בשנת 2021, מכירות כלי רכב חשמליים ברחבי העולם יהוו 9% מכלל מכירות מכוניות הנוסעים.
כדי להגדיל את המספר הזה, בנוסף להשקעה רבה בטכנולוגיות עסקיות חדשות כדי להאיץ את הפיתוח, הייצור והקידום של החשמול, יצרניות רכב וספקים גם עוסקים במאמץ רב בהכנות לדור הבא של רכיבי רכב.
דוגמאות לכך כוללות סוללות מצב מוצק, מנועי זרימה צירית ומערכות חשמל של 800 וולט המבטיחות לקצר את זמני הטעינה בחצי, להפחית באופן דרסטי את גודל הסוללה ואת עלותה ולשפר את יעילות מערכת ההינע.
עד כה, רק קומץ מכוניות חדשות השתמשו במערכת של 800 וולט במקום מערכת של 400 וולט הרגילה.
דגמים עם מערכות 800 וולט שכבר נמצאים בשוק הם: פורשה טייקאן, אאודי E-tron GT, יונדאי איוניק 5 וקיה EV6. לימוזינה של לוסיד אייר משתמשת בארכיטקטורה של 900 וולט, אם כי מומחים בתעשייה מאמינים שטכנית מדובר במערכת של 800 וולט.
מנקודת מבטם של ספקי רכיבים לרכבים חשמליים, ארכיטקטורת סוללות של 800 וולט תהיה הטכנולוגיה הדומיננטית עד סוף שנות ה-2020, במיוחד ככל שיוצאות יותר ויותר פלטפורמות חשמליות ייעודיות בארכיטקטורת 800 וולט, כמו E-GMP של יונדאי ו-PPE של קבוצת פולקסווגן.
פלטפורמת החשמל המודולרית E-GMP של יונדאי מוטור מסופקת על ידי Vitesco Technologies, חברת הנעה שהופקה מחברת Continental AG, כדי לספק ממירים של 800 וולט; קבוצת פולקסווגן PPE היא ארכיטקטורת סוללה של 800 וולט שפותחה במשותף על ידי אאודי ופורשה. פלטפורמת רכב חשמלי מודולרית.
"עד 2025, דגמים עם מערכות 800 וולט יהפכו נפוצים יותר", אמר דירק קסלגרובר, נשיא חטיבת מערכת ההינע החשמלית של GKN, חברת פיתוח טכנולוגיה. GKN היא גם אחת מכמה ספקיות Tier 1 המשתמשות בטכנולוגיה, ומספקות רכיבים כגון סרנים חשמליים 800 וולט, עם כוונה לייצור המוני בשנת 2025.
הוא אמר ל-Automotive News Europe, "אנחנו חושבים שמערכת ה-800 וולט תהפוך למיינסטרים. יונדאי גם הוכיחה שהיא יכולה להיות תחרותית באותה מידה במחיר."
בארצות הברית, מחירו של יונדאי IQNIQ 5 מתחיל ב-43,650 דולר, מחיר סביר יותר מהמחיר הממוצע של 60,054 דולר לרכבים חשמליים בפברואר 2022, ויכול להתקבל על ידי יותר צרכנים.
"800 וולט הוא הצעד ההגיוני הבא באבולוציה של כלי רכב חשמליים טהורים", אמר אלכסנדר רייך, ראש תחום אלקטרוניקת הספק חדשנית בוויטסקו, בראיון.
בנוסף לאספקת ממירים בהספק של 800 וולט עבור פלטפורמת החשמל המודולרית E-GMP של יונדאי, חברת Vitesco הבטיחה חוזים גדולים נוספים, כולל ממירים עבור יצרנית רכב גדולה בצפון אמריקה ושני כלי רכב חשמליים מובילים בסין וביפן. הספק מספק את המנוע.
פלח מערכות החשמל של 800 וולט צומח מהר מהצפוי רק לפני מספר שנים, והלקוחות מתחזקים, אמר הארי הסטד, מנהל הטכנולוגיה הראשי של ספקית חלקי הרכב האמריקאית BorgWarner, בדוא"ל. הספק זכה גם בכמה הזמנות, כולל מודול הנעה משולב עבור מותג יוקרה סיני.
1. מדוע 800 וולט הוא "הצעד ההגיוני הבא"?
מהם היתרונות של מערכת 800 וולט בהשוואה למערכת 400 וולט הקיימת?
