Erstmalige vollständige Zerlegung des Tesla Cybercab: Hunderte von Herstellungsverfahren wurden drastisch auf 25 reduziert, was traditionelle Automobilhersteller völlig verblüfft.

Robotaxi ist das wahre Bestimmung von Elon Musk!

Tesla hat erstmals das vollständige detaillierte Demontagevideo des Cybercab offiziell veröffentlicht.

Die vorherige „Erneuerung und Revolution“ der Herstellungsverfahren und Konzepte von Model 3/Y/S/X hat die traditionelle Autoindustrie bereits überfordert. Das neueste Cybercab wird die etablierten Branchenveteranen wahrscheinlich direkt „verrückt machen“ und „verblüffen“.

Es ist wirklich schwer zu bewerten: Das Cybercab spart an allen möglichen Stellen, unterscheidet sich kaum von einem Lego-Bausatz und ist praktisch ein großes Spielzeug, das Elon Musk für sich selbst gebaut hat.

Die neueste technologische Revolution des Cybercab: Batterie und Hochspannungselektronik

Beginnen wir mit dem Kernstück des gesamten Fahrzeugs, der Batterie und dem Hochspannungssystem.

Das Cybercab hat hier mehrere wichtige Änderungen vorgenommen: Abbau der pyrotechnischen Sicherungen, Einsatz des drahtlosen BMS, Neugestaltung der Struktur des Batteriepacks und die Einführung von Hochspannungs-Blindsteckverbindern. Das gemeinsame Ziel ist es, die innere Struktur des Batteriesystems zu vereinfachen und die Herstellung, Montage und spätere Wartung zu erleichtern.

Betrachten wir sie nacheinander: Zuerst geht es um den Verzicht auf die pyrotechnischen Sicherungen (Pyro Fuse), die in herkömmlichen Elektroautos weit verbreitet sind.

In den Hochspannungskreisen herkömmlicher Batteriepacks sind normalerweise pyrotechnische Sicherungen verbaut. Bei schweren Kollisionen oder schwerwiegenden elektrischen Störungen wie Kurzschlüssen löst das System einen internen mikroskopischen pyrotechnischen Mechanismus aus, der den Hochspannungskreis durch die mechanische Wirkung einer Explosion trennt.

Pyrotechnische Sicherungen sind Einweg-Schutzkomponenten, die nach der Auslösung ausgetauscht werden müssen. Nach der Auslösung ist das gesamte Batteriepack praktisch unbrauchbar, und die späteren Wartungskosten sind extrem hoch.

Stattdessen verwendet das Cybercab ultraschnelle Unterbrechungsschütze (Fast Interrupting Contactors), die anormale Ströme über Hochgeschwindigkeits-Elektroschalter und Steuerkreise überwachen und den Hochspannungskreis bei Störungen trennen.

Nach der Behebung einiger Störungen können die Schütze wieder geschlossen werden, wodurch der Austausch von Einwegkomponenten reduziert wird.

Zweitens hat sich die Kommunikationsweise im Inneren des Batteriepacks ebenfalls geändert.

Das Cybercab verwendet ein drahtloses Batteriemanagementsystem (Wireless BMS) innerhalb der Module, integriert HF-Kommunikationschips auf den Erfassungsplatinen jedes Moduls, überträgt Daten über drahtlose Signale und unterstützt die Modul-Ebenen-Eckenberechnung.

Auf diese Weise können zahlreiche interne Erfassungsleitungen und Verbinder entfallen. Natürlich steigen die Chipkosten pro Modul um zwanzig bis dreißig Cent, aber das gesamte System kann mehr als 1,5 US-Dollar einsparen: Bei Einsparungen an einer einzelnen Zelle kann das gesamte Batteriepack eine beträchtliche Summe an Kosten einsparen.

Erwähnenswert ist, dass dieses drahtlose BMS-System auch relevante Technologien mit Teslas humanoidem Roboter Optimus teilt.

Der dritte Punkt ist, dass die Struktur des Batteriepacks ebenfalls angepasst wurde.

Früher verwendete das Model Y ein vollständig strukturiertes Batteriepack, bei dem die Zellen mit großer Menge an Vergussmasse im Inneren fixiert und eine Einheit mit der Karosseriestruktur gebildet werden. Dieses Design ist vorteilhaft für die Erhöhung der Struktursteifigkeit, aber nachdem die Zellen hochgradig fixiert sind, lassen sich lokale Störungen kaum separat reparieren.

