У 2021 годзе сусветныя продажы электрамабіляў складуць 9% ад агульнага аб'ёму продажаў легкавых аўтамабіляў.
Каб павялічыць гэтую лічбу, акрамя значных інвестыцый у новыя бізнес-ландшафты для паскарэння распрацоўкі, вытворчасці і прасоўвання электрыфікацыі, аўтавытворцы і пастаўшчыкі таксама напружваюць свае сілы, каб падрыхтавацца да наступнага пакалення кампанентаў аўтамабіляў.
Прыкладамі могуць служыць цвёрдацельныя акумулятары, рухавікі з восевым патокам і электрычныя сістэмы на 800 вольт, якія абяцаюць скараціць час зарадкі ўдвая, значна паменшыць памер і кошт акумулятара, а таксама павысіць эфектыўнасць трансмісіі.
Пакуль што толькі некалькі новых аўтамабіляў выкарыстоўвалі сістэму на 800 вольт замест звычайнай на 400.
Мадэлі з 800-вольтнымі сістэмамі, якія ўжо ёсць на рынку: Porsche Taycan, Audi E-tron GT, Hyundai Ioniq 5 і Kia EV6. Лімузін Lucid Air выкарыстоўвае 900-вольтную архітэктуру, хоць эксперты галіны лічаць, што тэхнічна гэта 800-вольтная сістэма.
З пункту гледжання пастаўшчыкоў кампанентаў для электрамабіляў, да канца 2020-х гадоў дамінуючай тэхналогіяй стане архітэктура акумулятараў на 800 вольт, асабліва па меры з'яўлення ўсё большай колькасці спецыялізаваных цалкам электрычных платформаў на архітэктуры 800 вольт, такіх як E-GMP ад Hyundai і PPE ад Volkswagen Group.
Модульная электрычная платформа E-GMP ад Hyundai Motor распрацавана Vitesco Technologies, кампаніяй па вытворчасці сілавых агрэгатаў, якая аддзялілася ад Continental AG, для вытворчасці інвертараў на 800 вольт; Volkswagen Group PPE — гэта архітэктура акумулятараў на 800 вольт, сумесна распрацаваная Audi і Porsche. Модульная платформа для электрамабіляў.
«Да 2025 года мадэлі з сістэмамі на 800 вольт стануць больш распаўсюджанымі», — сказаў Дзірк Кесельгрубер, прэзідэнт падраздзялення электрычных прывадаў GKN, кампаніі па распрацоўцы тэхналогій. GKN таксама з'яўляецца адным з некалькіх пастаўшчыкоў першага ўзроўню, якія выкарыстоўваюць гэту тэхналогію, пастаўляючы такія кампаненты, як электрычныя восі на 800 вольт, з мэтай масавай вытворчасці ў 2025 годзе.
Ён сказаў Automotive News Europe: «Мы лічым, што сістэма на 800 вольт стане мэйнстрымам. Hyundai таксама даказаў, што можа быць гэтак жа канкурэнтаздольнай па цане».
У Злучаных Штатах Hyundai IQNIQ 5 каштуе ад 43 650 долараў, што больш абгрунтавана, чым сярэдні кошт электрамабіляў у 60 054 долары ў лютым 2022 года, і можа быць прымальным для большай колькасці спажыўцоў.
«800 вольт — гэта лагічны наступны крок у эвалюцыі чыста электрычных транспартных сродкаў», — сказаў у інтэрв'ю Аляксандр Райх, кіраўнік аддзела інавацыйнай сілавой электронікі ў Vitesco.
Акрамя пастаўкі 800-вольтных інвертараў для модульнай электрычнай платформы E-GMP ад Hyundai, Vitesco заключыла і іншыя буйныя кантракты, у тым ліку на пастаўку інвертараў для буйнога паўночнаамерыканскага аўтавытворцы і двух вядучых вытворцаў электрамабіляў у Кітаі і Японіі. Пастаўшчык забяспечвае рухавік.
Сегмент электрычных сістэм на 800 вольт расце хутчэй, чым чакалася ўсяго некалькі гадоў таму, і кліенты становяцца ўсё мацнейшымі, паведаміў па электроннай пошце Гары Хастэд, галоўны тэхналагічны дырэктар амерыканскага пастаўшчыка аўтазапчастак BorgWarner. Пастаўшчык таксама атрымаў некалькі заказаў, у тым ліку інтэграваны прывадны модуль для кітайскага брэнда класа люкс.
1. Чаму 800 вольт — гэта «лагічны наступны крок»?