ראשית, הם יכולים לספק את אותה ההספק בזרם נמוך יותר. להגדיל את זמן הטעינה ב-50% עם אותו גודל סוללה.
כתוצאה מכך, ניתן להקטין את הסוללה, הרכיב היקר ביותר ברכב חשמלי, ובכך להגדיל את היעילות תוך הפחתת המשקל הכולל.
אוטמר שרר, סגן נשיא בכיר לטכנולוגיית מערכת הנעה חשמלית ב-ZF, אמר: "עלותם של כלי רכב חשמליים עדיין לא באותה רמה כמו של כלי רכב מונעי בנזין, וסוללה קטנה יותר תהיה פתרון טוב. כמו כן, סוללה גדולה מאוד בדגם קומפקטי מיינסטרים כמו ה-Ionic 5 אינה הגיונית כשלעצמה."
"על ידי הכפלת המתח ואותו זרם, המכונית יכולה לקבל כמות כפולה של אנרגיה", אמר רייך. "אם זמן הטעינה מהיר מספיק, ייתכן שהמכונית החשמלית לא תצטרך לבזבז זמן על טווח של 1,000 קילומטרים".
שנית, מכיוון שמתחים גבוהים יותר מספקים את אותה ההספק עם פחות זרם, ניתן גם לייצר כבלים וחוטים קטנים וקלים יותר, מה שמפחית את צריכת הנחושת היקרה והכבדה.
גם אובדן האנרגיה יופחת בהתאם, וכתוצאה מכך יעלה הסיבולת ויעילות המנוע. ואין צורך במערכת ניהול תרמי מורכבת כדי להבטיח שהסוללה תפעל בטמפרטורה האופטימלית.
לבסוף, בשילוב עם טכנולוגיית שבב סיליקון קרביד מתפתחת, מערכת 800 וולט יכולה להגדיל את יעילות מערכת ההינע בעד 5 אחוזים. שבב זה מאבד מעט אנרגיה בעת מעבר והוא יעיל במיוחד לבלימה רגנרטיבית.
מכיוון ששבבי הסיליקון קרביד החדשים משתמשים בפחות סיליקון טהור, העלות עשויה להיות נמוכה יותר וניתן יהיה לספק יותר שבבים לתעשיית הרכב, אמרו ספקים. מכיוון שתעשיות אחרות נוטות להשתמש בשבבי סיליקון מלאים, הן מתחרות עם יצרניות רכב בקו הייצור של מוליכים למחצה.
"לסיכום, פיתוח מערכות של 800 וולט הוא קריטי", מסכם קסל גרובר מ-GKN.
2. פריסת רשת עמדת טעינה 800 וולט
הנה שאלה נוספת: רוב עמדות הטעינה הקיימות מבוססות על מערכת 400 וולט, האם באמת יש יתרון למכוניות המשתמשות במערכת 800 וולט?
התשובה שניתנה על ידי מומחי התעשייה היא: כן. למרות שהרכב זקוק לתשתית טעינה מבוססת 800 וולט.
"רוב תשתית הטעינה המהירה הקיימת של DC מיועדת לרכבים בעלי מתח של 400 וולט", אמר הרסטד. "כדי להשיג טעינה מהירה של 800 וולט, אנו זקוקים לדור האחרון של מטענים מהירים של DC בעלי מתח גבוה והספק גבוה."
זו לא בעיה לטעינה ביתית, אבל עד כה רשתות הטעינה הציבוריות המהירות ביותר בארה"ב מוגבלות. רייך סבור שהבעיה קשה עוד יותר עבור תחנות טעינה בכבישים מהירים.
באירופה, לעומת זאת, רשתות טעינה של 800 וולט נמצאות במגמת עלייה, ול-Ionity יש מספר נקודות טעינה בכבישים מהירים בהספק של 800 וולט ו-350 קילוואט ברחבי אירופה.
Ionity EU הוא פרויקט שותפות של יצרניות רכב מרובות לרשת של תחנות טעינה עתירות הספק לרכבים חשמליים, שנוסד על ידי קבוצת BMW, דיימלר AG, פורד מוטור ופולקסווגן. בשנת 2020, יונדאי מוטור הצטרפה כבעלת המניות החמישית בגודלה.
