En 2021, as vendas globais de vehículos eléctricos representarán o 9 % das vendas totais de turismos.
Para aumentar esa cifra, ademais de investir fortemente en novos panoramas empresariais para acelerar o desenvolvemento, a fabricación e a promoción da electrificación, os fabricantes e provedores de automóbiles tamén se están a devanar os sesos para prepararse para a próxima xeración de compoñentes para vehículos.
Algúns exemplos son as baterías de estado sólido, os motores de fluxo axial e os sistemas eléctricos de 800 voltios que prometen reducir á metade os tempos de carga, reducir drasticamente o tamaño e o custo da batería e mellorar a eficiencia da transmisión.
Ata o de agora, só un puñado de coches novos empregaron un sistema de 800 voltios en lugar dos 400 habituais.
Os modelos con sistemas de 800 voltios que xa están no mercado son: Porsche Taycan, Audi E-tron GT, Hyundai Ioniq 5 e Kia EV6. A limusina Lucid Air usa unha arquitectura de 900 voltios, aínda que os expertos do sector cren que tecnicamente é un sistema de 800 voltios.
Desde a perspectiva dos provedores de compoñentes para vehículos eléctricos, a arquitectura de baterías de 800 voltios será a tecnoloxía dominante a finais da década de 2020, especialmente a medida que xurdan cada vez máis plataformas totalmente eléctricas dedicadas a arquitectura de 800 voltios, como a E-GMP de Hyundai e a PPE do Grupo Volkswagen.
A plataforma eléctrica modular E-GMP de Hyundai Motor é subministrada por Vitesco Technologies, unha empresa de sistemas de propulsión escindida de Continental AG, para fornecer inversores de 800 voltios; Volkswagen Group PPE é unha arquitectura de batería de 800 voltios desenvolvida conxuntamente por Audi e Porsche. Plataforma modular para vehículos eléctricos.
«Para 2025, os modelos con sistemas de 800 voltios serán máis comúns», afirmou Dirk Kesselgruber, presidente da división de transmisión eléctrica de GKN, unha empresa de desenvolvemento tecnolóxico. GKN é tamén un dos varios provedores de nivel 1 que empregan a tecnoloxía, subministrando compoñentes como eixes eléctricos de 800 voltios, coa vista posta na produción en masa en 2025.
Declarou a Automotive News Europe: «Cremos que o sistema de 800 voltios se converterá na norma. Hyundai tamén demostrou que pode ser igualmente competitivo en canto a prezo».
Nos Estados Unidos, o Hyundai IQNIQ 5 ten un prezo inicial de 43.650 dólares, un prezo máis axustado que o prezo medio de 60.054 dólares para os vehículos eléctricos en febreiro de 2022, e pode ser aceptado por máis consumidores.
«800 voltios é o seguinte paso lóxico na evolución dos vehículos totalmente eléctricos», dixo nunha entrevista Alexander Reich, xefe de electrónica de potencia innovadora en Vitesco.
Ademais de subministrar inversores de 800 voltios para a plataforma eléctrica modular E-GMP de Hyundai, Vitesco conseguiu outros contratos importantes, incluídos inversores para un importante fabricante de automóbiles norteamericano e dous vehículos eléctricos líderes en China e Xapón. O provedor fornece o motor.
O segmento dos sistemas eléctricos de 800 voltios está a crecer máis rápido do esperado hai só uns anos, e os clientes son cada vez máis fortes, dixo por correo electrónico Harry Husted, director de tecnoloxía do provedor estadounidense de pezas de automóbiles BorgWarner. O provedor tamén conseguiu algúns pedidos, incluído un módulo de accionamento integrado para unha marca de luxo chinesa.
1. Por que 800 voltios son o "seguinte paso lóxico"?
Cales son os aspectos máis destacados do sistema de 800 voltios en comparación co sistema existente de 400 voltios?
En primeiro lugar, poden fornecer a mesma potencia a unha corrente máis baixa. Aumentar o tempo de carga nun 50 % co mesmo tamaño de batería.
Como resultado, a batería, o compoñente máis caro dun vehículo eléctrico, pode facerse máis pequena, o que aumenta a eficiencia e reduce o peso total.
Otmar Scharrer, vicepresidente sénior de tecnoloxía de tren motriz electrificado en ZF, afirmou: «O custo dos vehículos eléctricos aínda non está ao mesmo nivel que o dos vehículos de gasolina, e unha batería máis pequena sería unha boa solución. Ademais, ter unha batería moi grande nun modelo compacto convencional como o Ioniq 5 non ten sentido en si mesmo».
«Duplicando a voltaxe e a mesma corrente, o coche pode obter o dobre de enerxía», dixo Reich. «Se o tempo de carga é o suficientemente rápido, o coche eléctrico pode non ter que perder tempo percorrendo unha autonomía de 1.000 quilómetros».
En segundo lugar, debido a que as voltaxes máis altas proporcionan a mesma potencia con menos corrente, os cables e fíos tamén poden facerse máis pequenos e lixeiros, o que reduce o consumo de cobre caro e pesado.
A enerxía perdida tamén se reducirá en consecuencia, o que resultará nunha mellor resistencia e nun mellor rendemento do motor. E non se require ningún sistema complexo de xestión térmica para garantir que a batería funcione á temperatura óptima.
Finalmente, cando se combina coa tecnoloxía emerxente de microchips de carburo de silicio, o sistema de 800 voltios pode aumentar a eficiencia do tren motriz ata nun 5 por cento. Este chip perde pouca enerxía ao cambiar e é especialmente eficaz para a freada rexenerativa.
