2021-ben az elektromos járművek globális eladásai a teljes személygépkocsi-eladások 9%-át fogják kitenni.
Ennek a számnak a növelése érdekében, az elektromos hajtás fejlesztésének, gyártásának és népszerűsítésének felgyorsítása érdekében új üzleti környezetekbe történő jelentős befektetések mellett, az autógyártók és a beszállítók a járműalkatrészek következő generációjára való felkészülésen is törik a fejüket.
Ilyenek például a szilárdtest akkumulátorok, az axiális áramlású motorok és a 800 voltos elektromos rendszerek, amelyek ígéretet tesznek a töltési idő felére csökkentésére, az akkumulátor méretének és költségének drasztikus csökkentésére, valamint a hajtáslánc hatékonyságának javítására.
Eddig csak néhány új autó használt 800 voltos rendszert a szokásos 400 voltos helyett.
A piacon már kapható 800 voltos rendszerrel rendelkező modellek a következők: Porsche Taycan, Audi E-tron GT, Hyundai Ioniq 5 és Kia EV6. A Lucid Air limuzin 900 voltos architektúrát használ, bár az iparági szakértők úgy vélik, hogy technikailag 800 voltos rendszerről van szó.
Az elektromos járműalkatrész-beszállítók szemszögéből a 800 voltos akkumulátor-architektúra lesz a domináns technológia a 2020-as évek végére, különösen mivel egyre több dedikált, 800 voltos architektúrájú, teljesen elektromos platform jelenik meg, mint például a Hyundai E-GMP és a Volkswagen Csoport PPE platformja.
A Hyundai Motor E-GMP moduláris elektromos platformját a Vitesco Technologies, a Continental AG-ből leválasztott hajtáslánc-gyártó cég biztosítja, amely 800 voltos invertereket gyárt; a Volkswagen Group PPE egy 800 voltos akkumulátor-architektúra, amelyet az Audi és a Porsche közösen fejlesztett ki. Moduláris elektromos járműplatform.
„2025-re a 800 voltos rendszerrel rendelkező modellek egyre gyakoribbá válnak” – mondta Dirk Kesselgruber, a GKN technológiafejlesztő vállalat elektromos hajtáslánc-részlegének elnöke. A GKN egyike azon számos elsőrangú beszállítónak, akik a technológiát használják, olyan alkatrészeket szállítva, mint a 800 voltos elektromos tengelyek, a 2025-ös tömeggyártásra törekedve.
Az Automotive News Europe-nak nyilatkozva elmondta: „Úgy gondoljuk, hogy a 800 voltos rendszer elterjed majd. A Hyundai azt is bebizonyította, hogy árban is ugyanilyen versenyképes tud lenni.”
Az Egyesült Államokban a Hyundai IQNIQ 5 ára 43 650 dollártól indul, ami kedvezőbb, mint az elektromos járművek 2022 februári átlagos 60 054 dolláros ára, és több fogyasztó számára is elfogadható lehet.
„A 800 volt a logikus következő lépés a tisztán elektromos járművek fejlődésében” – mondta Alexander Reich, a Vitesco innovatív teljesítményelektronikai részlegének vezetője egy interjúban.
A Hyundai E-GMP moduláris elektromos platformjához szállított 800 voltos inverterek mellett a Vitesco további jelentős szerződéseket is kötött, beleértve az invertereket egy nagy észak-amerikai autógyártónak, valamint két vezető elektromos járműnek Kínában és Japánban. A beszállító biztosítja a motort.
A 800 voltos elektromos rendszerek szegmense gyorsabban növekszik, mint azt néhány évvel ezelőtt várták, és az ügyfelek is egyre erősebbek – mondta Harry Husted, az amerikai autóalkatrész-beszállító, a BorgWarner technológiai igazgatója e-mailben. A beszállító néhány megrendelést is elnyert, köztük egy kínai luxusmárka integrált hajtásmodulját.
1. Miért a 800 volt a „logikus következő lépés”?
Melyek a 800 voltos rendszer főbb jellemzői a meglévő 400 voltos rendszerhez képest?
