Design von EV-Ladestationen - OEM-Marktchancen und Lösungen

Steigende Benzinpreise lassen Autofahrer auf der ganzen Welt nach Möglichkeiten suchen, ihre Fahrtkosten zu senken. Und extreme Wetterereignisse haben die Besorgnis über Kohlenstoffemissionen verstärkt.

Vor diesem Hintergrund führt die wachsende Vielfalt an Elektrofahrzeugen (EVs) auf dem Markt dazu, dass immer mehr Menschen auf ein Plug-in-Fahrzeug umsteigen (kein Wortspiel beabsichtigt). Das Wachstum des Marktes für Elektrofahrzeuge bedeutet, dass es einen enormen Bedarf an Ladestationen für Elektrofahrzeuge gibt, und die OEMs haben eine große Chance.

In diesem Blogbeitrag werfen wir einen kurzen Blick auf die Gegenwart und die Zukunft der E-Fahrzeuge und prüfen die Chancen, die sie für große und kleine OEMs bieten, die an diesem schnell wachsenden Markt teilhaben wollen.

Darüber hinaus geben wir Ihnen einen Überblick über die Entwicklerbausteine für Prototyping, Tests, Entwicklung und Go-to-Manufacturing, die Ihre Time-to-Market-Ziele unterstützen können.

Führen Sie mich zu Entwicklerlösungen

EVs für jeden Käufer

Die Zeiten, in denen Elektroautos nur etwas für Wohlhabende (z. B. Tesla) oder Umweltbewusste (z. B. Nissan Leaf) waren, sind vorbei. Die Anzahl und Vielfalt der Elektrofahrzeuge auf den Straßen nimmt täglich zu, da Autohersteller auf der ganzen Welt ihr Angebot auf breitere Märkte ausweiten. Elektrofahrzeuge sind auf dem Weg, allgegenwärtig zu werden. 

Laden von Elektrofahrzeugen in einer intelligenten Stadt


Das vielleicht beste Beispiel dafür ist der von Ford vorgestellte F-150 Lightning, eine elektrische Version des Pick-up-Trucks, der seit Jahrzehnten der meistverkaufte Wagen auf dem US-Markt ist. In einem enthusiastischen Test ("Mustang GT acceleration [with] full-size-truck capability") dieses neuen Fahrzeugs, Auto und Fahrer stellte das Magazin fest, dass "etwa 200.000 Menschen Schlange standen, um Fords elektrischen Pickup zu kaufen, bevor sie ihn überhaupt aus der Nähe sehen oder fahren konnten. Das ist das 10-fache des anfänglichen Jahresvolumens, das Ford für den Lightning geplant hatte."

EVs am Wendepunkt

Elektrofahrzeuge verzeichnen ein enormes Wachstum in den beliebtesten und gefragtesten Marktsegmenten - von Sportwagen über Elektro-SUVs bis hin zu Lastkraftwagen für den Fernverkehr. Nach einer Analyse von Bloomberg Intelligence liegt der Anteil der Elektrofahrzeuge, der in einem bestimmten Land für ein dramatisches Wachstum erforderlich ist, bei nur 5 % des Neuwagenmarktes. Diese Schwelle, so Bloomberg, "signalisiert den Beginn der massenhaften Einführung von E-Fahrzeugen". Mehrere europäische Länder veranschaulichen dieses Muster.

Elektrischer SportwagenIn Deutschland beispielsweise wurde die 5 %-Schwelle im dritten Quartal 2020 überschritten, und der Anteil der E-Fahrzeuge am Neuwagenmarkt liegt nun bei über 13 %. Das Vereinigte Königreich erreichte im 2. Quartal 2020 die 5 %-Marke, und der Anteil der E-Fahrzeuge am Markt liegt nun bei über 16 %. In den skandinavischen Ländern ist das Wachstum sogar noch schneller: In Schweden liegt der Anteil der E-Fahrzeuge bei 28 %, in Island bei 51 % und in Norwegen, das bereits 2013 die 5 %-Schwelle erreicht hat, machen E-Fahrzeuge inzwischen beeindruckende 83 % des Neuwagenmarktes aus.  

Die USA haben Anfang 2022 einen Anteil von 5 % an Elektrofahrzeugen erreicht, ebenso wie China. Viele andere Länder liegen dicht dahinter, und mit der wachsenden Zahl von Fahrzeugen steigt auch die Nachfrage nach Ladestationen und der entsprechenden Infrastruktur.

