I 2021 vil det globale salg af elbiler tegne sig for 9 % af det samlede salg af personbiler.
For at øge dette tal, udover at investere kraftigt i nye forretningslandskaber for at accelerere udviklingen, fremstillingen og promoveringen af elektrificering, arbejder bilproducenter og leverandører også hårdt på at forberede sig på den næste generation af køretøjskomponenter.
Eksempler omfatter solid-state-batterier, aksialstrømsmotorer og 800-volt elektriske systemer, der lover at halvere opladningstiden, drastisk reducere batteristørrelsen og -omkostningerne og forbedre drivlinjens effektivitet.
Indtil videre har kun en håndfuld nye biler brugt et 800-volt system i stedet for de almindelige 400.
Modeller med 800-volt-systemer, der allerede er på markedet, er: Porsche Taycan, Audi E-tron GT, Hyundai Ioniq 5 og Kia EV6. Lucid Air-limousinen bruger en 900-volt-arkitektur, selvom brancheeksperter mener, at det teknisk set er et 800-volt-system.
Fra leverandører af elbilkomponenter vil 800-volt batteriarkitektur være den dominerende teknologi ved udgangen af 2020'erne, især i takt med at flere og flere dedikerede 800-volt-arkitekturerede fuldt elektriske platforme dukker op, såsom Hyundais E-GMP og PPE fra Volkswagen Group.
Hyundai Motors modulære elektriske E-GMP-platform leveres af Vitesco Technologies, et drivlinjefirma udskilt fra Continental AG, for at levere 800-volt invertere; Volkswagen Group PPE er en 800-volt batteriarkitektur udviklet i fællesskab af Audi og Porsche. Modulær elbilplatform.
"I 2025 vil modeller med 800-volt-systemer blive mere almindelige," sagde Dirk Kesselgruber, præsident for GKNs division for elektriske drivlinjer, en teknologiudviklingsvirksomhed. GKN er også en af flere Tier 1-leverandører, der bruger teknologien og leverer komponenter såsom 800-volt elektriske aksler med sigte mod masseproduktion i 2025.
Han fortalte Automotive News Europe: "Vi tror, at 800-voltssystemet vil blive mainstream. Hyundai har også bevist, at det kan være lige så konkurrencedygtigt på prisen."
I USA starter Hyundai IQNIQ 5 ved $43.650, hvilket er mere stabilt end gennemsnitsprisen på $60.054 for elbiler i februar 2022, og kan accepteres af flere forbrugere.
"800 volt er det logiske næste skridt i udviklingen af rent elektriske køretøjer," sagde Alexander Reich, chef for innovativ effektelektronik hos Vitesco, i et interview.
Udover at levere 800-volt invertere til Hyundais modulære elektriske E-GMP-platform har Vitesco sikret sig andre store kontrakter, herunder invertere til en stor nordamerikansk bilproducent og to førende elbiler i Kina og Japan. Leverandøren leverer motoren.
Segmentet for 800-volt elektriske systemer vokser hurtigere end forventet for bare et par år siden, og kunderne bliver stærkere, sagde Harry Husted, teknologidirektør hos den amerikanske bildelleverandør BorgWarner, via e-mail. Leverandøren har også vundet nogle ordrer, herunder et integreret drivmodul til et kinesisk luksusmærke.
1. Hvorfor er 800 volt det "logiske næste skridt"?
Hvad er højdepunkterne ved 800-volt-systemet sammenlignet med det eksisterende 400-volt-system?
For det første kan de levere den samme effekt ved en lavere strømstyrke. Forøg opladningstiden med 50% med samme batteristørrelse.
Som følge heraf kan batteriet, den dyreste komponent i et elbil, gøres mindre, hvilket øger effektiviteten og reducerer den samlede vægt.
Otmar Scharrer, senior vicepræsident for elektrificeret drivlinjeteknologi hos ZF, udtalte: "Prisen på elbiler er endnu ikke på samme niveau som for benzinbiler, og et mindre batteri ville være en god løsning. Det giver heller ikke mening i sig selv at have et meget stort batteri i en almindelig kompaktmodel som Ioniq 5."
"Ved at fordoble spændingen og den samme strømstyrke kan bilen få dobbelt så meget energi," sagde Reich. "Hvis opladningstiden er hurtig nok, behøver elbilen muligvis ikke at bruge tid på at køre en rækkevidde på 1.000 kilometer."
For det andet, fordi højere spændinger giver den samme effekt med mindre strøm, kan kabler og ledninger også laves mindre og lettere, hvilket reducerer forbruget af dyrt og tungt kobber.
Tabt energi vil også blive reduceret tilsvarende, hvilket resulterer i bedre udholdenhed og forbedret motorydelse. Og der kræves ikke et komplekst termisk styringssystem for at sikre, at batteriet fungerer ved den optimale temperatur.
Endelig kan 800-volt-systemet, når det kombineres med den nye siliciumkarbid-mikrochipteknologi, øge drivlinjens effektivitet med op til 5 procent. Denne chip mister kun lidt energi ved skift og er særligt effektiv til regenerativ bremsning.
