Die Mobilität von morgen gestalten: EV-Antriebsstrang-Fortschritte und die Marktführerschaft im asiatisch-pazifischen Raum im Fokus

EINLEITUNG

Der Antriebsstrang eines Fahrzeugs ist für die Erzeugung der zum Bewegen der Räder benötigten Leistung verantwortlich. Elektrofahrzeuge verfügen über ein viel einfacheres Antriebssystem, das aus einer viel kleineren Anzahl von Komponenten besteht als das von Fahrzeugen, die von einem Verbrennungsmotor angetrieben werden. Im Allgemeinen besteht der EV-Antriebsstrang aus einem Akkupack, Wechselrichtern für die Leistungsübertragung und einem oder mehreren Elektromotoren, die durch einen Endantrieb verbunden sind. Hybridfahrzeuge und Plug-in-Hybridfahrzeuge verfügen über zusätzliche Komponenten im Antriebsstrang, wie z. B. einen Verbrennungsmotor, ein spezielles Getriebe und eine Abgasanlage. Laut dem von UnivDatos Market Insights veröffentlichten Bericht beträgt der globale Markt für Elektrofahrzeugantriebe 235,7 Milliarden USD und wird voraussichtlich bis 2030 1.725,1 Milliarden USD erreichen.

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Abb. 1. Globaler Umsatz für verschiedene Elektrofahrzeuge, 2010-2022

Die Elektrofahrzeug-(EV-)Industrie hat in den letzten Jahren ein bemerkenswertes Wachstum erlebt, das durch technologische Fortschritte und ein gesteigertes Umweltbewusstsein angetrieben wurde. Der Antriebsstrang ist das Herzstück dieser Revolution, das komplizierte System, das für die Umwandlung von elektrischer Energie in mechanische Energie für den Antrieb verantwortlich ist.

Abbildung 2: Elektrofahrzeug-Antriebsstrangkomponente mit einem prozentualen Anteil am Preis

BATTERIEN

Das Fundament eines jeden Elektrofahrzeug-Antriebsstrangs liegt in der Batterie, und mit dem Aufkommen von Lithium-Ionen-Batterien hat es eine Revolution in der EV-Landschaft gegeben. Dies hat zu einer höheren Energiedichte, verbesserten Ladefähigkeiten und längeren Lebensdauern geführt, was zu einer größeren Reichweite für Elektrofahrzeuge geführt hat. Da die Batterietechnologie mit der Erforschung von Festkörperbatterien und anderen hochmodernen Entwicklungen immer weiter voranschreitet, kann man mit noch größeren Fortschritten bei Reichweite, Ladegeschwindigkeit und Kostenreduzierung rechnen.

Abbildung 3: Snapshot von Elektrofahrzeugbatterien

EFFIZIENTE MOTOREN

Die Effizienz der Motoren ist entscheidend, um das Potenzial von Elektrofahrzeugen zu maximieren. Permanentmagnet-Synchronmotoren (PMSMs) haben sich als bevorzugte Option herauskristallisiert, da sie für ihre hohe Effizienz, kompakte Größe und Drehmomenteigenschaften bekannt sind. Jüngste Fortschritte im Motorenbau, wie z. B. die Integration fortschrittlicher Materialien und optimierter Magnetkonfigurationen, haben die Leistung erhöht und die Gesamteffizienz verbessert. Darüber hinaus können durch die Integration von Motorsteuerungsalgorithmen und Vorhersagesoftware eine sanftere Beschleunigung, regenerative Bremsung und eine genaue Steuerung des Drehmoments erreicht werden, was zu einem optimalen Fahrerlebnis führt.

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LEISTUNGSELEKTRONIK

Die Leistungselektronik bildet eine wesentliche Verbindung zwischen der Batterie, dem Motor und anderen Komponenten des Antriebsstrangs. Diese elektronischen Systeme, wie z. B. Wechselrichter, Wandler und Motorsteuerungen, verwalten effektiv den Fluss elektrischer Energie und optimieren sowohl die Effizienz als auch die Leistung. Die Entwicklung der Leistungselektronik hat Energieverluste reduziert, das Wärmemanagement verbessert und die Leistungsdichte erhöht, was zu wirtschaftlicheren und kompakteren Antriebssträngen führt. Darüber hinaus wird erwartet, dass Innovationen bei Siliziumkarbid-(SiC-) und Galliumnitrid-(GaN-)Halbleitern die Leistungselektronik revolutionieren und höhere Schaltgeschwindigkeiten und geringere Verluste ermöglichen werden.

INTELLIGENTE SOFTWARE

Intelligente Softwarelösungen sind für die Weiterentwicklung des Antriebsstrangs unerlässlich geworden. Fortschrittliche Algorithmen und maschinelle Lerntechniken können die Effizienz des Antriebsstrangs optimieren, sich an veränderte Umweltbedingungen anpassen und die Leistung verbessern. Durch die Nutzung von Echtzeitdaten und die Analyse des Fahrerverhaltens ermöglichen prädiktive Steuerungen einen optimalen Energieverbrauch, vorausschauende Wartung und individuelle Fahrerlebnisse. Da die Branche weiterhin Konnektivität und Vehicle-to-Grid-Integration nutzt, werden Softwareentwicklungen für die Weiterentwicklung der Antriebsstrangoptimierung und des intelligenten Energiemanagements von entscheidender Bedeutung bleiben.

