În 2021, vânzările globale de vehicule electrice vor reprezenta 9% din totalul vânzărilor de autoturisme.
Pentru a crește acest număr, pe lângă investițiile masive în noi peisaje de afaceri pentru a accelera dezvoltarea, fabricarea și promovarea electrificării, producătorii și furnizorii auto își croiesc mințile și pentru a se pregăti pentru următoarea generație de componente pentru vehicule.
Exemplele includ baterii în stare solidă, motoare cu flux axial și sisteme electrice de 800 de volți care promit să reducă la jumătate timpii de încărcare, să reducă drastic dimensiunea și costul bateriei și să îmbunătățească eficiența sistemului de propulsie.
Până în prezent, doar câteva mașini noi au folosit un sistem de 800 de volți în loc de obișnuitul 400.
Modelele cu sisteme de 800 de volți deja existente pe piață sunt: Porsche Taycan, Audi E-tron GT, Hyundai Ioniq 5 și Kia EV6. Limuzina Lucid Air folosește o arhitectură de 900 de volți, deși experții din industrie cred că, tehnic vorbind, este vorba despre un sistem de 800 de volți.
Din perspectiva furnizorilor de componente pentru vehicule electrice, arhitectura bateriilor de 800 de volți va fi tehnologia dominantă până la sfârșitul anilor 2020, în special pe măsură ce apar din ce în ce mai multe platforme complet electrice dedicate cu arhitectură de 800 de volți, cum ar fi E-GMP de la Hyundai și PPE de la Grupul Volkswagen.
Platforma electrică modulară E-GMP a Hyundai Motor este furnizată de Vitesco Technologies, o companie de sisteme de propulsie desprinsă din Continental AG, pentru a furniza invertoare de 800 de volți; Volkswagen Group PPE este o arhitectură de baterii de 800 de volți dezvoltată în comun de Audi și Porsche. Platformă modulară pentru vehicule electrice.
„Până în 2025, modelele cu sisteme de 800 de volți vor deveni mai comune”, a declarat Dirk Kesselgruber, președintele diviziei de sisteme de propulsie electrice a GKN, o companie de dezvoltare tehnologică. GKN este, de asemenea, unul dintre mai mulții furnizori de nivel 1 care utilizează tehnologia, furnizând componente precum punți electrice de 800 de volți, cu scopul de a produce în masă în 2025.
El a declarat pentru Automotive News Europe: „Credem că sistemul de 800 de volți va deveni popular. Hyundai a dovedit, de asemenea, că poate fi la fel de competitiv și la preț.”
În Statele Unite, Hyundai IQNIQ 5 are un preț de pornire de 43.650 de dolari, un preț mai rezonabil decât prețul mediu de 60.054 de dolari pentru vehiculele electrice în februarie 2022 și poate fi acceptat de mai mulți consumatori.
„800 de volți reprezintă următorul pas logic în evoluția vehiculelor pur electrice”, a declarat într-un interviu Alexander Reich, șeful diviziei de electronică de putere inovatoare de la Vitesco.
Pe lângă furnizarea de invertoare de 800 de volți pentru platforma electrică modulară E-GMP a Hyundai, Vitesco a obținut și alte contracte majore, inclusiv invertoare pentru un important producător auto nord-american și două automobile electrice de top din China și Japonia. Furnizorul furnizează motorul.
Segmentul sistemelor electrice de 800 de volți crește mai rapid decât se aștepta acum doar câțiva ani, iar clienții devin din ce în ce mai puternici, a declarat prin e-mail Harry Husted, director tehnic la furnizorul american de piese auto BorgWarner. Furnizorul a câștigat, de asemenea, câteva comenzi, inclusiv un modul de acționare integrat pentru un brand de lux chinezesc.
1. De ce este 800 de volți „următorul pas logic”?
Care sunt punctele forte ale sistemului de 800 de volți în comparație cu sistemul existent de 400 de volți?
