Als de tijd daar is EVGrotere batterijen zijn niet altijd beter.
Ford Motor Company doet deze weddenschap als onderdeel van zijn inspanningen om een nieuwe, meer betaalbare reeks elektrische voertuigen te produceren, te beginnen met een middelgrote elektrische vrachtwagen vanaf $ 30.000, die in 2027 op de markt komt.
Om meer uit kleinere batterijen te halen, moest Ford elke stap van zijn productieproces heroverwegen. Ze hebben het gebruikelijke lopende bandproces afgeschaft ten gunste van wat autofabrikanten het proces noemen “Ford Universal EV-platform,” en het vereenvoudigen van elk onderdeel van zijn EV, van de kilometers aan bedrading in het elektrische systeem tot het aantal onderdelen waaruit het chassis bestaat.
En ze moeten hun batterijen heroverwegen, om ze efficiënter te maken en goedkoper te produceren. Ford schrijft een groot deel van de innovatie toe aan het team van Auto Motive Power, een startup voor het opladen van elektrische voertuigen die Ford in 2023 heeft overgenomen.
Ford Bounties om de efficiëntie te verhogen
Batterijen vormen een grote uitdaging bij het ontwerpen van betaalbare en efficiënte elektrische voertuigen. Batterijen zijn goed voor minstens 25% van het totale gewicht van een elektrisch voertuig en ongeveer 40% van de totale kosten.
In de de laatste jaren, EV-batterijen worden steeds groter. Een grotere batterij kan de actieradius van een elektrisch voertuig vergroten, maar betekent ook een hoger gewicht, waardoor het elektrische voertuig minder efficiënt en mogelijk moeilijker te besturen is. Dit betekent ook hogere productiekosten, wat de EV duurder zou kunnen maken.
Om elektrische voertuigen betaalbaarder te maken, heeft Ford elk onderdeel van zijn elektrische voertuigen herdacht om optimaal gebruik te maken van de batterij.
Elke ingenieur, of hij nu werkt aan de aerodynamica of de ergonomie van het interieur, gebruikt maatstaven die Ford ‘premies’ noemt om ontwerpafwegingen af te wegen in termen van hun impact op de actieradius van het voertuig en de batterijkosten.
Dit heeft geresulteerd in “optimalisaties op systeemniveau die het team heeft doorgevoerd om de zaken te veranderen, wat enorme kostenbesparingen en enorme efficiëntiewinsten oplevert”, aldus Alan Clarke, uitvoerend directeur van de afdeling Advanced EV Development van Ford.
Ford verwijderde bijvoorbeeld 1200 meter kabel van zijn Universal EV Platform, waardoor er 22 kilo aan kabel werd verminderd in vergelijking met de kabel die werd gebruikt in de eerste generatie elektrische SUV van Ford. Terwijl de Ford Maverick 146 structurele onderdelen in zijn frame heeft, zal de komende middelgrote elektrische auto van Ford er slechts twee hebben, dankzij een lichter en eenvoudiger ‘unicasting’-proces.
Efficiëntere batterij
Naast de ontwerpopofferingen heeft Ford ook de batterij opnieuw ontworpen, zodat deze kleiner en efficiënter is. Dit kan ook resulteren in een beter bereik en een betere laadervaring voor klanten.
“De elektronenbuis die uit de muur komt, is voor elke klant altijd hetzelfde”, zegt Clarke. “Maar hoeveel kilometer dat betekent, wordt rechtstreeks bepaald door de efficiëntie van de vermogenselektronica en de efficiëntie van het voertuig.”
In zijn komende middelgrote elektrische auto zal Ford lithium-ijzerfosfaat- of LFP-batterijen gebruiken. Deze batterij bevat geen nikkel of kobalt gebruikelijk in Chinese EV’s—gebruikt goedkopere chemie dan lithium-ion en andere soorten batterijen.
Hoe efficiënt een EV-batterij is, hangt grotendeels af van de software, en dat is waar het team van Auto Motive Power in het spel komt.
