Wie Elektroautolabore funktionieren

Mit freundlicher Genehmigung von Nissan USA

Die globale Erwärmung, die Abhängigkeit von ausländischem Öl und der hohe Benzinpreis lassen die Menschen über alternative Kraftstoffe für die Autos der Zukunft nachdenken. Während es viele potenzielle neue Brennstoffe gibt, ist einfacher Strom einer der am meisten erforschten und vielversprechendsten.

Autohersteller haben bereits begonnen, mit Elektrofahrzeugen zu experimentieren. Elektrische Fahrzeuge haben drei grundlegende Teile: die Batterien, welche sind die Stromquelle für das Auto; das Motor-, die die Energie in nutzbare Energie umwandelt, die die Räder drehen kann; und das Regler, Das funktioniert wie ein großer Dimmer, um den Strom zu regulieren.

Zum Auftanken eines Elektrofahrzeugs (EV) benötigen Sie lediglich eine Steckdose. Jede normale Haushaltssteckdose reicht aus, aber eine Steckdose mit höherer Spannung erledigt die Arbeit schneller. Einige Städte, wie Portland, Oregon, installieren Ladegeräte am Straßenrand, damit aktuelle und zukünftige Elektrofahrzeuge ihre Batterien selbst aufladen können, während ihre Besitzer arbeiten oder Besorgungen erledigen.

-Die heute verfügbaren Elektrofahrzeuge können noch nicht alle benzinbetriebenen Autos und Lastwagen auf der Straße ersetzen. Die EV-Geschwindigkeiten sind normalerweise niedrig und liegen bei 56 Kilometern pro Stunde. Die meisten Elektrofahrzeuge können ungefähr 64 Kilometer pro Ladung zurücklegen, was ungefähr der Entfernung entspricht, die der durchschnittliche tägliche amerikanische Pendelverkehr aufweist. Die Autos können über Nacht an einer normalen Steckdose oder in wenigen Stunden an einer Hochspannungssteckdose aufgeladen werden. Sie haben auch keine Emissionen.

Die meisten Fortschritte bei Elektrofahrzeugen liegen in der Batterietechnologie und im Batteriedesign. Blei-Säure-Batterien wurden jahrzehntelang verwendet - sogar in den frühen neunziger Jahren, als Elektrofahrzeuge zum ersten Mal populär wurden. Blei-Säure-Batterien bringen die Menschen jedoch nicht so weit oder so schnell, wie wir möchten. Lesen Sie weiter, um herauszufinden, wo und wie Labore daran arbeiten, Elektrofahrzeuge für moderne Verbraucher zu verbessern.

Inhalt

1. University EV Labs
2. Hersteller EV Labs
3. Experimentelle EV Labs

Wie dieser Tacho des Nissan Altima EV deutlich macht, benötigen Elektrofahrzeuge nicht viel Benzin, um effektiv zu fahren. Kristen Hall-Geisler

Wenn Forschung betrieben und Durchbrüche erzielt werden müssen, ist es sinnvoll, dass dies in einem Universitätslabor geschehen würde. Einige Universitäten haben Laboratorien für Batterien und Elektrofahrzeuge, aber wir werden uns zwei ansehen, die veranschaulichen, was an Schulen auf der ganzen Welt getan wird.

Universität von Massachusetts in Lowell

Universität von Massachusetts bei Lowell

Auf dem Lowell-Campus der University of Massachusetts (UMass) arbeiten Professoren für Maschinenbau und Elektrotechnik mit Studenten des Zentrums für Elektroauto und Energieumwandlung (EC & EC) zusammen. Das Zentrum umfasst fünf Labore: das Labor für erneuerbare Energien, das Labor für Elektroautos, das Labor für Batteriebewertung, das Labor für Leistungselektronik und das Labor für fortgeschrittene Verbundwerkstoffe und Textilien.

Das EC & EC bei UMass-Lowell deckt in diesen fünf Labors viele Themen ab, von der Energie, die in Batterien verbraucht wird, bis zur Unfallsicherheit neuer Fahrzeugkonstruktionen. Das Zentrum legt jedoch einen besonderen Schwerpunkt auf erneuerbare Energien. Damit ein Elektrofahrzeug ein echtes emissionsfreies Fahrzeug ist, sollte auch die Stromquelle, mit der die Batterien aufgeladen werden, sauber sein. Dies hat das Zentrum veranlasst, verbesserte Photovoltaikzellen für Sonnenkollektoren und effizientere Möglichkeiten zur Umwandlung von Windenergie in Elektrizität zu entwickeln. Das Ergebnis dieser Arbeit sind Produkte, die in der Branche für saubere Energie eingesetzt werden können, und Studenten, die über das technische Know-how verfügen, um nach ihrem Abschluss im Bereich Elektrofahrzeuge zu arbeiten und Innovationen zu entwickeln.

