Тел.
0086-516-83913580
Электронная почта
[email protected]

800-вольтовая электрическая система — ключ к сокращению времени зарядки автомобилей на новых источниках энергии

В 2021 году глобальные продажи электромобилей составят 9% от общего объема продаж легковых автомобилей.

Чтобы увеличить это число, в дополнение к значительным инвестициям в новые бизнес-ландшафты для ускорения разработки, производства и продвижения электрификации, автопроизводители и поставщики также ломают голову над подготовкой к следующему поколению автомобильных компонентов.

Примеры включают твердотельные батареи, двигатели с осевым потоком и электрические системы на 800 вольт, которые обещают вдвое сократить время зарядки, значительно уменьшить размер и стоимость батареи и повысить эффективность трансмиссии.

До сих пор только несколько новых автомобилей использовали 800-вольтовую систему вместо обычной 400-вольтовой.

На рынке уже представлены модели с 800-вольтовыми системами: Porsche Taycan, Audi E-tron GT, Hyundai Ioniq 5 и Kia EV6.Лимузин Lucid Air использует 900-вольтовую архитектуру, хотя отраслевые эксперты считают, что технически это 800-вольтовая система.

С точки зрения поставщиков компонентов для электромобилей, к концу 2020-х годов архитектура 800-вольтовой батареи станет доминирующей технологией, особенно с появлением все большего количества специализированных полностью электрических платформ с 800-вольтовой архитектурой, таких как E-GMP и PPE от Hyundai. Группа Фольксваген.

Модульная электрическая платформа Hyundai Motor E-GMP предоставлена ​​Vitesco Technologies, компанией по производству силовых агрегатов, отделившейся от Continental AG, для производства 800-вольтовых инверторов;Volkswagen Group PPE — это архитектура аккумуляторной батареи на 800 вольт, совместно разработанная Audi и Porsche.Модульная платформа для электромобилей.

«К 2025 году модели с 800-вольтовыми системами станут более распространенными», — сказал Дирк Кессельгрубер, президент подразделения электрических трансмиссий GKN, компании по разработке технологий.GKN также является одним из нескольких поставщиков уровня 1, использующих эту технологию, поставляя такие компоненты, как электрические оси на 800 вольт, с прицелом на массовое производство в 2025 году.

Он сказал Automotive News Europe: «Мы думаем, что 800-вольтовая система станет популярной. Hyundai также доказала, что она может быть столь же конкурентоспособной по цене».

В Соединенных Штатах Hyundai IQNIQ 5 стоит от 43 650 долларов, что является более обоснованным, чем средняя цена электромобилей в 60 054 доллара в феврале 2022 года, и может быть принята большим количеством потребителей.

«800 вольт — это логический следующий шаг в эволюции чисто электрических транспортных средств», — сказал в интервью Александр Райх, глава отдела инновационной силовой электроники в Vitesco.

Помимо поставки 800-вольтовых инверторов для модульной электрической платформы Hyundai E-GMP, Vitesco заключила другие крупные контракты, включая инверторы для крупного североамериканского автопроизводителя и двух ведущих производителей электромобилей в Китае и Японии.Поставщик предоставляет двигатель.

Сегмент 800-вольтовых электрических систем растет быстрее, чем ожидалось всего несколько лет назад, и клиенты становятся сильнее, сообщил по электронной почте Гарри Хастед, главный технический директор американского поставщика автозапчастей BorgWarner.интерес.Поставщик также получил несколько заказов, в том числе на интегрированный приводной модуль для китайского бренда класса люкс.

图2

1. Почему 800 вольт является «логичным следующим шагом»?

 

Каковы основные преимущества 800-вольтовой системы по сравнению с существующей 400-вольтовой системой?

Во-первых, они могут отдавать ту же мощность при более низком токе.Увеличьте время зарядки на 50% при том же размере батареи.

В результате аккумулятор, самый дорогой компонент электромобиля, можно уменьшить, повысив эффективность и снизив общий вес.

Отмар Шаррер, старший вице-президент по технологии электрифицированных силовых агрегатов в ZF, сказал: «Стоимость электромобилей еще не на том же уровне, что и автомобили с бензиновым двигателем, и меньшая батарея 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 может получить в два раза больше энергии», — сказал Райх.«Если время зарядки достаточно быстрое, электромобилю может не понадобиться тратить время на пробег в 1000 километров».

Во-вторых, поскольку более высокое напряжение обеспечивает ту же мощность при меньшем токе, кабели и провода также могут быть меньше и легче, что снижает потребление дорогой и тяжелой меди.

Потеря энергии также будет соответственно снижена, что приведет к повышению выносливости и улучшению двигательных характеристик.И не требуется сложной системы управления температурным режимом, чтобы батарея работала при оптимальной температуре.

