Af hverju 800 volta rafbílar eru „mikilvægt mál“
800 volta tæknin er að síast inn á markaðinn og býður upp á hraðari hleðslutíma, minni rafhlöður og meiri skilvirkni.
Rafbílar eru aðeins um 10 prósent af heimsmarkaði, en nú þegar eru bílaframleiðendur og birgjar að undirbúa sig fyrir næstu kynslóð íhluta, með „solid-state“ rafhlöðum, ásflæðismótorum - og nú, 800 volta rafkerfi sem eiga að gera hleðslutíma helmingi styttri, draga verulega úr rafhlöðustærð og kostnaði og auka skilvirkni drifrásarinnar.
Þetta er útsýrt nánar í eftirfarandi grein Peter Sigal á vef Automotive News Europe:
Enn sem komið er nota aðeins örfáir bílar 800 volta kerfi, öfugt við núverandi 400 volta staðal. Meðal þeirra sem eru í fjöldaframleiðslu í Evrópu eru Porsche Taycan, Audi e-tron GT, Hyundai Ioniq 5 og Kia EV6.
Utan Evrópu notar Lucid Air lúxusbíllinn 900 volta hönnun (sérfræðingar segja að þetta sé tæknilega séð 800 volta kerfi).
Í lok áratugarins segja birgjar að 800 volta hönnun verði ríkjandi tækni, sérstaklega þar sem fleiri og fleiri sérhæfðir rafknúnir pallar eins og Hyundai E-GMP og Volkswagen Group PPE birtast.
Porsche Taycan var fyrsti raðframleiðslubíllinn sem notaði 800 volta hönnun þegar hann kom á markað árið 2019.
„Árið 2025 mun meirihluti lausna sem koma á markaðinn vera 800 volt,“ sagði Dirk Kesselgruber, forseti rafdeildarsviðs GKN, einn af nokkrum Tier 1 birgjum sem hafa tekið tæknina til sín. GKN býður nú upp á 800 volta tilbúna íhluti eins og e-öxla, með það fyrir augum að hefja fjöldaframleiðslu árið 2025.
„Við teljum að þetta verði almennt og Hyundai hefur sannað að það getur verið samkeppnishæft á verði,“ sagði Kesselgruber við Automotive News Europe. Aðrir birgjar enduróma eldmóð hans.
„800 volt er rökrétt næsta skref í þróun rafbíla sem nota aðeins rafhlöður (BEV),“ sagði Alexander Reich, yfirmaður nýsköpunar hjá Vitesco, í viðtali við ANE.
Tvöfalt meiri orka
En hvað er svona frábært við 800 volta kerfi miðað við núverandi 400 volta kerfi?
Kostirnir eru margir, segja sérfræðingar, sem stafa af einföldu eðlisfræðinni að þeir geti skilað sama magni af krafti við lægri straum. „Með því að tvöfalda spennuna og hafa sama straum færðu tvöfalda orku inn í bílinn,“ sagði Reich.
„Það er engin þörf á 1.000 km drægni í rafbíl ef hleðsla er nógu hröð,“ sagði Reich.
Vegna þess að hærri spenna veitir sama afli með minni straumi er hægt að gera snúrur og vír minni og léttari og draga úr notkun á dýrum og þungum kopar. Minni orka tapast líka, sem þýðir betri drægni og betri mótorafköst (einnig hjálpað með minni þyngd).
Og það er minni þörf fyrir flókið hitastjórnunarkerfi til að tryggja að rafhlaðan virki við besta hitastig.
Og þegar það er parað saman við nýja sílikonkarbíð (SiC) örflögutækni, geta 800 volta kerfi aukið skilvirkni aflrásar um allt að 5 prósent. Slíkir tölvukubbar missa minna af orku við að umbreytinguna og eru sérstaklega skilvirkir fyrir endurnýjandi hemlun.
Jafnvægi á hleðslustöðvum
En með flestar núverandi hleðslustöðvar byggðar á 400 volta kerfum, er samt ávinningur fyrir bíla með 800 volta hönnun?
Já, segja sérfræðingar, en þeir munu þurfa 800 volta hleðslumannvirki til að nýta sér það til fulls.
„Mikið af núverandi DC hraðhleðslumannvirkjum er fyrir 400 volta farartæki,“ sagði Husted hjá BorgWarner. „Til að leyfa hraðari hleðslu sem 800 volt gerir kleift, þarf nýjustu kynslóð háspennu, aflmikil DC hraðhleðslutæki."
„Þetta er tilvikið fyrir 800 volta hleðslu,“ bætti hann við.
Í Evrópu eru slík netkerfi meðal annars „ionity“, fyrir margar gerðir bíla (þar á meðal Audi og Porsche) með fjölda 800 volta, 350 kílóvatta hraðbrautarhleðslustöðva.