EV-Ladestationen überall und an jedem Ort

Verglichen mit den Kosten, der logistischen Komplexität und den Umweltgefahren der herkömmlichen Erdölinfrastruktur, ganz zu schweigen von den rechtlichen und behördlichen Auflagen, können saubere, sichere E-Ladestationen praktisch überall aufgestellt werden. Mehrfamilienhäuser werden mit Ladestationen ausgestattet. Hotels stellen sicher, dass sie ihren Gästen Ladestationen für E-Fahrzeuge anbieten. In höherwertigen Gebäuden werden Ladestationen für E-Fahrzeuge zu einer allgemeinen Einrichtung werden.

Solarbetriebene EV-Ladestationen
Das Gleiche gilt für Einkaufszentren, Sportstätten und Arbeitsplätze, aber auch für Autobahntankstellen, Convenience Stores und Truckstops, da elektrisch betriebene Lastwagen im Fernverkehr immer häufiger anzutreffen sind.

Elektrischer Fernverkehrs-Lkw

Für die Unternehmen, die die Komponenten für die Ladeinfrastruktur für Elektrofahrzeuge herstellen, bedeutet dies eine große Chance sowohl für große Unternehmen als auch für Start-ups - insbesondere für diejenigen, die als erste auf den Markt kommen. Auch hier sind die Hürden für die Installation im Vergleich zu herkömmlichen Tankstellen fast gleich null. Aber das sind Chancen, die die Unternehmen schnell ergreifen müssen. 

Eine Marktchance für Entwickler in Höhe von 217 Milliarden Dollar

Wachstum des Marktes

Es wird erwartet, dass der weltweite Markt für Ladestationen für Elektrofahrzeuge von 19 Milliarden Dollar im Jahr 2021 auf 217 Milliarden Dollar im Jahr 2030 anwachsen wird, was einer durchschnittlichen jährlichen Wachstumsrate (CAGR) von mehr als 30 % im selben Zeitraum entspricht.

Um eine Vorstellung von den Marktchancen für das Laden von Elektrofahrzeugen zu bekommen, muss man sich nur die jüngsten Nachrichten ansehen. Im Juli 2022 kündigte General Motors, das sich zum Ziel gesetzt hatte, bis 2035 vollständig auf Elektrofahrzeuge umzusteigen, Pläne an, gemeinsam mit einem Partner ein Netz von 2.000 Ladestationen für Elektrofahrzeuge an Reisezentren entlang der wichtigsten Autobahnen in den USA zu entwickeln. "Wir haben uns einer rein elektrischen, emissionsfreien Zukunft verschrieben, und die Sicherstellung der richtigen Ladeinfrastruktur ist ein wichtiger Teil des Puzzles", sagte Mary Barra, CEO des Automobilriesen.

Bausteine, Werkzeuge und Fähigkeiten für Entwickler von EV-Ladegeräten

Eingebettete Komponenten in einem Produktdesign

Entwickler müssen viele Faktoren berücksichtigen, wenn sie ein Projekt wie das Design einer Ladestation für Elektrofahrzeuge in Angriff nehmen. Zum Beispiel:

  • Was ist das Ziel der Markteinführung?
  • Werden die Ladestationen für Elektrofahrzeuge mit Solarenergie oder mit Netzstrom betrieben oder beides?
  • Welche Art von Funktionalität möchten Sie in das Interface-Design integrieren? Eine einfache visuelle Anzeige oder eine mit Video-Streaming für Infotainment und Werbung?
  • Wird die Produktlinie Modelle mit und ohne integriertes Zahlungssystem umfassen? Und wird das Design sowohl eine physische Schnittstelle als auch eine mobile App umfassen? 
  • Wie stellen Sie sicher, dass das Produktdesign vor Cyberangriffen geschützt ist, und wie ermöglichen Sie laufende Aktualisierungen der Firmware der Ladestation?

Das Digi ConnectCore®-Ökosystem aus hochintegrierten Entwicklerbausteinen, Tools und Software kann Ihnen helfen, den Weg zu Rapid Prototyping, Design, Tests und Zertifizierung zu beschleunigen. Und wenn Sie unterstützende technische Dienstleistungen benötigen, haben wir auch diese parat.

