V roku 2021 bude celosvetový predaj elektromobilov tvoriť 9 % z celkového predaja osobných automobilov.
Aby sa toto číslo zvýšilo, okrem masívnych investícií do nových obchodných prostredí s cieľom urýchliť vývoj, výrobu a propagáciu elektrifikácie, automobilky a dodávatelia tiež usilovne pracujú na príprave na ďalšiu generáciu komponentov vozidiel.
Medzi príklady patria polovodičové batérie, axiálne motory a 800-voltové elektrické systémy, ktoré sľubujú skrátenie času nabíjania na polovicu, drastické zníženie veľkosti a nákladov na batérie a zlepšenie účinnosti pohonného ústrojenstva.
Zatiaľ len hŕstka nových áut používala 800-voltový systém namiesto bežného 400.
Modely s 800-voltovými systémami, ktoré sú už na trhu, sú: Porsche Taycan, Audi E-tron GT, Hyundai Ioniq 5 a Kia EV6. Limuzína Lucid Air využíva 900-voltovú architektúru, hoci odborníci z odvetvia sa domnievajú, že technicky ide o 800-voltový systém.
Z pohľadu dodávateľov komponentov pre elektromobily bude do konca 20. rokov 21. storočia dominantnou technológiou architektúra 800-voltových batérií, najmä vzhľadom na to, že sa objavuje čoraz viac špecializovaných plne elektrických platforiem s 800-voltovou architektúrou, ako napríklad E-GMP od spoločnosti Hyundai a PPE od skupiny Volkswagen.
Modulárnu elektrickú platformu E-GMP od spoločnosti Hyundai Motor poskytuje spoločnosť Vitesco Technologies, spoločnosť zaoberajúca sa pohonnými jednotkami, ktorá sa oddelila od spoločnosti Continental AG a dodáva 800-voltové meniče; Volkswagen Group PPE je architektúra 800-voltových batérií, ktorú spoločne vyvinuli spoločnosti Audi a Porsche. Modulárna platforma pre elektrické vozidlá.
„Do roku 2025 sa modely s 800-voltovými systémami stanú bežnejšími,“ povedal Dirk Kesselgruber, prezident divízie elektrických pohonov spoločnosti GKN, ktorá sa zaoberá vývojom technológií. GKN je tiež jedným z niekoľkých dodávateľov prvej úrovne, ktorí túto technológiu využívajú a dodávajú komponenty, ako sú 800-voltové elektrické nápravy, s cieľom začať masovú výrobu v roku 2025.
Pre Automotive News Europe povedal: „Myslíme si, že 800-voltový systém sa stane mainstreamom. Hyundai tiež dokázal, že môže byť rovnako konkurencieschopný aj z hľadiska ceny.“
V Spojených štátoch začína cena modelu Hyundai IQNIQ 5 na 43 650 dolároch, čo je lepšie ako priemerná cena 60 054 dolárov za elektromobily vo februári 2022 a môže byť akceptované väčším počtom spotrebiteľov.
„800 voltov je logickým ďalším krokom vo vývoji čisto elektrických vozidiel,“ povedal v rozhovore Alexander Reich, vedúci oddelenia inovatívnej výkonovej elektroniky vo Vitesco.
Okrem dodávky 800-voltových meničov pre modulárnu elektrickú platformu E-GMP od spoločnosti Hyundai získala spoločnosť Vitesco aj ďalšie významné zmluvy vrátane meničov pre významného severoamerického výrobcu automobilov a dva popredné modely elektromobilov v Číne a Japonsku. Dodávateľ zabezpečuje motor.
Segment 800-voltových elektrických systémov rastie rýchlejšie, ako sa očakávalo len pred niekoľkými rokmi, a zákazníci sú čoraz silnejší, uviedol e-mailom Harry Husted, hlavný technologický riaditeľ amerického dodávateľa autodielov BorgWarner. Dodávateľ tiež získal niekoľko objednávok vrátane integrovaného modulu pohonu pre čínsku luxusnú značku.
1. Prečo je 800 voltov „logickým ďalším krokom“?
Aké sú hlavné výhody 800-voltového systému v porovnaní s existujúcim 400-voltovým systémom?
