Wie Rivian in Normal einen neuen Motor für seine Elektrofahrzeuge entwickelte

Es gibt vieles, was Sie an den neuen Dual-Motor-Elektrofahrzeugen von Rivian nicht bemerken sollten. Es soll sich immer noch wie eine abhebende Rakete anfühlen, wenn man auf das Pedal tritt, genau wie sein älteres Geschwistermodell mit vier Motoren. Und Sie haben immer noch genug Saft, um eine Felswand hinauf oder hinunter zum Lebensmittelgeschäft zu fahren.

Was Ihnen auf jeden Fall auffallen wird, ist der Preis. Und das ist die Idee.

Die günstigsten Dual-Motor-Versionen von Rivians Elektro-Pickup und SUV kosten 14.000 US-Dollar weniger als die billigsten Quad-Motor-Versionen. Das ist ein Preisunterschied, der von Bedeutung sein könnte, da sich Rivians Aufmerksamkeit von den Erstanwendern auf eine kostenbewusstere nächste Generation von Elektrofahrzeugkäufern richtet.

„Das ist wirklich wichtig für uns. „Es ermöglicht uns, eine breitere Preisspanne für unser Flaggschiffprodukt R1 (Pickup und SUV) anzubieten“, sagte RJ Scaringe, Gründer und CEO von Rivian.

WGLT verbrachte kürzlich den Tag im Rivian-Werk in Normal, wo das Unternehmen die Medien einlud, seine neue Doppelmotor-Antriebseinheit vorzustellen. Diese Enduro-Motoren kamen bereits in den kommerziellen Lieferwagen von Rivian zum Einsatz und sind seit diesem Sommer auch in den Verbraucherfahrzeugen R1S und R1T erhältlich. Die Motoren werden in einer neuen 620.000 Quadratmeter großen Erweiterung an der südwestlichen Ecke des weitläufigen Rivian-Komplexes gebaut – jetzt so groß wie über 20 Walmarts.

Das Show-and-Tell in den Medien war für Rivian auch eine Gelegenheit, die Erzählung über die Gesamtproduktion neu auszurichten, die nach einem schwierigen Jahr 2022, in dem das Unternehmen durch globale Herausforderungen in der Lieferkette gebremst wurde, endlich Fahrt aufnimmt. Rivian hat seine Produktionsschätzung für 2023 erst kürzlich leicht auf 52.000 Fahrzeuge erhöht.

„Es ist eine Gelegenheit, Ihnen einen kleinen Eindruck davon zu vermitteln, wie sehr wir uns in Bezug auf Produktion und Produktionsanlauf heute befinden, verglichen mit dem Stand vor 12 oder 18 Monaten, als wir angefangen haben“, sagte Scaringe.

Scaringe sagte, die Einführung des Enduro-Motors sei ein Symbol für Rivian als Ganzes – wie ein komplexes System so gestaltet werden kann, dass es harmonisch zusammenarbeitet. Heute gibt es in Normal 8.000 Rivian-Arbeiter – was sicherlich der Definition eines komplexen Systems entspricht.

Als die ersten Elektrofahrzeuge von Rivian im September 2021 vom Band liefen, waren es allesamt Modelle mit Viermotoren. Das bedeutet, dass es für jedes Rad einen unabhängigen Motor gibt. Das ist großartig für die Art des Offroad-Fahrens, die den Kern der abenteuerlichen Marke von Rivian ausmacht. Aber für das traditionellere Fahren auf der Straße ist es wohl übertrieben. Quad-Motoren sind außerdem teurer und es gibt buchstäblich mehr Teile – nicht ideal, um Lieferkettenengpässe zu bewältigen.

Also machte sich Rivians Team daran, eine neue Antriebseinheit von Grund auf zu entwickeln – auch bekannt als „Clean Sheet“.

„Um das wirklich zu erreichen, mussten wir uns während der gesamten Entwicklungsphase auf die Optimierung räumlicher, struktureller und funktionaler Aspekte sowie auf die Kosteneffizienz konzentrieren“, sagte Henry Huang, Senior Director für Antriebsstrang und Wärmetechnik bei Rivian.

Dieses Mal mussten sie die drei Hauptkomponenten so konstruieren, dass sie harmonisch zusammenwirken: den Rotor, den Stator und den Wechselrichter. Die Kernwissenschaft hinter einem Elektrofahrzeugmotor hat sich nicht geändert: Wenn ein elektrischer Strom durch den Stator fließt, erzeugt er ein Magnetfeld, das den Rotor in Drehung versetzt und das Fahrzeug in Bewegung setzt. Die Stromversorgung erfolgt über den Wechselrichter, der wie ein Deckel oben auf der Antriebseinheit sitzt. Und das Ganze musste in einen Raum passen, der ursprünglich für einen viel größeren Quad-Motor ausgelegt war.

Auf dem gesamten Weg könnten sie Entscheidungen treffen, um Rivian mehr Flexibilität in der Lieferkette zu geben, die Kosten zu senken oder die Leistung zu verbessern.