Fordi de nye siliciumcarbidchips bruger mindre rent silicium, kan omkostningerne være lavere, og flere chips kan leveres til bilindustrien, sagde leverandørerne. Fordi andre industrier har en tendens til at bruge chips udelukkende lavet af silicium, konkurrerer de med bilproducenter på halvlederproduktionslinjen.
"Afslutningsvis er udviklingen af 800-voltssystemer afgørende," konkluderer Kessel Gruber fra GKN.
2. Netværkslayout for 800-volt ladestation
Her er et andet spørgsmål: De fleste af de eksisterende ladestandere er baseret på 400-volt-systemet, er der virkelig en fordel ved biler, der bruger 800-volt-systemet?
Svaret fra brancheeksperter er: ja. Selvom køretøjet har brug for en 800 volt-baseret ladeinfrastruktur.
"Det meste af den eksisterende infrastruktur til DC-hurtigopladning er til 400-volt køretøjer," sagde Hursted. "For at opnå 800-volt hurtigopladning har vi brug for den nyeste generation af højspændings- og højtydende DC-hurtigopladere."
Det er ikke et problem for hjemmeopladning, men indtil videre er de hurtigste offentlige ladenetværk i USA begrænsede. Reich mener, at problemet er endnu større for ladestandere på motorveje.
I Europa er 800-volt-ladenetværk dog i fremgang, og Ionity har en række 800-volt, 350 kilowatt-ladepunkter til motorveje over hele Europa.
Ionity EU er et partnerskabsprojekt mellem flere bilproducenter for et netværk af højtydende ladestationer til elbiler, grundlagt af BMW Group, Daimler AG, Ford Motor og Volkswagen. I 2020 kom Hyundai Motor ind som den femtestørste aktionær.
"En 800-volt, 350-kilowatt oplader betyder en opladningstid på 5-7 minutter over 100 kilometer," siger Schaller fra ZF. "Det er bare en kop kaffe."
"Dette er virkelig en banebrydende teknologi. Det vil også hjælpe bilindustrien med at overbevise flere mennesker om at omfavne elbiler."
Ifølge en nylig rapport fra Porsche tager det omkring 80 minutter at tilføje 400 miles rækkevidde i et typisk 50 kW, 400V kraftværk; 40 minutter, hvis det er 100 kW; og hvis ladestikket afkøles (omkostninger, vægt og kompleksitet), hvilket yderligere kan reducere tiden til 30 minutter.
"Derfor er en overgang til højere spændinger uundgåelig i jagten på at opnå hurtigere opladning," konkluderede rapporten. Porsche mener, at med en ladespænding på 800 volt ville tiden falde til omkring 15 minutter.
Genopladning lige så nemt og hurtigt som at tanke op - der er en god chance for, at det sker.
3. Pionerer i konservative brancher
Hvis 800-volt-teknologien virkelig er så god, er det værd at spørge, hvorfor næsten alle elbiler, med undtagelse af de førnævnte modeller, stadig er baseret på 400-volt-systemer, selv markedslederne Tesla og Volkswagen.
Schaller og andre eksperter tilskriver årsagerne "bekvemmelighed" og "at være en brancheførende".
Et typisk hus bruger 380 volt trefaset vekselstrøm (spændingshastigheden er faktisk et interval, ikke en fast værdi), så da bilproducenter begyndte at udrulle plug-in-hybrider og rent elbiler, var ladeinfrastrukturen allerede der. Og den første bølge af elbiler var bygget på komponenter udviklet til plug-in-hybrider, som var baseret på 400-volt-systemer.
"Når alle er på 400 volt, betyder det, at det er det spændingsniveau, der er tilgængeligt i infrastrukturen overalt," sagde Schaller. "Det er det mest bekvemme, det er umiddelbart tilgængeligt. Så folk tænker ikke for meget. Beslutter sig med det samme."
Kessel Gruber anerkender Porsche som en pioner inden for 800-voltssystemet, fordi det fokuserede mere på ydeevne end praktisk anvendelighed.
Porsche vover at revurdere, hvad branchen har taget med sig fra fortiden. Han spørger sig selv: "Er dette virkelig den bedste løsning?" "Kan vi designe den fra bunden?" Det er det smukke ved at være en højtydende bilproducent.
Brancheeksperter er enige om, at det kun er et spørgsmål om tid, før flere 800-volts elbiler kommer på markedet.
Der er ikke mange tekniske udfordringer, men dele skal udvikles og valideres; omkostninger kan være et problem, men med skala, mindre celler og mindre kobber, vil lave omkostninger snart komme.
Volvo, Polestar, Stellantis og General Motors har allerede udtalt, at fremtidige modeller vil bruge teknologien.
Volkswagen-koncernen planlægger at lancere en række biler på sin 800-volt PPE-platform, herunder en ny Macan og en stationcar baseret på det nye A6 Avant E-tron-koncept.
En række kinesiske bilproducenter har også annonceret en overgang til 800-volts arkitektur, herunder Xpeng Motors, NIO, Li Auto, BYD og Geely-ejede Lotus.
"Med Taycan og E-tron GT har du et køretøj med klasseførende ydeevne. Ioniq 5 er et bevis på, at en overkommelig familiebil er mulig," konkluderede Kessel Gruber. "Hvis disse få biler kan gøre det, så kan alle biler gøre det."
Opslagstidspunkt: 19. april 2022