През 2021 г. глобалните продажби на електрически превозни средства ще представляват 9% от общите продажби на леки автомобили.
За да увеличат този брой, освен че инвестират сериозно в нови бизнес среди, за да ускорят разработването, производството и популяризирането на електрификацията, автомобилните производители и доставчици също така напрягат мозъците си, за да се подготвят за следващото поколение автомобилни компоненти.
Примерите включват твърдотелни батерии, аксиални двигатели и 800-волтови електрически системи, които обещават да намалят наполовина времето за зареждане, драстично да намалят размера и цената на батериите и да подобрят ефективността на задвижването.
Досега само шепа нови автомобили са използвали 800-волтова система вместо обичайната 400.
Модели с 800-волтови системи, които вече са на пазара, са: Porsche Taycan, Audi E-tron GT, Hyundai Ioniq 5 и Kia EV6. Лимузината Lucid Air използва 900-волтова архитектура, въпреки че експертите от индустрията смятат, че технически това е 800-волтова система.
От гледна точка на доставчиците на компоненти за електрически превозни средства, 800-волтовата архитектура на батериите ще бъде доминиращата технология до края на 2020-те години, особено с появата на все повече специализирани изцяло електрически платформи с 800-волтова архитектура, като например E-GMP на Hyundai и PPE на Volkswagen Group.
Модулната електрическа платформа E-GMP на Hyundai Motor е предоставена от Vitesco Technologies, компания за силови агрегати, отделена от Continental AG, за да произвежда 800-волтови инвертори; Volkswagen Group PPE е 800-волтова архитектура за батерии, разработена съвместно от Audi и Porsche. Модулна платформа за електрически превозни средства.
„До 2025 г. моделите с 800-волтови системи ще станат по-често срещани“, каза Дирк Кеселгрубер, президент на отдела за електрическо задвижване на GKN, компания за технологично развитие. GKN е и един от няколкото доставчици от първо ниво, използващи технологията, доставяйки компоненти като 800-волтови електрически оси, с цел масово производство през 2025 г.
Той каза пред Automotive News Europe: „Смятаме, че 800-волтовата система ще стане масова. Hyundai също така доказа, че може да бъде еднакво конкурентна по отношение на цената.“
В Съединените щати Hyundai IQNIQ 5 започва от 43 650 долара, което е по-достъпно от средната цена от 60 054 долара за електрически превозни средства през февруари 2022 г. и може да бъде прието от повече потребители.
„800 волта е логичната следваща стъпка в еволюцията на чисто електрическите превозни средства“, каза в интервю Александър Райх, ръководител на отдела за иновативна силова електроника във Vitesco.
В допълнение към доставката на 800-волтови инвертори за модулната електрическа платформа E-GMP на Hyundai, Vitesco е осигурила и други големи договори, включително инвертори за голям северноамерикански автомобилен производител и два водещи електрически автомобила в Китай и Япония. Доставчикът осигурява двигателя.
Сегментът на 800-волтовите електрически системи расте по-бързо от очакваното само преди няколко години, а клиентите стават все по-силни, каза по имейл Хари Хъстед, главен технологичен директор в американския доставчик на авточасти BorgWarner. Доставчикът е спечелил и някои поръчки, включително интегриран задвижващ модул за китайска луксозна марка.
1. Защо 800 волта е „логичната следваща стъпка“?
Какви са акцентите на 800-волтовата система в сравнение със съществуващата 400-волтова система?
Първо, те могат да доставят същата мощност при по-нисък ток. Увеличават времето за зареждане с 50% със същия размер на батерията.
В резултат на това батерията, най-скъпият компонент в електрическото превозно средство, може да бъде направена по-малка, което увеличава ефективността, като същевременно намалява общото тегло.
Отмар Шарер, старши вицепрезидент по технологиите за електрифицирани силови агрегати в ZF, заяви: „Цената на електрическите превозни средства все още не е на същото ниво като на бензиновите превозни средства и по-малка батерия би била добро решение. Също така, наличието на много голяма батерия в масов компактен модел като Ioniq 5 само по себе си няма смисъл.“
„Чрез удвояване на напрежението и същия ток, колата може да получи два пъти повече енергия“, каза Райх. „Ако времето за зареждане е достатъчно бързо, електрическата кола може да не се нуждае от време, за да измине пробег от 1000 километра.“
Второ, тъй като по-високите напрежения осигуряват същата мощност с по-малък ток, кабелите и проводниците могат да бъдат направени по-малки и по-леки, което намалява потреблението на скъпа и тежка мед.
Загубата на енергия също ще бъде намалена съответно, което ще доведе до по-добра издръжливост и подобрена производителност на двигателя. И не е необходима сложна система за управление на температурата, за да се гарантира, че батерията работи при оптимална температура.
И накрая, в комбинация с новата технология на силициево-карбидни микрочипове, 800-волтовата система може да увеличи ефективността на силовото предаване с до 5 процента. Този чип губи малко енергия при превключване и е особено ефективен за регенеративно спиране.
Тъй като новите силициево-карбидни чипове използват по-малко чист силиций, цената може да е по-ниска и повече чипове могат да бъдат доставени на автомобилната индустрия, казват доставчиците. Тъй като други индустрии са склонни да използват изцяло силициеви чипове, те се конкурират с автомобилните производители на полупроводници.
