U 2021. godini, globalna prodaja električnih vozila činit će 9% ukupne prodaje osobnih automobila.
Kako bi povećali taj broj, osim što ulažu velika sredstva u nova poslovna područja radi ubrzanja razvoja, proizvodnje i promocije elektrifikacije, proizvođači automobila i dobavljači također naprežu snage kako bi se pripremili za sljedeću generaciju komponenti vozila.
Primjeri uključuju baterije u čvrstom stanju, aksijalne motore i električne sustave od 800 volti koji obećavaju prepoloviti vrijeme punjenja, drastično smanjiti veličinu i cijenu baterije te poboljšati učinkovitost pogonskog sklopa.
Do sada je samo nekoliko novih automobila koristilo sustav od 800 volti umjesto uobičajenog od 400.
Modeli s 800-voltnim sustavima koji su već na tržištu su: Porsche Taycan, Audi E-tron GT, Hyundai Ioniq 5 i Kia EV6. Limuzina Lucid Air koristi 900-voltnu arhitekturu, iako stručnjaci iz industrije vjeruju da je tehnički riječ o 800-voltnom sustavu.
Iz perspektive dobavljača komponenti za električna vozila, arhitektura baterija od 800 volti bit će dominantna tehnologija do kraja 2020-ih, posebno kako se pojavljuje sve više i više namjenskih platformi za potpuno električne automobile s arhitekturom od 800 volti, poput Hyundaijevog E-GMP-a i PPE Volkswagen grupe.
Modularnu električnu platformu E-GMP tvrtke Hyundai Motor osigurava Vitesco Technologies, tvrtka za pogonske sklopove izdvojena iz Continental AG-a, kako bi osigurala 800-voltne pretvarače; Volkswagen Group PPE je arhitektura baterija od 800 volti koju su zajednički razvili Audi i Porsche. Modularna platforma za električna vozila.
„Do 2025. godine modeli s 800-voltnim sustavima postat će češći“, rekao je Dirk Kesselgruber, predsjednik odjela za električne pogonske sklopove tvrtke GKN, tvrtke za razvoj tehnologije. GKN je također jedan od nekoliko dobavljača prve razine koji koriste tu tehnologiju, isporučujući komponente poput 800-voltnih električnih osovina, s ciljem masovne proizvodnje u 2025. godini.
Izjavio je za Automotive News Europe: „Mislimo da će 800-voltni sustav postati mainstream. Hyundai je također dokazao da može biti jednako konkurentan po cijeni.“
U Sjedinjenim Državama, Hyundai IQNIQ 5 počinje od 43.650 dolara, što je više od prosječne cijene od 60.054 dolara za električna vozila u veljači 2022., a prihvatljivo je i za veći broj potrošača.
„800 volti je logičan sljedeći korak u evoluciji potpuno električnih vozila“, rekao je u intervjuu Alexander Reich, voditelj inovativne energetske elektronike u tvrtki Vitesco.
Osim isporuke 800-voltnih invertera za Hyundaijevu modularnu električnu platformu E-GMP, Vitesco je osigurao i druge velike ugovore, uključujući invertere za velikog sjevernoameričkog proizvođača automobila i dva vodeća električna vozila u Kini i Japanu. Dobavljač osigurava motor.
Segment električnih sustava od 800 volti raste brže nego što se očekivalo prije samo nekoliko godina, a kupci su sve jači, rekao je putem e-pošte Harry Husted, glavni tehnološki direktor američkog dobavljača autodijelova BorgWarnera. Dobavljač je također dobio neke narudžbe, uključujući integrirani pogonski modul za kineski luksuzni brend.
1. Zašto je 800 volti "logičan sljedeći korak"?
Koje su glavne značajke 800-voltnog sustava u usporedbi s postojećim 400-voltnim sustavom?
Prvo, mogu isporučiti istu snagu uz nižu struju. Povećajte vrijeme punjenja za 50% s istom veličinom baterije.
Kao rezultat toga, baterija, najskuplja komponenta u električnom vozilu, može se smanjiti, što povećava učinkovitost uz smanjenje ukupne težine.
Otmar Scharrer, viši potpredsjednik za tehnologiju elektrificiranih pogonskih sklopova u ZF-u, rekao je: „Cijena električnih vozila još nije na istoj razini kao kod benzinskih vozila, a manja baterija bila bi dobro rješenje. Također, imati vrlo veliku bateriju u mainstream kompaktnom modelu poput Ioniqa 5 samo po sebi nema smisla.“
„Udvostručavanjem napona i istom strujom, automobil može dobiti dvostruko više energije“, rekao je Reich. „Ako je vrijeme punjenja dovoljno brzo, električni automobil možda neće morati trošiti vrijeme na postizanje dometa od 1000 kilometara.“
Drugo, budući da viši naponi daju istu snagu s manjom strujom, kabeli i žice mogu biti i manji i lakši, smanjujući potrošnju skupog i teškog bakra.
Gubitak energije također će se smanjiti u skladu s tim, što će rezultirati boljom izdržljivošću i poboljšanim performansama motora. Nije potreban složeni sustav upravljanja toplinom kako bi se osiguralo da baterija radi na optimalnoj temperaturi.
Konačno, kada se upari s novom tehnologijom silicij-karbidnih mikročipova, sustav od 800 volti može povećati učinkovitost pogonskog sklopa do 5 posto. Ovaj čip gubi malo energije prilikom prebacivanja i posebno je učinkovit za regenerativno kočenje.
