Aufladung voraus: Führend im Rennen um die Elektrifizierung

Nachdem McLaren Applied bereits die Elektrifizierung des Motorsports angeführt hat, möchte es durch optimierte Energielösungen, Leistungsentfaltung und technologische Innovation den Weg zum Netto-Null-Autofahren beschleunigen. Jonny Williamson setzte sich mit dem Leiter der Elektrifizierung, Stephen Lambert, zusammen, um zu erfahren, wie die Zukunft der Mainstream-Elektrofahrzeugentwicklung ihre Wurzeln in der Startaufstellung hat.

McLaren Applied ist eindeutig sehr aktiv im Motorsport. Wie passen diese Erfahrungen und Kenntnisse zu Ihren Ambitionen oder der Automobilindustrie?

Stephen Lambert: Wir konzentrieren uns seit fast 10 Jahren auf die Elektrifizierung und sind an fast allen wichtigen verwandten Technologien beteiligt – Motoren, Wechselrichter, DC-DC-Wandler, Batterien, Software und Systeme.

Wenn man das gesamte Feld beliefert, wie wir es jetzt bei Batterien tun und es zuvor mit E-Motoren in der Formel E getan haben, kann das, was man liefert, nicht nur in puncto Leistung oder Leichtigkeit an die Grenzen gehen, es muss auch sein zuverlässig. Ein Fehler jeglicher Art ist nicht akzeptabel.

Daher verstehen wir auf granularer Ebene, wie Ausfälle auftreten und wie Leistung, Zuverlässigkeit und Haltbarkeit optimiert werden können, und wir lassen all diese Erkenntnisse in unsere Automobilprodukte einfließen.

Ein Hauptaugenmerk für jeden McLaren-Techniker liegt darin, wie Leistung, Zuverlässigkeit und Haltbarkeit am besten optimiert werden können. Bild mit freundlicher Genehmigung von McLaren Applied.

In Bezug auf die Elektrifizierung von Straßen gab es Mitte der 2000er Jahre die erste Welle, als Unternehmen auftauchten, die alle etwas anderes machen wollten. Einige dieser Unternehmen, zum Beispiel Tesla, überlebten und florierten tatsächlich; einige, wie zum Beispiel der Transporterhersteller Modec, blieben auf der Strecke.

Wir befinden uns derzeit in der zweiten Welle, in der die großen OEMs es ernst nehmen und entweder bereits Elektromodelle auf den Markt gebracht haben oder es bald tun werden. Heute konkurrieren sie in erster Linie damit, nur ein Elektrofahrzeug auf dem Markt zu haben.

In naher Zukunft wird es nicht ausreichen, einfach nur ein Elektrofahrzeug auf dem Markt zu haben, daher wird es in der dritten Welle um den Wettbewerb um Effizienz gehen. Deshalb setzen wir auf Wechselrichtertechnologien.

Das Herzstück des elektrifizierten Antriebsstrangs sind Wechselrichter, die die Gleichspannung aus der Batterie in eine Wechselstromversorgung für den Elektromotor umwandeln. Mit dem richtigen Wechselrichter optimieren Sie den Antriebsstrang und steigern Ihren Gesamtsystemwirkungsgrad um 5 bis 10 %.

Die neueste Generation unserer Wechselrichterplattform kombiniert eine Reihe von Schlüsseltechnologien, um einen schnelleren, effizienteren und leichteren Antriebsstrang bereitzustellen, der schnelleres Laden, höhere Geschwindigkeiten und mehr Reichweite bietet.

Eine Technologieänderung ist die Umstellung auf 800 V, die ein schnelles Laden ermöglicht; der andere nutzt Siliziumkarbid, eine neue disruptive Technologie, die aus Effizienzgesichtspunkten wegweisend sein wird.

Der McLaren P1, einschließlich seines revolutionären Antriebsstrangs, basiert auf der jahrzehntelangen Rennerfahrung und dem Erfolg von McLaren. Bild mit freundlicher Genehmigung von McLaren Applied.

Wie?

Die Siliziumkarbid-Technologie bietet eine Reihe von Effizienzsteigerungen gegenüber herkömmlichen Wechselrichtern auf Basis von Siliziumhalbleitern. Sie produzieren weniger Wärme und sind viel weniger temperaturempfindlich und haben daher einen geringeren Kühlbedarf. Sie haben auch einen kleineren Formfaktor, was sie ideal für den Einsatz in Elektrofahrzeugen macht.

Grundsätzlich benötigt ein kleinerer und leichter Wechselrichter weniger Energie zum Antrieb. In Kombination mit der erhöhten Effizienz des Antriebsstrangs ermöglicht dies eine Reduzierung der Batteriegröße – typischerweise die teuerste Einzelkomponente in einem batterieelektrischen Fahrzeug, zwischen 20 und 50 % der Gesamtkosten.

Der Siliziumkarbid-Wechselrichter MPU-200 fungiert als Kontrollverbindung zwischen Batterie und Motor. Bild mit freundlicher Genehmigung von McLaren Applied.

