Полностью электрические транспортные средства уже давно перестали быть экзотикой. Тем не менее, единых технологических стандартов в этом сегменте транспорта пока не существует: каждый производитель пытается нащупать свой путь и превзойти конкурентов. Даже напряжение в бортовой сети машин отличается в разы. Но кое-что уже понятно: чётко прослеживается тренд на увеличение напряжения.
Издание Automotive News Europe пояснило, почему наибольшую ценность для автопрома представляют именно 800-вольтовые электрокары. Данная архитектура, которая начала применяться относительно недавно, позволяет существенно сократить время зарядки батарей, уменьшить размеры аккумуляторов и повысить эффективность транспортных средств.
Почему напряжение важно?
Первым серийным электрокаром с 800-вольтовой архитектурой стал Porsche Taycan, запущенный на рынок в 2019 году. За ним последовали Audi e-tron GT, Hyundai Ioniq 5 и Kia EV6. Некоторые производители пошли ещё дальше. К примеру, на модели Lucid Air используется 900-вольтовая архитектура.
Большинство современных электрокаров, представленных на рынке, построено на 400-вольтовой архитектуре, но они – по сути уже динозавры. Переход на 800 вольт снижает время зарядки батарей примерно вдвое. И это – лишь одно из преимуществ. Поставщики уверены, что к концу текущего десятилетия именно 800-вольтовая схема станет доминирующей технологией. По мере появления новых моделей потребность в ней будет возрастать. Именно такая схема будет применяться на платформах E-GMP от Hyundai и PPE от Volkswagen Group.
В чём плюсы?
Эксперты и представители отрасли отмечают, преимущества 800-вольтовых систем над 400-вольтовыми обусловлены законами физики: батареи таких электрокаров могут выдавать такое же количество энергии при меньшем токе. «Удваивая напряжение при той же силе тока вы получаете вдвое больше энергии в транспортном средстве», – пояснил руководитель отдела инновационной силовой электроники Vitesco Александр Райх.
На практике это означает почти вдвое меньшее время зарядки при том же размере батареи. Аккумуляторы – самые дорогостоящие компоненты электрокара – можно значительно уменьшить и облегчить, тем самым повысив эффективность. «Если время зарядки достаточно быстрое, нет надобности ставить батарею на 1 000 км пути», – уточнил Райх.
Есть и ещё один немаловажный момент: повышая напряжение и уменьшая силу тока в бортовой сети, можно уменьшить сечение кабелей в электропроводке и сэкономить на дорогостоящей меди. Это положительным образом скажется на весе машины и увеличит дальность хода. Отпадёт и надобность в сложных системах терморегулирования батареи. Новые микрочипы из карбида кремния дополнительно повышают эффективность трансмиссии до 5 процентов. Эти микросхемы обладают повышенной эффективностью при рекуперативном торможении. Поскольку в новых чипах SiC используется меньше чистого кремния, затраты на них также снижаются.
Что мешает развитию?
Большинство существующих зарядных станций для электрокаров рассчитаны под 400-вольтовую архитектуру, поэтому для новых электрокаров требуются новые 800-вольтовые зарядные порталы.
«Чтобы обеспечить более быструю зарядку, которая возможна при работе с напряжением 800 вольт, потребуется новейшее поколение высоковольтных и мощных быстрых зарядных устройств постоянного тока», – уточнил технический директор BorgWarner Гарри Хастед. По мнению Александра Райха, зарядка электрокара должна осуществляться столь же быстро, что и заправка обычного авто.
Старший вице-президент ZF по технологии электрифицированных трансмиссий Отмар Шаррер напомнил, что «зарядное устройство мощностью 350 кВт способно восполнить запас хода в 100 км за пять-семь минут». Это существенным образом меняет правила игры.
Представители Porsche также уверены, что переход на более высокое напряжение неизбежен: 800-вольтовая архитектура сокращает время зарядки до 15 минут, не считая сопутствующих времязатрат вроде оплаты.
Дирк Кессельгрубер, президент подразделения электроприводов GKN, одного из нескольких поставщиков первого уровня, уверен, что уже в 2025 году большая часть новых моделей будет основана на 800-вольтовой архитектуре: «Мы думаем, что это станет мейнстримом; Hyundai доказала, что технология может быть конкурентоспособной по цене».
Что дальше?
Концепт Audi A6 Avant e-tron, основанный на той же архитектуре PPE, что и Taycan, способен за 10 минут подзарядиться на 300 км пути. И это явно не предел. Ускорение процесса зарядки приведёт к отказу от массивных аккумуляторов с большим запасом хода – в них просто нет надобности.
По словам представителя ZF Отмара Шаррера, нет никакого смысла оснащать модель вроде Ioniq 5 громадной батареей – достаточно аккумулятора на 55 кВтч при условии, что время зарядки с 5 до 80 процентов сократится до 10 минут.