V roce 2021 bude celosvětový prodej elektromobilů tvořit 9 % celkového prodeje osobních automobilů.
Aby se toto číslo zvýšilo, automobilky a dodavatelé kromě značných investic do nových obchodních prostředí s cílem urychlit vývoj, výrobu a propagaci elektrifikace také usilovně pracují na přípravě na novou generaci automobilových komponentů.
Mezi příklady patří polovodičové baterie, axiální motory a 800voltové elektrické systémy, které slibují zkrácení doby nabíjení na polovinu, drastické snížení velikosti a nákladů na baterie a zlepšení účinnosti hnacího ústrojí.
Zatím jen hrstka nových aut používala 800voltový systém místo běžného 400.
Mezi modely s 800voltovými systémy, které jsou již na trhu, patří: Porsche Taycan, Audi E-tron GT, Hyundai Ioniq 5 a Kia EV6. Limuzína Lucid Air využívá 900voltovou architekturu, ačkoli odborníci z oboru se domnívají, že se technicky jedná o 800voltový systém.
Z pohledu dodavatelů komponentů pro elektromobily bude do konce 20. let 21. století dominantní technologií 800voltová architektura baterií, zejména s tím, jak se objevuje stále více specializovaných plně elektrických platforem s 800voltovou architekturou, jako je E-GMP od společnosti Hyundai a PPE od skupiny Volkswagen.
Modulární elektrickou platformu E-GMP společnosti Hyundai Motor dodává společnost Vitesco Technologies, společnost zabývající se pohonnými jednotkami, která se odštěpila od společnosti Continental AG a která dodává 800voltové měniče; Volkswagen Group PPE je 800voltová bateriová architektura vyvinutá společně společnostmi Audi a Porsche. Modulární platforma pro elektromobily.
„Do roku 2025 se modely s 800voltovými systémy stanou běžnějšími,“ uvedl Dirk Kesselgruber, prezident divize elektrických pohonů společnosti GKN, která se zabývá vývojem technologií. GKN je také jedním z několika dodavatelů Tier 1, kteří tuto technologii využívají, a dodává komponenty, jako jsou 800voltové elektrické nápravy, s cílem zahájit masovou výrobu v roce 2025.
Pro Automotive News Europe řekl: „Myslíme si, že 800voltový systém se stane běžným proudem. Hyundai také dokázal, že může být cenově stejně konkurenceschopný.“
Ve Spojených státech začíná cena vozu Hyundai IQNIQ 5 na 43 650 dolarech, což je více než průměrná cena 60 054 dolarů za elektromobily v únoru 2022 a může být akceptováno větším počtem zákazníků.
„800 voltů je logickým dalším krokem ve vývoji čistě elektrických vozidel,“ uvedl v rozhovoru Alexander Reich, vedoucí inovativní výkonové elektroniky ve společnosti Vitesco.
Kromě dodávek 800voltových měničů pro modulární elektrickou platformu E-GMP od společnosti Hyundai získala společnost Vitesco i další významné kontrakty, včetně měničů pro významného severoamerického výrobce automobilů a dva přední výrobce elektromobilů v Číně a Japonsku. Dodavatel zajišťuje motor.
Segment 800voltových elektrických systémů roste rychleji, než se očekávalo ještě před několika lety, a zákazníci sílí, uvedl e-mailem Harry Husted, technický ředitel amerického dodavatele autodílů BorgWarner. Dodavatel také získal několik zakázek, včetně integrovaného pohonného modulu pro čínskou luxusní značku.
1. Proč je 800 voltů „logickým dalším krokem“?
Jaké jsou hlavní výhody 800voltového systému ve srovnání se stávajícím 400voltovým systémem?
Zaprvé, mohou dodávat stejný výkon při nižším proudu. Prodloužení doby nabíjení o 50 % při stejné velikosti baterie.
Díky tomu lze baterii, nejdražší součást elektromobilu, zmenšit, což zvyšuje účinnost a zároveň snižuje celkovou hmotnost.
Otmar Scharrer, senior viceprezident pro technologii elektrifikovaných pohonných jednotek ve společnosti ZF, uvedl: „Cena elektromobilů zatím není na stejné úrovni jako u benzínových vozidel a menší baterie by byla dobrým řešením. Také mít velmi velkou baterii v běžném kompaktním modelu, jako je Ioniq 5, samo o sobě nedává smysl.“
„Zdvojnásobením napětí a stejného proudu může auto získat dvakrát tolik energie,“ řekl Reich. „Pokud je doba nabíjení dostatečně rychlá, elektromobil nemusí trávit čas snahou o dojezd 1 000 kilometrů.“
Za druhé, protože vyšší napětí poskytuje stejný výkon s menším proudem, lze kabely a vodiče také zmenšit a odlehčit, což snižuje spotřebu drahé a těžké mědi.
Ztráta energie se také odpovídajícím způsobem sníží, což povede k lepší odolnosti a lepšímu výkonu motoru. A k zajištění optimální teploty baterie není potřeba žádný složitý systém tepelného řízení.
A konečně, ve spojení s nově vznikající technologií mikročipů z karbidu křemíku může 800voltový systém zvýšit účinnost hnacího ústrojí až o 5 procent. Tento čip při přepínání ztrácí jen málo energie a je obzvláště účinný pro rekuperativní brzdění.
Dodavatelé uvedli, že nové čipy z karbidu křemíku používají méně čistého křemíku, což by mohlo snížit náklady a automobilovému průmyslu dodat více čipů. Vzhledem k tomu, že jiná odvětví obvykle používají výhradně křemíkové čipy, konkurují automobilkám na výrobní lince polovodičů.
