Γιατί τα ηλεκτρικά των 800 volt είναι η μεγάλη αλλαγή

Η Porsche Taycan ήταν το πρώτο ηλεκτρικό αυτοκίνητο μαζικής παραγωγής που χρησιμοποίησε την αρχιτεκτονική των 800 volt όταν κυκλοφόρησε το 2019. Μετά ακολούθησε το συγγενικό τεχνολογικά Audi e-tron GT, αλλά και τα κορεάτικα Hyundai Ioniq 5 και Kia EV6, που βασίζονται στην νέα ηλεκτρική πλατφόρμα της Hyundai, E-GMP, η οποία υποστηρίζει τεχνολογία 800 volt.

Η αλήθεια είναι ότι σήμερα τα ηλεκτρικά αυτοκίνητα αποτελούν μόνο το 10% περίπου της παγκόσμιας αγοράς, αλλά ήδη οι αυτοκινητοβιομηχανίες και οι προμηθευτές τους προετοιμάζονται για την επόμενη γενιά εξαρτημάτων, με μπαταρίες στερεάς κατάστασης, κινητήρες αξονικής ροής και ηλεκτρικά συστήματα 800 volt που υπόσχονται να μειώσουν το χρόνο φόρτισης στο μισό, ενώ αναμένεται να μειώσουν απότομα το μέγεθος και το κόστος των μπαταριών και να αυξάνουν παράλληλα την απόδοση του συστήματος κίνησης.

Μέχρι στιγμής, λίγα μόνο αυτοκίνητα χρησιμοποιούν συστήματα 800 volt, σε αντίθεση με το τρέχον πρότυπο των 400 volt. Αυτά είναι τα Porsche Taycan, Audi e-tron GT, Hyundai Ioniq 5 και Kia EV6 που αναφέραμε και παραπάνω. Εκτός Ευρώπης, το πολυτελές σεντάν Lucid Air χρησιμοποιεί αρχιτεκτονική 900 volt (οι ειδικοί λένε ότι είναι τεχνικά ένα σύστημα 800 volt).

Μέχρι το τέλος της δεκαετίας, όπως λένε οι προμηθευτές, οι αρχιτεκτονικές των 800 volt θα είναι η κυρίαρχη τεχνολογία, καθώς εμφανίζονται όλο και περισσότερες αποκλειστικές ηλεκτρικές πλατφόρμες όπως η E-GMP της Hyundaiκαι η PPE του Ομίλου Volkswagen.

«Το 2025, η πλειονότητα των εφαρμογών που θα κυκλοφορήσουν στην αγορά θα είναι 800 volt», δήλωσε ο Dirk Kesselgruber, πρόεδρος του τμήματος ηλεκτρικών συστημάτων μετάδοσης κίνησης στην GKN, έναν από τους πολλούς προμηθευτές που έχουν αγκαλιάσει την τεχνολογία. Η GKN προσφέρει τώρα πολλά ανταλλακτικά έτοιμα για την αρχιτεκτονική των 800 Volt, όπως e-axles, με στόχο την έναρξη της σειράς παραγωγής το 2025.

Διπλάσια ενέργεια, μικρότερος χρόνος φόρτισης

Αλλά τι είναι αυτό που κάνει τόσο σπουδαία τα συστήματα των 800 volt σε σύγκριση με τα υπάρχοντα των 400 volt;

Τα πλεονεκτήματα είναι πολλά, λένε οι ειδικοί, που προέρχονται από την απλή φυσική ότι μπορούν να αποδώσουν την ίδια ποσότητα ισχύος σε χαμηλότερο ρεύμα. «Διπλασιάζοντας την τάση και έχοντας το ίδιο ρεύμα, παίρνουμε διπλάσια ενέργεια σε ένα όχημα».

Το μεγαλύτερο πλεονέκτημα είναι ο κατά περίπου 50% ταχύτερος χρόνος φόρτισης για το ίδιο μέγεθος μπαταρίας. Ως αποτέλεσμα, οι μπαταρίες -το πιο δαπανηρό εξάρτημα σε ένα ηλεκτρικό αυτοκίνητο- μπορούν να γίνουν μικρότερες και το συνολικό βάρος να μειωθεί, αυξάνοντας την απόδοση.

