Tlf
0086-516-83913580
E-mail
[e-mail beskyttet]

800-volts elektrisk system - nøglen til at forkorte ladetiden for nye energikøretøjer

I 2021 vil det globale salg af elbiler udgøre 9 % af det samlede salg af personbiler.

For at øge dette tal, ud over at investere massivt i nye forretningslandskaber for at accelerere udviklingen, fremstillingen og promoveringen af ​​elektrificering, er bilproducenter og leverandører også i gang med at forberede sig på den næste generation af køretøjskomponenter.

Eksempler omfatter solid-state-batterier, aksial-flow-motorer og 800-volt elektriske systemer, der lover at halvere opladningstiden, reducere batteristørrelsen og omkostningerne drastisk og forbedre drivsystemets 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 industrieksperter mener, at det teknisk set er et 800-volt-system.

Fra el-komponentleverandørers perspektiv vil 800-volts batteriarkitektur være den dominerende teknologi i slutningen af ​​2020'erne, især efterhånden som flere og flere dedikerede 800-volts-arkitektur helelektriske platforme dukker op, såsom Hyundais E-GMP og PPE af Volkswagen-koncernen.

Hyundai Motors E-GMP modulære elektriske platform leveres af Vitesco Technologies, et drivlinjefirma udskilt fra Continental AG, for at levere 800-volt invertere;Volkswagen Group PPE er en 800-volts batteriarkitektur udviklet i fællesskab af Audi og Porsche.Modulær elbilplatform.

"I 2025 vil modeller med 800-volts systemer blive mere almindelige," sagde Dirk Kesselgruber, formand for GKN's division for elektriske drivlinjer, en teknologiudviklingsvirksomhed.GKN er også en af ​​flere Tier 1-leverandører, der bruger teknologien, og leverer komponenter som 800-volt elektriske aksler med henblik på masseproduktion i 2025.

Han fortalte Automotive News Europe: "Vi tror, ​​at 800-volts systemet 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 jordet end gennemsnitsprisen på $60.054 for elektriske køretøjer i februar 2022, og kan accepteres af flere forbrugere.

"800 volt er det logiske næste skridt i udviklingen af ​​rene elektriske køretøjer," sagde Alexander Reich, leder af innovativ kraftelektronik hos Vitesco, i et interview.

Ud over at levere 800-volt invertere til Hyundais E-GMP modulære elektriske 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.

800-volts elektriske systemer-segmentet vokser hurtigere end forventet for blot et par år siden, og kunderne vokser sig stærkere, sagde Harry Husted, teknologichef hos den amerikanske leverandør af autodele BorgWarner, via e-mail.interesse.Leverandøren har også vundet nogle ordrer, herunder et integreret drevmodul til et kinesisk luksusmærke.

图2

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 strøm.Øg opladningstiden med 50 % med samme batteristørrelse.

Som et resultat kan batteriet, den dyreste komponent i et elektrisk køretøj, gøres mindre, hvilket øger effektiviteten og reducerer den samlede vægt.

Otmar Scharrer, senior vicepræsident for elektrificeret drivlinjeteknologi hos ZF, sagde: "Udgifterne til elektriske køretøjer er endnu ikke på samme niveau som benzinbiler, og et mindre batteri ville være en god løsning. Også at have et meget stort batteri i en mainstream kompakt model som Ioniq 5 giver ikke mening i sig selv.”

"Ved at fordoble spændingen og den samme strøm kan bilen få dobbelt så meget energi," sagde Reich."Hvis opladningstiden er hurtig nok, behøver elbilen måske ikke bruge tid på at forfølge en rækkevidde på 1.000 kilometer."

For det andet, fordi højere spændinger giver den samme effekt med mindre strøm, kan kabler og ledninger også gøres 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 motorisk ydeevne.Og der kræves ikke noget komplekst termisk styringssystem for at sikre, at batteriet fungerer ved den optimale temperatur.

Endelig, når det parres med ny siliciumcarbid-mikrochipteknologi, kan 800-volt-systemet øge drivaggregatets effektivitet med op til 5 procent.Denne chip mister kun lidt energi ved omskiftning og er særlig effektiv til regenerativ bremsning.