REGIONALE ANALYSE

Laut dem von UnivDatos Market Insights veröffentlichten Bericht wird der globale Markt für Elektrofahrzeugantriebe von der Region Asien-Pazifik dominiert, die im Jahr 2022 fast 59,2 % des Marktanteils erobert hat und voraussichtlich den Markt im Jahr 2030 mit einem Marktanteil von etwa 63,4 % im Jahr 2030 dominieren wird. Die Nachfrage nach Elektrofahrzeugbatterien in der Region Asien-Pazifik wächst rasant, was auf mehrere Faktoren zurückzuführen ist, darunter staatliche Maßnahmen, technologische Fortschritte, Investitionen von Batterieherstellern und Wirtschaftswachstum. Darüber hinaus ist die Region der weltweit größte Automobilmarkt, wobei Regierungen in Ländern wie China, Japan und Südkorea die Einführung von Elektrofahrzeugen aktiv fördern, um die Luftverschmutzung und die Kohlenstoffemissionen zu reduzieren. Dies hat zu einer gestiegenen Nachfrage nach Elektrofahrzeugen geführt, die wiederum eine Nachfrage nach EV-Antriebssträngen erzeugt hat. Die Einführung von Elektrofahrzeugbatterien (EV) nimmt in der Region Asien-Pazifik aufgrund des gestiegenen Bewusstseins für die Luftverschmutzung und die damit verbundenen Gesundheitsrisiken rapide zu. Gebiete innerhalb der Region Asien-Pazifik haben ein alarmierendes Ausmaß an Luftverschmutzung erlebt, und die Einführung von Elektrofahrzeugen hat sich als wirksam bei der Reduzierung von Emissionen und der Verbesserung der Luftqualität erwiesen. China beispielsweise hat ein Ziel festgelegt, dass der Absatz neuer Energiefahrzeuge bis 2025 20 % des Neuwagenabsatzes ausmachen soll. Darüber hinaus führt die hohe Akzeptanz von EV-Antriebssträngen zu einer breiten Palette erschwinglicher EV-Modelle. In den letzten Jahren haben zahlreiche Autohersteller, wie z. B. Hyundai und Kia, kostengünstige EV-Modelle mit größerer Reichweite und schnelleren Ladefähigkeiten auf den Markt gebracht, wodurch sie für Käufer attraktiver werden.

Abb. 4: Vergleichende Analyse des Marktanteils von Elektrofahrzeugantrieben zwischen 2022 und 2030.

BESEITIGUNG VON VERBRENNUNGSMOTOREN UND UMSTIEG AUF ELEKTROFAHRZEUGE

Eine der größten und wichtigsten Herausforderungen, vor denen die Welt je gestanden hat, ist die Eindämmung des Klimawandels durch die Reduzierung von Kohlenstoffemissionen. Technologische Innovationen spielen eine entscheidende Rolle bei der Bewältigung dieser Herausforderung und veranlassen alte und neue Industriemächte, ihre politischen Rahmenbedingungen zu reformieren, um kohlenstoffarme Investitionen und Innovationen zu fördern. Damit Elektrofahrzeuge zur Reduzierung der Fahrzeugemissionen beitragen können, ist es notwendig, sie in Energiesysteme zu integrieren, die Stromerzeugung zu dekarbonisieren, eine Ladeinfrastruktur bereitzustellen und nachhaltige Batterien herzustellen. Um dieses Ziel zu fördern, haben mehr als 20 Länder die vollständige Abschaffung des Verkaufs von Autos mit Verbrennungsmotoren (ICE) innerhalb von 10-30 Jahren angekündigt, wobei Schwellenländer wie Cabo Verde, Costa Rica und Sri Lanka zu den Anwendern gehören. Darauf aufbauend haben mehr als 120 Länder (die etwa 85 % des globalen Straßenfahrzeugbestands ausmachen, ohne Zwei-/Dreiräder) Zusagen für Netto-Null-Emissionen in den kommenden Jahrzehnten abgegeben.

Abbildung 5: Verbote für Verbrennungsmotoren oder Elektrifizierungsziele

FAZIT

Laut dem von UnivDatos Market Insights veröffentlichten Bericht über den globalen Markt für Elektrofahrzeugantriebe wird der Markt für Elektrofahrzeugantriebe in den kommenden Jahren ein deutliches Wachstum verzeichnen, das durch Fortschritte in der Batterietechnologie, effiziente Motoren, Leistungselektronik und intelligente Softwarelösungen angetrieben wird. Die Zeit ist gekommen, sich mit den komplizierten Details des Marktes für Elektrofahrzeugantriebe zu befassen. Batterien, Motoren, Leistungselektronik und Softwarelösungen arbeiten zusammen, um die Umwandlung von elektrischer Energie in mechanische Energie für die Fortbewegung zu ermöglichen. Darüber hinaus bieten Lithium-Ionen-Batterien eine hohe Energiedichte und Ladefähigkeit sowie technologische Fortschritte, um die Reichweite zu erhöhen und die Ladegeschwindigkeit zu beschleunigen. Darüber hinaus werden PMSMs und Halbleitermaterialien verwendet, um effizientere Steuerungsalgorithmen und Vorhersagesoftware zu entwickeln, was zu einem reibungsloseren und effizienteren Antriebsstrangsystem führt. Darüber hinaus dominiert der asiatisch-pazifische Raum den globalen Markt aufgrund staatlicher Richtlinien und Anreize, die zu einer verstärkten Einführung von Elektrofahrzeugen führen und einen stabilen und innovativen Antriebsstrangmarkt schaffen.