Viitorul mașinilor electrice: tehnologia care te-ar putea convinge să faci tranziția la ”verde”, în sfârșit

Tehnologia de 800 de volți intră pe piață, oferind timpi de încărcare mai rapizi, baterii mai mici și mai multă eficiență.

Mașinile electrice reprezintă doar aproximativ 10 la sută din piața globală, dar deja producătorii de automobile și furnizorii se pregătesc pentru următoarea generație de componente, cu baterii cu stare solidă, motoare cu flux axial – și acum, sisteme electrice de 800 de volți care promit să se reducă timpul de încărcare la jumătate, reduceți drastic dimensiunea și costul bateriei și creșterea eficienței transmisiei.

Până acum, doar câteva mașini folosesc sisteme de 800 de volți, spre deosebire de standardul actual de 400 de volți. Printre cei din producția de serie disponibile în Europa se numără Porsche Taycan, Audi e-tron GT, Hyundai Ioniq 5 și Kia EV6.

Până la sfârșitul deceniului, spun furnizorii, arhitecturile de 800 de volți vor fi tehnologia dominantă, mai ales pe măsură ce apar tot mai multe platforme full-electrice dedicate, cum ar fi E-GMP de la Hyundai și PPE ale Grupului Volkswagen.

De două ori mai multă energie

Dar ce este atât de grozav la sistemele de 800 de volți în comparație cu cele existente de 400 de volți?

Avantajele sunt numeroase, spun experții, decurgând din fizica simplă că pot furniza aceeași cantitate de putere la un curent mai mic. „Dubland tensiunea și având același curent, obțineți de două ori mai multă energie într-un vehicul”, a spus a declarat Alexander Reich, șeful departamentului de inovare electronică de putere la Vitesco.

Beneficiul principal este un timp de încărcare cu aproximativ 50% mai rapid, având în vedere aceeași dimensiune a bateriei. Ca rezultat, bateriile – cea mai costisitoare componentă a unei mașini electrice – pot fi reduse și greutatea totală este redusă, crescând eficiența.

„Nu este nevoie de 1.000 de km de autonomie într-un vehicul electric” dacă timpii de încărcare sunt suficient de rapidi, a spus Reich.

Deoarece tensiuni mai mari furnizează aceeași cantitate de putere cu mai puțin curent, cablurile și firele pot fi făcute mai mici și mai ușoare, reducând consumul de cupru costisitor și greu. De asemenea, se pierde mai puțină energie, ceea ce înseamnă o autonomie mai bună și o performanță îmbunătățită a motorului (ajutată și de greutatea mai mică). Și este mai puțin nevoie de sisteme de management termic elaborate pentru a se asigura că bateria funcționează la temperaturi optime.

Și atunci când sunt asociate cu tehnologia emergentă cu microcip cu carbură de siliciu (SiC), sistemele de 800 de volți pot crește eficiența grupului de propulsie cu până la 5%. Astfel de cipuri pierd mai puțină energie la comutare și sunt deosebit de eficiente pentru frânarea regenerativă.

Deoarece noile cipuri SiC folosesc mai puțin siliciu pur, costurile pot fi reduse și mai multe cipuri ar putea fi puse la dispoziție industriei auto, spun furnizorii. (Alte industrii tind să folosească cipuri de siliciu 100%, concurând cu producătorii de automobile pentru spațiu la fabricile de napolitane.)

„Punând totul împreună, 800 de volți este o afacere foarte mare”, a spus Kesselgruber de la GKN.

Paritate în stația de benzină

Dar cu majoritatea stațiilor de încărcare existente bazate pe sisteme de 400 de volți, există încă un avantaj pentru mașinile cu arhitecturi de 800 de volți?

Da, spun experții, dar vor avea nevoie de o infrastructură de încărcare bazată pe 800 de volți pentru a profita din plin.

„O mare parte din infrastructura de încărcare rapidă DC existentă este pentru vehicule de 400 de volți”, a spus Husted de la BorgWarner. „Pentru a permite încărcarea mai rapidă pe care o permite 800 de volți, va fi necesară cea mai recentă generație de încărcătoare rapide DC de înaltă tensiune și putere.”

Aceasta nu este o problemă pentru încărcarea acasă, dar rețelele publice de încărcare cu cea mai mare viteză sunt până acum limitate. „Acest lucru este cel mai important pentru încărcătoarele de pe autostrăzi publice”, a spus Reich. „Reumplerea trebuie să fie la fel de rapidă ca și alimentarea la o benzinărie”.

„Acesta este cazul de utilizare” pentru încărcarea la 800 de volți, a adăugat el.

În Europa, astfel de rețele includ Ionity, parteneriatul multi-producător de automobile (inclusiv Audi și Porsche) cu un număr de puncte de încărcare pe autostradă de 800 de volți și 350 de kilowați.

