År 2021 kommer den globala försäljningen av elbilar att stå för 9 % av den totala försäljningen av personbilar.
För att öka den siffran, förutom att investera kraftigt i nya affärslandskap för att påskynda utvecklingen, tillverkningen och främjandet av elektrifiering, satsar biltillverkare och leverantörer också på hjärnan för att förbereda sig för nästa generations fordonskomponenter.
Exempel inkluderar solid-state-batterier, axialflödesmotorer och 800-volts elektriska system som lovar att halvera laddningstiderna, drastiskt minska batteriets storlek och kostnad och förbättra drivlinans effektivitet.
Hittills har bara en handfull nya bilar använt ett 800-voltssystem istället för vanliga 400.
Modeller med 800-voltssystem som redan finns på marknaden är: Porsche Taycan, Audi E-tron GT, Hyundai Ioniq 5 och Kia EV6.Lucid Air-limousinen använder en 900-voltsarkitektur, även om branschexperter tror att det tekniskt sett är ett 800-voltssystem.
Ur EV-komponentleverantörernas perspektiv kommer 800-volts batteriarkitektur att vara den dominerande tekniken i slutet av 2020-talet, särskilt när fler och mer dedikerade helelektriska plattformar med 800-voltsarkitektur växer fram, såsom Hyundais E-GMP och PPE av Volkswagen-koncernen.
Hyundai Motors E-GMP modulära elektriska plattform tillhandahålls av Vitesco Technologies, ett drivlinaföretag avknoppning från Continental AG, för att tillhandahålla 800-volts växelriktare;Volkswagen Group PPE är en 800-volts batteriarkitektur utvecklad gemensamt av Audi och Porsche.Modulär elfordonsplattform.
"Till 2025 kommer modeller med 800-voltssystem att bli vanligare", säger Dirk Kesselgruber, ordförande för GKN:s division för elektriska drivlinor, ett teknikutvecklingsföretag.GKN är också en av flera Tier 1-leverantörer som använder tekniken och levererar komponenter som 800-volts elektriska axlar, med sikte på massproduktion 2025.
Han sa till Automotive News Europe, "Vi tror att 800-voltssystemet kommer att bli mainstream. Hyundai har också bevisat att det kan vara lika konkurrenskraftigt på pris."
I USA börjar Hyundai IQNIQ 5 på 43 650 $, vilket är mer jordat än snittpriset på 60 054 $ för elfordon i februari 2022, och kan accepteras av fler konsumenter.
"800 volt är det logiska nästa steget i utvecklingen av rena elfordon", sa Alexander Reich, chef för innovativ kraftelektronik på Vitesco, i en intervju.
Förutom att leverera 800-volts växelriktare för Hyundais E-GMP modulära elektriska plattform, har Vitesco säkrat andra stora kontrakt, inklusive växelriktare till en stor nordamerikansk biltillverkare och två ledande elbilar i Kina och Japan.Leverantören tillhandahåller motorn.
Segmentet för 800-volts elektriska system växer snabbare än väntat för bara några år sedan, och kunderna växer sig starkare, sa Harry Husted, teknisk chef på den amerikanska bildelsleverantören BorgWarner, via e-post.intressera.Leverantören har också vunnit några beställningar, bland annat en integrerad drivmodul för ett kinesiskt lyxvarumärke.
1. Varför är 800 volt det "logiska nästa steget"?
Vilka är höjdpunkterna med 800-voltssystemet jämfört med det befintliga 400-voltssystemet?
För det första kan de leverera samma effekt vid en lägre ström.Öka laddningstiden med 50 % med samma batteristorlek.
Som ett resultat kan batteriet, den dyraste komponenten i ett elfordon, göras mindre, vilket ökar effektiviteten samtidigt som den totala vikten minskar.
Otmar Scharrer, senior vice president för elektrifierad drivlinateknologi på ZF, sa: "Kostnaden för elfordon är ännu inte på samma nivå som bensinfordon, och ett mindre batteri skulle vara en bra lösning. Dessutom har ett mycket stort batteri i en vanlig kompakt modell som Ioniq 5 är inte vettigt i sig.”
"Genom att dubbla spänningen och samma ström kan bilen få dubbelt så mycket energi", sa Reich."Om laddningstiden är tillräckligt snabb behöver elbilen kanske inte lägga tid på att förfölja en räckvidd på 1 000 kilometer."
För det andra, eftersom högre spänningar ger samma effekt med mindre ström, kan kablar och ledningar också göras mindre och lättare, vilket minskar förbrukningen av dyr och tung koppar.
Förlorad energi kommer också att minska i enlighet med detta, vilket resulterar i bättre uthållighet och förbättrad motorprestanda.Och inget komplext värmehanteringssystem krävs för att säkerställa att batteriet fungerar vid optimal temperatur.
Slutligen, när det paras ihop med framväxande mikrochipsteknik av kiselkarbid, kan 800-voltssystemet öka drivlinans effektivitet med upp till 5 procent.Detta chip förlorar lite energi vid byte och är särskilt effektivt för regenerativ bromsning.