În primul rând, pot furniza aceeași putere la un curent mai mic. Crește timpul de încărcare cu 50% cu aceeași dimensiune a bateriei.
Prin urmare, bateria, cea mai scumpă componentă a unui vehicul electric, poate fi redusă la dimensiuni, crescând eficiența și reducând în același timp greutatea totală.
Otmar Scharrer, vicepreședinte senior al tehnologiei sistemelor de propulsie electrificate la ZF, a declarat: „Costul vehiculelor electrice nu este încă la același nivel ca al vehiculelor pe benzină, iar o baterie mai mică ar fi o soluție bună. De asemenea, a avea o baterie foarte mare într-un model compact mainstream precum Ioniq 5 nu are sens în sine.”
„Prin dublarea tensiunii și a aceluiași curent, mașina poate obține de două ori mai multă energie”, a spus Reich. „Dacă timpul de încărcare este suficient de rapid, mașina electrică ar putea să nu fie nevoită să petreacă timp parcurgend o autonomie de 1.000 de kilometri.”
În al doilea rând, deoarece tensiunile mai mari oferă aceeași putere cu un curent mai mic, cablurile și firele pot fi, de asemenea, fabricate mai mici și mai ușoare, reducând consumul de cupru scump și greu.
Pierderile de energie vor fi, de asemenea, reduse în mod corespunzător, rezultând o rezistență mai bună și o performanță îmbunătățită a motorului. Și nu este necesar un sistem complex de gestionare termică pentru a asigura funcționarea bateriei la temperatura optimă.
În cele din urmă, atunci când este asociat cu tehnologia emergentă a microcipurilor din carbură de siliciu, sistemul de 800 de volți poate crește eficiența grupului motopropulsor cu până la 5%. Acest cip pierde puțină energie la comutare și este deosebit de eficient pentru frânarea regenerativă.
Deoarece noile cipuri din carbură de siliciu utilizează mai puțin siliciu pur, costul ar putea fi mai mic și mai multe cipuri ar putea fi furnizate industriei auto, au declarat furnizorii. Deoarece alte industrii tind să utilizeze cipuri din siliciu integral, acestea concurează cu producătorii auto pe linia de producție a semiconductorilor.
„În concluzie, dezvoltarea sistemelor de 800 de volți este crucială”, conchide Kessel Gruber de la GKN.
2. Configurația rețelei de stații de încărcare de 800 volți
Iată o altă întrebare: Majoritatea stațiilor de încărcare existente se bazează pe sistemul de 400 de volți, există într-adevăr un avantaj ca mașinile să utilizeze sistemul de 800 de volți?
Răspunsul dat de experții din industrie este: da. Deși vehiculul are nevoie de o infrastructură de încărcare bazată pe 800 de volți.
„Cea mai mare parte a infrastructurii existente de încărcare rapidă în curent continuu este destinată vehiculelor de 400 de volți”, a declarat Hursted. „Pentru a realiza o încărcare rapidă de 800 de volți, avem nevoie de cea mai recentă generație de încărcătoare rapide în curent continuu de înaltă tensiune și putere.”
Aceasta nu este o problemă pentru încărcarea acasă, dar până acum cele mai rapide rețele publice de încărcare din SUA sunt limitate. Reich consideră că problema este și mai dificilă pentru stațiile de încărcare de pe autostradă.
În Europa, însă, rețelele de încărcare cu sisteme de 800 de volți sunt în creștere, iar Ionity are o serie de puncte de încărcare pe autostrăzi de 800 de volți și 350 de kilowați în toată Europa.
Ionity EU este un proiect de parteneriat între mai mulți producători auto pentru o rețea de stații de încărcare de mare putere pentru vehicule electrice, fondat de BMW Group, Daimler AG, Ford Motor și Volkswagen. În 2020, Hyundai Motor s-a alăturat ca al cincilea cel mai mare acționar.
