Одной из самых очевидных особенностей новой Tesla Cybertruck является архитектура автомобильного напряжения.
Cybertruck - это первый электромобиль от автопроизводителя, использующий 48-вольтовую электрическую систему во всем автомобиле, по сравнению с системами напряжением 12 В, которые используются практически в каждом другом транспортном средстве на планете.
Сегодня Tesla поделилась документацией по внедрению 48V с другими крупными автопроизводителями, включая таких конкурентов, как Ford.
Вчера вечером генеральный директор Ford Джим Фарли подтвердил эту новость в X, ранее Twitter.
Они не шутили. Мы получили документ сегодня, датированный 5 декабря. Спасибо, @ElonMusk. Отлично для отрасли! https://t.co/DkLaHA84CY
— Джим Фарли (@jimfarley98) 7 декабря 2023 г.
Генеральный директор Tesla Илон Маск также вмешался в разговор:
Пожалуйста
— Илон Маск (@elonmusk) 7 декабря 2023
Последствия действий Tesla не будут сразу очевидны в продуктах любого другого автопроизводителя, поскольку им, вероятно, потребуется много времени, чтобы проявиться в каких—либо реальных изменениях для отрасли - если они вообще произойдут. Но давайте сделаем шаг назад.
Почему архитектура 48V так важна?
Архитектура 48 В имеет огромное значение не потому, что она обеспечивает какую-либо конкретную функцию или возможности для какого-либо одного автомобиля, а потому, что она приведет к кардинальным изменениям в том, как автопроизводители подключают провода, комплектуют аксессуарами и проектируют электрооборудование своих автомобилей.
Первые серийные автомобили обычно использовали 6-вольтовую архитектуру для питания таких устройств, как фары, а в 1950-х годах промышленность широко начала внедрять 12-вольтовую электронику.
К концу 1960—х годов почти в каждом автомобиле, продававшемся в США, использовалась электрика напряжением 12 В - электрические стеклоподъемники, внутреннее освещение, прикуриватели, стоп-сигналы, искра зажигания, аккумуляторы и многое другое, объединенное вокруг этого общего стандарта напряжения.
Это изменение имело большое значение, поскольку оно означало, что поставщики, создавшие множество этих компонентов с электрическим приводом, могли легко адаптировать свою продукцию для работы с любым автомобилем. Детали стали еще более стандартизированными (плюс, более доступными и надежными), и в конечном итоге напряжение 12 В стало универсальным стандартом для автомобильной электрики.
Однако проблемы с архитектурой 12 В вырисовывались (каламбур намеренный) в течение многих лет. Из-за низкого напряжения этой архитектуры обеспечение достаточной мощностью всех систем автомобиля, нуждающихся в электричестве, становилось все более и более сложным.
И по мере того, как с годами автомобили интегрировали все больше и больше электрических компонентов, это привело к разрушительно сложной схеме подключения транспортных средств. (Я хочу внести ясность: я сильно упрощаю природу проблем архитектуры 12 В, и к настоящему времени должно быть очевидно, что я не инженер-электрик. Честно говоря, мне, вероятно, не следует позволять находиться слишком близко к розетке.)
Переход на архитектуру 48 В устраняет огромное количество проблем, с которыми сталкиваются автопроизводители при использовании 12 В. Однако самым большим из них является сложность: вам нужны гораздо менее сложные жгуты проводов для питания всех систем вашего автомобиля, потому что каждый провод может обеспечить гораздо большую мощность и напряжение в системе 48 В.
Архитектура на 48 В также потенциально повышает общую электрическую эффективность по причинам, которые я недостаточно квалифицирован, чтобы объяснить на уровне детского сада, а это означает, что вспомогательным системам вашего автомобиля может потребоваться меньше энергии в целом для работы (что довольно важно для электромобиля).
Препятствия на пути 12 В остаются, несмотря на действия Tesla
Сложность внедрения архитектуры 48V в первую очередь заключается в экосистеме поставщиков транспортных средств, но этот вывод требует небольшой настройки контекста.
Если вы не можете перевести все системы автомобиля на архитектуру 48 В, преимущества использования такой архитектуры довольно быстро начинают уменьшаться в виде введения новых сложностей (например, гибридная архитектура автомобиля 48 В/12 В). Таким образом, большинство автопроизводителей придерживаются 12 В, потому что они знают, что это работает.
Если автопроизводитель решает перейти на архитектуру 48 В, какой бы автомобиль он ни строил, он должен использовать аксессуары, поддерживающие 48 В. Но у поставщиков нет стимула создавать такие аксессуары без достаточного спроса.
