Geen producten in je winkelwagen.
Wat drijft EV vooruit?
De auto-industrie maakt een grote verschuiving door, waarbij de meeste autofabrikanten zeggen dat de komende tien jaar ingrijpender zullen zijn dan de voorgaande twee decennia. Alles, van materialen en benzine tot prijzen en bedrijfsmodellen, zal in de komende paar jaar ingrijpende veranderingen teweegbrengen, waardoor elektrische voertuigen (EV's) op grote schaal ingang zullen vinden. De overstap naar een schonere en efficiëntere manier van transport heeft evenveel te maken met overheidsbeleid en de erkenning om te streven naar meer efficiëntie als met baanbrekende doorbraken in de autotechnologieën.
Overheidssubsidies en -beleid
De vroege adoptie van elektrische lichte voertuigen (LDV's) werd ondersteund door aanzienlijke belastingvoordelen, die de groei van de EV-fabricage en batterij-industrie stimuleerden. De programma's, die aankoopsubsidies en/of kortingen op de aankoop- en registratiebelasting van auto's omvatten, waren bedoeld om de prijskloof tussen elektrische en conventionele voertuigen te overbruggen.
Subsidies voor EV's worden meestal beschouwd als een eenmalige maatregel. Toch geven veel landen momenteel subsidies aan EV-klanten, waarbij subsidies goed zijn voor bijna de helft van alle EV-aankopen. Subsidies kunnen geleidelijk worden afgebouwd naarmate de EV-technologie de prijzen aanzienlijk verlaagt. Deze geleidelijke afschaffing kan worden aangevuld met heffingen op traditionele auto's om de negatieve externe effecten van hun uitstoot te compenseren.
Milieukwesties
Omdat transport de belangrijkste oorzaak is van klimaatverandering en een belangrijke bron van andere vervuilende stoffen die de menselijke gezondheid schaden, wordt het elektrificeren van onze auto's geprezen als een cruciale maatregel.
Het gebruik van elektrische auto's wordt steeds belangrijker om de doelstellingen voor brandstofbesparing en CO2-uitstoot te halen. De grootste doelstelling van de Europese Unie had een aanzienlijke impact op de verkoop van elektrische auto's. goed voor 18,0% van het totale aantal autoregistraties in 2021, tegenover 10,5% in 2020.de snelste jaarlijkse groei ooit. Als oplossing voor de schadelijke effecten van vervuiling door voertuigen met een verbrandingsmotor (ICE), hebben sommige regeringen verkoopdoelstellingen voor elektrische voertuigen opgesteld waaraan voldaan moet worden. Het ZEV-beleid (Zero Emission Vehicle) van Californië werd voor het eerst geïmplementeerd in 1990 en leidde tot een snellere overgang naar EV's, die daar in 2021 10% van de verkoop van nieuwe auto's uitmaakten.
De verbrandingsmotor is de afgelopen eeuw een daverend succes geweest, maar we komen nu al in de buurt van iets veel beters, iets veel eenvoudigers dat ons de mobiliteit zal blijven bieden waaraan we gewend zijn geraakt, maar op een schonere, lichtere en verstandigere manier - elektrische voertuigen.
Belangrijkste onderdelen van de huidige EV
De moderne EV is meer dan een concept en de primaire componenten kunnen gemakkelijk als volgt geïdentificeerd worden:
Batterij
De batterij dient als energiebron en is het duurste onderdeel van de EV. De elektriciteit die in de batterij is opgeslagen, wordt gebruikt om de elektrische motor aan te drijven die de wielen laat draaien, fluisterstil en zonder uitstoot. Vanwege de hoge vervangingskosten moeten accu's van elektrische auto's zo lang mogelijk meegaan, in tegenstelling tot draagbare apparaten die na een paar jaar stuk gaan.
De accucapaciteit bepaalt hoe ver je auto kan rijden. Hoe groter de capaciteit, hoe groter de afgelegde afstand. De actieradius van het voertuig vergroten door extra batterijen toe te voegen is niet de beste oplossing. Het verhoogt het gewicht en beperkt de beschikbare ruimte onnodig. Als gevolg daarvan lijden het brandstofverbruik en de energie-efficiëntie eronder. Kleinere en energiezuinigere batterijen gebruiken is de beste methode om de rijafstand te vergroten.