„Un încărcător de 800 de volți și 350 de kilowați înseamnă un timp de încărcare de 5-7 minute pe o distanță de 100 de kilometri”, spune Schaller de la ZF. „Asta e doar o ceașcă de cafea.”
„Aceasta este cu adevărat o tehnologie disruptivă. De asemenea, va ajuta industria auto să convingă mai mulți oameni să adopte vehiculele electrice.”
Conform unui raport recent al Porsche, durează aproximativ 80 de minute pentru a adăuga o autonomie de 400 km într-o centrală electrică tipică de 50 kW și 400 V; 40 de minute dacă este de 100 kW; dacă se răcește mufa de încărcare (costuri, greutate și complexitate), ceea ce poate reduce și mai mult timpul la 30 de minute.
„Prin urmare, în încercarea de a obține o încărcare la viteză mai mare, o tranziție către tensiuni mai mari este inevitabilă”, a concluzionat raportul. Porsche consideră că, cu o tensiune de încărcare de 800 de volți, timpul ar scădea la aproximativ 15 minute.
Reîncărcarea este la fel de ușoară și rapidă ca realimentarea - există șanse mari să se întâmple.
3. Pionieri în industriile conservatoare
Dacă tehnologia de 800 de volți este într-adevăr atât de bună, merită să ne întrebăm de ce, cu excepția modelelor menționate anterior, aproape toate vehiculele electrice sunt încă bazate pe sisteme de 400 de volți, chiar și liderii de piață Tesla și Volkswagen.
Schaller și alți experți atribuie motivele „comodității” și „a fi o premieră în industrie”.
O casă obișnuită folosește 380 de volți de curent alternativ trifazat (tariful de tensiune este de fapt un interval, nu o valoare fixă), așa că atunci când producătorii auto au început să lanseze vehicule hibride plug-in și vehicule pur electrice, infrastructura de încărcare exista deja. Iar primul val de vehicule electrice a fost construit pe componente dezvoltate pentru hibride plug-in, care se bazau pe sisteme de 400 de volți.
„Când toată lumea are 400 de volți, înseamnă că acesta este nivelul de tensiune disponibil în infrastructură peste tot”, a spus Schaller. „Este cel mai convenabil, este disponibil imediat. Așa că oamenii nu stau prea mult pe gânduri. Se hotărăsc imediat.”
Kessel Gruber consideră Porsche un pionier al sistemului de 800 de volți, deoarece s-a concentrat mai mult pe performanță decât pe caracterul practic.
Porsche îndrăznește să reevalueze ceea ce industria a preluat din trecut. Se întreabă: „Chiar este aceasta cea mai bună soluție?” „Putem să o proiectăm de la zero?” Aceasta este frumusețea de a fi un producător auto de înaltă performanță.
Experții din industrie au fost de acord că este doar o chestiune de timp până când mai multe vehicule electrice de 800 de volți vor ajunge pe piață.
Nu există multe provocări tehnice, dar componentele trebuie dezvoltate și validate; costul poate fi o problemă, dar cu scară largă, celule mai mici și mai puțin cupru, costurile reduse vor veni în curând.
Volvo, Polestar, Stellantis și General Motors au declarat deja că viitoarele modele vor folosi tehnologia.
Grupul Volkswagen intenționează să lanseze o gamă de mașini pe platforma sa PPE de 800 de volți, inclusiv un noul Macan și un break bazat pe noul concept A6 Avant E-tron.
O serie de producători auto chinezi au anunțat, de asemenea, trecerea la arhitectura de 800 de volți, inclusiv Xpeng Motors, NIO, Li Auto, BYD și Lotus, deținută de Geely.
„Cu Taycan și E-tron GT, aveți un vehicul cu performanțe de top în clasa sa. Ioniq 5 este dovada că o mașină de familie accesibilă este posibilă”, a concluzionat Kessel Gruber. „Dacă aceste câteva mașini pot face asta, atunci orice mașină poate face asta.”
Data publicării: 19 aprilie 2022