„В заключение, разработването на 800-волтови системи е от решаващо значение“, заключава Кесел Грубер от GKN.
2. Схема на мрежата от 800-волтови зарядни станции
Ето още един въпрос: Повечето от съществуващите зарядни станции са базирани на 400-волтовата система, наистина ли има предимство за автомобилите, използващи 800-волтовата система?
Отговорът, даден от експертите в индустрията, е: да. Въпреки че превозното средство се нуждае от зарядна инфраструктура, базирана на 800 волта.
„По-голямата част от съществуващата инфраструктура за бързо зареждане с постоянен ток е за превозни средства с напрежение 400 волта“, каза Хърстед. „За да постигнем бързо зареждане с напрежение 800 волта, се нуждаем от най-новото поколение бързи зарядни устройства с постоянен ток с високо напрежение и висока мощност.“
Това не е проблем за зареждането от дома, но засега най-бързите мрежи за обществено зареждане в САЩ са ограничени. Райх смята, че проблемът е още по-сериозен за зарядните станции по магистралите.
В Европа обаче мрежите за зареждане с 800-волтови системи са във възход, а Ionity разполага с редица 800-волтови, 350-киловатови магистрални зарядни станции в цяла Европа.
Ionity EU е партньорски проект между множество автомобилни производители за мрежа от мощни зарядни станции за електрически превозни средства, основан от BMW Group, Daimler AG, Ford Motor и Volkswagen. През 2020 г. Hyundai Motor се присъедини като петият по големина акционер.
„Зарядно устройство с напрежение 800 волта и мощност 350 киловата означава време за зареждане на 100 километра от 5-7 минути“, казва Шалер от ZF. „Това е само една чаша кафе.“
„Това е наистина революционна технология. Тя ще помогне и на автомобилната индустрия да убеди повече хора да приемат електрическите превозни средства.“
Според скорошен доклад на Porsche, са необходими около 80 минути, за да се добави пробег от 400 километра (400 км) в типична електроцентрала с мощност 50 kW и напрежение 400 V; 40 минути, ако е със 100 kW; ако се охлажда зарядният щепсел (разходи, тегло и сложност), което може допълнително да намали времето до 30 минути.
„Следователно, в стремежа си да се постигне по-бързо зареждане, преходът към по-високи напрежения е неизбежен“, заключава докладът. Porsche смята, че с напрежение на зареждане от 800 волта времето ще спадне до около 15 минути.
Презареждането е толкова лесно и бързо, колкото зареждането с гориво - има голяма вероятност това да се случи.
3. Пионери в консервативните индустрии
Ако 800-волтовата технология наистина е толкова добра, струва си да се запитаме защо, с изключение на гореспоменатите модели, почти всички електрически превозни средства все още са базирани на 400-волтови системи, дори лидерите на пазара Tesla и Volkswagen.
Шалер и други експерти отдават причините на „удобството“ и „че е първокласно в индустрията“.
Типичната къща използва 380 волта трифазен променлив ток (напрежението всъщност е диапазон, а не фиксирана стойност), така че когато автомобилните производители започнаха да пускат на пазара plug-in хибриди и изцяло електрически превозни средства, инфраструктурата за зареждане вече беше налице. А първата вълна електрически превозни средства беше изградена върху компоненти, разработени за plug-in хибриди, които бяха базирани на 400-волтови системи.
„Когато всички са на 400 волта, това означава, че това е нивото на напрежение, което е налично в инфраструктурата навсякъде“, каза Шалер. „Това е най-удобното, веднага е достъпно. Така хората не мислят твърде много. Веднага се решава.“
Кесел Грубер смята Porsche за пионер на 800-волтовата система, защото тя се е фокусирала повече върху производителността, отколкото върху практичността.
Порше се осмелява да преосмисли наследеното от индустрията от миналото. Той се пита: „Наистина ли това е най-доброто решение?“ „Можем ли да го проектираме от нулата?“ Това е красотата на това да си производител на високопроизводителни автомобили.
Експерти от индустрията са единодушни, че е само въпрос на време, преди на пазара да се появят още 800-волтови електромобили.
Няма много технически предизвикателства, но частите трябва да бъдат разработени и валидирани; цената може да е проблем, но с мащаба, по-малките клетки и по-малкото количество мед, ниската цена скоро ще дойде.
Volvo, Polestar, Stellantis и General Motors вече заявиха, че бъдещите им модели ще използват технологията.
Volkswagen Group планира да пусне на пазара гама автомобили на своята 800-волтова PPE платформа, включително нов Macan и комби, базирани на новата концепция A6 Avant E-tron.
Редица китайски автомобилни производители също обявиха преминаване към 800-волтова архитектура, включително Xpeng Motors, NIO, Li Auto, BYD и собствеността на Geely Lotus.
„С Taycan и E-tron GT разполагате с автомобил с водещи в класа си характеристики. Ioniq 5 е доказателство, че е възможен достъпен семеен автомобил“, заключи Кесел Грубер. „Ако тези няколко коли могат да го направят, значи всяка кола може.“
Време на публикуване: 19 април 2022 г.