Το 2021, οι παγκόσμιες πωλήσεις ηλεκτρικών οχημάτων θα αντιπροσωπεύουν το 9% των συνολικών πωλήσεων επιβατικών αυτοκινήτων.
Για να αυξήσουν αυτόν τον αριθμό, εκτός από τις μεγάλες επενδύσεις σε νέα επιχειρηματικά τοπία για την επιτάχυνση της ανάπτυξης, της κατασκευής και της προώθησης της ηλεκτροκίνησης, οι αυτοκινητοβιομηχανίες και οι προμηθευτές καταβάλλουν επίσης προσπάθειες για να προετοιμαστούν για την επόμενη γενιά εξαρτημάτων οχημάτων.
Παραδείγματα περιλαμβάνουν μπαταρίες στερεάς κατάστασης, κινητήρες αξονικής ροής και ηλεκτρικά συστήματα 800 βολτ που υπόσχονται να μειώσουν τους χρόνους φόρτισης στο μισό, να μειώσουν δραστικά το μέγεθος και το κόστος της μπαταρίας και να βελτιώσουν την απόδοση του συστήματος μετάδοσης κίνησης.
Μέχρι στιγμής, μόνο μια χούφτα καινούργια αυτοκίνητα έχουν χρησιμοποιήσει σύστημα 800 βολτ αντί για το συνηθισμένο 400.
Μοντέλα με συστήματα 800 βολτ που κυκλοφορούν ήδη στην αγορά είναι: Porsche Taycan, Audi E-tron GT, Hyundai Ioniq 5 και Kia EV6. Η λιμουζίνα Lucid Air χρησιμοποιεί αρχιτεκτονική 900 βολτ, αν και οι ειδικοί του κλάδου πιστεύουν ότι τεχνικά πρόκειται για σύστημα 800 βολτ.
Από την οπτική γωνία των προμηθευτών εξαρτημάτων ηλεκτρικών οχημάτων, η αρχιτεκτονική μπαταρίας 800 βολτ θα είναι η κυρίαρχη τεχνολογία μέχρι το τέλος της δεκαετίας του 2020, ειδικά καθώς αναδύονται όλο και περισσότερες εξατομικευμένες πλατφόρμες με αρχιτεκτονική 800 βολτ, όπως η E-GMP της Hyundai και η PPE του ομίλου Volkswagen.
Η αρθρωτή ηλεκτρική πλατφόρμα E-GMP της Hyundai Motor παρέχεται από την Vitesco Technologies, μια εταιρεία κινητήρων που αποσχίστηκε από την Continental AG, για την παροχή μετατροπέων 800 βολτ. Το Volkswagen Group PPE είναι μια αρχιτεκτονική μπαταρίας 800 βολτ που αναπτύχθηκε από κοινού από την Audi και την Porsche. Αρθρωτή πλατφόρμα ηλεκτρικών οχημάτων.
«Μέχρι το 2025, τα μοντέλα με συστήματα 800 βολτ θα γίνουν πιο συνηθισμένα», δήλωσε ο Dirk Kesselgruber, πρόεδρος του τμήματος ηλεκτρικών συστημάτων μετάδοσης κίνησης της GKN, μιας εταιρείας ανάπτυξης τεχνολογίας. Η GKN είναι επίσης ένας από τους αρκετούς προμηθευτές Tier 1 που χρησιμοποιούν την τεχνολογία, προμηθεύοντας εξαρτήματα όπως ηλεκτρικούς άξονες 800 βολτ, με στόχο τη μαζική παραγωγή το 2025.
Δήλωσε στο Automotive News Europe: «Πιστεύουμε ότι το σύστημα των 800 βολτ θα γίνει mainstream. Η Hyundai έχει επίσης αποδείξει ότι μπορεί να είναι εξίσου ανταγωνιστικό και στην τιμή».
Στις Ηνωμένες Πολιτείες, η τιμή του Hyundai IQNIQ 5 ξεκινά από 43.650 δολάρια, τιμή που είναι πιο προσγειωμένη από τη μέση τιμή των 60.054 δολαρίων για ηλεκτρικά οχήματα τον Φεβρουάριο του 2022, και μπορεί να γίνει αποδεκτή από περισσότερους καταναλωτές.
«Τα 800 βολτ είναι το λογικό επόμενο βήμα στην εξέλιξη των αμιγώς ηλεκτρικών οχημάτων», δήλωσε σε συνέντευξή του ο Αλεξάντερ Ράιχ, επικεφαλής καινοτόμων ηλεκτρονικών ισχύος στη Vitesco.