Eftersom de nya kiselkarbidchipsen använder mindre rent kisel kan kostnaden bli lägre och fler chips kan levereras till bilindustrin, sa leverantörer.Eftersom andra industrier tenderar att använda helkiselchips, konkurrerar de med biltillverkare på halvledarproduktionslinjen.
"Sammanfattningsvis är utvecklingen av 800-voltssystem avgörande", avslutar GKN:s Kessel Gruber.
2. 800-volts laddstationsnätverkslayout
Här är en annan fråga: De flesta av de befintliga laddstationerna är baserade på 400-voltssystemet, finns det verkligen en fördel med bilar som använder 800-voltssystemet?
Svaret från branschexperter är: ja.Även om fordonet behöver en 800-voltsbaserad laddningsinfrastruktur.
"Det mesta av den befintliga DC-snabbladdningsinfrastrukturen är för 400-voltsfordon," sa Hursted."För att uppnå 800-volts snabbladdning behöver vi den senaste generationen av högspännings- och högeffekts DC-snabbladdare."
Det är inte ett problem för hemladdning, men än så länge är de snabbaste offentliga laddningsnätverken i USA begränsade.Reich tror att problemet är ännu svårare för motorvägsladdningsstationer.
I Europa är dock 800-volts laddningsnätverk på väg uppåt, och Ionity har ett antal 800-volts, 350-kilowatt motorvägsladdningsställen över hela Europa.
Ionity EU är ett partnerskapsprojekt för flera biltillverkare för ett nätverk av kraftfulla laddstationer för elfordon, grundat av BMW Group, Daimler AG, Ford Motor och Volkswagen.2020 gick Hyundai Motor in som den femte största aktieägaren.
"En laddare på 800 volt och 350 kilowatt innebär en laddningstid på 100 kilometer på 5-7 minuter", säger ZF:s Schaller."Det är bara en kopp kaffe."
"Det här är verkligen en störande teknik. Den kommer också att hjälpa bilindustrin att övertyga fler människor att anamma elfordon."
Enligt en färsk rapport från Porsche tar det cirka 80 minuter att lägga till 250 miles räckvidd i ett typiskt 50kW, 400V kraftverk;40 minuter om det är 100kW;vid kylning av laddkontakten (kostnader, vikt och komplexitet), vilket ytterligare kan minska tiden till 30 minuter.
"Därför är en övergång till högre spänningar oundviklig i strävan att uppnå högre hastighetsladdning", avslutades rapporten.Porsche tror att med en 800-volts laddningsspänning skulle tiden sjunka till runt 15 minuter.
Att ladda lika enkelt och snabbt som att tanka - det finns en god chans att det kommer att hända.
3. Pionjärer inom konservativa branscher
Om 800-voltstekniken verkligen är så bra är det värt att fråga varför, med undantag för de ovan nämnda modellerna, nästan alla elfordon fortfarande är baserade på 400-voltssystem, även marknadsledarna Tesla och Volkswagen.?
Schaller och andra experter tillskriver skälen till "bekvämlighet" och "att vara en industri först."
Ett typiskt hus använder 380 volt trefas växelström (spänningshastigheten är faktiskt ett intervall, inte ett fast värde), så när biltillverkare började rulla ut plug-in hybrider och rena elfordon fanns laddningsinfrastrukturen redan där.Och den första vågen av elfordon byggdes på komponenter utvecklade för laddhybrider, som var baserade på 400-voltssystem.
"När alla är på 400 volt betyder det att det är spänningsnivån som är tillgänglig i infrastrukturen överallt", sa Schaller."Det är det mest bekväma, det är omedelbart tillgängligt. Så folk tänker inte för mycket. Bestämde sig direkt."
Kessel Gruber krediterar Porsche som en pionjär inom 800-voltssystemet eftersom det fokuserade mer på prestanda än praktiskt.
Porsche vågar omvärdera vad branschen har fört över från det förflutna.Han frågar sig själv: "Är det här verkligen den bästa lösningen?""Kan vi designa det från grunden?"Det är det fina med att vara en högpresterande biltillverkare.
Branschexperter har kommit överens om att det bara är en tidsfråga innan fler 800-volts elbilar kommer ut på marknaden.
Det finns inte många tekniska utmaningar, men delar behöver utvecklas och valideras;kostnad kan vara ett problem, men med skala, mindre celler och mindre koppar kommer låg kostnad snart att komma.
Volvo, Polestar, Stellantis och General Motors har redan sagt att framtida modeller kommer att använda tekniken.
Volkswagen Group planerar att lansera en rad bilar på sin 800-volts PPE-plattform, inklusive en ny Macan och en kombi baserad på det nya A6 Avant E-tron-konceptet.
Ett antal kinesiska biltillverkare har också meddelat en övergång till 800-voltsarkitektur, inklusive Xpeng Motors, NIO, Li Auto, BYD och Geely-ägda Lotus.
"Med Taycan och E-tron GT har du ett fordon med klassledande prestanda. Ioniq 5 är ett bevis på att en prisvärd familjebil är möjlig", avslutade Kessel Gruber."Om dessa få bilar kan göra det, då kan alla bilar göra det."
Posttid: 2022-apr-19