Batterijlader/boordlader
EV's krijgen hun acculading van het elektriciteitsnet via laadstations die zich ofwel thuis, op openbare plaatsen of op privéterreinen bevinden. De ingebouwde lader zet enkelfasige netstroom om in gelijkstroom voor opslag in de batterij en regelt de hoeveelheid stroom die naar de batterij wordt gestuurd, waardoor oververhitting van zowel de batterij als het toevoersysteem/lader wordt voorkomen.
Stroomomvormer
De omvormer is het apparaat dat gelijkstroom met hoge spanning en hoge stroomsterkte van de accu's van een elektrisch voertuig omzet in wisselstroom voor de motor. De uitgang is een "blokgolf" in zijn meest basale vorm en is beter geschikt voor wisselstroommotoren die binnenin magnetische velden bevatten die tijd nodig hebben om in sterkte toe- en af te nemen.
Fabrikanten van omvormers voor voertuigen streven er altijd naar om het ontwerp en de efficiëntie van hun producten te verbeteren. Recentelijk heeft de integratie van een omvormer met een motor of omvormer veel aandacht gekregen van fabrikanten. Een motor met een geïntegreerde omvormer of een enkele vermogensmodule die de functionaliteit van een omvormer en DC-DC-omvormer combineert, biedt bijvoorbeeld een betere efficiëntie en vermindert tegelijkertijd de ruimte en het gewicht van het voertuig.
Elektrische motor
EV-motoren werken door één paar magneten of elektromagneten aan een as (de rotor) en een ander paar aan de behuizing eromheen (de stator) te bevestigen. Om motoren te laten draaien is wisselende elektriciteit nodig, anders zou de elektromagnetische kracht hun noord- en zuidpolen gewoon aan elkaar vastzetten. De EV-motor gebruikt deze aantrekkende en afstotende krachten om de as te laten draaien, elektriciteit om te zetten in koppel en uiteindelijk de wielen te laten draaien door periodiek de polariteit van één set elektromagneten om te keren. Deze magnetische/elektromagnetische krachten zijn ook in staat om beweging terug om te zetten in elektriciteit, zoals bij regeneratief remmen.
Batterijbeheersysteem (BMS)
De term "Battery Management System" verwijst naar een elektrisch systeem dat een oplaadbare batterij regelt om ervoor te zorgen dat deze effectief en veilig functioneert (BMS). Het is in wezen het brein van het voertuig en is ontworpen om de eigenschappen van het accupakket en de cellen bij te houden. Het gebruikt deze informatie om veiligheidsproblemen te verminderen en de prestaties van de batterij te verbeteren. Elk voertuigmodel heeft een uniek BMS.
Toekomstige ontwikkeling van EV
De groei van EV's en hybride elektrische voertuigen (HEV's) neemt toe en tegen 2025 zullen EV's en HEV's goed zijn voor naar schatting 30% van alle voertuigverkopen. Dit vereist zeer zeker een landelijke oplaadinfrastructuur en voortdurend onderzoek en ontwikkeling met het uitdrukkelijke doel om de uitlaatemissies van lichte voertuigen in de VS tegen 2035 te elimineren en idealiter koolstofneutraliteit te bereiken in wereldwijde producten en activiteiten tegen 2040.
Volgens een McKinsey-rapport uit 2021 zou de jaarlijkse vraag naar stroom voor het opladen van EV's stijgen van 11 miljard kilowattuur (kWh) tot 230 miljard kWh in 2030 naarmate het aantal EV's op de weg toeneemt. De voorspelde vraag in 2030 komt overeen met ongeveer 5% van het huidige totale stroomverbruik van alleen de Verenigde Staten. Er zouden ongeveer 30 miljoen opladers nodig zijn om in één jaar zoveel stroom te leveren. Het merendeel van deze laders zou in woningen worden geplaatst, maar 1,2 miljoen zouden publieke laders zijn, die zouden worden geïnstalleerd op plaatsen waar veel mensen onderweg zijn en op plaatsen waar voertuigen voor langere tijd worden geparkeerd. De kosten van hardware, ontwerp en installatie voor deze hoeveelheid openbare oplaadinfrastructuur worden geschat op miljoenen dollars. Net als de meeste andere technologieën die we dagelijks gebruiken, zijn ze voor hun bruikbaarheid sterk afhankelijk van een netwerk.