Siliziumkarbid ist in der Halbleiterindustrie seit einigen Jahren als zukunftsträchtige Technologie ohne Heimat präsent. Es sieht so aus, als könnte die EV-Industrie ein offensichtlicheres Zuhause dafür bieten, und mit der zunehmenden Elektrifizierung wurde in die Technologie in den letzten Jahren viel investiert und sie ist jetzt kurz davor, für den Massenmarkt geeignet zu sein.

Siliziumkarbid ist eine zentrale, hochwertige Komponente beim Übergang zu Elektrofahrzeugen, und wir müssen sicherstellen, dass Großbritannien über eine sichere, weltweit wettbewerbsfähige End-to-End-Lieferkette für die Herstellung verfügt. McLaren Applied leitet ein 19,5 Millionen Pfund teures Projekt, um genau das zu entwickeln.

Das ESCAPE-Projekt [End-to-end Supply Chain development for Automotive Power Electronics], das durch das staatlich unterstützte Advanced Propulsion Centre mit fast 10 Millionen Pfund gefördert wurde, ist ein Novum in Großbritannien und kann in allen Elektrofahrzeugen eingesetzt werden, sei es im Automobil-, Schienen-, Schiffs- oder Luftfahrtbereich.

Als führender Partner arbeiten wir mit anderen Mitgliedern zusammen, um das Wachstum einer stabilen Lieferkette für diese und andere Automobil-Leistungselektroniktechnologien zu unterstützen, und wir haben bereits eine integrierte Lieferkette aufgebaut, um die kohlenstoffarme Automobilkapazität Großbritanniens voranzutreiben.

Das ESCAPE-Projekt ist eines von mehreren Accelerator-Programmen, die derzeit vom APC für das gesamte Spektrum der strategischen Technologien des Automotive Council betreut werden. BILD: APC.

Leistungssteigernde Durchbrüche

McLaren Applied ist Teil der McLaren Group und verbindet mit der Herstellung von Luxusautos die Formel-1- und andere Motorsportaktivitäten von McLaren. An der „Schnittstelle von Technologie, Daten und menschlichem Einfallsreichtum“ arbeitet es hauptsächlich in drei Leistungsbereichen: Telemetrie, Steuerung & Analytik, Elektrifizierung und virtuelle Produktentwicklung.

McLaren Applied liefert seit 2008 die in allen Formel-1-Autos verwendeten elektronischen Steuergeräte sowie Software, Sensoren und andere Komponenten an eine Reihe von Teams. Nachdem McLaren Applied den E-Motor und die Motorsteuerung, die aus dem elektrischen Antriebsstrang des McLaren P1-Hypercars stammen, an alle Teams geliefert hatte, wurde McLaren Applied ab 2018 der alleinige Lieferant von Batterien für die Formel E Gen2.

McLaren Applied arbeitet an der „Schnittstelle von Technologie, Daten und menschlichem Einfallsreichtum“. Bild mit freundlicher Genehmigung von McLaren Applied.

Neben Motorsportteams und Automobilherstellern arbeitet das Unternehmen auch mit Luftfahrt-, Verteidigungs-, Gesundheits- und Wellness- und Sportorganisationen wie GSK, NATS und Team GB zusammen.

Weitere Informationen www.mclaren.com/applied

Wie sieht es mit der Batterieproduktion in Großbritannien aus?

Die Massenproduktion wird wahrscheinlich von einer Handvoll Gigafactories mit diesem einzigen Fokus und mit vielen Mitarbeitern geliefert werden, um sie zu liefern. Der interessantere Bereich für Investitionen und Wachstum liegt in der Verankerung der unterstützenden Technologie in Großbritannien, des Wechselrichters, des DC-DC-Wandlers, der Telematik und Analyse, des Ladegeräts und des Ladenetzes.

Die Bereitstellung dieser höherwertigen Technologien mit geringerem Volumen spielt wirklich die Stärken des Vereinigten Königreichs aus, und es gibt eine Fülle von Technologien und Komponenten im Bereich der Elektrifizierung, die in Großbritannien reif für Chancen sind.

Sehen Sie, dass die Lieferkette von Verbrennungsmotoren (ICE) von heute zur Elektrifizierung übergeht oder wird sie von aufstrebenden Unternehmen mit neuen Prozessen und Technologien vorangetrieben?

Es wird wahrscheinlich eine Mischung aus beidem sein und in diesem Sinne ist es wirklich aufregend. Elektroautos kommen und sie kommen früher als wahrscheinlich 90 % der Leute denken. Daher ist es wichtig, dass Großbritannien die richtige Lieferkette hat, um diese Nachfrage zu decken.

Wie in den meisten Fällen wird die Gelegenheit von denjenigen genutzt, die auf die richtige Art und Weise innovativ sein und schnell handeln können, unabhängig davon, ob sie etabliert sind oder nicht.

Diese Innovation kann darin bestehen, Prozesse vorausschauend zu ändern und von der Herstellung von Getrieben, Motoren oder dergleichen für Verbrennungsmotoren zu denen für EV-Motoren zu wechseln. Oder es kann die Einführung einer neuen Technologie oder eines aufstrebenden Unternehmens sein.