Skalierbares EV-Ladegerät-Design mit Digi ConnectCore 8

Digi ConnectCore Ökosystem für Entwickler

Für OEMs und Produktentwickler, die einen Teil dieses Marktes erobern wollen, bietet die Digi ConnectCore® 8 Familie von System-on-Modules (SOMs) die Möglichkeit, eine Reihe von Funktionen in ihre EV-Ladeprodukte zu integrieren. Diese Funktionalität umfasst die Steuerung des Ladevorgangs sowie die drahtlose Konnektivität, die erforderlich ist, um EV-Ladegeräte mit sicheren Zahlungsverarbeitungssystemen und anderen Anwendungen zu verbinden, z. B. solchen, die SMS-Nachrichten an die Telefone der Fahrzeugbesitzer senden, wenn ein Fahrzeug fertig geladen ist.

Die Digi ConnectCore 8 Familie basiert auf der NXP i.MX 8 Prozessorserie. Mit skalierbarer Dual-/Quad-Core-Leistung in einer kosteneffizienten Plattform, die nur 40 mm x 45 mm misst, ist der ConnectCore 8 Teil einer umfassenden Palette von Digi-Hardware und -Software, die Digi TrustFence®-Sicherheit und die Integration mit Digi XBee® umfasst. Am wichtigsten ist, dass jeder ConnectCore 8 eng mit dem Digi Remote Manager® integriert ist, der es den Besitzern von Ladestationen ermöglicht, die Software und Firmware in ihren Ladestationen aus der Ferne zu überwachen und zu aktualisieren.

Digi Entwickler Stack

Die Digi ConnectCore 8 Familie bietet eine umfassende Entwicklungsplattform mit Tools und Bibliotheken sowie Android und Yocto-basiertem Linux. Entwickler können das Prototyping mit einem beliebigen SOM der ConnectCore 8-Familie beginnen und dann zu einem anderen Modul migrieren, ohne den Designprozess neu beginnen zu müssen. Dies ermöglicht OEMs eine schnelle Markteinführung von Produkten in verschiedenen Modellen und Preisklassen mit einem einzigen Design. Hier ein Kurzporträt der ConnectCore 8-Familie:

  • Digi ConnectCore 8X
    Der Digi ConnectCore® 8X basiert auf dem NXP i.MX 8X-Prozessor und verfügt über den Digi SMTplus®-Formfaktor für die Oberflächenmontage mit kantengegossener SMT-Technologie oder einer vielseitigen LGA-Option für den Zugang zu allen Schnittstellen, einschließlich Wi-Fi und Bluetooth.
  • Digi ConnectCore 8M Nano
    Digi ConnectCore® 8M Nano bietet außergewöhnliche Grafik und niedrige Gesamtbetriebskosten und rationalisiert die Entwicklung für industrielle Anwendungen wie z.B. das Laden von Elektrofahrzeugen.
  • Digi ConnectCore 8M Mini
    Dieses Quad-Core-SOM ist auf Langlebigkeit und Skalierbarkeit ausgelegt und bietet Videofunktionen durch eine integrierte VPU.
  • Digi ConnectCore Smart IOmux Entwurfswerkzeug
    OEMs können ihre Markteinführung mit dem Digi ConnectCore Smart IOmux Tool beschleunigen, das Entwicklern hilft, anspruchsvolle Designs zu erstellen, die mit einer Reihe von Hardware-Plattformen kompatibel sind. Mit der grafischen Oberfläche von Smart IOmux können Entwickler Schnittstellen konfigurieren und automatisch vollständige Pin-Zuweisungen und Linux-Kernel-Konfigurationen für den Gerätebaum erstellen, die der gewünschten Funktionalität entsprechen.

Digi unterstützt Entwickler in allen Phasen der Planung, Prototyping und Entwicklung. Alles beginnt mit Entwickler-Kits, wie dem Digi ConnectCore 8M Nano dev kit. 

