در سال ۲۰۲۱، فروش جهانی خودروهای برقی ۹ درصد از کل فروش خودروهای سواری را تشکیل خواهد داد.
برای افزایش این تعداد، علاوه بر سرمایه‌گذاری سنگین در چشم‌اندازهای تجاری جدید برای تسریع توسعه، تولید و ترویج برقی‌سازی، خودروسازان و تأمین‌کنندگان نیز در حال آماده‌سازی برای نسل بعدی قطعات خودرو هستند.
نمونه‌هایی از این موارد شامل باتری‌های حالت جامد، موتورهای جریان محوری و سیستم‌های الکتریکی ۸۰۰ ولتی است که نویدبخش کاهش زمان شارژ به نصف، کاهش چشمگیر اندازه و هزینه باتری و بهبود راندمان سیستم انتقال قدرت هستند.
تاکنون، تنها تعداد انگشت‌شماری از خودروهای جدید به جای سیستم رایج ۴۰۰ ولتی، از سیستم ۸۰۰ ولتی استفاده کرده‌اند.
مدل‌هایی که در حال حاضر با سیستم‌های ۸۰۰ ولتی در بازار موجود هستند عبارتند از: پورشه تایکان، آئودی ای-ترون GT، هیوندای آیونیک ۵ و کیا EV6. لیموزین لوسید ایر از معماری ۹۰۰ ولتی استفاده می‌کند، اگرچه کارشناسان صنعت معتقدند که از نظر فنی یک سیستم ۸۰۰ ولتی است.
از دیدگاه تأمین‌کنندگان قطعات خودروهای برقی، معماری باتری ۸۰۰ ولتی تا پایان دهه ۲۰۲۰ فناوری غالب خواهد بود، به‌ویژه با ظهور روزافزون پلتفرم‌های تمام برقی با معماری ۸۰۰ ولت اختصاصی، مانند E-GMP هیوندای و PPE گروه فولکس‌واگن.
پلتفرم الکتریکی ماژولار E-GMP هیوندای موتور توسط Vitesco Technologies، یک شرکت تولید کننده سیستم انتقال قدرت که از Continental AG جدا شده است، ارائه می‌شود تا اینورترهای ۸۰۰ ولتی را ارائه دهد؛ PPE گروه فولکس واگن یک معماری باتری ۸۰۰ ولتی است که به طور مشترک توسط آئودی و پورشه توسعه داده شده است. پلتفرم خودروی الکتریکی ماژولار.
دیرک کسلگروبر، رئیس بخش پیشرانه‌های الکتریکی GKN، یک شرکت توسعه فناوری، گفت: «تا سال ۲۰۲۵، مدل‌هایی با سیستم‌های ۸۰۰ ولتی رایج‌تر خواهند شد.» GKN همچنین یکی از چندین تأمین‌کننده درجه ۱ است که از این فناوری استفاده می‌کند و قطعاتی مانند اکسل‌های الکتریکی ۸۰۰ ولتی را تأمین می‌کند و چشم به تولید انبوه آن در سال ۲۰۲۵ دارد.
او به Automotive News Europe گفت: «ما فکر می‌کنیم سیستم ۸۰۰ ولتی به جریان اصلی تبدیل خواهد شد. هیوندای همچنین ثابت کرده است که می‌تواند از نظر قیمت نیز به همان اندازه رقابتی باشد.»
در ایالات متحده، هیوندای IQNIQ 5 با قیمت پایه ۴۳۶۵۰ دلار عرضه می‌شود که نسبت به میانگین قیمت ۶۰۰۵۴ دلاری خودروهای برقی در فوریه ۲۰۲۲، منطقی‌تر است و می‌تواند مورد استقبال بیشتر مصرف‌کنندگان قرار گیرد.
الکساندر رایش، رئیس بخش الکترونیک قدرت نوآورانه در ویتسکو، در مصاحبه‌ای گفت: «800 ولت گام منطقی بعدی در تکامل خودروهای تمام الکتریکی است.»
علاوه بر تأمین اینورترهای ۸۰۰ ولتی برای پلتفرم الکتریکی ماژولار E-GMP هیوندای، ویتسکو قراردادهای بزرگ دیگری از جمله اینورتر برای یک خودروساز بزرگ آمریکای شمالی و دو خودروی برقی پیشرو در چین و ژاپن را نیز منعقد کرده است. این تأمین‌کننده موتور را نیز تأمین می‌کند.
هری هاستد، مدیر ارشد فناوری در شرکت تأمین‌کننده قطعات خودرو آمریکایی بورگ‌وارنر، از طریق ایمیل گفت: بخش سیستم‌های الکتریکی ۸۰۰ ولتی سریع‌تر از آنچه چند سال پیش انتظار می‌رفت در حال رشد است و مشتریان نیز در حال افزایش علاقه خود هستند. این تأمین‌کننده همچنین برخی از سفارشات، از جمله یک ماژول درایو یکپارچه برای یک برند لوکس چینی را به دست آورده است.
