El 2021, les vendes mundials de vehicles elèctrics representaran el 9% de les vendes totals de turismes.
Per augmentar aquesta xifra, a més d'invertir fortament en nous escenaris empresarials per accelerar el desenvolupament, la fabricació i la promoció de l'electrificació, els fabricants d'automòbils i els proveïdors també s'estan trencant el cap per preparar-se per a la propera generació de components de vehicles.
Alguns exemples són les bateries d'estat sòlid, els motors de flux axial i els sistemes elèctrics de 800 volts que prometen reduir a la meitat els temps de càrrega, reduir dràsticament la mida i el cost de la bateria i millorar l'eficiència de la transmissió.
Fins ara, només un grapat de cotxes nous han utilitzat un sistema de 800 volts en lloc dels 400 comuns.
Els models amb sistemes de 800 volts que ja són al mercat són: Porsche Taycan, Audi E-tron GT, Hyundai Ioniq 5 i Kia EV6. La limusina Lucid Air utilitza una arquitectura de 900 volts, tot i que els experts de la indústria creuen que tècnicament és un sistema de 800 volts.
Des de la perspectiva dels proveïdors de components per a vehicles elèctrics, l'arquitectura de bateries de 800 volts serà la tecnologia dominant a finals de la dècada del 2020, especialment a mesura que sorgeixin més i més plataformes totalment elèctriques dedicades a l'arquitectura de 800 volts, com ara l'E-GMP de Hyundai i el PPE del Grup Volkswagen.
La plataforma elèctrica modular E-GMP de Hyundai Motor és proporcionada per Vitesco Technologies, una empresa de sistemes de propulsió escindida de Continental AG, per subministrar inversors de 800 volts; Volkswagen Group PPE és una arquitectura de bateria de 800 volts desenvolupada conjuntament per Audi i Porsche. Plataforma modular de vehicles elèctrics.
"El 2025, els models amb sistemes de 800 volts seran més comuns", va dir Dirk Kesselgruber, president de la divisió de transmissió elèctrica de GKN, una empresa de desenvolupament tecnològic. GKN també és un dels diversos proveïdors de nivell 1 que utilitzen la tecnologia, subministrant components com ara eixos elèctrics de 800 volts, amb la vista posada en la producció en massa el 2025.
Va dir a Automotive News Europe: "Creiem que el sistema de 800 volts esdevindrà una pràctica habitual. Hyundai també ha demostrat que pot ser igualment competitiu en preu".
Als Estats Units, el Hyundai IQNIQ 5 comença a 43.650 dòlars, un preu més ajustat que el preu mitjà de 60.054 dòlars per a vehicles elèctrics al febrer del 2022, i pot ser acceptat per més consumidors.
"800 volts és el següent pas lògic en l'evolució dels vehicles elèctrics purs", va dir en una entrevista Alexander Reich, cap d'electrònica de potència innovadora de Vitesco.
A més de subministrar inversors de 800 volts per a la plataforma elèctrica modular E-GMP de Hyundai, Vitesco ha aconseguit altres contractes importants, com ara inversors per a un important fabricant d'automòbils nord-americà i dos vehicles elèctrics líders a la Xina i el Japó. El proveïdor proporciona el motor.
El segment dels sistemes elèctrics de 800 volts està creixent més ràpidament del que s'esperava fa només uns anys, i els clients són cada cop més forts, va dir per correu electrònic Harry Husted, director de tecnologia del proveïdor de peces d'automòbils nord-americà BorgWarner. El proveïdor també ha aconseguit algunes comandes, inclòs un mòdul d'accionament integrat per a una marca de luxe xinesa.
1. Per què 800 volts són el "següent pas lògic"?
Quins són els aspectes més destacats del sistema de 800 volts en comparació amb el sistema existent de 400 volts?
En primer lloc, poden subministrar la mateixa potència a un corrent més baix. Augmenten el temps de càrrega en un 50% amb la mateixa mida de bateria.
Com a resultat, la bateria, el component més car d'un vehicle elèctric, es pot fer més petita, augmentant l'eficiència i reduint el pes total.
Otmar Scharrer, vicepresident sènior de tecnologia de sistemes de propulsió electrificats a ZF, va dir: "El cost dels vehicles elèctrics encara no està al mateix nivell que el dels vehicles de gasolina, i una bateria més petita seria una bona solució. A més, tenir una bateria molt gran en un model compacte convencional com l'Ioniq 5 no té sentit en si mateix".
"Duplicant el voltatge i el mateix corrent, el cotxe pot obtenir el doble d'energia", va dir Reich. "Si el temps de càrrega és prou ràpid, és possible que el cotxe elèctric no hagi de dedicar temps a recórrer una autonomia de 1.000 quilòmetres".
En segon lloc, com que els voltatges més alts proporcionen la mateixa potència amb menys corrent, els cables i fils també es poden fer més petits i lleugers, cosa que redueix el consum de coure car i pesat.
L'energia perduda també es reduirà en conseqüència, cosa que es traduirà en una millor resistència i un millor rendiment del motor. I no cal cap sistema complex de gestió tèrmica per garantir que la bateria funcioni a la temperatura òptima.
Finalment, quan es combina amb la tecnologia emergent de microxips de carbur de silici, el sistema de 800 volts pot augmentar l'eficiència del tren motriu fins a un 5%. Aquest xip perd poca energia en canviar i és particularment eficaç per a la frenada regenerativa.