„Un încărcător de 350 kw se traduce într-un timp de încărcare de cinci până la șapte minute pentru 100 de km”, a spus Otmar Scharrer, vicepreședinte senior pentru tehnologia grupului motopropulsor electrificat la ZF, adăugând că a fost aproximativ același timp necesar pentru o pauză de cafea.

„Acesta este într-adevăr un schimbător de joc; acesta este ceva care va stimula acceptarea mobilității electrice”, a spus el pentru ANE.

Activarea bateriilor mai mici

Dacă timpii de încărcare rapizi înseamnă că bateriile din ce în ce mai mari nu mai sunt necesare pentru a elimina „anxietatea de gamă”, care sunt implicațiile?

Desigur, producătorii de automobile pot opta pentru a beneficia de o încărcare mai rapidă cu același pachet de baterii, dar având în vedere că vehiculele electrice încă nu sunt încă la egalitatea costurilor cu mașinile cu ardere internă, o baterie mai mică poate fi o alegere mai bună, atât din motive filozofice, cât și economice, spune Scharrer de la ZF.

„Nu are sens” să echipezi o mașină compactă obișnuită, cum ar fi Ioniq 5, cu o baterie foarte mare, a spus el.

În opinia lui Scharrer, dimensiunea ideală a bateriei pentru o astfel de mașină ar fi de 55 kilowați-oră, în conformitate cu opțiunea mai mică de 58 kWh oferită de Hyundai/Kia – cu condiția ca timpul de încărcare de la 5 până la 80 la sută scade la 10 minute.

O combinație de încărcare de 800 de volți – atât în ​​vehicul, cât și în infrastructură – precum și cipuri îmbunătățite ar putea face ca acest lucru să devină realitate, a spus el.

„Trebuie să ne întrebăm ca societate dacă are sens să folosim o mulțime de materiale prețioase pe care le scoatem din pământ, cum ar fi litiu sau cobalt, cu multă greutate și foarte mult cost doar pentru una sau două călătorii lungi în fiecare trimestru”, a spus el.

Unde sunt toate mașinile de 800 de volți?

Dacă tehnologia de 800 de volți este atât de clar superioară – și atât de inevitabilă – de ce aproape toate mașinile electrice sunt încă bazate pe sisteme de 400 de volți, inclusiv cele de la liderii de piață Tesla și VW?

„Este o întrebare foarte rezonabilă, dar greu de răspuns”, a spus Scharrer. Răspunsul constă parțial în comoditate și precedent, au spus el și alți experți.

Casa obișnuită folosește un curent trifazat de 380 de volți, astfel încât infrastructura de încărcare exista deja atunci când producătorii de automobile au început să lanseze hibride plug-in și mașini complet electrice.

Iar primul val de mașini electrice a fost construit pe componente dezvoltate pentru hibrizi plug-in, care se bazează pe 400 de volți. „Când începi cu hibride plug-in, iei experiența de înaltă tensiune în primele tale vehicule electrice cu baterie”, a spus Kesselgruber de la GKN.

„Când toată lumea a început la 400 de volți, cred că rațiunea a fost că acesta era un nivel de tensiune existent în infrastructură peste tot”, a spus el. „A fost disponibil și accesibil.”

El menționează Porsche, cu accent pe performanță mai degrabă decât pe practic, ca fiind un pionier în sistemele de 800 de volți.

„Porsche și-a permis să regândească ceea ce am preluat din trecut” el a spus. „Aceasta este frumusețea de a fi un producător de mașini de performanță.”

Este doar o chestiune de timp înainte ca un val de vehicule electrice de 800 de volți să vină pe piață, spun furnizorii. Există puține provocări tehnice, adaugă ei, dar componentele trebuie dezvoltate și verificate. Costurile sunt o problemă, dar paritatea va veni odată cu scara, perspectiva bateriilor mai mici și utilizarea a mai puțin cupru, spun ei.

Volvo, Stellantis  și GM  au spus că viitoarele modele vor folosi tehnologia. Grupul VW plănuiește o gamă de vehicule pe platforma PPE, inclusiv noul Macan și un break bazat pe noul concept A6 Avant e-tron.

Mulți producători auto din China au anunțat că vor trece la arhitecturi de 800 de volți, inclusiv XPeng, Nio, Li Auto și BYD, precum și Lotus, deținut de Geely, care tocmai a prezentat viitorul SUV Eletre.

„Cu Taycan și e-tron GT, aveți vehicule cu performanțe de top, iar apoi aveți Ioniq 5, care este complet proiectat pentru a fi o mașină de familie”, a spus Kesselgruber. „Dacă cei doi reușesc acest lucru, atunci fiecare configurație de vehicul o poate gestiona.”