Leta 2021 bo svetovna prodaja električnih vozil predstavljala 9 % celotne prodaje osebnih avtomobilov.
Da bi povečali to število, proizvajalci avtomobilov in dobavitelji poleg velikih naložb v nova poslovna okolja za pospešitev razvoja, proizvodnje in promocije elektrifikacije prav tako nabirajo svoje možgane, da bi se pripravili na naslednjo generacijo komponent vozil.
Primeri vključujejo polprevodniške baterije, motorje z aksialnim tokom in 800-voltne električne sisteme, ki obljubljajo prepolovitev časa polnjenja, drastično zmanjšanje velikosti in stroškov baterije ter izboljšanje učinkovitosti pogona.
Doslej je le peščica novih avtomobilov uporabljala 800-voltni sistem namesto običajnih 400.
Modeli z 800-voltnimi sistemi, ki so že na trgu, so: Porsche Taycan, Audi E-tron GT, Hyundai Ioniq 5 in Kia EV6. Limuzina Lucid Air uporablja 900-voltno arhitekturo, čeprav industrijski strokovnjaki menijo, da gre tehnično za 800-voltni sistem.
Z vidika dobaviteljev sestavnih delov za električna vozila bo arhitektura 800-voltne baterije prevladujoča tehnologija do konca dvajsetih let prejšnjega stoletja, še posebej, ker se bo pojavilo vedno več namenskih popolnoma električnih platform z 800-voltno arhitekturo, kot sta Hyundaijev E-GMP in PPE iz koncerna Volkswagen.
Hyundai Motorjevo modularno električno platformo E-GMP zagotavlja Vitesco Technologies, podjetje za pogonske sklope, odcepljeno od Continental AG, za zagotavljanje 800-voltnih pretvornikov; PPE skupine Volkswagen je 800-voltna baterijska arhitektura, ki sta jo skupaj razvila Audi in Porsche. Modularna platforma za električna vozila.
"Do leta 2025 bodo modeli z 800-voltnimi sistemi postali pogostejši," je dejal Dirk Kesselgruber, predsednik oddelka za električni pogon GKN, podjetja za tehnološki razvoj. GKN je tudi eden od več dobaviteljev stopnje 1, ki uporabljajo tehnologijo in dobavlja komponente, kot so 800-voltne električne osi, s pogledom na množično proizvodnjo leta 2025.
Za Automotive News Europe je povedal: "Menimo, da bo 800-voltni sistem postal mainstream. Hyundai je tudi dokazal, da je lahko enako konkurenčen glede cene."
V Združenih državah se Hyundai IQNIQ 5 začne pri 43.650 $, kar je bolj utemeljeno od povprečne cene 60.054 $ za električna vozila februarja 2022 in ga lahko sprejme več potrošnikov.
"800 voltov je logičen naslednji korak v evoluciji čisto električnih vozil," je v intervjuju povedal Alexander Reich, vodja inovativne močnostne elektronike pri Vitescu.
Poleg dobave 800-voltnih pretvornikov za Hyundaijevo modularno električno platformo E-GMP je Vitesco zagotovil druge pomembne pogodbe, vključno z pretvorniki za velikega severnoameriškega proizvajalca avtomobilov in dve vodilni električni vozili na Kitajskem in Japonskem. Dobavitelj zagotavlja motor.
Segment 800-voltnih električnih sistemov raste hitreje, kot je bilo pričakovano pred nekaj leti, kupci pa postajajo vse močnejši, je po elektronski pošti povedal Harry Husted, glavni tehnološki direktor pri ameriškem dobavitelju avtomobilskih delov BorgWarner. obresti. Dobavitelj je dobil tudi nekaj naročil, vključno z integriranim pogonskim modulom za kitajsko luksuzno znamko.
1. Zakaj je 800 voltov "logičen naslednji korak"?
Katere so prednosti 800-voltnega sistema v primerjavi z obstoječim 400-voltnim sistemom?
Prvič, lahko zagotavljajo enako moč pri nižjem toku. Podaljšajte čas polnjenja za 50 % z enako velikostjo baterije.
Posledično je mogoče baterijo, najdražjo komponento v električnem vozilu, zmanjšati, kar poveča učinkovitost in hkrati zmanjša skupno težo.
Otmar Scharrer, višji podpredsednik tehnologije elektrificiranih pogonskih sklopov pri ZF, je dejal: »Stroški električnih vozil še niso na enaki ravni kot bencinska vozila in manjša baterija bi bila dobra rešitev. Poleg tega bi imela zelo veliko baterijo v mainstream kompaktni model, kot je Ioniq 5, sam po sebi nima smisla.«
"S podvojitvijo napetosti in enakim tokom lahko avto dobi dvakrat več energije," je dejal Reich. "Če je čas polnjenja dovolj hiter, električnemu avtomobilu morda ne bo treba porabiti časa za doseganje dosega 1000 kilometrov."
Drugič, ker višje napetosti zagotavljajo enako moč z manjšim tokom, so kabli in žice lahko tudi manjši in lažji, kar zmanjša porabo dragega in težkega bakra.
Izguba energije se bo tudi ustrezno zmanjšala, kar ima za posledico boljšo vzdržljivost in izboljšano motorično zmogljivost. Za zagotovitev delovanja baterije pri optimalni temperaturi ni potreben zapleten sistem za upravljanje toplote.
Nazadnje, v povezavi z nastajajočo tehnologijo mikročipov iz silicijevega karbida lahko 800-voltni sistem poveča učinkovitost pogonskega sklopa za do 5 odstotkov. Ta čip pri preklopu izgubi malo energije in je še posebej učinkovit pri regenerativnem zaviranju.
