В 2021 году мировые продажи электромобилей составят 9% от общего объема продаж легковых автомобилей.
Чтобы увеличить это число, помимо крупных инвестиций в новые бизнес-среды для ускорения разработки, производства и продвижения электрификации, автопроизводители и поставщики также ломают голову над подготовкой компонентов транспортных средств следующего поколения.
Примеры включают твердотельные аккумуляторы, двигатели с осевым потоком и электрические системы на 800 В, которые обещают сократить время зарядки вдвое, радикально уменьшить размер и стоимость аккумуляторов, а также повысить эффективность трансмиссии.
До сих пор лишь несколько новых автомобилей использовали 800-вольтовую систему вместо обычных 400-вольтовой.
На рынке уже представлены модели с 800-вольтовой системой: Porsche Taycan, Audi E-tron GT, Hyundai Ioniq 5 и Kia EV6.В лимузине Lucid Air используется 900-вольтовая архитектура, хотя отраслевые эксперты полагают, что технически это 800-вольтовая система.
С точки зрения поставщиков компонентов для электромобилей, архитектура 800-вольтовых аккумуляторов станет доминирующей технологией к концу 2020-х годов, особенно по мере появления все большего количества специализированных полностью электрических платформ с 800-вольтовой архитектурой, таких как Hyundai E-GMP и СИЗ от Hyundai. Группа компаний «Фольксваген».
Модульная электрическая платформа E-GMP Hyundai Motor предоставлена Vitesco Technologies, компанией по производству силовых агрегатов, выделенной из Continental AG, для производства 800-вольтовых инверторов;Volkswagen Group PPE — это аккумуляторная батарея на 800 В, разработанная совместно Audi и Porsche.Модульная платформа для электромобиля.
«К 2025 году модели с 800-вольтовыми системами станут более распространенными», — сказал Дирк Кессельгрубер, президент подразделения электрической трансмиссии GKN, компании по разработке технологий.GKN также является одним из нескольких поставщиков первого уровня, использующих эту технологию, поставляя такие компоненты, как электрические оси на 800 В, с намерением начать массовое производство в 2025 году.
Он сказал Automotive News Europe: «Мы думаем, что 800-вольтовая система станет массовой. Hyundai также доказала, что она может быть столь же конкурентоспособной по цене».
В Соединенных Штатах стоимость Hyundai IQNIQ 5 начинается с 43 650 долларов США, что более обоснованно, чем средняя цена электромобилей в 60 054 доллара США в феврале 2022 года, и может быть принята большим количеством потребителей.
«800 вольт — это логический следующий шаг в эволюции чистых электромобилей», — сказал в интервью Александр Райх, руководитель отдела инновационной силовой электроники в Vitesco.
Помимо поставки 800-вольтовых инверторов для модульной электрической платформы Hyundai E-GMP, Vitesco заключила и другие крупные контракты, включая инверторы для крупного североамериканского автопроизводителя и двух ведущих производителей электромобилей в Китае и Японии.Поставщик предоставляет двигатель.
Сегмент электрических систем на 800 В растет быстрее, чем ожидалось всего несколько лет назад, и клиенты становятся все сильнее, сообщил по электронной почте Гарри Хастед, технический директор американского поставщика автозапчастей BorgWarner.интерес.Поставщик также получил несколько заказов, в том числе интегрированный приводной модуль для китайского люксового бренда.
1. Почему напряжение 800 В является «логическим следующим шагом»?
Каковы преимущества 800-вольтовой системы по сравнению с существующей 400-вольтовой системой?
Во-первых, они могут выдавать ту же мощность при меньшем токе.Увеличьте время зарядки на 50 % при том же размере аккумулятора.
В результате аккумулятор, самый дорогой компонент электромобиля, можно сделать меньше, что повысит эффективность и уменьшит общий вес.
Отмар Шаррер, старший вице-президент по технологиям электрифицированных силовых агрегатов в ZF, сказал: «Стоимость электромобилей еще не на том же уровне, что и бензиновые автомобили, и батарея меньшего размера была бы хорошим решением. Кроме того, наличие очень большой батареи в массовая компактная модель, такая как Ioniq 5, сама по себе не имеет смысла».
«Удвоив напряжение и тот же ток, автомобиль сможет получить вдвое больше энергии», — сказал Райх.«Если время зарядки достаточно быстрое, электромобилю, возможно, не придется тратить время на пробег в 1000 километров».
Во-вторых, поскольку более высокое напряжение обеспечивает ту же мощность при меньшем токе, кабели и провода также можно сделать меньше и легче, что снижает потребление дорогой и тяжелой меди.
Потеря энергии также соответственно сократится, что приведет к повышению выносливости и улучшению двигательных характеристик.И для обеспечения работы аккумулятора при оптимальной температуре не требуется сложной системы управления температурным режимом.
Наконец, в сочетании с новой технологией микрочипов из карбида кремния 800-вольтовая система может повысить эффективность трансмиссии до 5 процентов.Этот чип теряет мало энергии при переключении и особенно эффективен при рекуперативном торможении.