Com que els nous xips de carbur de silici utilitzen menys silici pur, el cost podria ser menor i es podrien subministrar més xips a la indústria automobilística, van dir els proveïdors. Com que altres indústries tendeixen a utilitzar xips totalment de silici, competeixen amb els fabricants d'automòbils a la línia de producció de semiconductors.
"En conclusió, el desenvolupament de sistemes de 800 volts és crucial", conclou Kessel Gruber de GKN.
2. Disseny de la xarxa d'estacions de càrrega de 800 volts
Aquí teniu una altra pregunta: la majoria de les estacions de càrrega existents es basen en el sistema de 400 volts, hi ha realment algun avantatge que els cotxes utilitzin el sistema de 800 volts?
La resposta que donen els experts del sector és: sí. Tot i que el vehicle necessita una infraestructura de càrrega basada en 800 volts.
"La major part de la infraestructura de càrrega ràpida de CC existent és per a vehicles de 400 volts", va dir Hursted. "Per aconseguir una càrrega ràpida de 800 volts, necessitem l'última generació de carregadors ràpids de CC d'alt voltatge i alta potència".
Això no és un problema per a la càrrega domèstica, però fins ara les xarxes de càrrega públiques més ràpides dels EUA són limitades. Reich creu que el problema és encara més greu per a les estacions de càrrega a les autopistes.
A Europa, però, les xarxes de càrrega de sistemes de 800 volts estan en auge, i Ionity té diversos punts de càrrega d'autopista de 800 volts i 350 quilowatts a tot Europa.
Ionity EU és un projecte de col·laboració entre diversos fabricants d'automòbils per a una xarxa d'estacions de càrrega d'alta potència per a vehicles elèctrics, fundat per BMW Group, Daimler AG, Ford Motor i Volkswagen. El 2020, Hyundai Motor s'hi va unir com a cinquè accionista més gran.
"Un carregador de 800 volts i 350 quilowatts significa un temps de càrrega de 100 quilòmetres de 5 a 7 minuts", diu Schaller de ZF. "Això només és una tassa de cafè".
"Aquesta és una tecnologia realment disruptiva. També ajudarà la indústria automobilística a convèncer més gent perquè adopti els vehicles elèctrics."
Segons un informe recent de Porsche, es triguen uns 80 minuts a afegir 400 quilòmetres d'autonomia en una central elèctrica típica de 50 kW i 400 V; 40 minuts si és de 100 kW; si es refreda el connector de càrrega (costos, pes i complexitat), cosa que pot reduir encara més el temps a 30 minuts.
"Per tant, en la recerca per aconseguir una càrrega més ràpida, una transició a voltatges més alts és inevitable", va concloure l'informe. Porsche creu que amb un voltatge de càrrega de 800 volts, el temps baixaria a uns 15 minuts.
Recarregar és tan fàcil i ràpid com repostar: hi ha moltes possibilitats que passi.
3. Pioners en indústries conservadores
Si la tecnologia de 800 volts és realment tan bona, val la pena preguntar-se per què, amb l'excepció dels models esmentats anteriorment, gairebé tots els vehicles elèctrics encara es basen en sistemes de 400 volts, fins i tot els líders del mercat Tesla i Volkswagen.
Schaller i altres experts atribueixen els motius a la "comoditat" i a "ser una pionera en la indústria".
Una casa típica utilitza 380 volts de corrent altern trifàsic (el voltatge nominal és en realitat un interval, no un valor fix), de manera que quan els fabricants d'automòbils van començar a llançar híbrids endollables i vehicles elèctrics purs, la infraestructura de càrrega ja hi era. I la primera onada de vehicles elèctrics es va construir sobre components desenvolupats per a híbrids endollables, que es basaven en sistemes de 400 volts.
"Quan tothom té 400 volts, vol dir que aquest és el nivell de voltatge disponible a la infraestructura a tot arreu", va dir Schaller. "És el més convenient, està disponible immediatament. Així la gent no pensa massa. Es decideix immediatament".
Kessel Gruber atribueix a Porsche el mèrit de ser pioner del sistema de 800 volts perquè es centrava més en el rendiment que en la practicitat.
Porsche s'atreveix a reavaluar el que la indústria ha heretat del passat. Es pregunta: "És aquesta realment la millor solució?" "Podem dissenyar-la des de zero?" Aquesta és la bellesa de ser un fabricant d'automòbils d'alt rendiment.
Els experts de la indústria han coincidit que només és qüestió de temps que arribin més vehicles elèctrics de 800 volts al mercat.
No hi ha gaires reptes tècnics, però cal desenvolupar i validar les peces; el cost pot ser un problema, però amb escala, cel·les més petites i menys coure, aviat hi haurà un baix cost.
Volvo, Polestar, Stellantis i General Motors ja han declarat que els futurs models utilitzaran la tecnologia.
El Grup Volkswagen té previst llançar una gamma de cotxes sobre la seva plataforma PPE de 800 volts, incloent-hi un nou Macan i un familiar basat en el nou prototip A6 Avant E-tron.
Diversos fabricants d'automòbils xinesos també han anunciat un canvi a l'arquitectura de 800 volts, com ara Xpeng Motors, NIO, Li Auto, BYD i Lotus, propietat de Geely.
«Amb el Taycan i l'E-tron GT, teniu un vehicle amb un rendiment líder en la seva classe. L'Ioniq 5 és la prova que un cotxe familiar assequible és possible», va concloure Kessel Gruber. «Si aquests pocs cotxes ho poden aconseguir, aleshores tots els cotxes ho poden fer».
Data de publicació: 19 d'abril de 2022