Dado que os novos chips de carburo de silicio empregan menos silicio puro, o custo podería ser menor e poderíanse subministrar máis chips á industria automobilística, segundo os provedores. Dado que outras industrias tenden a empregar chips totalmente de silicio, compiten cos fabricantes de automóbiles na liña de produción de semicondutores.
«En conclusión, o desenvolvemento de sistemas de 800 voltios é crucial», conclúe Kessel Gruber, de GKN.
2. Deseño da rede de estacións de carga de 800 voltios
Aquí tes outra pregunta: a maioría das estacións de carga existentes baséanse no sistema de 400 voltios. Hai realmente algunha vantaxe en que os coches usen o sistema de 800 voltios?
A resposta que dan os expertos do sector é: si. Aínda que o vehículo precisa unha infraestrutura de carga baseada en 800 voltios.
«A maior parte da infraestrutura de carga rápida de CC existente é para vehículos de 400 voltios», dixo Hursted. «Para lograr unha carga rápida de 800 voltios, necesitamos a última xeración de cargadores rápidos de CC de alta tensión e alta potencia».
Iso non é un problema para a carga doméstica, pero ata o de agora as redes públicas de carga máis rápidas dos Estados Unidos son limitadas. Reich cre que o problema é aínda máis grave para as estacións de carga nas autoestradas.
Non obstante, en Europa, as redes de carga de sistemas de 800 voltios están en auxe e Ionity ten varios puntos de carga en autoestradas de 800 voltios e 350 quilovatios en toda Europa.
Ionity EU é un proxecto de colaboración entre varios fabricantes de automóbiles para unha rede de estacións de carga de alta potencia para vehículos eléctricos, fundado por BMW Group, Daimler AG, Ford Motor e Volkswagen. En 2020, Hyundai Motor uniuse como o quinto maior accionista.
«Un cargador de 800 voltios e 350 quilovatios supón un tempo de carga de 100 quilómetros de 5 a 7 minutos», afirma Schaller, de ZF. «Iso é só unha cunca de café».
"Esta é unha tecnoloxía verdadeiramente disruptiva. Tamén axudará á industria automobilística a convencer a máis xente de que adopte os vehículos eléctricos."
Segundo un informe recente de Porsche, tárdanse uns 80 minutos para engadir 400 quilómetros de autonomía nunha central eléctrica típica de 50 kW e 400 V; 40 minutos se é de 100 kW; se se arrefría o enchufe de carga (custos, peso e complexidade), o que pode reducir aínda máis o tempo a 30 minutos.
«Polo tanto, na procura de lograr unha carga a maior velocidade, unha transición a voltaxes máis altas é inevitable», concluíu o informe. Porsche cre que cunha voltaxe de carga de 800 voltios, o tempo baixaría a uns 15 minutos.
Recargar é tan doado e rápido como repostar: hai unha boa probabilidade de que suceda.
3. Pioneiros en industrias conservadoras
Se a tecnoloxía de 800 voltios é realmente tan boa, paga a pena preguntarse por que, coa excepción dos modelos mencionados anteriormente, case todos os vehículos eléctricos aínda se basean en sistemas de 400 voltios, mesmo os líderes do mercado Tesla e Volkswagen.
Schaller e outros expertos atribúen as razóns á "comodidade" e a "ser pioneiro na industria".
Unha casa típica usa 380 voltios de corrente alterna trifásica (a taxa de tensión é en realidade un rango, non un valor fixo), polo que cando os fabricantes de automóbiles comezaron a lanzar híbridos enchufables e vehículos totalmente eléctricos, a infraestrutura de carga xa estaba alí. E a primeira onda de vehículos eléctricos construíuse sobre compoñentes desenvolvidos para híbridos enchufables, que se baseaban en sistemas de 400 voltios.
«Cando todo o mundo ten 400 voltios, significa que ese é o nivel de voltaxe dispoñible na infraestrutura en todas partes», dixo Schaller. «É o máis cómodo, está dispoñible de inmediato. Así a xente non pensa demasiado. Deciden inmediatamente».
Kessel Gruber recoñece a Porsche como pioneira do sistema de 800 voltios porque se centraba máis no rendemento que na practicidade.
Porsche atrévese a reevaluar o que a industria herdou do pasado. Pregúntase: «É esta realmente a mellor solución?». «Podemos deseñala desde cero?». Esa é a beleza de ser un fabricante de automóbiles de alto rendemento.
Os expertos do sector coinciden en que é só cuestión de tempo que cheguen ao mercado máis vehículos eléctricos de 800 voltios.
Non hai moitos desafíos técnicos, pero hai que desenvolver e validar as pezas; o custo pode ser un problema, pero coa escala, as celas máis pequenas e menos cobre, o baixo custo chegará pronto.
Volvo, Polestar, Stellantis e General Motors xa afirmaron que os futuros modelos empregarán a tecnoloxía.
O Grupo Volkswagen ten previsto lanzar unha gama de coches sobre a súa plataforma PPE de 800 voltios, incluíndo un novo Macan e un familiar baseado no novo prototipo A6 Avant E-tron.
Varios fabricantes de automóbiles chineses tamén anunciaron a transición á arquitectura de 800 voltios, incluíndo Xpeng Motors, NIO, Li Auto, BYD e Lotus, propiedade de Geely.
«Co Taycan e o E-tron GT, tedes un vehículo cun rendemento líder na súa clase. O Ioniq 5 é a proba de que un coche familiar accesible é posible», concluíu Kessel Gruber. «Se estes poucos coches o poden conseguir, entón calquera coche pode facelo».
Data de publicación: 19 de abril de 2022