Digi ConnectCore 8M Nano Entwickler-Kit

Starten Sie mit einem ConnectCore Dev Kit

 

Differenzieren Sie Ihr EV-Ladegerät mit einer Sprachschnittstelle

Sprachsteuerung beim Laden von Elektrofahrzeugen

Für OEM-Entwickler, die sich mit ihren Produkten von der Konkurrenz abheben wollen, ist eine Sprachschnittstelle ein wichtiges Merkmal, mit dem sich ihr Produkt von anderen abheben kann. Digi ConnectCore Voice Control ist eine gebrauchsfertige Softwarelösung zur Verwendung mit der gesamten Digi ConnectCore 8 Familie von SOMs. Die Sprachsteuerung macht die Bedienung eines EV-Ladegeräts einfacher und bequemer und passt gut in eine Welt, in der Sprachschnittstellen eher die Regel als die Ausnahme sind.  

Digi ConnectCore Voice Control bietet Echtzeit-Spracherkennung und Text-to-Speech-Funktionen mit einem anpassbaren Wortschatz von 60.000 Wörtern und Unterstützung für 30 Landessprachen - ein enormer Vorteil auf dem globalen EV-Lademarkt. Da die Sprachsteuerung mit jedem ConnectCore-Modul verfügbar ist, kann sie als Funktion in das ursprüngliche Produkt integriert oder als zukünftige Erweiterung hinzugefügt werden, ohne dass ein größeres Redesign erforderlich ist.

Überwachung und Steuerung der EV-Infrastruktur mit Digi Remote Manager 

Digi Remote Manager

Da Ladestationen für Elektrofahrzeuge ständig von der Öffentlichkeit genutzt werden, ist es für Betreiber von Ladestationen für Elektrofahrzeuge unerlässlich, ihre Geräte aus der Ferne überwachen und aktualisieren zu können. Digi Remote Manager® liefert wichtige Informationen über den Status und den Zustand jedes eingesetzten Geräts zu jeder Zeit und von praktisch jedem Ort aus. Digi Remote Manager ist eine cloudbasierte Lösung, die eine einfache Einrichtung, Massenkonfiguration, Wartung und Unterstützung für Hunderte oder sogar Tausende von Digi-Geräten ermöglicht.

Ihr Time-to-market-Vorteil: Digi Wireless Design Dienstleistungen

Ingenieurteam bei der Entwicklung eines Produktdesigns

Die Entwicklung eines neuen Produkts wie eines E-Ladegeräts ist ein komplexes Unterfangen. Unternehmen, die über Fachwissen und Fertigungskapazitäten in einem Teilaspekt des Projekts verfügen, benötigen möglicherweise Hilfe, um eine voll funktionsfähige Lösung zu entwickeln, die auf einem überfüllten Markt konkurrenzfähig ist. Hier kann Digi Wireless Design Services einen großen Vorteil bieten.

Das Digi Wireless Design Services Team verfügt über eine bewährte Methodik und jahrelange Erfahrung in der Unterstützung von OEMs und Entwicklern bei allen Aspekten von Design, Prototyping, Zertifizierung und vor allem bei der Vorbereitung von Produkten für die Fertigung. Sie können Unternehmen dabei helfen, Zeit und Kosten zu sparen, indem sie Sackgassen oder teure Neuanfertigungen von Leiterplatten vermeiden und ihren Entwicklungsprozess beschleunigen, um eine schnelle Markteinführung und langfristige Produktrentabilität zu unterstützen.  

Bauen vs. Kaufen?

Bei einem Markt, der so schnell wächst wie der für das Laden von Elektrofahrzeugen, müssen Überlegungen zur Markteinführung ganz oben auf der Produkt-Checkliste eines jeden OEM stehen. Für wichtige elektronische Komponenten, die in einer Vielzahl von Umgebungen zuverlässig funktionieren und in Ländern auf der ganzen Welt zertifiziert werden müssen, ist die Frage "bauen oder kaufen" eine, die wohlüberlegt sein muss. Wir bei Digi sind davon überzeugt, dass unsere Lösungen und unser Fachwissen dazu beitragen können, jedem Unternehmen in diesem Markt die besten Chancen auf kurzfristigen und langfristigen Erfolg zu bieten.   

Willkommen in der EV-Zukunft!

Ladestationen für Elektrofahrzeuge sind ein Schlüsselelement in einer Revolution für saubere Energie, die gerade erst begonnen hat. Digi-Produkte und -Dienstleistungen stehen zur Verfügung, um die vielen OEMs in der EV-Industrie zu unterstützen, die dazu beitragen werden, diese Veränderungen zu ermöglichen.

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