„Þetta er í raun og veru nokkuð sem breytir öllu; þetta mun stuðla að viðurkenningu á rafrænum hreyfanleika,“ sagði hann við ANE.
Samkvæmt nýlegri skýrslu frá Porsche tekur um 80 mínútur að bæta við 400 km drægni á dæmigerðri 50 kw 400 volta stöð; sá tími fer niður í 40 mínútur við 100 kw. Ef hleðslutengin eru kæld - sem bætir við kostnaði, þyngd og flókið - getur sá tími lækkað í 30 mínútur, sagði Porsche.
Audi segir að A6 Avant e-tron hugmyndin, byggð á sömu PPE hönnun og Taycan, geti tekið inn næga orku á aðeins 10 mínútum á hraðhleðslustöð til að aka um 300 km (186 mílur).
Gerir minni rafhlöður mögulegar
Ef stuttur hleðslutími þýðir að sífellt stærri rafhlöður eru ekki lengur nauðsynlegar til að útrýma „kvíða varðandi drægni“, hverjar eru þá afleiðingarnar?
„Það er engin skynsemi að útbúa almennan smábíl eins og Ioniq 5 með mjög stórri rafhlöðu,“ sagði hann.
Að mati Scharrer væri tilvalin rafhlöðustærð fyrir slíkan bíl 55 kílóvattstundir, í samræmi við smærri 58 kWst valkostinn sem Hyundai/Kia býður upp á (73 kWst pakki er einnig fáanlegur) – að því gefnu að hleðslutímar frá 5 til 80 prósent fari niður í 10 mínútur.
Sambland af 800 volta hleðslu - bæði í ökutækinu og í innviðum - ásamt bættum tölvukubbum gæti gert það að veruleika, sagði hann.
„Við verðum að spyrja okkur sem samfélag hvort það sé skynsamlegt að nota mikið af dýrmætum efnum sem við gröfum úr jörðu eins og litíum eða kóbalt, með miklum þunga og miklum kostnaði bara fyrir eina eða tvær [langar ferðir] á hverjum ársfjórðungi,“ sagði hann.
Lotus Eletre, fyrsti rafbíll vörumerkisins, verður smíðaður í Kína byggður á 800 volta hönnun.
Hvar eru allir 800 volta bílarnir?
Ef 800 volta tækni er svo augljóslega betri – og svo óumflýjanleg – hvers vegna eru næstum allir rafbílar enn byggðir á 400 volta kerfum, þar með talið frá markaðsleiðtogunum Tesla og VW?
„Þetta er mjög eðlileg spurning en erfitt að svara,“ sagði Scharrer. „Svarið liggur að hluta til í þægindum og fordæmi,“ sagði hann og aðrir sérfræðingar hafa sagt svipaða hluti.
Dæmigert heimili notar 380 volta þriggja fasa straum (spennuhlutfall er í raun svið frekar en föst tala), þannig að hleðsluinnviðir voru þegar til þegar bílaframleiðendur byrjuðu að setja á markað tengitvinnbíla og fullrafmagnsbíla.
Hann telur að Porsche sé brautryðjandi í 800 volta kerfum, með áherslu á frammistöðu frekar en hagkvæmni.
„Porsche leyfði sér að endurskoða það sem við tókum við úr fortíðinni. Er það virkilega það besta eða getum við hannað frá grunni?" sagði hann. „Þetta er fegurðin við að vera afkastamikill bílaframleiðandi.
Kostnaður er eitt vandamál, en jöfnuður mun fylgja stærðinni, horfur á minni rafhlöðum og notkun á minni kopar, segja þeir.
Volvo (og dótturfyrirtækið Polestar), Stellantis (Maserati, framtíðar stórir rafbílar) og GM (pallbílar) hafa sagt að framtíðargerðir muni nota tæknina. VW Group er að skipuleggja úrval farartækja á PPE undirvagninum, þar á meðal nýja Macan og sendibíl sem byggir á nýju A6 Avant e-tron hugmyndinni.
(grein eftir Peter Sigal á vef Automotive News Europe)
Aðrar umfjallanir
Hekla bætir við sig hlutdeild og heldur toppstöðu sinni í sölu vistvænna bifreiða...
Nýlegar tölur frá Jato Dynamics sýna mikinn samdrátt í bílasölu í Evrópu í nóvember. Í Noregi er staðan allt önnur og þó eru biðlistar lengri en nokkru sinni fyrr.
Auðvitað er ekki fallegt að hlæja að óförum annarra. Verst er að stundum eru mistökin helst til spaugileg eins og í tilviki þessa bílstjóra í Flórída sem átti í bölvuðu basli með að snúa stóru ökutækinu við. Enda gafst hann upp.
Vetrarfundur BGS er árlegur viðburður þar sem félagar og vinir í bílgreininni hittast og eiga saman ánægjulega stund.