В то время как автопроизводители, такие как Ford, безусловно, обладают мощностью и масштабом, позволяющими самостоятельно изготавливать детали на 48 В, стоимость единицы этих компонентов, вероятно, будет значительно выше, чем их эквиваленты на 12 В, особенно если они производятся в сравнительно небольших объемах.
И многие автопроизводители были бы вынуждены медленно осуществлять такой переход во всей линейке своих автомобилей (стоит отметить, что автомобили ICE также могут использовать 48-вольтовые системы и получат от них большую выгоду). Итак, большинство автопроизводителей придерживаются 12-вольтовых. Это проблема типа "курица с яйцом".
Почему Tesla поделилась своей архитектурой на 48 В?
Честно говоря, Tesla делится своей 48-вольтовой архитектурой с Cybertruck далеко не по альтруистическим соображениям. Как только вы поймете головоломку, связанную с поставщиками автомобилей в мире 12V, и переходите на 48V, все начинает становиться более понятным. Tesla знает, что переход на 48 В будет невероятно трудным для старых производителей, и, хотя в таком изменении есть потенциальный плюс для Tesla (подробнее об этом чуть позже), это что-то вроде пиар-хода.
Публикуя свою архитектуру на 48 В, Tesla говорит: “Хорошо, мы покажем вам, как мы это сделали — вещь, о которой вы говорите, действительно сложная, и на ее воспроизведение потребовались бы годы. Вы можете просто скопировать нас”. Но Tesla прекрасно знает, что даже такая мощная и обеспеченная ресурсами компания, как Ford, не сможет за одну ночь наладить цепочку поставок аксессуаров на 48 В, и что такое изменение потребует очень значительных разовых инженерных работ (NRE, как это называется в некоторых отраслях).
Однако для Tesla есть теоретические преимущества в том случае, если отрасль в целом перейдет на автомобильные системы с напряжением 48 В. Самая большая из них - это цепочка поставок. Чем больше в глобальной цепочке поставок транспортных средств компонентов, предназначенных для автомобильных систем напряжением 48 В, тем ниже со временем будет стоимость этих компонентов — за счет увеличения объема, конкурентоспособной разработки и повышения надежности.
Второе немного более туманно, но, возможно, не менее важно: инженеры и другие квалифицированные работники отрасли объединят свою работу и знания вокруг систем 48 В, сократив объем избыточной работы и увеличив число работников в кадровом резерве, которые могут понимать системы Tesla и внедрять инновации (и которые могут поделиться своими знаниями с Tesla, разумеется, за исключением любых нарушений интеллектуальной собственности).
Подводя итоги
Преимущества, по-видимому, будут больше, чем просто меньшая сила тока/ меньшие размеры проводов. Tesla также перешла на высокоскоростную шину передачи данных (Илон называл ее, по сути, ethernet) вместо CAN-шины, что позволило им последовательно соединить большинство компонентов, которые в устаревших системах требовали подключения от точки к точке.
Трудно увидеть обратную сторону этого шага для кого бы то ни было — для Tesla, отрасли или для самих инженеров, разрабатывающих автомобильные системы. И совершенно очевидно, что экосистеме поставщиков нужен толчок для ускорения перехода на 48V, и что преимущества такого перехода очень существенны.
Но гораздо сложнее сказать, какое влияние на самом деле окажет решение Tesla поделиться своим дизайном на 48 В. Очевидно, что автопроизводители уже заинтересованы в переходе на 48 В, но сделать это сложно по определенной причине — это не просто лень. Существуют законные (хотя и удручающие финансовые и логистические) причины того, что переход на 48V продвигается медленно.
Вполне возможно, что огласка этой относительно эзотерической технической проблемы станет важнейшим фактором в стимулировании более активной работы по внедрению автомобильных систем на 48 В, в отличие от любых технических ноу-хау, почерпнутых из документации Tesla.
Следует также отметить, что у Tesla есть два явных преимущества при переходе на 48 В, которых нет у устаревших автопроизводителей. Первая из них отличается необычной вертикальной интеграцией в своем подходе к созданию транспортных средств — Tesla разрабатывает почти все свои собственные автомобильные системы, даже если они могут быть приобретены у третьих сторон, которые фактически их производят.
Во-вторых, у Tesla не так много устаревших конструкций автомобилей, которые можно было бы поддерживать или учитывать при принятии решения о переходе на электрическую архитектуру.
Иными словами, ориентация Tesla на независимое проектирование и низкий уровень унаследованных долгов являются важными причинами, по которым она может представить автомобиль с напряжением 48 В, в то время как другие производители автомобилей продолжают придерживаться 12 В и, вероятно, будут придерживаться этого еще долгие годы, даже в своих электромобилях. И простое сообщение другим автопроизводителям о том, как они создали систему 48 В, не изменит эти реалии в одночасье.