Universität von Kalifornien in Davis

Universität von Kalifornien bei Davis

Ingenieure des Forschungszentrums für Plug-in-Hybrid-Elektrofahrzeuge (PHEV) in Davis, Kalifornien, arbeiten an Elektrofahrzeugen mit erweiterter Reichweite. (Denken Sie daran, dass die meisten Standard-Elektrofahrzeuge nur eine Reichweite von 64 km pro Ladung haben.) Das Programm wird von der University of California am Davis Institute of Transportation Studies durchgeführt, das seine Forschung auf das Verbraucherende von PHEV konzentriert. Diese Autos unterscheiden sich ein wenig von rein elektrischen Fahrzeugen darin, dass sie einen kleinen zusätzlichen Benzinmotor haben, aber sie können ihre Batterien trotzdem mit einer Standardsteckdose aufladen.

In einem der Projekte des PHEV-Forschungszentrums wurden neue Instrumente im Armaturenbrett des Fahrzeugs evaluiert, mit denen der Fahrer in Echtzeit Informationen über Energieverbrauch, CO2-Emissionen und mehr erhalten kann. Die Ingenieure des Zentrums arbeiteten auch daran, die Ladetechnologien zu verbessern und neue Batterietechnologien zu evaluieren, insbesondere die neuesten Lithium-Ionen-Zellen. Sie arbeiteten auch daran, die Lebenszykluskosten von PHEVs zu ermitteln, einschließlich Herstellungs-, Wartungs- und Emissionsausgaben.

Lesen Sie weiter, um herauszufinden, was Autohersteller in ihren Labors tun, um diese EV-Technologien dem Verbraucher zugänglich zu machen.

Wenn GM sein Versprechen einhalten kann, könnte der Chevy Volt bis 2010 Elektroautos in die Massen bringen. Kristen Hall-Geisler

-

Während die Universitäten Elektrofahrzeuge auf der Suche nach potenziellen Problemen untersuchen, einschließlich Problemen mit Stromquellen, Batterien und Lebensdauerkosten, erforschen Autohersteller auch die EV-Technologie, um diese Autos effektiv zu bauen und an alltägliche Fahrer zu verkaufen.

Bevor ein Elektrofahrzeug der Öffentlichkeit vorgestellt werden kann, muss es im Labor und auf der Strecke vollständig getestet werden. Die Batterien müssen zuverlässig und sicher sein, das Auto muss den Anforderungen von Verbrauchern und Herstellern entsprechen und alles muss zu einem angemessenen Preis geliefert werden. Das ist eine große Aufgabe, aber fast jeder große Hersteller arbeitet in seinen Labors daran. Möglicherweise haben Sie sogar von dem Erstellungsprozess für den Chevrolet Volt gehört, ein Elektrofahrzeug mit erweiterter Reichweite (E-REV). GM hat seit seiner Einführung als Konzeptauto auf der Detroit Auto Show 2007 all seine Kraft in den Bereichen Technik, Design und Marketing in dieses Auto gesteckt.

Die meisten Konzeptautos, die auf Autoausstellungen Aufmerksamkeit erregen, können nicht gefahren werden, und nur wenige schaffen es in die Produktion. GM versprach jedoch, den Chevy Volt bis 2010 auszuliefern, wodurch seine Labore auf Overdrive umgestellt wurden. Zuerst mussten sie einen sicheren und funktionsfähigen Antriebsstrang entwickeln. Der Volt wird mit Lithium-Ionen-Batterien betrieben und verfügt über einen kleinen Benzinmotor (oder einen E85-Motor, der für eine Ethanol-Benzin-Mischung gebaut wurde), der die Batterien nach etwa 64 Kilometern rein elektrischer Energie auflädt Fahren.

Selbst wenn das Unternehmen groß und das Produkt wichtig ist, ist es manchmal einfacher, schneller und billiger, Produktforschung und -entwicklung auszulagern, als das Rad in Ihrem eigenen Labor neu zu erfinden. Als Beispiel entschied sich GM, die Batterien für den Volt von einer anderen Firma zu beziehen. Nach monatelanger Suche entschied sich das Unternehmen für Lithium-Ionen-Batterien von LG.

Andere Unternehmen möchten einfach so viele Teile wie möglich kontrollieren und sind bereit, in die Labore zu investieren, die für ihre Erstellung erforderlich sind. Nissan ist nur ein Autohersteller, der in Japan über ein eigenes Batterielabor vor Ort verfügt, das derzeit nach Stromquellen für seine zukünftigen Elektrofahrzeuge und Hybrid-Elektrofahrzeuge sucht. Ingenieure arbeiten mit kleineren Prototypversionen der Lithium-Ionen-Autobatterien in voller Größe, um ihre Speicherkapazität zu bestimmen. Sie verwenden diese kleineren Prototypen, um die Sicherheit verschiedener Materialien zu bewerten, die zur Erzeugung der elektrischen Reaktionen verwendet werden, die das Auto antreiben.

Allerdings werden nicht alle innovativen Arbeiten an Elektrofahrzeugen in großen Universitäts- oder Unternehmenslabors durchgeführt. Als nächstes werden wir über einige der kleinen Unternehmen und abenteuerlustigen Enthusiasten sprechen, die in Labors und Garagen experimentieren.