Das Cybercab wird zu einem halbstrukturierten Batteriepack (Semi-Structural Pack) umgewandelt, bei dem die Vergussmasse auf das Innere der Batteriemodule beschränkt ist und die Module über Strukturen wie mechanische Längsträger mit dem Gehäuse des Batteriepacks verbunden sind.

Auf diese Weise behält man sowohl die Fixierungs- und Schutzfähigkeit im Inneren der Module bei, als auch ermöglicht es, verschiedene Module unabhängig zu demontieren und zu montieren. Bei lokalen Störungen kann das entsprechende Modul ausgetauscht werden, ohne das gesamte Batteriepack direkt zu entsorgen, wobei die Kosten eines einzelnen Moduls etwa 1500 US-Dollar betragen.

Das Bodenblech des Batteriepacks besteht aus 1,2 mm starkem gestanztem Stahlblech, um die Materialkosten weiter zu senken.

Die letzte Änderung dient direkt der automatisierten Montage: das Hochspannungs-Blindstecksystem (HV Power Blind-Mates).

Herkömmliche Hochspannungsschnittstellen erfordern die Steckverbindung von Verbindern durch Menschen oder Roboterarme und benötigen zusätzlich einen Hochspannungsverriegelungskreis (HVIL) zur Überwachung des Verbindungsstatus. Das Cybercab verwendet stattdessen Hochspannungs-Blindsteckverbinder mit Positionierungsstruktur: Wenn der Batteriesteuergerät und das Modul zusammengefügt werden, reicht es, sie nach der voreingestellten Position vorzuschieben, um die Hochspannungsverbindung automatisch abzuschließen.

Um sicherzustellen, dass die Schnittstelle wirklich vollständig eingesteckt ist, hat Tesla zudem eine Kraft-Weg-Kurve-Steuerung (Force-Distance Curve) eingeführt: Der Roboterarm überwacht in Echtzeit die Widerstandsänderung und den Hubweg während des Einsteckvorgangs und beurteilt anhand der voreingestellten Kurve, ob die Schnittstelle ausgerichtet ist, vollständig eingesteckt wurde und ob während des Verbindungsvorgangs Anomalien vorliegen.

Zusammengefasst: Vom Batterieschutz über die interne Kommunikation bis zum Strukturdesign und der Hochspannungsverbindung teilt das Cybercab das Batteriepack weiter in Module auf, die unabhängig montiert, geprüft und repariert werden können. Das einzige Ziel ist die Kostensenkung, einschließlich der harten Kosten der Komponenten selbst, der Arbeitskosten im Montageprozess und der späteren Wartungskosten.

Integriertes Vordermodul: Wärmemanagement und Steer-by-Wire-System

Außerhalb des Batteriepacks ist ein weiterer hochintegrierter Bereich des Cybercab das Vordermodul, das etwa 50 % der Komponenten des gesamten Fahrzeugs sammelt, in dem Wärmemanagement, Antriebswechselrichter, Hochspannungsverteilung und Teile des Bremssystems integriert sind.

Dies ist uns bekannt: Spieler wie der chinesische Hersteller BYD haben das integrierte Modul der Vorderachse bereits seit langem in Serienproduktion gebracht.

Betrachten wir zuerst das Wärmemanagementsystem: Das Cybercab verwendet ein reines indirektes Wärmemanagementsystem auf Ethylenglykol-Basis (Indirect Thermal System), das Kältemittelkompressor, Wärmetauscher und Steuerventilblock im Inneren des Vordermoduls sammelt, sodass das Kältemittel so weit wie möglich auf das lokale Kreislaufsystem beschränkt bleibt.

Das bedeutet, dass die Kältemittelleitungen im herkömmlichen Wärmemanagementsystem, die sich in verschiedene Bereiche des Fahrzeugs erstrecken müssen, stark reduziert werden können. Für die Herstellung fallen zahlreiche Leitungen und Verbindungsstellen weg; für die Wartung können einige Komponenten unabhängig demontiert werden, ohne den gesamten Kältemittelkreislauf des Fahrzeugs evakuieren oder die Federung demontieren zu müssen.

Gleichzeitig ist der elektrische Klimakompressor (EAC) direkt auf dem Wärmemanagementmodul integriert, wodurch unabhängige Halterungen und zusätzliche Verbindungsstrukturen reduziert werden. Das gesamte Modul kann abgeschlossen werden, bevor es in die Endmontagelinie gelangt.

Neben dem Wärmemanagement verwendet das Cybercab zudem Brake-by-Wire (drahtgebremstes System).