Budući da novi silicijev karbidni čipovi koriste manje čistog silicija, trošak bi mogao biti niži i više čipova moglo bi se isporučiti automobilskoj industriji, rekli su dobavljači. Budući da druge industrije imaju tendenciju koristiti čipove od čistog silicija, one se natječu s proizvođačima automobila na proizvodnoj liniji poluvodiča.
„Zaključno, razvoj 800-voltnih sustava je ključan“, zaključuje Kessel Gruber iz GKN-a.
2. Raspored mreže stanica za punjenje od 800 volti
Evo još jednog pitanja: Većina postojećih punionica temelji se na 400-voltnom sustavu, postoji li doista prednost za automobile koji koriste 800-voltni sustav?
Odgovor stručnjaka iz industrije je: da. Iako je vozilu potrebna infrastruktura za punjenje od 800 volti.
„Većina postojeće infrastrukture za brzo punjenje istosmjernom strujom namijenjena je vozilima od 400 volti“, rekao je Hursted. „Za postizanje brzog punjenja od 800 volti potrebna nam je najnovija generacija brzih punjača istosmjernom strujom visokog napona i velike snage.“
To nije problem za punjenje kod kuće, ali zasad su najbrže mreže javnih punionica u SAD-u ograničene. Reich smatra da je problem još veći za punionice na autocestama.
Međutim, u Europi su u porastu mreže za punjenje s 800-voltnim sustavom, a Ionity ima niz autocesta za punjenje od 800-voltnih i 350-kilovatnih stanica diljem Europe.
Ionity EU je projekt partnerstva više proizvođača automobila za mrežu visokonaponskih punionica za električna vozila, koji su osnovali BMW Grupa, Daimler AG, Ford Motor i Volkswagen. Godine 2020. Hyundai Motor pridružio se kao peti najveći dioničar.
„Punjač od 800 volti i 350 kilovata znači da je vrijeme punjenja za 100 kilometara 5-7 minuta“, kaže Schaller iz ZF-a. „To je samo šalica kave.“
„Ovo je zaista revolucionarna tehnologija. Također će pomoći automobilskoj industriji da uvjeri više ljudi da prihvate električna vozila.“
Prema nedavnom izvješću tvrtke Porsche, potrebno je oko 80 minuta da se doda domet od 400 kilometara u tipičnoj elektrani od 50 kW i 400 V; 40 minuta ako je u pitanju 100 kW; ako se hladi utikač za punjenje (troškovi, težina i složenost), što može dodatno smanjiti vrijeme na 30 minuta.
„Stoga je, u nastojanju da se postigne brže punjenje, prijelaz na više napone neizbježan“, zaključuje se u izvješću. Porsche vjeruje da bi se s naponom punjenja od 800 volti vrijeme smanjilo na oko 15 minuta.
Punjenje je jednostavno i brzo kao i točenje goriva - velika je vjerojatnost da će se to dogoditi.
3. Pioniri u konzervativnim industrijama
Ako je tehnologija od 800 volti doista toliko dobra, vrijedi se zapitati zašto su, osim spomenutih modela, gotovo sva električna vozila i dalje bazirana na sustavima od 400 volti, čak i tržišni lideri Tesla i Volkswagen.
Schaller i drugi stručnjaci razloge pripisuju "praktičnosti" i "činjenici da je to prvi u industriji".
Tipična kuća koristi 380 volti trofazne izmjenične struje (napon je zapravo raspon, a ne fiksna vrijednost), pa kada su proizvođači automobila počeli uvoditi plug-in hibride i potpuno električna vozila, infrastruktura za punjenje već je bila tu. A prvi val električnih vozila izgrađen je na komponentama razvijenim za plug-in hibride, koji su se temeljili na 400-voltnim sustavima.
„Kad su svi na 400 volti, to znači da je to razina napona koja je dostupna u infrastrukturi svugdje“, rekao je Schaller. „To je najpraktičnije, odmah je dostupno. Dakle, ljudi ne razmišljaju previše. Odmah se odlučuje.“
Kessel Gruber smatra Porsche pionirom 800-voltnog sustava jer se više usredotočio na performanse nego na praktičnost.
Porsche se usuđuje ponovno procijeniti što je industrija prenijela iz prošlosti. Postavlja si pitanje: "Je li ovo zaista najbolje rješenje?" "Možemo li ga dizajnirati od nule?" To je ljepota visokoučinkovitog proizvođača automobila.
Stručnjaci iz industrije slažu se da je samo pitanje vremena kada će se na tržištu pojaviti više električnih vozila od 800 volti.
Nema puno tehničkih izazova, ali dijelove je potrebno razviti i validirati; trošak može biti problem, ali s obzirom na veličinu, manje ćelije i manje bakra, niski troškovi će uskoro doći.
Volvo, Polestar, Stellantis i General Motors već su izjavili da će budući modeli koristiti tu tehnologiju.
Volkswagen grupa planira lansirati niz automobila na svojoj 800-voltnoj PPE platformi, uključujući novi Macan i karavan temeljen na novom konceptu A6 Avant E-tron.
Brojni kineski proizvođači automobila također su najavili prelazak na 800-voltnu arhitekturu, uključujući Xpeng Motors, NIO, Li Auto, BYD i Lotus u vlasništvu Geelyja.
„S Taycanom i E-tronom GT imate vozilo s vodećim performansama u klasi. Ioniq 5 je dokaz da je pristupačan obiteljski automobil moguć“, zaključio je Kessel Gruber. „Ako to mogu ovi rijetki automobili, onda to može svaki automobil.“
Vrijeme objave: 19. travnja 2022.