۱. چرا ۸۰۰ ولت «گام منطقی بعدی» است؟
نکات برجسته سیستم ۸۰۰ ولتی در مقایسه با سیستم ۴۰۰ ولتی موجود چیست؟
اول اینکه، می‌توانند همان قدرت را با جریان کمتری ارائه دهند. زمان شارژ را با همان اندازه باتری 50٪ افزایش دهند.
در نتیجه، باتری، گران‌ترین قطعه در یک وسیله نقلیه الکتریکی، می‌تواند کوچک‌تر ساخته شود و ضمن کاهش وزن کلی، راندمان را افزایش دهد.
اوتمار شارر، معاون ارشد فناوری پیشرانه‌های الکتریکی در ZF، گفت: «هزینه خودروهای الکتریکی هنوز به سطح خودروهای بنزینی نرسیده است و یک باتری کوچک‌تر می‌تواند راه‌حل خوبی باشد. همچنین، داشتن یک باتری بسیار بزرگ در یک مدل جمع‌وجور رایج مانند Ioniq 5 به خودی خود منطقی نیست.»
رایش گفت: «با دو برابر کردن ولتاژ و همان جریان، خودرو می‌تواند دو برابر انرژی بیشتری دریافت کند. اگر زمان شارژ به اندازه کافی سریع باشد، ممکن است خودروی برقی نیازی به صرف زمان برای طی کردن مسافت ۱۰۰۰ کیلومتر نداشته باشد.»
دوم، از آنجا که ولتاژهای بالاتر، همان توان را با جریان کمتر فراهم می‌کنند، کابل‌ها و سیم‌ها را می‌توان کوچک‌تر و سبک‌تر ساخت و در نتیجه مصرف مس گران‌قیمت و سنگین را کاهش داد.
همچنین انرژی از دست رفته نیز به همین ترتیب کاهش می‌یابد و منجر به استقامت بهتر و عملکرد بهتر موتور می‌شود. و برای اطمینان از عملکرد باتری در دمای مطلوب، به هیچ سیستم مدیریت حرارتی پیچیده‌ای نیاز نیست.
در نهایت، وقتی این سیستم ۸۰۰ ولتی با فناوری نوظهور میکروچیپ کاربید سیلیکون جفت شود، می‌تواند راندمان سیستم انتقال قدرت را تا ۵ درصد افزایش دهد. این تراشه هنگام تعویض دنده انرژی کمی از دست می‌دهد و به ویژه برای ترمز احیاکننده مؤثر است.
تأمین‌کنندگان گفتند، از آنجا که تراشه‌های جدید کاربید سیلیکون از سیلیکون خالص کمتری استفاده می‌کنند، هزینه می‌تواند کمتر باشد و تراشه‌های بیشتری را می‌توان به صنعت خودرو عرضه کرد. از آنجا که سایر صنایع تمایل به استفاده از تراشه‌های تمام سیلیکونی دارند، در خط تولید نیمه‌هادی با خودروسازان رقابت می‌کنند.
کسل گروبر از GKN نتیجه می‌گیرد: «در نتیجه، توسعه سیستم‌های ۸۰۰ ولتی بسیار مهم است.»
۲. طرح شبکه ایستگاه‌های شارژ ۸۰۰ ولتی
یک سوال دیگر: اکثر ایستگاه‌های شارژ موجود بر اساس سیستم ۴۰۰ ولتی هستند، آیا واقعاً مزیتی برای خودروهایی که از سیستم ۸۰۰ ولتی استفاده می‌کنند وجود دارد؟
پاسخ کارشناسان صنعت این است: بله. اگرچه این وسیله نقلیه به زیرساخت شارژ مبتنی بر ۸۰۰ ولت نیاز دارد.
هرستد گفت: «بیشتر زیرساخت‌های شارژ سریع DC موجود برای خودروهای ۴۰۰ ولتی است.» برای دستیابی به شارژ سریع ۸۰۰ ولتی، به جدیدترین نسل شارژرهای سریع DC با ولتاژ و توان بالا نیاز داریم.
این برای شارژ خانگی مشکلی ایجاد نمی‌کند، اما تاکنون سریع‌ترین شبکه‌های شارژ عمومی در ایالات متحده محدود بوده‌اند. رایش فکر می‌کند که این مشکل برای ایستگاه‌های شارژ بزرگراهی حتی سخت‌تر است.
با این حال، در اروپا، شبکه‌های شارژ سیستم ۸۰۰ ولتی در حال افزایش هستند و Ionity تعدادی ایستگاه شارژ بزرگراهی ۸۰۰ ولتی و ۳۵۰ کیلوواتی در سراسر اروپا دارد.
آیونیتی یو (Ionity EU) یک پروژه مشارکتی بین چند خودروساز برای شبکه‌ای از ایستگاه‌های شارژ پرقدرت برای وسایل نقلیه الکتریکی است که توسط گروه بی‌ام‌و، دایملر آگ، فورد موتور و فولکس واگن تأسیس شده است. در سال ۲۰۲۰، هیوندای موتور به عنوان پنجمین سهامدار بزرگ به این پروژه پیوست.
شالر از شرکت ZF می‌گوید: «یک شارژر ۸۰۰ ولتی ۳۵۰ کیلوواتی به معنای زمان شارژ ۱۰۰ کیلومتری ۵ تا ۷ دقیقه‌ای است. این فقط یک فنجان قهوه است.»