Επιπλέον, επειδή οι υψηλότερες τάσεις παρέχουν την ίδια ποσότητα ισχύος με λιγότερο ρεύμα, τα καλώδια μπορούν να γίνουν μικρότερα και ελαφρύτερα, περιορίζοντας την κατανάλωση δαπανηρού και βαριού χαλκού. Επίσης χάνεται λιγότερη ενέργεια, που σημαίνει καλύτερη αυτονομία και βελτιωμένη απόδοση κινητήρα (χάρη και στο χαμηλότερο βάρος). Και επίσης υπάρχει λιγότερη ανάγκη για περίπλοκα συστήματα διαχείρισης θερμότητας για να διασφαλιστεί ότι η μπαταρία λειτουργεί σε βέλτιστες θερμοκρασίες.

Φόρτιση σε σύντομο χρόνο

Αλλά με τους περισσότερους υπάρχοντες σταθμούς φόρτισης να βασίζονται σε συστήματα 400 volt, εξακολουθεί να υπάρχει πλεονέκτημα για αυτοκίνητα με αρχιτεκτονική 800 volt;

Ναι, λένε οι ειδικοί, αλλά θα χρειαστούν υποδομές φόρτισης 800 volt για να επωφεληθούν πλήρως. «Μεγάλο μέρος των υπαρχόντων υποδομών γρήγορης φόρτισης DC είναι για οχήματα 400 volt», δήλωσε ο Husted της BorgWarner. «Για να επιτρέπεται η ταχύτερη φόρτιση που τα 800 volt επιτρέπουν, θα χρειαστεί η τελευταία γενιά ταχυφορτιστών DC υψηλής τάσης και υψηλής ισχύος."

Αυτά τα δημόσια δίκτυα φόρτισης με την υψηλότερη ταχύτητα είναι μέχρι στιγμής περιορισμένα. Στην Ευρώπη, υπάρχει το Ionity, από τη συνεργασία πολλών εταιρειών (όπως την Audi και την Porsche) με έναν αριθμό σημείων φόρτισης αυτοκινητόδρομων τεχνολογίας 800 volt και 350 kW.

«Ένας φορτιστής 350 kW μεταφράζεται σε πέντε έως επτά λεπτά χρόνο φόρτισης για 100 χλμ.», δήλωσε ο Otmar Scharrer, αντιπρόεδρος τεχνολογίας ηλεκτροκίνησης στην ZF, περίπου ο ίδιος χρόνος που χρειάζεται για ένα διάλειμμα για καφέ. «Αυτό είναι πραγματικά μια αλλαγή του παιχνιδιού, κάτι που θα οδηγήσει στην αποδοχή της ηλεκτροκίνησης», είπε χαρακτηριστικά.

Σύμφωνα με την Porsche, χρειάζονται περίπου 80 λεπτά για να προστεθεί αυτονομία 400 km σε έναν τυπικό σταθμό 400 volt και 50 kw. Αυτός ο χρόνος πέφτει στα 40 λεπτά στα 100 kw. Εάν τα βύσματα φόρτισης ψύχονται προσθέτοντας κόστος, βάρος και πολυπλοκότητα, ο χρόνος μπορεί να πέσει στα 30 λεπτά. Με την τεχνολογία των 800 volt θα έπεφτε σε περίπου 15 λεπτά. Η μετατόπιση σε υψηλότερη τάση είναι επομένως αναπόφευκτη στην προσπάθεια επίτευξης σύντομων χρόνων φόρτισης.

Η Audi για παράδειγμα, λέει ότι το A6 Avant e-tron concept, που βασίζεται στην ίδια αρχιτεκτονική PPE με την Taycan, μπορεί να λάβει αρκετή ενέργεια σε μόλις 10 λεπτά σε ένα σταθμό ταχείας φόρτισης για να διανύσει περίπου 300 χιλιόμετρα.

Εγκατάσταση μικρότερων μπαταριών

Εάν οι χρόνοι γρήγορης φόρτισης μικρύνουν, σημαίνει ότι δεν θα χρειάζονται πλέον όλο και μεγαλύτερες μπαταρίες για την εξάλειψη του «range anxiety». Φυσικά, οι αυτοκινητοβιομηχανίες μπορούν να επιλέξουν να επωφεληθούν από την ταχύτερη φόρτιση κρατώντας το ίδιο πακέτο μπαταριών, αλλά με τα ηλεκτρικά οχήματα να μην έχουν ακόμη το ίδιο κόστος με τα αυτοκίνητα εσωτερικής καύσης, μια μικρότερη μπαταρία μπορεί να είναι η καλύτερη επιλογή για οικονομικούς λόγους, λέει ο Scharrer της ZF. «Δεν έχει νόημα» να εξοπλίζουμε ένα mainstream συμπαγές αυτοκίνητο όπως το Ioniq 5 με πολύ μεγάλη μπαταρία, είπε.