Ker novi čipi iz silicijevega karbida uporabljajo manj čistega silicija, bi lahko bili stroški nižji in bi lahko avtomobilski industriji dobavili več čipov, pravijo dobavitelji. Ker druge industrije običajno uporabljajo čisto silicijeve čipe, tekmujejo s proizvajalci avtomobilov na proizvodni liniji polprevodnikov.
"Razvoj 800-voltnih sistemov je ključnega pomena," zaključuje Kessel Gruber iz GKN.
2. Postavitev omrežja 800-voltne polnilne postaje
Tukaj je še eno vprašanje: večina obstoječih polnilnih postaj temelji na 400-voltnem sistemu, ali je res prednost avtomobilov, ki uporabljajo 800-voltni sistem?
Odgovor strokovnjakov iz industrije je: da. Čeprav vozilo potrebuje 800-voltno infrastrukturo za polnjenje.
"Večina obstoječe infrastrukture za hitro polnjenje z enosmernim tokom je za 400-voltna vozila," je dejal Hursted. "Da bi dosegli 800-voltno hitro polnjenje, potrebujemo najnovejšo generacijo visokonapetostnih in zmogljivih enosmernih hitrih polnilnikov."
To ni problem za domače polnjenje, vendar so doslej najhitrejša javna polnilna omrežja v ZDA omejena. Reich meni, da je težava še težja pri polnilnicah na avtocestah.
V Evropi pa so 800-voltna sistemska polnilna omrežja v porastu in Ionity ima po vsej Evropi številne 800-voltne in 350-kilovatne avtocestne polnilne postaje.
Ionity EU je partnerski projekt več avtomobilskih proizvajalcev za mrežo visokozmogljivih polnilnih postaj za električna vozila, ki so ga ustanovili BMW Group, Daimler AG, Ford Motor in Volkswagen. Leta 2020 se je Hyundai Motor pridružil kot peti največji delničar.
"800-voltni 350-kilovatni polnilec pomeni 100-kilometrsko polnjenje v 5-7 minutah," pravi Schaller iz ZF. "To je samo skodelica kave."
"To je resnično prelomna tehnologija. Pomagala bo tudi avtomobilski industriji prepričati več ljudi, da sprejmejo električna vozila."
Po nedavnem poročilu Porscheja traja približno 80 minut, da se doda 250 milj dosega v tipični 50kW, 400V elektrarni; 40 minut, če je 100kW; če hladite polnilni vtič (stroški, teža in zapletenost), kar lahko dodatno skrajša čas na 30 minut.
"Zato je v prizadevanju za doseganje višje hitrosti polnjenja prehod na višje napetosti neizogiben," zaključuje poročilo. Pri Porscheju menijo, da bi z 800-voltno polnilno napetostjo čas padel na približno 15 minut.
Polnjenje tako enostavno in hitro kot točenje goriva – obstaja velika verjetnost, da se bo to zgodilo.
3. Pionirji v konzervativnih panogah
Če je 800-voltna tehnologija res tako dobra, se velja vprašati, zakaj z izjemo prej omenjenih modelov skoraj vsa električna vozila še vedno temeljijo na 400-voltnih sistemih, tudi vodilna na trgu Tesla in Volkswagen. ?
Schaller in drugi strokovnjaki razloge pripisujejo »priročnosti« in »biti na prvem mestu v industriji«.
Tipična hiša uporablja 380 voltov trifaznega izmeničnega toka (stopnja napetosti je dejansko razpon, ne fiksna vrednost), tako da, ko so proizvajalci avtomobilov začeli uvajati priključne hibride in čisto električna vozila, je infrastruktura za polnjenje že obstajala. In prvi val električnih vozil je bil zgrajen na komponentah, razvitih za priključne hibride, ki so temeljili na 400-voltnih sistemih.
"Ko so vsi na 400 voltih, to pomeni, da je to raven napetosti, ki je na voljo v infrastrukturi povsod," je dejal Schaller. "Najbolj priročno je, takoj je na voljo. Da ljudje ne razmišljajo preveč. Takoj odločeno."
Kessel Gruber priznava Porsche kot pionirja 800-voltnega sistema, ker se je bolj osredotočal na zmogljivost kot na praktičnost.
Porsche si upa ponovno ovrednotiti, kaj je industrija prenesla iz preteklosti. Sprašuje se: "Je to res najboljša rešitev?" "Ali ga lahko oblikujemo iz nič?" To je lepota biti visoko zmogljiv proizvajalec avtomobilov.
Industrijski strokovnjaki so se strinjali, da je samo vprašanje časa, kdaj bo na trg prišlo več 800-voltnih električnih vozil.
Tehničnih izzivov ni veliko, vendar je treba dele razviti in validirati; stroški so morda težava, a z obsegom, manjšimi celicami in manj bakra bodo kmalu prišli nizki stroški.
Volvo, Polestar, Stellantis in General Motors so že izjavili, da bodo prihodnji modeli uporabljali to tehnologijo.
Skupina Volkswagen načrtuje lansiranje serije avtomobilov na svoji 800-voltni platformi PPE, vključno z novim Macanom in karavanom, ki temelji na novem konceptu A6 Avant E-tron.
Tudi številni kitajski proizvajalci avtomobilov so napovedali prehod na 800-voltno arhitekturo, vključno z Xpeng Motors, NIO, Li Auto, BYD in Lotusom v lasti Geely.
"S Taycanom in E-tronom GT imate vozilo z zmogljivostjo, ki je vodilna v razredu. Ioniq 5 je dokaz, da je cenovno ugoden družinski avto možen," je zaključil Kessel Gruber. "Če teh nekaj avtomobilov zmore, potem zmore vsak avto."
Čas objave: 19. aprila 2022