این واقعاً یک فناوری متحول‌کننده است. همچنین به صنعت خودرو کمک می‌کند تا افراد بیشتری را به پذیرش خودروهای برقی متقاعد کند.
طبق گزارش اخیر پورشه، برای افزایش برد ۲۵۰ مایلی در یک نیروگاه معمولی ۵۰ کیلوواتی و ۴۰۰ ولتی، حدود ۸۰ دقیقه زمان لازم است؛ اگر ۱۰۰ کیلووات باشد، ۴۰ دقیقه؛ و اگر دوشاخه شارژ خنک شود (به دلیل هزینه، وزن و پیچیدگی)، این زمان می‌تواند به ۳۰ دقیقه کاهش یابد.
در این گزارش نتیجه‌گیری شده است: «بنابراین، در تلاش برای دستیابی به شارژ با سرعت بالاتر، گذار به ولتاژهای بالاتر اجتناب‌ناپذیر است.» پورشه معتقد است که با ولتاژ شارژ ۸۰۰ ولت، این زمان به حدود ۱۵ دقیقه کاهش می‌یابد.
شارژ مجدد به آسانی و سرعت سوخت‌گیری است - احتمال زیادی وجود دارد که این اتفاق بیفتد.
۳. پیشگامان در صنایع محافظه‌کار
اگر فناوری ۸۰۰ ولت واقعاً اینقدر خوب است، جای سوال دارد که چرا به استثنای مدل‌های ذکر شده، تقریباً همه خودروهای برقی، حتی تسلا و فولکس واگن، که رهبران بازار هستند، هنوز بر اساس سیستم‌های ۴۰۰ ولتی ساخته می‌شوند؟
شالر و دیگر کارشناسان دلایل را به «راحتی» و «اولویت داشتن به عنوان یک صنعت» نسبت می‌دهند.
یک خانه معمولی از ۳۸۰ ولت برق سه فاز AC استفاده می‌کند (نرخ ولتاژ در واقع یک محدوده است، نه یک مقدار ثابت)، بنابراین وقتی خودروسازان شروع به عرضه خودروهای هیبریدی پلاگین و خودروهای تمام الکتریکی کردند، زیرساخت شارژ از قبل وجود داشت. و اولین موج خودروهای الکتریکی بر اساس قطعاتی ساخته شد که برای خودروهای هیبریدی پلاگین توسعه داده شده بودند و مبتنی بر سیستم‌های ۴۰۰ ولتی بودند.
شالر گفت: «وقتی همه به ۴۰۰ ولت دسترسی دارند، یعنی این سطح ولتاژ در همه زیرساخت‌ها موجود است. این راحت‌ترین حالت است، فوراً در دسترس است. بنابراین مردم زیاد فکر نمی‌کنند. فوراً تصمیم می‌گیرند.»
کسل گروبر، پورشه را به عنوان پیشگام سیستم ۸۰۰ ولتی می‌شناسد، زیرا این سیستم بیشتر بر عملکرد تمرکز داشت تا کاربردی بودن.
پورشه جرات می‌کند آنچه را که صنعت از گذشته به ارث برده است، دوباره ارزیابی کند. او از خود می‌پرسد: «آیا این واقعاً بهترین راه حل است؟» «آیا می‌توانیم آن را از ابتدا طراحی کنیم؟» این زیبایی یک خودروساز با عملکرد بالا است.
کارشناسان صنعت موافقند که ورود خودروهای برقی ۸۰۰ ولتی بیشتر به بازار، تنها مسئله‌ی زمان است.
چالش‌های فنی زیادی وجود ندارد، اما قطعات باید توسعه داده شده و اعتبارسنجی شوند؛ هزینه ممکن است یک مسئله باشد، اما با مقیاس، سلول‌های کوچک‌تر و مس کمتر، هزینه پایین به زودی از راه خواهد رسید.
ولوو، پولستار، استلانتیس و جنرال موتورز پیش از این اعلام کرده‌اند که مدل‌های آینده از این فناوری استفاده خواهند کرد.
گروه فولکس واگن در حال برنامه‌ریزی برای عرضه طیف وسیعی از خودروها بر روی پلتفرم PPE 800 ولتی خود است، از جمله یک ماکان جدید و یک استیشن واگن بر اساس کانسپت جدید A6 Avant E-tron.
تعدادی از خودروسازان چینی نیز از جمله Xpeng Motors، NIO، Li Auto، BYD و Lotus متعلق به Geely، از حرکت به سمت معماری ۸۰۰ ولتی خبر داده‌اند.
کسل گروبر در پایان گفت: «با تایکان و ای-ترون GT، شما خودرویی با عملکرد پیشرو در کلاس خود دارید. آیونیک ۵ ثابت می‌کند که یک خودروی خانوادگی مقرون‌به‌صرفه امکان‌پذیر است. اگر این چند خودرو می‌توانند این کار را انجام دهند، پس هر خودرویی می‌تواند.»
زمان ارسال: ۱۹ آوریل ۲۰۲۲