Welche Rolle sehen Sie für Wasserstoff?

Ich sehe keine Rolle darin; es war in den letzten 20 Jahren 10 Jahre weg. Es wird viel geforscht, aber die Batterietechnologie hat einen Punkt erreicht, an dem Wasserstoff im Mainstream-Automobil keinen Platz mehr hat.

Das Gespräch hat sich nun darauf verlagert, ob es eine Anwendung für schwere Nutzfahrzeuge gibt. Mein Bauchgefühl ist, dass die Batterietechnologie weiter voranschreiten wird, bis das auch keinen Sinn mehr macht.

Warum brauchen wir angesichts der stetigen Verbesserung der Batterietechnologie die zusätzlichen Kosten und die Komplexität von Wasserstoff-Brennstoffzellen? Die Investitionen in die Infrastruktur, die passieren müsste, stellt eine weitere Herausforderung dar, ganz zu schweigen von Fragen zur Beschaffung von Wasserstoff und ob er nachhaltig produziert werden kann oder nicht.

Großbritannien scheint sich in diesem Bereich als führend zu positionieren, da sich Lieferketten bilden, Forschung und Entwicklung stattfinden und große private und öffentliche Investitionen getätigt werden. Gibt es einen Speedbump zu beachten?

Das Boot fehlt. Die Konkurrenz aus anderen Gebieten wächst. So investieren beispielsweise China, Deutschland, Japan und die USA alle massiv in den Aufbau ihrer eigenen inländischen Siliziumkarbid-Lieferketten.

Wenn Großbritannien wirklich davon profitieren will, muss es eine Industrie in Großbritannien geben, und dies sollte bald geschehen. Wir müssen unsere Position in dieser differenzierten, hochwertigen Arena festigen und dann diese Technologien und die damit verbundenen Fähigkeiten auf andere Branchen übertragen.

Wir müssen auch sicherstellen, dass wir diese Technologien und Komponenten in Massenproduktion herstellen können, um beide Seiten des Marktes und alles dazwischen bedienen zu können.

Das Vereinigte Königreich verfügt über alle notwendigen Komponenten, um aus diesem Wandel zur Elektrifizierung wirklich Kapital zu schlagen – eine einzigartig talentierte Ingenieursbasis, einen internationalen Ruf für Motorsport-Exzellenz, ein weltweit führendes F&E-Ökosystem, eine Geschichte der Innovation und schnellen Iteration.

Solange wir diese Vermögenswerte weiterhin bündeln, unser Wissen und unsere Fähigkeiten teilen, stabile Lieferketten entwickeln und heute in die Zukunft investieren, kann Großbritannien bei der „grünen industriellen Revolution“ eine genauso führende Rolle spielen wie in der Zeit zuvor Der Erste.

Der McLaren P1 tritt in die Fußstapfen des legendären McLaren F1. Bild mit freundlicher Genehmigung von McLaren Applied.

Die Macht der Netzwerke

Stephen Lambert, Leiter Elektrifizierung, McLaren Applied. Bild mit freundlicher Genehmigung von McLaren Applied

Im August 2019 wurde Stephen Lambert zum Vorsitzenden des Automotive Electronic Systems Innovation Network (AESIN) ernannt, dessen Gründungsmitglied McLaren Applied ist.

AESIN ist eine kollaborative, gemeinnützige Organisation, die 2012 als Reaktion auf die zunehmende Notwendigkeit gegründet wurde, alle Tiers aus traditionellen und angrenzenden Sektoren zusammenzubringen und zu beeinflussen, die an der Entwicklung und Erprobung von automatisierten, vernetzten, elektrischen und dienstleistungsfähigen Fahrzeugen beteiligt sind.

Das Netzwerk arbeitet an der Entwicklung aktueller und zukünftiger Technologien, Innovationen und Lieferketten und kombiniert die Fähigkeiten von OEMs, Tier-1-Systemintegratoren, Komponenten- und Softwareunternehmen, Infrastrukturanbietern, lokalen Behörden, Regierungsbehörden und anderen damit verbundenen Interessengruppen.

Stephen erklärt: „Ein Großteil der Arbeit von AESIN besteht darin, die gemeinsamen Themen und Herausforderungen für unsere Mitglieder zu identifizieren und zu verstehen, wie wir diese angehen. Das führt in der Regel zur Bildung von Arbeitsgruppen, von denen wir derzeit sechs haben.

„Ihr Fokus reicht von digitaler Sicherheit in der Automobilindustrie und elektrischen Antriebssträngen der nächsten Generation bis hin zu sauberer und vernetzter Mobilität und der Verwaltung hochintegrierter eingebetteter Systeme.

„Diese Arbeitsgruppen ermöglichen es AESIN, eine führende Rolle bei dem, was in Großbritannien und weltweit passiert, einzunehmen, der Kurve einen Schritt voraus zu sein und Lösungen durchzusetzen. Wir unterstützen den Dialog mit Regierungen und internationalen Gremien und bieten unseren Mitgliedern eine lautere, kollektivere Stimme.

Weitere Informationen www.aesin.org.uk