Εκτός από την προμήθεια μετατροπέων 800 βολτ για την αρθρωτή ηλεκτρική πλατφόρμα E-GMP της Hyundai, η Vitesco έχει εξασφαλίσει και άλλες σημαντικές συμβάσεις, συμπεριλαμβανομένων μετατροπέων για μια μεγάλη αυτοκινητοβιομηχανία της Βόρειας Αμερικής και δύο κορυφαία ηλεκτρικά οχήματα στην Κίνα και την Ιαπωνία. Ο προμηθευτής παρέχει τον κινητήρα.
Ο τομέας των ηλεκτρικών συστημάτων 800 βολτ αναπτύσσεται ταχύτερα από ό,τι αναμενόταν πριν από λίγα χρόνια και οι πελάτες γίνονται πιο ισχυροί, δήλωσε μέσω email ο Harry Husted, επικεφαλής τεχνολογίας στον αμερικανικό προμηθευτή ανταλλακτικών αυτοκινήτων BorgWarner. Ο προμηθευτής έχει επίσης κερδίσει ορισμένες παραγγελίες, συμπεριλαμβανομένης μιας ενσωματωμένης μονάδας κίνησης για μια κινεζική μάρκα πολυτελείας.
1. Γιατί τα 800 βολτ είναι το «λογικό επόμενο βήμα»;
Ποια είναι τα κυριότερα σημεία του συστήματος 800 βολτ σε σύγκριση με το υπάρχον σύστημα 400 βολτ;
Καταρχάς, μπορούν να παρέχουν την ίδια ισχύ με χαμηλότερο ρεύμα. Αυξήστε τον χρόνο φόρτισης κατά 50% με το ίδιο μέγεθος μπαταρίας.
Ως αποτέλεσμα, η μπαταρία, το πιο ακριβό εξάρτημα σε ένα ηλεκτρικό όχημα, μπορεί να γίνει μικρότερη, αυξάνοντας την απόδοση και μειώνοντας παράλληλα το συνολικό βάρος.
Ο Otmar Scharrer, ανώτερος αντιπρόεδρος τεχνολογίας ηλεκτροκίνητων συστημάτων κίνησης στην ZF, δήλωσε: «Το κόστος των ηλεκτρικών οχημάτων δεν είναι ακόμη στο ίδιο επίπεδο με τα βενζινοκίνητα οχήματα και μια μικρότερη μπαταρία θα ήταν μια καλή λύση. Επίσης, η ύπαρξη μιας πολύ μεγάλης μπαταρίας σε ένα mainstream compact μοντέλο όπως το Ioniq 5 δεν έχει νόημα από μόνη της».
«Διπλασιάζοντας την τάση και το ίδιο ρεύμα, το αυτοκίνητο μπορεί να λάβει διπλάσια ενέργεια», είπε ο Ράιχ. «Εάν ο χρόνος φόρτισης είναι αρκετά γρήγορος, το ηλεκτρικό αυτοκίνητο μπορεί να μην χρειάζεται να αφιερώνει χρόνο για να διανύσει μια απόσταση 1.000 χιλιομέτρων».
Δεύτερον, επειδή οι υψηλότερες τάσεις παρέχουν την ίδια ισχύ με λιγότερο ρεύμα, τα καλώδια και τα σύρματα μπορούν επίσης να γίνουν μικρότερα και ελαφρύτερα, μειώνοντας την κατανάλωση ακριβού και βαρύ χαλκού.
Η απώλεια ενέργειας θα μειωθεί επίσης αναλόγως, με αποτέλεσμα καλύτερη αντοχή και βελτιωμένη απόδοση του κινητήρα. Και δεν απαιτείται κανένα πολύπλοκο σύστημα θερμικής διαχείρισης για να διασφαλιστεί ότι η μπαταρία λειτουργεί στη βέλτιστη θερμοκρασία.
Τέλος, όταν συνδυάζεται με την αναδυόμενη τεχνολογία μικροτσίπ καρβιδίου του πυριτίου, το σύστημα των 800 βολτ μπορεί να αυξήσει την απόδοση του συστήματος μετάδοσης κίνησης έως και 5%. Αυτό το τσιπ χάνει λίγη ενέργεια κατά την αλλαγή ταχυτήτων και είναι ιδιαίτερα αποτελεσματικό για την αναγεννητική πέδηση.