Fordi de nye siliciumcarbidchips bruger mindre rent silicium, kan omkostningerne være lavere, og flere chips kan leveres til bilindustrien, sagde leverandører.Fordi andre industrier har tendens til at bruge siliciumchips, konkurrerer de med bilproducenter på halvlederproduktionslinjen.

"Afslutningsvis er udviklingen af ​​800-volts systemer afgørende," slutter GKNs Kessel Gruber.

 

2. 800-volt ladestation netværk layout

 

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 givet af brancheeksperter er: ja.Selvom køretøjet har brug for en 800 volt baseret opladningsinfrastruktur.

"Det meste af den eksisterende DC hurtigopladningsinfrastruktur er til 400-volt køretøjer," sagde Hursted."For at opnå 800 volt hurtig opladning har vi brug for den seneste generation af højspændings- og højeffekt DC-hurtigopladere."

Det er ikke et problem for hjemmeopladning, men indtil videre er de hurtigste offentlige opladningsnetværk i USA begrænset.Reich mener, at problemet er endnu sværere for motorvejs ladestandere.

I Europa er 800-volts opladningsnetværk dog i fremmarch, og Ionity har en række 800-volts, 350-kilowatt motorvejsopladningspunkter i hele Europa.

Ionity EU er et partnerskabsprojekt for flere bilproducenter for et netværk af højeffektladestationer til elbiler, grundlagt af BMW Group, Daimler AG, Ford Motor og Volkswagen.I 2020 kom Hyundai Motor til som den femtestørste aktionær.

"En 800-volt, 350-kilowatt-oplader betyder en 100-kilometers opladningstid på 5-7 minutter," siger ZF's Schaller."Det er bare en kop kaffe."

"Dette er virkelig en forstyrrende teknologi. Det vil også hjælpe bilindustrien med at overbevise flere mennesker om at omfavne elektriske køretøjer."

Ifølge en nylig rapport fra Porsche tager det omkring 80 minutter at tilføje 250 miles rækkevidde i et typisk 50kW, 400V kraftværk;40 minutter, hvis det er 100kW;ved køling af ladestikket (omkostninger , vægt og kompleksitet), hvilket yderligere kan reducere tiden til 30 minutter.

"Derfor er en overgang til højere spændinger uundgåelig i bestræbelserne på at opnå højere hastigheder," konkluderede rapporten.Porsche mener, at med en 800-volts ladespænding ville tiden falde til omkring 15 minutter.

Genopladning lige så let og hurtig som tankning - der er en god chance for, at det sker.

图3

3. Pionerer i konservative industrier

 

Hvis 800-volt-teknologien virkelig er så god, er det værd at spørge, hvorfor, med undtagelse af de førnævnte modeller, næsten alle elektriske køretøjer stadig er baseret på 400-volt-systemer, selv markedslederne Tesla og Volkswagen.?

Schaller og andre eksperter tilskriver grundene til "bekvemmelighed" og "at være en industri først."

Et typisk hus bruger 380 volt trefaset AC (spændingshastigheden er faktisk en rækkevidde, ikke en fast værdi), så da bilproducenter begyndte at udrulle plug-in hybrider og rene elektriske køretøjer, var opladningsinfrastrukturen der allerede.Og den første bølge af elektriske køretøjer blev bygget på komponenter udviklet til plug-in hybrider, som var baseret på 400-volts systemer.

"Når alle er på 400 volt, betyder det, at det er niveauet af spænding, der er tilgængeligt i infrastrukturen overalt," sagde Schaller."Det er det mest bekvemme, det er umiddelbart tilgængeligt. Så folk tænker ikke for meget. Det besluttede sig med det samme."

Kessel Gruber krediterer Porsche som en pioner inden for 800-volt-systemet, fordi det fokuserede mere på ydeevne end praktisk.

Porsche vover at revurdere, hvad branchen har overført fra fortiden.Han spørger sig selv: "Er dette virkelig den bedste løsning?""Kan vi designe det 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-volt 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 Group 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 et skift til 800-volt 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 familiebil til en overkommelig pris er mulig," konkluderede Kessel Gruber."Hvis hvis disse få biler kan gøre det, så kan hver bil gøre det."


Indlægstid: 19-apr-2022