Először is, ugyanazt a teljesítményt alacsonyabb áramerősség mellett tudják leadni. Ugyanolyan méretű akkumulátorral 50%-kal növelhetik a töltési időt.
Ennek eredményeként az akkumulátor, az elektromos járművek legdrágább alkatrésze, kisebbre méretezhető, növelve a hatékonyságot, miközben csökkenti az össztömeget.
Otmar Scharrer, a ZF elektromos hajtáslánc-technológiáért felelős alelnöke elmondta: „Az elektromos járművek költsége még nem érte el a benzinüzemű járművek szintjét, és egy kisebb akkumulátor jó megoldás lenne. Ráadásul egy nagyon nagy akkumulátornak egy olyan kompakt modellben való alkalmazása, mint az Ioniq 5, önmagában nem logikus.”
„A feszültség megduplázásával és azonos áramerősséggel az autó kétszer annyi energiát nyerhet” – mondta Reich. „Ha a töltési idő elég gyors, az elektromos autónak talán nem kell időt töltenie 1000 kilométeres hatótávolság megtételével.”
Másodszor, mivel a magasabb feszültségek ugyanazt a teljesítményt kisebb áramerősséggel biztosítják, a kábelek és vezetékek is kisebbek és könnyebbek lehetnek, ami csökkenti a drága és nehéz réz fogyasztását.
Az energiaveszteség is ennek megfelelően csökken, ami jobb állóképességet és jobb motorteljesítményt eredményez. És nincs szükség komplex hőkezelő rendszerre ahhoz, hogy az akkumulátor optimális hőmérsékleten működjön.
Végül, a feltörekvő szilícium-karbid mikrochip technológiával párosítva a 800 voltos rendszer akár 5 százalékkal is növelheti a hajtáslánc hatékonyságát. Ez a chip kapcsoláskor kevés energiát veszít, és különösen hatékony a regeneratív fékezés során.
Mivel az új szilícium-karbid chipek kevesebb tiszta szilíciumot használnak, a költségek alacsonyabbak lehetnek, és több chipet lehet szállítani az autóiparnak – mondták a beszállítók. Mivel más iparágak hajlamosak teljesen szilíciumból készült chipeket használni, versenyeznek az autógyártókkal a félvezető gyártósoron.
„Összefoglalva, a 800 voltos rendszerek fejlesztése kulcsfontosságú” – vonja le a következtetést a GKN-től Kessel Gruber.
2. 800 voltos töltőállomás-hálózat elrendezése
Itt egy újabb kérdés: A meglévő töltőállomások többsége 400 voltos rendszeren alapul, valóban van-e előnye a 800 voltos rendszert használó autóknak?
Az iparági szakértők válasza: igen. Bár a járműhöz 800 voltos töltőinfrastruktúrára van szükség.
„A meglévő egyenáramú gyorstöltő infrastruktúra nagy része 400 voltos járművek számára készült” – mondta Hursted. „Ahhoz, hogy 800 voltos gyorstöltést érjünk el, a legújabb generációs nagyfeszültségű, nagy teljesítményű egyenáramú gyorstöltőkre van szükségünk.”
Ez nem jelent problémát az otthoni töltésnél, de az Egyesült Államok leggyorsabb nyilvános töltőhálózatai eddig korlátozottak. Reich úgy gondolja, hogy a probléma még súlyosabb az autópálya-töltőállomások esetében.
Európában azonban egyre több 800 voltos rendszertöltő hálózat van terjedőben, és az Ionity számos 800 voltos, 350 kilowatt teljesítményű autópálya-töltőponttal rendelkezik Európa-szerte.
Az Ionity EU egy több autógyártót tömörítő partnerségi projekt, amely nagy teljesítményű elektromos töltőállomások hálózatát hozza létre, és amelyet a BMW Group, a Daimler AG, a Ford Motor és a Volkswagen alapított. 2020-ban a Hyundai Motor csatlakozott hozzá, mint az ötödik legnagyobb részvényes.