Po prvé, dokážu dodať rovnaký výkon pri nižšom prúde. Predĺžte čas nabíjania o 50 % pri rovnakej veľkosti batérie.
Vďaka tomu je možné zmenšiť batériu, najdrahší komponent elektromobilu, čím sa zvyšuje účinnosť a zároveň znižuje celková hmotnosť.
Otmar Scharrer, senior viceprezident pre technológiu elektrifikovaných pohonných jednotiek v spoločnosti ZF, povedal: „Cena elektrických vozidiel ešte nie je na rovnakej úrovni ako pri benzínových vozidlách a menšia batéria by bola dobrým riešením. Taktiež, mať veľmi veľkú batériu v bežnom kompaktnom modeli, ako je Ioniq 5, samo o sebe nedáva zmysel.“
„Zdvojnásobením napätia a rovnakého prúdu môže auto získať dvakrát toľko energie,“ povedal Reich. „Ak je čas nabíjania dostatočne rýchly, elektromobil nemusí tráviť čas snahou o dojazd 1 000 kilometrov.“
Po druhé, pretože vyššie napätie poskytuje rovnaký výkon s menším prúdom, káble a vodiče môžu byť tiež menšie a ľahšie, čím sa znižuje spotreba drahej a ťažkej medi.
Strata energie sa tiež zodpovedajúcim spôsobom zníži, čo povedie k lepšej odolnosti a zlepšenému výkonu motora. Na zabezpečenie optimálnej teploty batérie nie je potrebný žiadny zložitý systém tepelného manažmentu.
Nakoniec, v spojení s novou technológiou mikročipov z karbidu kremíka môže 800-voltový systém zvýšiť účinnosť pohonnej jednotky až o 5 percent. Tento čip stráca pri prepínaní málo energie a je obzvlášť účinný pri rekuperatívnom brzdení.
Dodávatelia uviedli, že nové čipy z karbidu kremíka používajú menej čistého kremíka, čo by mohlo znížiť náklady a automobilovému priemyslu by sa mohlo dodať viac čipov. Keďže iné odvetvia majú tendenciu používať čisto kremíkové čipy, konkurujú automobilkám na výrobnej linke polovodičov.
„Záverom možno povedať, že vývoj 800-voltových systémov je kľúčový,“ uzatvára Kessel Gruber zo spoločnosti GKN.
2. Rozloženie siete 800-voltových nabíjacích staníc
Tu je ďalšia otázka: Väčšina existujúcich nabíjacích staníc je založená na 400-voltovom systéme, má autá používajúce 800-voltový systém naozaj nejakú výhodu?
Odpoveď od odborníkov z odvetvia znie: áno. Hoci vozidlo potrebuje nabíjaciu infraštruktúru založenú na 800 voltoch.
„Väčšina existujúcej infraštruktúry rýchlonabíjacích staníc jednosmerným prúdom je určená pre vozidlá s napätím 400 voltov,“ povedal Hursted. „Na dosiahnutie rýchleho nabíjania s napätím 800 voltov potrebujeme najnovšiu generáciu vysokonapäťových a vysokovýkonných rýchlonabíjačiek jednosmerným prúdom.“
To nie je problém pre domáce nabíjanie, ale zatiaľ sú najrýchlejšie verejné nabíjacie siete v USA obmedzené. Reich si myslí, že problém je ešte väčší pre nabíjacie stanice na diaľniciach.
V Európe však rastú siete nabíjacích systémov s napätím 800 voltov a spoločnosť Ionity má po celej Európe množstvo diaľničných nabíjacích staníc s napätím 800 voltov a výkonom 350 kilowattov.
Ionity EU je partnerský projekt viacerých automobiliek pre sieť vysokovýkonných nabíjacích staníc pre elektrické vozidlá, ktorý založili spoločnosti BMW Group, Daimler AG, Ford Motor a Volkswagen. V roku 2020 sa k nemu pridala spoločnosť Hyundai Motor ako piaty najväčší akcionár.