„Závěrem lze říci, že vývoj 800voltových systémů je klíčový,“ uzavírá Kessel Gruber ze společnosti GKN.
2. Rozložení sítě 800voltových nabíjecích stanic
Zde je další otázka: Většina stávajících nabíjecích stanic je založena na 400voltovém systému, má auta používající 800voltový systém skutečně nějakou výhodu?
Odpověď odborníků z oboru zní: ano. I když vozidlo potřebuje nabíjecí infrastrukturu založenou na 800 voltech.
„Většina stávající infrastruktury pro rychlé nabíjení stejnosměrným proudem je určena pro vozidla s napětím 400 voltů,“ řekl Hursted. „Abychom dosáhli rychlého nabíjení s napětím 800 voltů, potřebujeme nejnovější generaci vysokonapěťových a vysoce výkonných rychlonabíječek stejnosměrným proudem.“
Pro domácí nabíjení to není problém, ale zatím jsou nejrychlejší veřejné nabíjecí sítě v USA omezené. Reich si myslí, že problém je ještě větší u dálničních nabíjecích stanic.
V Evropě však rostou sítě nabíjecích systémů s napětím 800 voltů a společnost Ionity má po celé Evropě řadu dálničních nabíjecích stanic s napětím 800 voltů a výkonem 350 kilowattů.
Ionity EU je partnerský projekt více automobilek na síť vysoce výkonných nabíjecích stanic pro elektromobily, který založily skupiny BMW, Daimler AG, Ford Motor a Volkswagen. V roce 2020 se k němu jako pátý největší akcionář připojila společnost Hyundai Motor.
„Nabíječka s napětím 800 voltů a výkonem 350 kilowattů znamená dobu nabití 100 kilometrů za 5–7 minut,“ říká Schaller ze společnosti ZF. „To je jen šálek kávy.“
„Toto je skutečně průlomová technologie. Pomůže také automobilovému průmyslu přesvědčit více lidí, aby přijali elektromobily.“
Podle nedávné zprávy společnosti Porsche trvá prodloužení dojezdu 400 km u typické elektrárny o výkonu 50 kW a napětí 400 V přibližně 80 minut; u elektrárny o výkonu 100 kW to trvá 40 minut; pokud se jedná o chlazení nabíjecí zástrčky (náklady, hmotnost a složitost), může se doba dále zkrátit na 30 minut.
„Proto je ve snaze o dosažení rychlejšího nabíjení nevyhnutelný přechod na vyšší napětí,“ uzavírá zpráva. Porsche se domnívá, že s nabíjecím napětím 800 voltů by se doba zkrátila na přibližně 15 minut.
Dobití je stejně snadné a rychlé jako tankování – je velká šance, že se to stane.
3. Průkopníci v konzervativních odvětvích
Pokud je 800voltová technologie skutečně tak dobrá, stojí za to se ptát, proč s výjimkou výše zmíněných modelů jsou téměř všechna elektromobily stále založena na 400voltových systémech, a to i lídři na trhu Tesla a Volkswagen.
Schaller a další odborníci připisují důvody „pohodlí“ a „tomu, že je to první v oboru“.
Typický dům používá třífázový střídavý proud s napětím 380 voltů (napětí je ve skutečnosti rozsah, nikoli pevná hodnota), takže když automobilky začaly zavádět plug-in hybridy a čistě elektrická vozidla, nabíjecí infrastruktura již existovala. A první vlna elektromobilů byla postavena na komponentách vyvinutých pro plug-in hybridy, které byly založeny na 400voltových systémech.
„Když jsou všichni na 400 voltech, znamená to, že taková úroveň napětí je k dispozici v infrastruktuře všude,“ řekl Schaller. „Je to nejpohodlnější, je to okamžitě dostupné. Takže lidé moc nepřemýšlejí. Okamžitě se rozhodnou.“
Kessel Gruber považuje Porsche za průkopníka 800voltového systému, protože se zaměřoval více na výkon než na praktičnost.
Porsche se odvažuje přehodnotit, co si průmysl odnesl z minulosti. Ptá se sám sebe: „Je tohle opravdu nejlepší řešení?“ „Můžeme to navrhnout od nuly?“ To je krása toho, že je výrobcem vysoce výkonných automobilů.
Odborníci z oboru se shodují, že je jen otázkou času, než se na trhu objeví další 800voltové elektromobily.
Není zde mnoho technických výzev, ale je třeba vyvinout a validovat součástky; náklady mohou být problémem, ale s ohledem na rozsah, menší články a menší množství mědi se nízké náklady brzy dostaví.
Společnosti Volvo, Polestar, Stellantis a General Motors již uvedly, že tuto technologii budou využívat i budoucí modely.
Koncern Volkswagen plánuje uvést na trh řadu vozů na své platformě 800voltového PPE, včetně nového Macanu a kombi založeného na novém konceptu A6 Avant E-tron.
Řada čínských automobilek také oznámila přechod na 800voltovou architekturu, včetně Xpeng Motors, NIO, Li Auto, BYD a Lotusu, který vlastní Geely.
„S Taycanem a E-tronem GT máte vůz s nejlepším výkonem ve své třídě. Ioniq 5 je důkazem toho, že cenově dostupné rodinné auto je možné,“ uzavřel Kessel Gruber. „Pokud to dokáže těchto pár aut, pak to dokáže každé auto.“
Čas zveřejnění: 19. dubna 2022