„Egy 800 voltos, 350 kilowattos töltő 100 kilométeres töltési időt jelent, ami 5-7 perc” – mondja a ZF-es Schaller. „Ez csak egy csésze kávé.”
„Ez valóban egy forradalmi technológia. Segíteni fog az autóiparban is, hogy több embert meggyőzzön az elektromos járművek bevezetéséről.”
A Porsche friss jelentése szerint egy tipikus 50 kW-os, 400 V-os erőműben körülbelül 80 percre van szükség 400 kilométeres hatótávolság növeléséhez; 40 percre, ha 100 kW-osról van szó; ha a töltődugót hűtik (költségek, súly és bonyolultság), ami tovább csökkentheti az időt 30 percre.
„Ezért a gyorsabb töltés elérése érdekében elkerülhetetlen az átállás a magasabb feszültségekre” – zárult a jelentés. A Porsche úgy véli, hogy 800 voltos töltési feszültséggel az idő körülbelül 15 percre csökkenne.
Az újratöltés olyan egyszerű és gyors, mint a tankolás – jó esély van rá, hogy meg fog történni.
3. Úttörők a konzervatív iparágakban
Ha a 800 voltos technológia valóban annyira jó, akkor érdemes feltenni a kérdést, hogy a fent említett modellek kivételével miért épül szinte az összes elektromos jármű még mindig 400 voltos rendszerre, még a piacvezető Tesla és a Volkswagen is.
Schaller és más szakértők a „kényelemnek” és az „iparágelsőségnek” tulajdonítják az okokat.
Egy átlagos ház 380 voltos háromfázisú váltóáramot használ (a feszültségérték valójában egy tartomány, nem egy fix érték), így amikor az autógyártók elkezdték piacra dobni a plug-in hibrideket és a tisztán elektromos járműveket, a töltőinfrastruktúra már rendelkezésre állt. Az elektromos járművek első hulláma pedig a plug-in hibridekhez kifejlesztett alkatrészekre épült, amelyek 400 voltos rendszereken alapultak.
„Amikor mindenki 400 volton van, az azt jelenti, hogy ez a feszültségszint érhető el az infrastruktúrában mindenhol” – mondta Schaller. „Ez a legkényelmesebb, azonnal elérhető. Így az emberek nem gondolkodnak túl sokat. Azonnal döntenek.”
Kessel Gruber a Porsche-t tartja a 800 voltos rendszer úttörőjének, mivel inkább a teljesítményre, mint a praktikumra összpontosított.
A Porsche meri újraértékelni azt, amit az iparág a múltból magával hozott. Felteszi magának a kérdést: „Tényleg ez a legjobb megoldás?” „Meg tudjuk tervezni a nulláról?” Ez a szépsége annak, ha egy nagy teljesítményű autógyártóról van szó.
Az iparági szakértők egyetértenek abban, hogy csak idő kérdése, mielőtt több 800 voltos elektromos jármű kerülne piacra.
Nincs sok technikai kihívás, de az alkatrészeket fejleszteni és validálni kell; a költség problémát jelenthet, de a méretaránynak, a kisebb celláknak és a kevesebb réznek köszönhetően az alacsony költségek hamarosan elérhetőek lesznek.
A Volvo, a Polestar, a Stellantis és a General Motors már kijelentette, hogy a jövőbeli modellek is használni fogják a technológiát.
A Volkswagen Csoport a 800 voltos PPE platformjára épülő autók széles választékának bevezetését tervezi, beleértve egy új Macant és egy kombit, amely az új A6 Avant E-tron koncepcióautón alapul.
Számos kínai autógyártó is bejelentette a 800 voltos architektúrára való átállást, köztük az Xpeng Motors, a NIO, a Li Auto, a BYD és a Geely tulajdonában lévő Lotus.
„A Taycannal és az E-tron GT-vel egy kategóriaelső teljesítményű járművet kapunk. Az Ioniq 5 bizonyítja, hogy lehetséges megfizethető családi autót készíteni” – összegezte Kessel Gruber. „Ha ez a néhány autó képes rá, akkor minden autó képes rá.”
Közzététel ideje: 2022. április 19.