"מטען של 800 וולט ו-350 קילוואט פירושו זמן טעינה של 5-7 דקות למרחק של 100 קילומטרים", אומר שאלר מ-ZF. "זה רק כוס קפה".
"זוהי באמת טכנולוגיה פורצת דרך. היא גם תעזור לתעשיית הרכב לשכנע יותר אנשים לאמץ כלי רכב חשמליים."
על פי דיווח שפורסם לאחרונה על ידי פורשה, לוקח כ-80 דקות להוסיף 250 מייל של טווח בתחנת כוח טיפוסית של 50 קילוואט ו-400 וולט; 40 דקות אם מדובר ב-100 קילוואט; אם מקררים את תקע הטעינה (עלויות, משקל ומורכבות), מה שיכול לקצר עוד יותר את הזמן ל-30 דקות.
"לכן, במסע להשגת טעינה במהירות גבוהה יותר, מעבר למתחים גבוהים יותר הוא בלתי נמנע", סיכם הדו"ח. פורשה מאמינה שעם מתח טעינה של 800 וולט, הזמן יקטן לכ-15 דקות.
טעינה קלה ומהירה כמו תדלוק - יש סיכוי טוב שזה יקרה.
3. חלוצים בתעשיות שמרניות
אם טכנולוגיית 800 וולט היא אכן כל כך טובה, ראוי לשאול מדוע, למעט הדגמים שהוזכרו לעיל, כמעט כל כלי הרכב החשמליים עדיין מבוססים על מערכות 400 וולט, אפילו מובילות השוק טסלה ופולקסווגן?
שאלר ומומחים אחרים מייחסים את הסיבות ל"נוחות" ול"היותה ראשונה בתעשייה".
בית טיפוסי משתמש במתח תלת פאזי של 380 וולט (קצב המתח הוא למעשה טווח, לא ערך קבוע), כך שכאשר יצרניות הרכב החלו להשיק מכוניות היברידיות נטענות וכלי רכב חשמליים לחלוטין, תשתית הטעינה כבר הייתה שם. והגל הראשון של כלי רכב חשמליים נבנה על רכיבים שפותחו עבור מכוניות היברידיות נטענות, שהתבססו על מערכות של 400 וולט.
"כשכולם על 400 וולט, זה אומר שזו רמת המתח הזמינה בתשתית בכל מקום", אמר שאלר. "זה הכי נוח, זה זמין באופן מיידי. אז אנשים לא חושבים יותר מדי. מחליטים מיד".
קסל גרובר מייחס לפורשה את חלוצת מערכת ה-800 וולט משום שהיא התמקדה יותר בביצועים מאשר בפרקטיות.
פורשה מעזה להעריך מחדש את מה שהתעשייה העבירה מהעבר. הוא שואל את עצמו: "האם זה באמת הפתרון הטוב ביותר?" "האם נוכל לתכנן אותו מאפס?" זה היופי בלהיות יצרנית רכב בעלת ביצועים גבוהים.
מומחים בתעשייה הסכימו שזו רק שאלה של זמן עד שיגיעו לשוק עוד רכבים חשמליים בהספק של 800 וולט.
אין הרבה אתגרים טכניים, אבל יש צורך לפתח ולאמת חלקים; העלות עשויה להיות בעיה, אבל עם קנה מידה, תאים קטנים יותר ופחות נחושת, עלות נמוכה תגיע בקרוב.
וולוו, פולסטאר, סטלנטיס וג'נרל מוטורס כבר הצהירו כי דגמים עתידיים ישתמשו בטכנולוגיה.
קבוצת פולקסווגן מתכננת להשיק מגוון מכוניות על פלטפורמת ה-PPE שלה, בעלת מתח של 800 וולט, כולל מקאן חדשה וסטיישן המבוססות על הקונספט החדש A6 Avant E-tron.
מספר יצרניות רכב סיניות הכריזו גם על מעבר לארכיטקטורת 800 וולט, ביניהן Xpeng Motors, NIO, Li Auto, BYD ולוטוס שבבעלות ג'ילי.
"עם הטייקאן וה-E-tron GT, יש לכם רכב עם ביצועים מובילים בקטגוריה. ה-Ionic 5 הוא ההוכחה שמכונית משפחתית במחיר סביר היא אפשרית", סיכם קסל גרובר. "אם רק כמה מכוניות יכולות לעשות את זה, אז כל מכונית יכולה לעשות את זה."
זמן פרסום: 19 באפריל 2022