Επειδή τα νέα τσιπ καρβιδίου του πυριτίου χρησιμοποιούν λιγότερο καθαρό πυρίτιο, το κόστος θα μπορούσε να είναι χαμηλότερο και περισσότερα τσιπ θα μπορούσαν να παρασχεθούν στην αυτοκινητοβιομηχανία, ανέφεραν οι προμηθευτές. Επειδή άλλες βιομηχανίες τείνουν να χρησιμοποιούν τσιπ εξ ολοκλήρου από πυρίτιο, ανταγωνίζονται τις αυτοκινητοβιομηχανίες στη γραμμή παραγωγής ημιαγωγών.
«Συμπερασματικά, η ανάπτυξη συστημάτων 800 βολτ είναι κρίσιμη», καταλήγει ο Kessel Gruber του GKN.
2. Διάταξη δικτύου σταθμού φόρτισης 800 βολτ
Να μια άλλη ερώτηση: Οι περισσότεροι από τους υπάρχοντες σταθμούς φόρτισης βασίζονται στο σύστημα των 400 βολτ, υπάρχει πραγματικά κάποιο πλεονέκτημα για τα αυτοκίνητα που χρησιμοποιούν το σύστημα των 800 βολτ;
Η απάντηση που δίνουν οι ειδικοί του κλάδου είναι: ναι. Αν και το όχημα χρειάζεται μια υποδομή φόρτισης 800 βολτ.
«Το μεγαλύτερο μέρος της υπάρχουσας υποδομής γρήγορης φόρτισης DC προορίζεται για οχήματα 400 βολτ», δήλωσε ο Χέρστεντ. «Για να επιτύχουμε γρήγορη φόρτιση 800 βολτ, χρειαζόμαστε την τελευταία γενιά ταχυφορτιστών DC υψηλής τάσης και ισχύος».
Αυτό δεν αποτελεί πρόβλημα για την οικιακή φόρτιση, αλλά μέχρι στιγμής τα ταχύτερα δίκτυα δημόσιας φόρτισης στις ΗΠΑ είναι περιορισμένα. Ο Reich πιστεύει ότι το πρόβλημα είναι ακόμη πιο δύσκολο για τους σταθμούς φόρτισης αυτοκινητοδρόμων.
Στην Ευρώπη, ωστόσο, τα δίκτυα φόρτισης 800 βολτ βρίσκονται σε άνοδο και η Ionity διαθέτει πολλά σημεία φόρτισης αυτοκινητοδρόμων 800 βολτ, 350 κιλοβάτ, σε όλη την Ευρώπη.
Το Ionity EU είναι ένα έργο συνεργασίας πολλών αυτοκινητοβιομηχανιών για ένα δίκτυο σταθμών φόρτισης υψηλής ισχύος για ηλεκτρικά οχήματα, το οποίο ιδρύθηκε από τον Όμιλο BMW, την Daimler AG, την Ford Motor και την Volkswagen. Το 2020, η Hyundai Motor εντάχθηκε ως ο πέμπτος μεγαλύτερος μέτοχος.
«Ένας φορτιστής 800 βολτ και 350 κιλοβάτ σημαίνει χρόνο φόρτισης 100 χιλιομέτρων σε 5-7 λεπτά», λέει ο Schaller της ZF. «Αυτό είναι απλώς ένα φλιτζάνι καφέ».
«Πρόκειται πραγματικά για μια επαναστατική τεχνολογία. Θα βοηθήσει επίσης την αυτοκινητοβιομηχανία να πείσει περισσότερους ανθρώπους να υιοθετήσουν τα ηλεκτρικά οχήματα.»
Σύμφωνα με πρόσφατη έκθεση της Porsche, χρειάζονται περίπου 80 λεπτά για να προστεθεί αυτονομία 420 χιλιομέτρων σε έναν τυπικό σταθμό παραγωγής ενέργειας 50kW, 40 λεπτά αν είναι 100kW, και αν ψύχεται το βύσμα φόρτισης (κόστος, βάρος και πολυπλοκότητα), κάτι που μπορεί να μειώσει περαιτέρω τον χρόνο σε 30 λεπτά.
«Επομένως, στην προσπάθεια επίτευξης φόρτισης υψηλότερης ταχύτητας, η μετάβαση σε υψηλότερες τάσεις είναι αναπόφευκτη», καταλήγει η έκθεση. Η Porsche πιστεύει ότι με τάση φόρτισης 800 βολτ, ο χρόνος θα μειωθεί σε περίπου 15 λεπτά.
Η επαναφόρτιση είναι τόσο εύκολη και γρήγορη όσο ο ανεφοδιασμός με καύσιμα - υπάρχει μεγάλη πιθανότητα να συμβεί.