Leistungshalbleiter beispielsweise waren während einer globalen Lieferkettenkrise schwer zu bekommen. Daher kann das Leistungsmodul im Wechselrichter des Doppelmotors aus einer von zwei Arten von Siliziumhalbleitern hergestellt werden, die die Mitarbeiter von Rivian als „mechanisch identisch“ bezeichnen.

Und ein Großteil der Arbeit wird in diesem neuen Werksgebäude intern erledigt, ähnlich der vertikalen Integration hinter der Software- und Netzwerkarchitektur an anderen Orten in den Fahrzeugen von Rivian. Beispielsweise gibt es 240 stromleitende Haarnadeln, die präzise per Laser in den Stator eingearbeitet sind, und diese Haarnadeln gibt es in 13 einzigartigen Konfigurationen. Diese werden im eigenen Haus hergestellt.

Im Hinblick auf die Leistung gibt es eine weitere wichtige Änderung: Rivian verwendet Öl anstelle von Wasser, um Rotor und Stator in der Antriebseinheit besser zu kühlen.

„Das Ergebnis ist die Dauerleistung, die wir für diese Antriebseinheit eine Stunde lang aufrechterhalten können. Es ist wesentlich höher“, sagte Silva Hiti, Senior Director für Stromumwandlung. „Das Verhältnis von Dauerleistung zu großer Leistung beträgt bei dieser Antriebseinheit 60 % oder mehr.“

Rivian kann außerdem aus fast zwei Jahren realem Fahrverhalten seiner Kunden lernen. Ein internes Simulationsoptimierungstool durchläuft Tausende verschiedener Kombinationen, wie die Motorkomponenten verwendet werden können, um die beste Kombination zu finden, die die vom Fahrer gewünschte Leistung liefert und gleichzeitig die Reichweite maximiert.

„Was es uns wirklich ermöglicht – indem wir jeden Aspekt des Designs, vom Wechselrichter über den Motor bis zum Getriebe und die Integration all dieser Aspekte – beherrschen, ist die Fähigkeit, alle Anforderungen und einzigartigen Kundenanwendungsfälle zu erfassen „Das erwarten wir von unseren Kunden“, sagte Huang.

Ein Beispiel ist die sogenannte dynamische Trennung. Elektrofahrzeuge, die auf einer Autobahn unterwegs sind oder nicht im Gelände unterwegs sein müssen, können den Motor an der Hinterachse abkoppeln oder abschalten, um die Reichweite zu sparen. Bei den Quad-Motor-Modellen von Rivian müssten Fahrer dies manuell tun, indem sie den „Conserve“-Modus wählen. Bei den Modellen mit zwei Motoren geschieht dies jedoch automatisch (im „Allzweck“-Modus).

Diese dynamische Trennung wurde während des Medientages von Rivian deutlich, als Reporter die Modelle mit Doppel- und Viermotoren auf der Teststrecke des Unternehmens direkt östlich des Werks hintereinander fahren durften. Für einen Laien war der Unterschied nicht spürbar. (Draußen auf der Straße können Sie den Unterschied zwischen einem Dual-Motor- oder Quad-Motor-Modell optisch an den Reifen erkennen: Wenn Sie einen gelben Bremssattel sehen, handelt es sich um einen Quad. Wenn er silbern ist, ist er Dual.)

Rivian hat gerade Enduro-Motoren in seine R1-Produktionslinie eingeführt. Tim Fallon, Produktionsleiter bei Rivian in Normal, sagte, dass der Anteil der R1 mit zwei Motoren im Vergleich zu R1 mit vier Motoren voraussichtlich „deutlich“ über die 50-Prozent-Marke steigen werde. Aber Quad-Motor werde eine Option bleiben, sagte er.

„Die Option mit zwei Motoren ermöglicht es uns tatsächlich, Elektrofahrzeuge einem viel breiteren Publikum zugänglich zu machen, was die Kosten- und Wettbewerbsfähigkeit betrifft. Das wird natürlich einen Teil der Mischung bestimmen“, sagte Fallon.

Rivian spricht heute sicherlich mehr von der Kostenwettbewerbsfähigkeit als beispielsweise 2018, als seine Elektrofahrzeuge auf der LA Auto Show zu einem Luxuspreis vorgestellt wurden. In den vergangenen Jahren haben viele Autohersteller ihre eigenen neuen EV-Modelle angekündigt, darunter Pickups und SUVs, die mit Rivian konkurrieren. Fords elektrischer F-150 startet bei rund 50.000 US-Dollar. Teslas neuer Cybertruck wird voraussichtlich bei rund 50.000 US-Dollar starten.

Rivians nächste Produktlinie – die R2 – wird noch günstiger sein und angeblich zwischen 40.000 und 60.000 US-Dollar liegen. Diese R2 werden ab 2026 in Rivians künftigem Werk in Georgia hergestellt.

Die in Normal vorbereitete Enduro-Motorplattform dient als „Grundlage“ für die Motoren, die Rivian in der R2-Plattform verwenden wird.

„Wir gehen davon aus, dass die Investition in unsere hauseigenen Antriebsstrang- und Leistungselektronikkapazitäten bei der Einführung unserer R2-Plattform Fertigungs- und Produktvorteile bringen wird“, sagte das Unternehmen.