Im Inneren des Chevrolet Volt Elektrofahrzeugs. Kristen Hall-Geisler

Jim Husted repariert elektrische Gabelstaplermotoren, um seinen Lebensunterhalt in seinem Geschäft in Redmond, Ore, zu verdienen. Während seiner Reparaturrunden traf er John Wayland, der in seiner Freizeit Rennen gegen einen Datsun fährt, der auf elektrischen Strom umgestellt wurde. Wayland zeigte Husted die beiden modifizierten Gabelstaplermotoren unter der Motorhaube seines Rennwagens White Zombie.

Husted dachte, er könnte es besser machen, also ging er zurück in sein Geschäft und spielte mit Motoren, bis er eine Lösung für Waylands Zwei-Motor-Problem fand. Er nahm einige Änderungen an der Ausrüstung vor und koppelte die beiden Motoren Ende an Ende miteinander. Die Motoren wogen jetzt 11 kg weniger und waren 18 Zentimeter kürzer, was zu kürzeren Streckenzeiten für Wayland führte. Das resultierende Zwei-Kraftfahrzeug wurde lila lackiert und als Siamese 8 bezeichnet.

Husted experimentiert seitdem in seinem Laden. Er hat Motoren für das rekordverdächtige elektrische Motorrad KillaCycle produziert und 1910 einen Elektromotor für das jahrhundertealte pferdelose Wagenprojekt eines anderen EV-Enthusiasten restauriert [Quelle: Hi-Torque Electric].

Manchmal kommt der Einfallsreichtum eines Unternehmers und des Universitätslabors zusammen, um eine nützliche Technologie zu schaffen. A123Systems, dessen Lithium-Ionen-Batterien sowohl für White Zombie als auch für KillaCycle rekordverdächtige Drag-Strip-Zeiten liefern, verwendete Nanotechnologien, die am Massachusetts Institute of Technology entwickelt wurden, um seine Batterien herzustellen. A123Systems verfügt über eines der größten Lithium-Ionen-Forschungs- und Entwicklungsteams in den USA. Die Forschungs- und Entwicklungsteams haben die nanoskaligen Materialien des Massachusetts Institute of Technology in ihren eigenen Labors verwendet und eine Batterie entwickelt, die mehr als 10 Jahre lang realen Missbräuchen standhält Verwenden Sie immer noch umweltfreundliche Technologie.

Es wird lange dauern, bis benzinbetriebene Autos unsere Straßen endgültig verlassen, aber Labore auf allen Ebenen arbeiten daran, den Verbrauchern einen sicheren, zuverlässigen, schnellen und unterhaltsamen Transport mit Elektroantrieb zu ermöglichen. Dank der Innovationen, die in diesen Labors entwickelt wurden, kann Ihr nächstes Auto von den Sonnenkollektoren auf Ihrem Dach angetrieben werden.

-

Verwandte Artikel

• Wie Elektroautos funktionieren
• Wie Brennstoffzellen funktionieren
• Wie Solarzellen funktionieren
• Wie Hybridautos funktionieren
• Wie die Wasserstoffwirtschaft funktioniert
• Elektroauto-Quiz

Weitere großartige Links

• A123Systeme
• Chevy Volt Offizielle Seite
• National Electric Drag Racing Association
• Universität von Kalifornien in Davis - Plug-In-Forschungszentrum für Hybrid-Elektrofahrzeuge
• Universität von Massachusetts in Lowell - Zentrum für Elektroauto und Energieumwandlung

Quellen

• A132Systems.com. (Zugriff am 26. Februar 2009) http://www.a123systems.com/
• Zentrum für Elektroauto und Energieumwandlung (EC & EC). Universität von Massachusetts in Lowell. (Zugriff am 18. Februar 2009) http://www.uml.edu/centers/ecec/
• Chevrolet.com. "Chevy Volt: Die Zukunft ist elektrisierend." (Zugriff am 26. Februar 2009) http://www.chevrolet.com/electriccar/
• GM Volt. (Zugriff am 18. Februar 2009) http://gm-volt.com/
• Hayashi, Tatsuhiko. "Nissan zeigt im Labor für Elektroautobatterien." Tech-On. (Zugriff am 18. Februar 2009) http://techon.nikkeibp.co.jp/english/NEWS_EN/20080822/156726/
• Gedrängt, Jim. Hi-Torque Electric. (Zugriff am 18. Februar 2009) http://www.hitorqueelectric.com/
• Kaho, Todd. "Vorschau: 2011 Chevy Volt Electric." GreenCar.com. 22. September 2008. (Zugriff am 26. Februar 2009) http://www.greencar.com/articles/preview-2011-chevy-volt-electric.php
• Plug-In-Forschungszentrum für Hybridfahrzeuge. Universität von Kalifornien in Davis. (Zugriff am 18. Februar 2009) http://phev.ucdavis.edu/