Nio präsentiert einen 925-V-Motor, der ebenfalls dabei hilft, die Batterie an 400-V-Steckdosen mit mehr als 200 kW aufzuladen.

Elektromotoren haben noch Verbesserungspotenzial – und das nicht nur in Bezug auf Leistung oder Effizienz. Nio hat ein System entwickelt, das versucht, denselben Hardware-Komponenten besser zu nutzen: Neben der Antriebsteuerung werden einige Komponenten dazu eingesetzt, das Aufladen an Stationen mit einer niedrigeren Spannung als die der Batterie zu erleichtern.

Oftmals bedeutet ein System mit 800 Volt oder mehr nicht automatisch ein schnelleres Aufladen, da Leistung und Geschwindigkeit auch von der Ladestation abhängen. Bei einer 400-V-Ladestation kann die Leistung des Autos stark abnehmen, wodurch das Aufladen erheblich verlangsamt wird. Genau das möchte Nio durch seine Entwicklung minimieren.

Die Architektur arbeitet mit 925 Volt, was eine besonders sorgfältige Kontrolle der elektrischen Isolierung erfordert. Die Herausforderung besteht nicht nur darin, einen kompakten und leistungsstarken Motor zu entwerfen, sondern auch sicherzustellen, dass seine Materialien und Verbindungen jahrelang dieser Spannung standhalten, auch bei hohen Temperaturen, Vibrationen und anspruchsvollen Betriebsbedingungen.

Ein Motor, der mehr tut als nur das Auto anzutreiben

Ein Schlüsselelement ist die W-Pin-Spule, die aus kontinuierlichen rechteckigen Kupferleitern besteht. Im Gegensatz zu herkömmlichen Hakenkonstruktionen, die aus zahlreichen durch Lötstellen miteinander verbundenen Segmenten bestehen, reduziert diese Lösung die Zwischenverbindungen. Dafür muss man mit langen, steifen Bauteilen arbeiten, deren Form und Isolierung während der Fertigung unverändert bleiben müssen.

Der Herstellungsprozess verwendet 12 flache Kupferleiter à fünf Meter Länge, die mit Präzisionswerkzeugen geformt werden, um 24 Falten zu erzeugen. Sie bereits ohne unerwünschte Verformungen zu handhaben, stellt bereits eine Herausforderung dar; sie ohne Beschädigung der Isolierschicht zu bearbeiten, ist noch schwieriger, da ein Defekt die gesamte Spule beeinträchtigen kann.

Unter den veröffentlichten Zahlen ragt eine Leistungsdichte des Motors von 19,06 kW/kg hervor, was 25,9 PS pro Kilogramm entspricht. Der Steuergerät erreicht hingegen 226,92 kW pro Liter, was 308,5 PS pro Liter entspricht.

Das Team testete ursprünglich eine Methode, bei der die Leiter während des Falten um 180 Grad gedreht wurden. Allerdings führten die wiederholten Drehungen zu Dehnungen und gefährdeten die Isolierung. Die Lösung bestand darin, diesen Vorgang durch ein Flachformverfahren zu ersetzen, um solche aufeinanderfolgenden Drehungen zu vermeiden.

Laut den veröffentlichten Projektdaten kontrolliert das Verfahren eine Isolierschicht von 0,14 Millimetern und hält die Montagetoleranzen des Motors bei 0,02 Millimetern. Diese Maßnahmen helfen zu verstehen, warum die Industrialisierung bei dieser Entwicklung eine so große Bedeutung hat: Die Herstellung einer funktionsfähigen Einheit ist nur ein Teil der Arbeit; sie konstant wiederzuholen, ist ein weiterer Aspekt.

Zur Überprüfung der Belastbarkeit des Systems wurden 1.300 Stunden kontinuierlicher Betrieb bei hoher Temperatur ohne Ausfälle durchgeführt. Ein weiteres Programm absolvierte mehr als 500 Stunden unter simulierten Bedingungen in 5.500 Metern Höhe, wobei hoher Stromdruck, Schaltvorgänge der Elektronik bis zu 15.000 Mal pro Sekunde sowie plötzliche Anstiege der Motordrehzahl kombiniert wurden.

Außerdem wurde das Gerät mehr als zwei Monate lang verschiedenen zufälligen Schwingungen in drei Achsen mit bis zu 5,5 g sowie Temperaturen zwischen −40 und +85 Grad ausgesetzt. Die Höhe stellt eine besondere Herausforderung dar: Der geringere Luftdruck kann die Isolierungsfähigkeit der Luft verringern, wodurch die Funktionsfähigkeit der Hochspannungskomponenten anspruchsvoller wird.

Ein weiterer großer Vorteil ist seine Funktion zur Spannungssteigerung während des Aufladens, wobei eine maximale angegebene Leistung von 202,78 kW (276 PS) erreicht wird. Das System nutzt die Spulen des Motors als Induktivität sowie die Schaltelemente des Wechselrichters, um die Spannung der Gleichstromströme zu erhöhen, die vom Ladegerät kommen.

Dies ermöglicht es, den Strom einer Niederspannungsstation an eine Hochspannungs-Batterie anzupassen, ohne einen separaten Spannungssteigerungs-Wandler für diese Aufgabe benötigen zu müssen. Der Motor wird nicht zu einem eigenständigen Ladepunkt: Seine Komponenten beteiligen sich an der notwendigen Stromumwandlung, um bestimmte Stationen nutzen zu können.

Es bedeutet auch nicht, dass das Auto diese Leistung an jedem Ladegerät erhalten wird. Das Ergebnis hängt davon ab, was die Station liefern kann, sowie von den Bedingungen des Autos selbst. Die angegebene Zahl entspricht dem Spitzenwert der Spannungssteigerungsfunktion, nicht einer konstanten Leistung während der gesamten Ladezeit.

Die Technologie ging im Dezember 2024 in die Produktion und wird laut Projektinformationen in den Nio ET9, ES8 und ES9 sowie in den Onvo L90 und L80 eingesetzt. Die Entwicklung umfasst außerdem 146 erteilte Patente sowie Beiträge zu sechs chinesischen nationalen Automobilstandards.

Interessant an diesem Ansatz ist die Kombination der Funktionen. Nio strebt eine höhere Leistungsdichte an und möchte das Antriebssystem während des Aufladens nutzen, um den Bedarf an speziellen Komponenten zu verringern. Für den Fahrer liegt der praktische Nutzen darin, wie sich diese Integration in Effizienz, Zuverlässigkeit und die Fähigkeit zur Verwendung von Ladegeräten mit unterschiedlichen Spannungen auswirkt.

Quelle | Auto Anhuinews