Herkömmliche Bremssysteme übertragen die Bremskraft über Hydraulikleitungen. Von der Bremseneingabe bis zur Ausführung am Radende ist ein vollständiger hydraulischer Übertragungspfad erforderlich.

Das Cybercab verzichtet auf die hydraulischen Bremsleitungen, die sich über Vorder- und Rückseite der Karosserie erstrecken, und steuert die Aktuatoren am Radende über elektrische Signale, um das Bremsen abzuschließen. Dies ist besonders wichtig für Robotaxis ohne Lenkrad und herkömmliche Fahrpedale: Das autonome Fahrsystem kann direkt Bremsbefehle ausgeben, die von den Aktuatoren ausgeführt werden.

Gleichzeitig können die vorderen und hinteren Bremsmodule vor der Gesamtmontage des Fahrzeugs unabhängig auf ihre Funktion getestet werden, was die Arbeitsgänge der Verlegung, Verbindung und Entlüftung herkömmlicher Hydraulikleitungen einspart.

Eine weitere leicht zu übersehende Änderung ist, dass der Antriebswechselrichter direkt die Funktion des Hochspannungsverteilungszentrums (PDC) übernimmt.

Herkömmliche Elektroautos benötigen normalerweise eine unabhängige Hochspannungsverteilungseinheit, um die von der Batterie ausgegebene elektrische Energie an verschiedene Komponenten wie Antriebsmotor, Klimakompressor und Wärmemanagementsystem zu verteilen.

Beim Cybercab ist die Hochspannungsverteilungsfunktion in den Antriebswechselrichter integriert. Das Batteriepack muss nur über die Haupt-Hochspannungsleitung mit dem Wechselrichter verbunden werden, und andere Hochspannungsverbraucher können hier angeschlossen werden.

Auf diese Weise wird die Anzahl unabhängiger Verteilerkästen, Hochspannungsleitungen und Verbinder reduziert.

Zusammengenommen wird die Integrationslogik des Vordermoduls des Cybercab ziemlich klar: Das Wärmemanagement reduziert langstreckige Kältemittelleitungen, das drahtgebremste System verzichtet auf karosserieübergreifende Hydraulikleitungen, der Wechselrichter übernimmt die Hochspannungsverteilung, und mehrere Funktionsmodule können zudem vorab unabhängig montiert und getestet werden.

Karosserieverfahren und Antriebseinheit

Die Anpassungen des Cybercab in der Karosserieherstellung sind noch direkter sichtbar.

Die auffälligste Maßnahme ist, dass die Außenverkleidungsteile der Karosserie durch Reaktionsspritzguss (RIM) und In-Mold-Färbung (In-Mold Color) hergestellt werden, wodurch der herkömmliche Lackierprozess direkt entfällt.

RIM, also Reaktionsspritzguss, unterscheidet sich vom herkömmlichen Kunststoffspritzguss: Beim herkömmlichen Spritzguss müssen feste Kunststoffgranulate zuerst erhitzt und geschmolzen werden, bevor sie in die Form eingespritzt werden; beim RIM werden flüssige polymere Rohstoffe gemischt und dann in die Form eingespritzt, wo sie durch interne chemische Reaktion aushärten.

Bei der In-Mold-Färbung werden Pigmente direkt während des Formprozesses hinzugefügt, sodass die Teile beim Entformen bereits die endgültige Farbe aufweisen.

Nach der Kombination der beiden Technologien können Außenverkleidungsteile wie Türen, Kotflügel und Dach direkt geformt und farbbehandelt werden, wodurch nachfolgende Lackierarbeitsgänge reduziert werden. Dadurch kann Tesla die mit der Lackierwerkstatt verbundenen Geräte und den Produktionsraum einsparen.

Moment, das kommt uns irgendwie bekannt vor:

Die Denkweise ist ähnlich, aber Tesla bewegt sich offensichtlich auf einer höheren Ebene.

Dazu passend reduzieren die großen vorderen und hinteren Aluminiumdruckgussteile des Cybercab bereits die Anzahl der Komponenten und Arbeitsgänge erheblich. Außerdem wird ein spezielles Legierungsmaterial verwendet, wodurch der herkömmliche Elektrotauchlackierprozess entfällt.

Neben dem Karosserieverfahren wurde die Antriebseinheit des Cybercab ebenfalls für das städtische Robotaxi-Szenario neu gestaltet.

Dieses Antriebssystem heißt 5DU, verwendet eine Vorderradantriebsanordnung und hat ein Untersetzungsverhältnis