По словам поставщиков, поскольку в новых чипах из карбида кремния используется меньше чистого кремния, стоимость может быть ниже, а автомобильной промышленности можно будет поставлять больше чипов.Поскольку другие отрасли промышленности, как правило, используют полностью кремниевые чипы, они конкурируют с автопроизводителями на конвейере по производству полупроводников.
«В заключение, разработка 800-вольтовых систем имеет решающее значение», — заключает Кессель Грубер из GKN.
2. Схема сети зарядных станций на 800 В.
Вот еще один вопрос: большинство существующих зарядных станций основаны на 400-вольтовой системе. Действительно ли есть преимущество для автомобилей, использующих 800-вольтовую систему?
Ответ отраслевых экспертов: да.Хотя транспортному средству необходима зарядная инфраструктура на 800 Вольт.
«Большая часть существующей инфраструктуры быстрой зарядки постоянного тока предназначена для автомобилей с напряжением 400 В», — сказал Херстед.«Чтобы добиться быстрой зарядки напряжением 800 В, нам нужно последнее поколение высоковольтных и мощных быстрых зарядных устройств постоянного тока».
Это не проблема для домашней зарядки, но пока что возможности самых быстрых общественных зарядных сетей в США ограничены.Райх считает, что проблема еще сложнее для зарядных станций на шоссе.
Однако в Европе 800-вольтовые сети системной зарядки находятся на подъеме, и у Ionity есть несколько 800-вольтовых и 350-киловаттных зарядных станций на шоссе по всей Европе.
Ionity EU — это партнерский проект нескольких автопроизводителей для сети мощных зарядных станций для электромобилей, основанный BMW Group, Daimler AG, Ford Motor и Volkswagen.В 2020 году Hyundai Motor стала пятым по величине акционером.
«Зарядное устройство на 800 В и 350 киловатт означает время зарядки 100 километров за 5-7 минут», — говорит Шаллер из ZF.«Это всего лишь чашка кофе».
«Это действительно революционная технология. Она также поможет автомобильной промышленности убедить больше людей использовать электромобили».
Согласно недавнему отчету Porsche, для увеличения запаса хода на 250 миль на типичной электростанции мощностью 50 кВт и напряжением 400 В требуется около 80 минут;40 минут, если 100кВт;при охлаждении зарядного штекера (стоимость, вес и сложность), что позволяет дополнительно сократить время до 30 минут.
«Поэтому в стремлении добиться более скоростной зарядки переход на более высокие напряжения неизбежен», — делается вывод в докладе.В Porsche полагают, что при зарядном напряжении 800 В время упадет примерно до 15 минут.
Зарядка так же проста и быстра, как и дозаправка – есть большая вероятность, что это произойдет.
3. Пионеры консервативных отраслей
Если 800-вольтовая технология действительно так хороша, стоит задаться вопросом, почему, за исключением вышеупомянутых моделей, почти все электромобили до сих пор основаны на 400-вольтовых системах, даже лидеры рынка Tesla и Volkswagen.?
Шаллер и другие эксперты объясняют причины «удобством» и «превышением в отрасли».
В типичном доме используется трехфазный переменный ток напряжением 380 Вольт (на самом деле уровень напряжения представляет собой диапазон, а не фиксированное значение), поэтому, когда автопроизводители начали выпускать подключаемые гибриды и чистые электромобили, инфраструктура зарядки уже существовала.А первая волна электромобилей была построена на компонентах, разработанных для подключаемых гибридов, основанных на 400-вольтовых системах.
«Когда все подключены к 400 В, это означает, что именно такой уровень напряжения доступен в инфраструктуре повсюду», — сказал Шаллер.«Это самое удобное, оно доступно сразу. Чтобы люди особо не думали. Сразу приняли решение».
Кессель Грубер считает, что Porsche является пионером в использовании 800-вольтовой системы, поскольку она больше ориентирована на производительность, чем на практичность.
Porsche осмеливается переоценить то, что отрасль перенесла из прошлого.Он спрашивает себя: «Действительно ли это лучшее решение?»«Можем ли мы спроектировать его с нуля?»В этом прелесть быть высокопроизводительным автопроизводителем.
Эксперты отрасли согласились, что появление на рынке большего количества 800-вольтовых электромобилей — лишь вопрос времени.
Технических проблем не так много, но детали необходимо разработать и проверить;стоимость может быть проблемой, но благодаря масштабу, меньшим размерам ячеек и меньшему количеству меди, скоро появится низкая стоимость.
Volvo, Polestar, Stellantis и General Motors уже заявили, что будущие модели будут использовать эту технологию.
Группа Volkswagen планирует выпустить ряд автомобилей на своей 800-вольтовой платформе PPE, включая новый Macan и универсал на базе новой концепции A6 Avant E-tron.
Ряд китайских автопроизводителей также объявили о переходе на 800-вольтовую архитектуру, в том числе Xpeng Motors, NIO, Li Auto, BYD и Lotus, принадлежащий Geely.
«С Taycan и E-tron GT у вас есть автомобиль с лучшими в своем классе характеристиками. Ioniq 5 — доказательство того, что доступный семейный автомобиль возможен», — заключил Кессель Грубер.«Если эти несколько машин смогут это сделать, то каждая машина сможет это сделать».
Время публикации: 19 апреля 2022 г.