Techniktrends der Elektromobilität: Das ändert sich 2023 bei E-Autos

E-Autos werden leistungsfähiger, die Batterie- und Motorentechnik entwickelt sich weiter, Assistenzsysteme werden intelligenter. Wir liefern euch einen Überblick über die aktuellen Techniktrends der Elektromobilität.

E-Autos sind längst noch nicht ausentwickelt. Immer leistungsfähigere E-Motoren, Batterien und Assistenzsysteme kommen zum Einsatz. Der globale Wettbewerb um Reichweite, Performance und Komfort ist im vollen Gange. Dabei spielt das Leistungsgewicht eine große Rolle, Batterien sind schwer. E-Autos wiegen um bis zu 30 Prozent mehr als ihre Verbrenner-Kollegen, unabhängig von der Fahrzeugklasse. Die große Herausforderung ist also die Gewichtsreduktion, sowie die Steigerung der Batterieleistung und der Reichweite. Letztendlich sollte ein E-Auto aber auch bezahlbar bleiben und für jedermann zugänglich sein. Ein Zielkonflikt, der sich mit intelligenten Technologien und der Steigerung der Stückzahlen optimieren lässt.

Die Energiedichte ist neben der Gewichts- und Kostenreduzierung der ausschlaggebende Faktor bei den Batterien. Momentan kommen meist Lithium-Ionen-Batterien zum Einsatz. Die Technik ist ausgereift, die Lebensdauer gut, sie funktionieren sicher und zuverlässig. Doch es gibt auch Nachteile: Li-Ion-Batterien sind relativ schwer, die Ladezeiten gestalten sich relativ lang. Schnellladetechnologien müssen sich erst weiter etablieren, was auch von der Leistungsfähigkeit der Netzinfrastruktur abhängt. Auch die Kosten sind relativ hoch. Sie werden jedoch durch Hochfahren der Produktionszahlen sinken. Zudem enthalten Li-Ion-Batterien Materialien, die bei falschem Recycling umweltschädlich sein können. Doch auch die Recyclingverfahren werden immer weiter verbessert.

Vielversprechende Alternativen zu Li-Ion-Batterien sind Festkörperbatterien. Hier kommen keine flüssigen Elektrolyte zum Einsatz. Der Vorteil ist die höhere Energiedichte und die höhere Sicherheit. Auch Natrium-Ionen, Zink-Luft-Batterien sind in der Entwicklung.

Interessant ist die sogenannte SALD-Batterie (Spatial-Atom-Layer-Deposition). Auf Basis der Li-Ion-Technik kommen Nanotechnologien zum Einsatz. E-Autos sollen so künftig weit mehr als 1000 km Reichweite schaffen. Die Ladezeit sei fünfmal schneller. Im Bereich der Batterietechnik tut sich also einiges!

In modernen E-Autos kommen elektrische Nieder- oder Hochvolt-, Luft- oder Wasserheizer zur Erwärmung des Innenraums sowie zur Konditionierung der Hochvoltbatterien zum Einsatz. Bei der Luftheizung wird, ähnlich wie bei einem Fön, die Luft an Heizwendeln vorbeigeleitet, die sie erwärmen. Dabei kommen PTC (Positive Temperature Coefficients)-Heizelemente zu Einsatz. Bei einer Wasserheizung wird – ebenfalls elektrisch – Wasser in einem Kreislauf erwärmt und so die Wärme in den Fahrzeuginnenraum abgegeben.

Eine effizientere Lösung ist der zusätzliche Einsatz einer Wärmepumpe. Nur bei hohem oder schnellem Heizbedarf kommt ein PTC-Zuheizer zum Einsatz. Die Wärmepumpe entzieht selbst der kalten Außenluft im Winter Wärmeenergie. So ist es möglich, dass man aus einer Kilowattstunde aus den Batteriezellen des E-Autos bis zu drei Kilowattstunden Energie in Wärme umwandeln kann. Und es geht noch effektiver: Auch der Elektromotor und die Batterien selbst erzeugen Wärme, wenn auch in geringem Umfang. Auch diese Abwärme kann zusätzlich zur Innenraumheizung genutzt werden.

Beim E-Auto existieren weniger Antriebskomponenten, die regelmäßig überprüft und gewartet werden müssen. Auch das Motoren- und Getriebeöl fällt weg, wenngleich nichtleitende Öle zur Schmierung und Temperaturabführung in elektrischen Antriebseinheiten zum Einsatz kommen. Essentiell jedoch ist das Thermomanagement, dem zukünftig im Kfz-Service das Augenmerk gilt. Experten sprechen gleichsam beim Service von E-Autos vom neuen „Ölwechsel“, geht es um die Wartung des Thermomanagementsystems und dem Wechsel der Kühlmedien. Zusätzlich kann unterstellt werden, dass beispielsweise Fahrwerkskomponenten wie Lager oder Dämpfer einem höheren Verschleiß unterliegen. E-Autos sind einfach schwerer und verfügen teils über eine höhere Leistung.

Um die „E-Technik“ zu beherrschen müssen sich Mitarbeiter von Kfz-Werkstätten entsprechend weiterbilden. Diverse Qualifikationen sind nötig, um überhaupt an Hochvoltfahrzeugen arbeiten zu dürfen. HELLA bietet dazu umfassende Schulungen an. Hinzu kommt die geeignete Werkstattausrüstung. Im Zweifel fängt dies bei der Hebebühne an, die mehr Gewicht stemmen muss, auch der Arbeitsplatz muss mit entsprechenden Sicherheitsvorkehrungen ausgestattet sein. Im Ergebnis wird den Kfz-Betrieben die Arbeit jedoch nicht ausgehen. Im Gegenteil: Es kommen neue „hochspannende” Aufgaben auf sie zu!