Якія асаблівасці 800-вольтнай сістэмы ў параўнанні з існуючай 400-вольтнай сістэмай?
Па-першае, яны могуць забяспечваць такую ж магутнасць пры меншым току. Павялічце час зарадкі на 50% пры тым жа памеры акумулятара.
У выніку, акумулятар, самы дарагі кампанент электрамабіля, можна зрабіць меншым, што павышае эфектыўнасць і адначасова зніжае агульную вагу.
Отмар Шарэр, старшы віцэ-прэзідэнт па тэхналогіях электрыфікаваных сілавых агрэгатаў кампаніі ZF, сказаў: «Кошт электрамабіляў пакуль не такі ж высокі, як у бензінавых аўтамабіляў, і меншы акумулятар быў бы добрым рашэннем. Акрамя таго, наяўнасць вельмі вялікага акумулятара ў такой мэйнстрымнай кампактнай мадэлі, як Ioniq 5, сама па сабе не мае сэнсу».
«Павялічыўшы напружанне ўдвая пры тым жа току, аўтамабіль можа атрымаць удвая больш энергіі», — сказаў Райх. «Калі час зарадкі дастаткова хуткі, электрамабілю можа не спатрэбіцца марнаваць час на прабег у 1000 кіламетраў».
Па-другое, паколькі больш высокае напружанне забяспечвае тую ж магутнасць з меншым токам, кабелі і правады таксама можна зрабіць меншымі і лягчэйшымі, што зніжае спажыванне дарагой і цяжкай медзі.
Страты энергіі таксама будуць адпаведна зніжаны, што прывядзе да павышэння тэрміну службы і паляпшэння прадукцыйнасці рухавіка. Акрамя таго, для забеспячэння аптымальнай тэмпературы акумулятара не патрабуецца складаная сістэма рэгулявання тэмпературы.
Нарэшце, у спалучэнні з новай тэхналогіяй мікрачыпаў з карбіду крэмнію, сістэма на 800 вольт можа павялічыць эфектыўнасць сілавога агрэгата да 5 працэнтаў. Гэты чып губляе мала энергіі пры пераключэнні і асабліва эфектыўны для рэкуператыўнага тармажэння.
Па словах пастаўшчыкоў, паколькі новыя чыпы з карбіду крэмнію выкарыстоўваюць менш чыстага крэмнію, кошт можа быць ніжэйшым, і больш чыпаў можна будзе пастаўляць аўтамабільнай прамысловасці. Паколькі іншыя галіны прамысловасці, як правіла, выкарыстоўваюць цалкам крэмніевыя чыпы, яны канкуруюць з аўтавытворцамі на вытворчай лініі паўправаднікоў.
«У заключэнне, распрацоўка сістэм на 800 вольт мае вырашальнае значэнне», — падсумоўвае Кесель Грубер з GKN.
2. Схема сеткі зарадных станцый на 800 вольт
Вось яшчэ адно пытанне: большасць існуючых зарадных станцый заснаваныя на сістэме 400 вольт, ці сапраўды ёсць перавага ў аўтамабілях, якія выкарыстоўваюць сістэму 800 вольт?
Адказ экспертаў галіны: так. Нягледзячы на тое, што для аўтамабіля патрэбна зарадная інфраструктура на 800 вольт.
«Большая частка існуючай інфраструктуры хуткай зарадкі пастаянным токам прызначана для транспартных сродкаў з напружаннем 400 вольт», — сказаў Херстэд. «Каб дасягнуць хуткай зарадкі на 800 вольт, нам патрэбна найноўшае пакаленне высакавольтных, магутных хуткіх зарадных прылад пастаяннага току».
Гэта не праблема для хатняй зарадкі, але пакуль што самыя хуткія сеткі грамадскіх зарадак у ЗША абмежаваныя. Райх лічыць, што праблема яшчэ больш сур'ёзная для зарадных станцый на аўтамагістралях.
Аднак у Еўропе сеткі зарадкі на 800 вольт развіваюцца, і Ionity мае шэраг пунктаў зарадкі на аўтамагістралях на 800 вольт і 350 кілават па ўсёй Еўропе.
Ionity EU — гэта шматпрофільны партнёрскі праект аўтавытворцаў па стварэнні сеткі магутных зарадных станцый для электрамабіляў, заснаваны BMW Group, Daimler AG, Ford Motor і Volkswagen. У 2020 годзе Hyundai Motor далучылася да праекта ў якасці пятага па велічыні акцыянера.