Наконец, в сочетании с новой технологией микрочипов из карбида кремния 800-вольтовая система может повысить эффективность силовой установки до 5 процентов.Этот чип теряет мало энергии при переключении и особенно эффективен для рекуперативного торможения.

По словам поставщиков, поскольку в новых чипах из карбида кремния используется меньше чистого кремния, их стоимость может быть ниже, и для автомобильной промышленности может быть поставлено больше чипов.Поскольку другие отрасли, как правило, используют полностью кремниевые чипы, они конкурируют с автопроизводителями на производственной линии полупроводников.

«В заключение следует отметить, что разработка 800-вольтовых систем имеет решающее значение», — заключает Кессель Грубер из GKN.

 

2. Схема сети зарядных станций на 800 вольт

 

Вот еще вопрос: Большинство существующих зарядных станций основано на 400-вольтовой системе, действительно ли есть преимущество у автомобилей, использующих 800-вольтовую систему?

Ответ отраслевых экспертов: да.Хотя транспортному средству нужна зарядная инфраструктура на 800 вольт.

«Большая часть существующей инфраструктуры быстрой зарядки постоянным током предназначена для автомобилей с напряжением 400 вольт», — сказал Херстед.«Для достижения быстрой зарядки 800 вольт нам нужно последнее поколение высоковольтных и мощных быстрых зарядных устройств постоянного тока».

Это не проблема для домашней зарядки, но пока самые быстрые общественные сети зарядки в США ограничены.Райх считает, что для автозаправочных станций проблема еще сложнее.

В Европе, однако, 800-вольтовые системы зарядки сетей находятся на подъеме, и у Ionity есть несколько 800-вольтовых, 350-киловаттных точек зарядки на шоссе по всей Европе.

Ionity EU — это партнерский проект с несколькими автопроизводителями 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 вольт, 350 киловатт означает время зарядки 100 километров за 5-7 минут», — говорит Шаллер из ZF.— Это всего лишь чашка кофе.

«Это действительно прорывная технология. Она также поможет автомобильной промышленности убедить больше людей использовать электромобили».

Согласно недавнему отчету Porsche, требуется около 80 минут, чтобы увеличить запас хода на 250 миль на типичной электростанции мощностью 50 кВт и 400 В;40 минут, если это 100кВт;при охлаждении зарядного штекера (стоимость, вес и сложность), что позволяет дополнительно сократить время до 30 минут.

«Поэтому в стремлении добиться более высокой скорости зарядки неизбежен переход к более высоким напряжениям», — заключает отчет.Porsche считает, что при зарядном напряжении 800 вольт время сократится примерно до 15 минут.

Подзарядка так же проста и быстра, как и заправка топливом — велика вероятность того, что это произойдет.

图3

3. Пионеры в консервативных отраслях

 

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 это «удобством» и «первым в отрасли».

Типичный дом использует 380 вольт трехфазного переменного тока (номинальное напряжение — это диапазон, а не фиксированное значение), поэтому, когда автопроизводители начали выпускать подключаемые гибриды и чистые электромобили, инфраструктура зарядки уже существовала.И первая волна электромобилей была построена на компонентах, разработанных для подключаемых гибридов, в основе которых были 400-вольтовые системы.

«Когда все на 400 вольт, это означает, что это уровень напряжения, доступный в инфраструктуре повсюду», — сказал Шаллер."Это самое удобное, это сразу доступно. Чтобы люди не думали слишком много. Сразу решил."

Кессель Грубер считает Porsche пионером 800-вольтовой системы, потому что она больше ориентирована на производительность, чем на практичность.

Porsche осмеливается переоценить то, что индустрия перенесла из прошлого.Он спрашивает себя: «Действительно ли это лучшее решение?»«Можем ли мы разработать его с нуля?»В этом прелесть быть высокопроизводительным автопроизводителем.

Отраслевые эксперты сошлись во мнении, что появление на рынке большего количества электромобилей на 800 вольт — лишь вопрос времени.

Технических проблем не так много, но детали необходимо разработать и проверить;стоимость может быть проблемой, но с масштабом, меньшими ячейками и меньшим количеством меди, низкая стоимость скоро придет.

Volvo, Polestar, Stellantis и General Motors уже заявили, что будущие модели будут использовать эту технологию.

Volkswagen Group планирует запустить ряд автомобилей на своей 800-вольтовой платформе PPE, в том числе новый Macan и универсал на основе новой концепции A6 Avant E-tron.

Ряд китайских автопроизводителей также объявили о переходе на 800-вольтовую архитектуру, включая Xpeng Motors, NIO, Li Auto, BYD и принадлежащую Geely Lotus.

«С Taycan и E-tron GT у вас есть автомобиль с лучшими в своем классе характеристиками. Ioniq 5 является доказательством того, что доступный семейный автомобиль возможен», — заключил Кессель Грубер.«Если эти несколько автомобилей могут это сделать, то это может сделать каждый автомобиль».


Время публикации: 19 апреля 2022 г.