„Nabíjačka s napätím 800 voltov a výkonom 350 kilowattov znamená čas nabíjania na 100 kilometrov za 5 – 7 minút,“ hovorí Schaller zo spoločnosti ZF. „To je len šálka kávy.“
„Toto je skutočne prevratná technológia. Pomôže tiež automobilovému priemyslu presvedčiť viac ľudí, aby prijali elektrické vozidlá.“
Podľa nedávnej správy od spoločnosti Porsche trvá predĺženie dojazdu 400 kilometrov v typickej elektrárni s výkonom 50 kW a napätím 400 V približne 80 minút; 40 minút, ak ide o 100 kW; ak sa nabíjacia zástrčka ochladzuje (náklady, hmotnosť a zložitosť), čo môže čas ďalej skrátiť na 30 minút.
„Preto je v snahe dosiahnuť rýchlejšie nabíjanie nevyhnutný prechod na vyššie napätie,“ uzatvára sa v správe. Porsche sa domnieva, že pri nabíjacom napätí 800 voltov by sa čas skrátil na približne 15 minút.
Dobitie je rovnako jednoduché a rýchle ako tankovanie – je veľká šanca, že sa to podarí.
3. Priekopníci v konzervatívnych odvetviach
Ak je 800-voltová technológia skutočne taká dobrá, stojí za to sa opýtať, prečo, s výnimkou spomínaných modelov, sú takmer všetky elektrické vozidlá stále založené na 400-voltových systémoch, dokonca aj lídri na trhu Tesla a Volkswagen.
Schaller a ďalší odborníci pripisujú dôvody „pohodliu“ a „tomu, že je to prvá voľba v tomto odvetví“.
Typický dom používa trojfázový striedavý prúd s napätím 380 voltov (napätie je v skutočnosti rozsah, nie pevná hodnota), takže keď automobilky začali zavádzať plug-in hybridy a čisto elektrické vozidlá, nabíjacia infraštruktúra už bola k dispozícii. A prvá vlna elektromobilov bola postavená na komponentoch vyvinutých pre plug-in hybridy, ktoré boli založené na 400-voltových systémoch.
„Keď majú všetci 400 voltov, znamená to, že takáto úroveň napätia je dostupná v infraštruktúre všade,“ povedal Schaller. „Je to najpohodlnejšie, je to okamžite dostupné. Ľudia teda príliš nepremýšľajú. Okamžite sa rozhodnú.“
Kessel Gruber považuje Porsche za priekopníka 800-voltového systému, pretože sa viac zameriaval na výkon než na praktickosť.
Porsche sa odváži prehodnotiť, čo si priemysel preniesol z minulosti. Pýta sa sám seba: „Je toto naozaj najlepšie riešenie?“ „Môžeme ho navrhnúť od základu?“ To je krása toho, že je výrobcom vysokovýkonných automobilov.
Odborníci z odvetvia sa zhodujú, že je len otázkou času, kedy sa na trhu objaví viac 800-voltových elektromobilov.
Nie je veľa technických výziev, ale je potrebné vyvíjať a validovať súčiastky; problémom môžu byť náklady, ale s rozmermi, menšími článkami a menším množstvom medi sa nízke náklady čoskoro dostaví.
Spoločnosti Volvo, Polestar, Stellantis a General Motors už uviedli, že túto technológiu budú využívať budúce modely.
Koncern Volkswagen plánuje uviesť na trh rad automobilov na svojej 800-voltovej platforme PPE, vrátane nového Macanu a kombi založeného na novom koncepte A6 Avant E-tron.
Prechod na 800-voltovú architektúru oznámilo aj niekoľko čínskych automobiliek, vrátane spoločností Xpeng Motors, NIO, Li Auto, BYD a Lotusu, ktorý vlastní spoločnosť Geely.
„S modelmi Taycan a E-tron GT máte vozidlo s najlepším výkonom vo svojej triede. Ioniq 5 je dôkazom toho, že cenovo dostupné rodinné auto je možné,“ uzavrel Kessel Gruber. „Ak to dokáže týchto pár áut, dokáže to každé auto.“
Čas uverejnenia: 19. apríla 2022