«Зарадная прылада на 800 вольт і 350 кілават зараджае аўтамабіль на 100 кіламетраў за 5-7 хвілін», — кажа Шалер з ZF. — «Гэта ж проста кубак кавы».
Гэта сапраўды рэвалюцыйная тэхналогія. Яна таксама дапаможа аўтамабільнай прамысловасці пераканаць больш людзей выкарыстоўваць электрамабілі.
Згодна з нядаўняй справаздачай Porsche, для павелічэння запасу ходу на 400 кіламетраў тыповай электрастанцыі магутнасцю 50 кВт і напружаннем 400 В патрабуецца каля 80 хвілін; для электрастанцыі магутнасцю 100 кВт — 40 хвілін; пры астуджэнні зараднай разеткі (выдаткі, вага і складанасць) гэты час можна яшчэ больш скараціць да 30 хвілін.
«Такім чынам, у імкненні дасягнуць больш хуткай зарадкі пераход на больш высокае напружанне непазбежны», — заключаецца ў дакладзе. Porsche лічыць, што пры напружанні зарадкі 800 вольт час скароціцца прыкладна да 15 хвілін.
Папаўненне батарэі такое ж простае і хуткае, як і запраўка — ёсць вялікая верагоднасць, што гэта адбудзецца.
3. Піянеры ў кансерватыўных галінах прамысловасці
Калі тэхналогія 800 вольт сапраўды такая добрая, варта задацца пытаннем, чаму, за выключэннем вышэйзгаданых мадэляў, амаль усе электрамабілі, нават лідэры рынку Tesla і Volkswagen, усё яшчэ заснаваныя на 400-вольтных сістэмах?
Шалер і іншыя эксперты тлумачаць гэта «зручнасцю» і тым, што гэта «першапраходнасць галіны».
Тыповы дом выкарыстоўвае трохфазны пераменны ток напружаннем 380 вольт (напружанне насамрэч з'яўляецца дыяпазонам, а не фіксаваным значэннем), таму, калі аўтавытворцы пачалі выпускаць падключаемыя гібрыды і цалкам электрамабілі, зарадная інфраструктура ўжо існавала. А першая хваля электрамабіляў была пабудавана на кампанентах, распрацаваных для падключаемых гібрыдаў, якія былі заснаваны на 400-вольтных сістэмах.
«Калі ўсе падключаны да 400 вольт, гэта азначае, што менавіта такі ўзровень напружання даступны ва ўсёй інфраструктуры», — сказаў Шалер. «Гэта найбольш зручна, гэта адразу даступна. Таму людзі не думаюць занадта шмат. Адразу прымаюць рашэнне».
Кесель Грубер лічыць Porsche піянерам 800-вольтнай сістэмы, бо яна больш арыентавалася на прадукцыйнасць, чым на практычнасць.
Porsche адважваецца перагледзець тое, што галіна перанесла з мінулага. Ён пытаецца ў сябе: «Ці сапраўды гэта лепшае рашэнне?» «Ці можам мы распрацаваць яго з нуля?» У гэтым і заключаецца прыгажосць быць высокапрадукцыйным аўтавытворцам.
Эксперты галіны сышліся на думцы, што з'яўленне на рынку большай колькасці электрамабіляў на 800 вольт — гэта толькі пытанне часу.
Тэхнічных праблем няшмат, але дэталі трэба распрацоўваць і правяраць; кошт можа быць праблемай, але з маштабам, меншымі ячэйкамі і меншай колькасцю медзі нізкі кошт хутка з'явіцца.
Volvo, Polestar, Stellantis і General Motors ужо заявілі, што будучыя мадэлі будуць выкарыстоўваць гэтую тэхналогію.
Група Volkswagen плануе выпусціць шэраг аўтамабіляў на сваёй платформе 800-вольтнай PPE, у тым ліку новы Macan і універсал на базе новага канцэптуальнага аўтамабіля A6 Avant E-tron.
Шэраг кітайскіх аўтавытворцаў таксама абвясцілі аб пераходзе на 800-вольтную архітэктуру, у тым ліку Xpeng Motors, NIO, Li Auto, BYD і Lotus, які належыць Geely.
«Taycan і E-tron GT — гэта аўтамабіль з найлепшымі ў сваім класе характарыстыкамі. Ioniq 5 — гэта доказ таго, што даступны сямейны аўтамабіль магчымы», — падсумаваў Кесель Грубер. «Калі гэтыя некалькі аўтамабіляў могуць гэта зрабіць, то кожны аўтамабіль зможа».
Час публікацыі: 19 красавіка 2022 г.