Een EV-batterijpakket bestaat uit meerdere cellen, en “de prestaties van dat batterijpakket worden beperkt door de slechtste cel”, legt Clarke uit. Batterijcellen zijn gevoelig voor temperatuurspanning en andere omgevingsomstandigheden.
“Je wilt een elektrisch voertuig kopen bij elk bedrijf dat hun batterijen het beste begrijpt, de batterijen op de beste manier beheert vanuit softwareoogpunt, kan meten waar de batterij zich bevindt, deze in evenwicht brengt en oplaadt met een snelheid die de batterij niet beschadigt”, voegde hij eraan toe.
Algoritmen kunnen de accuspanning, temperatuur en regeneratief remmen monitoren om het energieverbruik van het voertuig te maximaliseren.
Software bepaalt hoe de EV energie uit de accu haalt en deze naar de aandrijflijn van het voertuig stuurt. En het stelt autofabrikanten ook in staat om accu’s in realtime te optimaliseren, door te reageren op het rijgedrag van de bestuurder en op gegevens uit de praktijk, om de slijtage van de accu te verminderen en de levensduur van de accu te beschermen.
“Elke klant heeft een andere manier om batterijen te gebruiken”, legt Anil Paryani uit, voormalig CEO van Auto Motive Power en nu uitvoerend directeur engineering bij Ford.
“In Arizona kunnen ze te maken krijgen met verschillende hitte-uitdagingen… dus we hebben voor de gebruiker geoptimaliseerde controles om deze nadelige gevolgen te minimaliseren,” zei hij.
Soms hebben klanten ander factureringsgedrag. Paryani zei bijvoorbeeld dat haar moeder in een condominium woont, dus gebruikt ze bijna uitsluitend snelladers, wat een negatieve invloed kan hebben op de levensduur van de accu van elektrische voertuigen.
“Wat moeten we doen om (batterij)schade te voorkomen?” zei hij. “Wij pakken dat aan met onze software.”
Ford maakt zijn batterijcellen in BlueOval Battery Park in Michigan.
Blijft een startup binnen Ford
Auto Motive Power werd opgericht in 2017 en was voorheen een Ford-leverancier voordat het in 2023 door de autofabrikant werd overgenomen.
Destijds opereerde het team nog steeds als een “zeer slordig” startup, zei Paryani. Deel uitmaken van een autofabrikant ter waarde van 56 miljard dollar zou daar drastisch verandering in kunnen brengen, maar ze hebben die start-up-energie kunnen behouden.
Leidinggevenden besloten het team ‘beschermd’ te houden, zei Paryani, ‘zodat we ontwerprisico’s konden nemen waarvan ik denk dat een traditioneel autobedrijf daar nooit aan zou denken.’
Grote bedrijven als Ford raken vaak verstrikt in ‘analyseverlamming’, erkende Clarke, terwijl het bekend is dat startups snel falen. Paryani en zijn team hielden vast aan dat ethos, terwijl ze gebruik maakten van de middelen van Ford, zoals toegang tot het ontwikkelingscentrum voor elektrische voertuigen.
“(Door) alle verschillende dingen die het team van Anil heeft geprobeerd, hebben we veel geleerd over verschillende materialen en interacties tussen verschillende apparaten, wat we anders niet zouden hebben geleerd,” zei Clarke. “Of om het te bestuderen, zouden we twee jaar kunnen besteden aan het bouwen van een model en beseffen dat het geen goed idee was.”
In plaats daarvan probeerde het team van Paryani ideeën snel uit via prototypes. Dit werk is van cruciaal belang voor de ontwikkeling van betere elektrische voertuigen, wat uiteindelijk nog een vroege technologie is.
“Auto’s met een verbrandingsmotor hebben 120 jaar rijping, technisch werk, optimalisatie en innovatie achter de rug”, aldus Clarke.
In plaats daarvan bevindt EV zich in “inning één – of misschien inning twee.”