Κατά την άποψη του Scharrer, το ιδανικό μέγεθος μπαταρίας για ένα τέτοιο αυτοκίνητο θα ήταν 55 kWh, σύμφωνα με τη μικρότερη επιλογή 58 kWh που προσφέρει η Hyundai (διατίθεται επίσης και ένα μεγαλύτερο πακέτο 73 kWh) με τους χρόνους φόρτισης από το 5 στο 80% να πέφτουν στα 10 λεπτά. «Είναι μια μεγάλη πρόκληση, αλλά συνέβη στο εργαστήριο», δήλωσε. Ένας συνδυασμός φόρτισης 800 volt, τόσο στο όχημα όσο και στην υποδομή, καθώς και βελτιωμένα τσιπ θα μπορούσε να το κάνει πραγματικότητα, είπε.

Πού είναι τα αυτοκίνητα των 800 volt;

Εάν η τεχνολογία των 800 volt είναι ξεκάθαρα ανώτερη και τόσο αναπόφευκτη, γιατί σχεδόν όλα τα ηλεκτρικά αυτοκίνητα εξακολουθούν να βασίζονται σε συστήματα 400 volt, όπως όλα εκείνα των ηγετών της αγοράς Tesla και VW;

«Είναι μια πολύ λογική ερώτηση αλλά δύσκολο να απαντηθεί», είπε ο Scharrer. Η απάντηση βρίσκεται εν μέρει στην «ευκολία» και το προηγούμενο, είπε. Το τυπικό σπίτι χρησιμοποιεί τριφασικό ρεύμα 380 volt (οι ρυθμοί τάσης είναι στην πραγματικότητα ένα εύρος και όχι ένας σταθερός αριθμός), επομένως η υποδομή φόρτισης υπήρχε ήδη όταν οι αυτοκινητοβιομηχανίες άρχισαν να λανσάρουν plug-in υβριδικά και πλήρως ηλεκτρικά αυτοκίνητα.

Και το πρώτο κύμα ηλεκτρικών αυτοκινήτων κατασκευάστηκε σε εξαρτήματα που αναπτύχθηκαν για plug-in υβριδικά, τα οποία βασίζονται στα 400 volt. Όταν ξεκίνησαν οι κατασκευαστές με plug-in υβριδικά, μετέφεραν την εμπειρία υψηλής τάσης στα πρώτα ηλεκτρικά οχήματα με μπαταρία. «Όταν όλοι ξεκίνησαν στα 400 volt, νομίζω ότι το σκεπτικό ήταν ότι αυτό ήταν ένα υπάρχον επίπεδο τάσης στις υποδομές παντού», είπε. «Ήταν διαθέσιμο και προσβάσιμο».

Είναι απλώς θέμα χρόνου να βγει στην αγορά ένα κύμα ηλεκτρικών οχημάτων 800 volt, λένε οι προμηθευτές. Υπάρχουν λίγες τεχνικές προκλήσεις, λένε, αλλά τα εξαρτήματα πρέπει να αναπτυχθούν και να δοκιμαστούν. Το κόστος είναι ένα θέμα, αλλά η πτώση του θα έρθει με την οικονομία κλίμακας, την προοπτική μικρότερων μπαταριών και τη χρήση λιγότερου χαλκού, λένε.

Η Volvo (και η θυγατρική της Polestar), η Stellantis και η GM  έχουν πει ότι τα μελλοντικά μοντέλα θα χρησιμοποιούν την τεχνολογία των 800 volt. Το VW Group σχεδιάζει μια σειρά οχημάτων πάνω στην πλατφόρμα PPE, όπως την νέα αμιγώς ηλεκτρική Macan και το station wagon A6 Avant e-tron.

Πολλές αυτοκινητοβιομηχανίες με έδρα την Κίνα έχουν ανακοινώσει ότι θα κινηθούν σε αρχιτεκτονικές 800 volt, όπως οι XPeng, Nio, Li Auto και BYD, αλλά και η Lotus που ανήκει στην Geely, και μόλις παρουσίασε το ηλεκτρικό SUV Eletre.

ΠΗΓΗ: Automotive News Europe