Geavanceerde batterijtechnologieën
Vanaf 2012 zijn de batterijprijzen in vier jaar tijd met 50% gedaald, waardoor EV aantrekkelijker is geworden. Het is niet alleen de prijs, maar ook technologische doorbraken die EV de laatste tijd nog aantrekkelijker maken.
Een lithium-ion accu heeft een vloeibare elektrolyt, maar een solid-state accu heeft, zoals de naam al zegt, een vaste elektrolyt. De voordelen van solid-state batterijen zijn dat ze lichter zijn, een hogere energiedichtheid hebben, een groter bereik hebben en daardoor sneller opladen.
GM en Honda hebben verklaard dat ze technologie, ontwerp- en productiestrategieën gaan delen om wereldwijd betaalbare en aantrekkelijke EV's te kunnen leveren. GM streeft al naar de ontwikkeling van nieuwe technologieën zoals lithium-metaal, silicium en dezelfde solid-state batterijen, evenals productiemethoden die kunnen worden gebruikt om de fabricageprocessen van batterijcellen snel te upgraden en bij te werken, terwijl Honda verder werkt aan de ontwikkeling van all-solid-state batterijtechnologie, die het ziet als een cruciaal onderdeel van elektrische voertuigen in de toekomst.
Verbeterde efficiëntie van elektrische tractiemotoren
Fabrikanten van grote aantallen zijn huiverig geweest voor het gebruik van permanente-magneetmotoren vanwege de afhankelijkheid van zware zeldzame aardmetalen waarvan China 35-40% van de wereldreserves bezit.
De vooruitgang in de ontwikkeling van solid-state batterijen, die al besproken is, is zeker één trend die ervoor zal zorgen dat de efficiëntie van de EV's die in de komende jaren op de markt zullen komen veel beter zal zijn dan wat er nu beschikbaar is, maar er worden overal langs de aandrijflijn verbeteringen aangebracht.
Geïntegreerde voedingsmodules
De vermogenshalfgeleidermodules die gebruikt worden in omvormers zijn verantwoordelijk voor de elektrische vermogensoverdracht tussen de bron en de belasting. De efficiëntie van dergelijke systemen is verbeterd dankzij de vooruitgang in WBG-gebaseerde apparaten zoals SiC, MOSFET's en HEMT's. Deze verbeterde efficiëntie, die ruwweg drie keer zo hoog is als die van silicium, is te danken aan een grotere bandkloof, d.w.z. de energie die nodig is om een elektron toegankelijk te maken om elektriciteit te geleiden. Een SiC-apparaat kan bijvoorbeeld een elektrisch veld weerstaan dat bijna tien keer zo groot is als dat van silicium voordat het defect raakt, waardoor SiC-apparaten bij aanzienlijk hogere spanningen kunnen werken dan vergelijkbare siliciumstructuren.
DC-Link condensatoren
De term "DC link" wordt gebruikt om het punt te beschrijven waar twee stroomomzettingsfasen samenkomen en een energieopslagapparaat (d.w.z. de condensator) dient als buffer voor elke fase, waarbij de pulsen worden afgevlakt en de piek-tot-piekrimpel wordt verminderd. Er zijn verschillende types condensatoren die gebruikt kunnen worden in EV tractie toepassingen en ze kunnen verdeeld worden in twee hoofdgroepen: elektrostatische en elektrolytische condensatoren.
Hoewel elektrolytische condensatoren de populairste keuze zijn voor conventionele motoraandrijvingstoepassingen, zijn ze door hun korte levensduur, beperkte stroomgeleidingscapaciteit en laagfrequente werking niet geschikt voor gebruik als DC-link condensatoren in EV-omvormers.
Elektrostatische condensatoren hebben daarentegen een apolaire constructie waarbij plastic films en keramiek als diëlektricum worden gebruikt. Condensatoren met een diëlektricum van plastic folie (met name polypropyleen) hebben een zeer lage equivalente serieweerstand (ESR) omdat er geen stroom door een elektrolyt hoeft te lopen. Elektrostatische condensatoren kunnen in zeer hoge spanningen worden geproduceerd en kunnen zowel in AC- als DC-circuits worden gebruikt.
We streven er altijd naar om op de hoogte te blijven van trends in de EV-markt en nodigen je uit om een kijkje te nemen op de inkoopopties verkrijgbaar bij TECHDesign. Laat ons team van specialisten u helpen bij het vinden van de ideale oplossing voor jouw behoeften.