

Restaurants: Ich persönlich denke, dass die Diskussion über eine größere Reichweite für viele Menschen weniger kritisch ist, da der durchschnittliche tägliche Arbeitsweg 40 Meilen oder 20 Meilen in eine Richtung beträgt. Dennoch kann ich verstehen, dass Menschen das gleiche Benutzererlebnis wie bei einem Verbrennungsmotor wünschen. Deshalb ist es wichtig, dass die gesamte Branche weiter daran arbeitet, die Vorteile von Elektrofahrzeugen zu nutzen. Keysight ist Mitglied verschiedener Branchengruppen wie der Charging Interface Initiative (CharIN) und Arbeitsgruppen rund um V2G – insbesondere UL-1741 und IEEE 1547. Standardisierung und Harmonisierung sind der Schlüssel für eine zuverlässige und interoperable Rolle von Elektrofahrzeugen und Ladestationen.

Die Sektoren Mobilität und Energie werden sich überschneiden – und nicht nur die Automobilzulieferer, sondern die gesamte Branche muss die Interoperabilität innerhalb des gesamten Ökosystems sicherstellen.

Lynchen: MAHLE engagiert sich für elektrische Antriebe und intelligentes Laden, damit E-Mobilität erschwinglich, einfach und zuverlässig wird. Beispielsweise hat MAHLE ein intelligentes Ladeinfrastruktursystem namens chargeBIG entwickelt. Es eignet sich für zwei Drittel aller Ladevorgänge, wenn Fahrzeuge über einen längeren Zeitraum abgestellt sind. Wir laden ein Fahrzeug so schnell wie nötig, nicht so schnell wie möglich. Das spart Geld für den Investor und schont die Fahrzeugbatterien. Wir arbeiten auch am kabellosen Laden. Gemeinsam mit Siemens entwickelt MAHLE ein Gesamtsystem aus Infrastruktur und Automobiltechnik, um Maßstäbe für induktive Ladesysteme zu setzen. Für diese Ladetechnologie haben wir ein neues Positionierungssystem vorgestellt, bei dem das Fahrzeug die Induktionsoberfläche im Boden erkennt und dem Fahrer eine Positionierungshilfe bietet.

Wie bereits erwähnt, hängen die Lebensdauer der Batterie, die Reichweite des E-Autos, die Leistung des Antriebssystems und die Schnellladefähigkeit stark vom Thermomanagementsystem ab. Dadurch erhöht sich die Komplexität des Systems deutlich. Um diese Komplexität nochmals zu reduzieren und gleichzeitig die Effizienz zu steigern, hat MAHLE ein neues Thermomanagementmodul entwickelt. Es vereint beispielsweise Wärmetauscher, Kühlmittelpumpen, Kondensator, Kältemaschine, Sensoren und Ventile in einer kompakten Einheit. Das reduziert Bauraum, Entwicklungsaufwand und Kosten. Gleichzeitig wird das Gesamtsystem deutlich effizienter: Bis zu 20 Prozent mehr Reichweite lassen sich mit dem MAHLE Modul im Systemverbund mit Wärmepumpe im Vergleich zu einer reinen Elektroheizungsarchitektur erzielen. Die höhere Kühlleistung verbessert auch die Schnellladefähigkeit. Schließlich tragen wir mit unseren Lösungen dazu bei, maximale Leistung aus Batterien, Brennstoffzellen oder Kraftstofftanks zu erzielen, indem wir Energieverluste minimieren.

Marvin C. KroegerBusiness Development Manager für Elektrofahrzeuge, Keysight Technologies Marvin leitet die Geschäftsentwicklung für Elektrofahrzeuge (EV) bei Keysight, wo er ein tiefes Verständnis der E-Mobilitätsanwendungen der Kunden auf geschäftlicher, technischer und Prozessebene erlangt hat. Er beschäftigt sich leidenschaftlich mit der Zukunft von Elektrofahrzeugen und leitet ein Team von Lösungsexperten, um Automobilherstellern dabei zu helfen, Trends zu antizipieren und Teststrategien zu entwickeln, die bessere Elektrofahrzeuge und Ladegeräte schneller auf den Markt bringen. Erfahren Sie hier mehr.

Peter LynchPräsident, MAHLE Industries Inc. Als Präsident von MAHLE Industries ist Peter Lynch in einer Doppelrolle tätig: Er leitet als Präsident die nordamerikanischen Verwaltungsaktivitäten und überwacht gleichzeitig die Vertriebsstrategie für MAHLE Standorte in Nordamerika. Peter steuert die regionalen Initiativen, Richtlinien und Praktiken zur Unterstützung der Mission von MAHLE, die Zukunft der Mobilität mit Effizienz in Bewegung zu gestalten. http://www.mahle.com

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