3. Πρωτοπόροι σε συντηρητικές βιομηχανίες
Αν η τεχνολογία των 800 βολτ είναι όντως τόσο καλή, αξίζει να αναρωτηθούμε γιατί, με εξαίρεση τα προαναφερθέντα μοντέλα, σχεδόν όλα τα ηλεκτρικά οχήματα εξακολουθούν να βασίζονται σε συστήματα 400 βολτ, ακόμη και οι ηγέτες της αγοράς, Tesla και Volkswagen.
Ο Schaller και άλλοι ειδικοί αποδίδουν τους λόγους στην «ευκολία» και στο «να είναι πρωτιά στον κλάδο».
Ένα τυπικό σπίτι χρησιμοποιεί 380 βολτ τριφασικού εναλλασσόμενου ρεύματος (η τάση είναι στην πραγματικότητα ένα εύρος, όχι μια σταθερή τιμή), επομένως, όταν οι αυτοκινητοβιομηχανίες άρχισαν να κυκλοφορούν υβριδικά και αμιγώς ηλεκτρικά οχήματα, η υποδομή φόρτισης ήταν ήδη εκεί. Και το πρώτο κύμα ηλεκτρικών οχημάτων κατασκευάστηκε σε εξαρτήματα που αναπτύχθηκαν για υβριδικά οχήματα, τα οποία βασίζονταν σε συστήματα 400 βολτ.
«Όταν όλοι είναι στα 400 βολτ, αυτό σημαίνει ότι αυτό είναι το επίπεδο τάσης που είναι διαθέσιμο στην υποδομή παντού», είπε ο Schaller. «Είναι το πιο βολικό, είναι άμεσα διαθέσιμο. Έτσι, οι άνθρωποι δεν σκέφτονται πολύ. Αποφάσισαν αμέσως».
Ο Kessel Gruber αποδίδει την Porsche ως πρωτοπόρο του συστήματος των 800 βολτ επειδή επικεντρώθηκε περισσότερο στην απόδοση παρά στην πρακτικότητα.
Η Porsche τολμά να επανεκτιμήσει όσα έχει μεταφέρει η βιομηχανία από το παρελθόν. Αναρωτιέται: «Είναι όντως αυτή η καλύτερη λύση;» «Μπορούμε να τη σχεδιάσουμε από την αρχή;» Αυτή είναι η ομορφιά του να είσαι αυτοκινητοβιομηχανία υψηλών επιδόσεων.
Οι ειδικοί του κλάδου συμφώνησαν ότι είναι μόνο θέμα χρόνου πριν κυκλοφορήσουν στην αγορά περισσότερα ηλεκτρικά οχήματα 800 βολτ.
Δεν υπάρχουν πολλές τεχνικές προκλήσεις, αλλά τα εξαρτήματα πρέπει να αναπτυχθούν και να επικυρωθούν. Το κόστος μπορεί να αποτελεί πρόβλημα, αλλά με την κλίμακα, τα μικρότερα στοιχεία και τον λιγότερο χαλκό, το χαμηλό κόστος θα έρθει σύντομα.
Οι Volvo, Polestar, Stellantis και General Motors έχουν ήδη δηλώσει ότι τα μελλοντικά μοντέλα θα χρησιμοποιούν την τεχνολογία.
Ο Όμιλος Volkswagen σχεδιάζει να λανσάρει μια σειρά αυτοκινήτων στην πλατφόρμα PPE των 800 βολτ, συμπεριλαμβανομένης μιας νέας Macan και ενός station wagon βασισμένου στο νέο πρωτότυπο A6 Avant E-tron.
Ορισμένες κινεζικές αυτοκινητοβιομηχανίες έχουν επίσης ανακοινώσει τη μετάβαση σε αρχιτεκτονική 800 βολτ, συμπεριλαμβανομένων των Xpeng Motors, NIO, Li Auto, BYD και της Lotus, ιδιοκτησίας της Geely.
«Με την Taycan και την E-tron GT, έχετε ένα όχημα με κορυφαίες επιδόσεις στην κατηγορία του. Το Ioniq 5 αποτελεί απόδειξη ότι ένα προσιτό οικογενειακό αυτοκίνητο είναι εφικτό», κατέληξε ο Kessel Gruber. «Αν αυτά τα λίγα αυτοκίνητα μπορούν να το κάνουν, τότε κάθε αυτοκίνητο μπορεί να το κάνει».
Ώρα δημοσίευσης: 19 Απριλίου 2022