وفي عام 2021، ستشكل مبيعات السيارات الكهربائية العالمية 9% من إجمالي مبيعات سيارات الركاب.
ولتعزيز هذا الرقم، بالإضافة إلى الاستثمار بكثافة في مجالات الأعمال الجديدة لتسريع تطوير وتصنيع وترويج السيارات الكهربائية، فإن شركات صناعة السيارات والموردين أيضًا يبذلون قصارى جهدهم للتحضير للجيل القادم من مكونات المركبات.
تشمل الأمثلة بطاريات الحالة الصلبة، ومحركات التدفق المحوري، والأنظمة الكهربائية بجهد 800 فولت، والتي تعد بتقليل أوقات الشحن إلى النصف، وتقليل حجم البطارية وتكلفتها بشكل كبير، وتحسين كفاءة مجموعة نقل الحركة.
وحتى الآن، لم يستخدم سوى عدد قليل من السيارات الجديدة نظام 800 فولت بدلاً من 400 العادي.
الطرازات التي تحتوي على أنظمة 800 فولت موجودة بالفعل في السوق هي: بورش تايكان، وأودي إي-ترون جي تي، وهيونداي أيونيك 5، وكيا EV6.تستخدم سيارة ليموزين Lucid Air بنية 900 فولت، على الرغم من أن خبراء الصناعة يعتقدون أنه من الناحية الفنية نظام 800 فولت.
من وجهة نظر موردي مكونات المركبات الكهربائية، ستكون هندسة البطاريات 800 فولت هي التكنولوجيا السائدة بحلول نهاية عشرينيات القرن الحالي، لا سيما مع ظهور المزيد والمزيد من المنصات الكهربائية المخصصة لهندسة 800 فولت، مثل E-GMP ومعدات الوقاية الشخصية من Hyundai. مجموعة فولكس فاجن.
يتم توفير المنصة الكهربائية المعيارية E-GMP الخاصة بشركة Hyundai Motor بواسطة شركة Vitesco Technologies، وهي شركة توليد نقل الحركة انفصلت عن شركة Continental AG، لتوفير محولات بجهد 800 فولت؛مجموعة فولكس فاجن PPE عبارة عن بنية بطارية 800 فولت تم تطويرها بشكل مشترك بين أودي وبورشه.منصة مركبة كهربائية نموذجية.
وقال ديرك كيسيلجروبر، رئيس قسم نظام الدفع الكهربائي في شركة GKN، وهي شركة لتطوير التكنولوجيا: "بحلول عام 2025، ستصبح النماذج ذات أنظمة 800 فولت أكثر شيوعًا".تعد GKN أيضًا واحدة من العديد من موردي المستوى الأول الذين يستخدمون هذه التكنولوجيا، حيث يقومون بتوريد مكونات مثل المحاور الكهربائية بجهد 800 فولت، مع التركيز على الإنتاج الضخم في عام 2025.
وقال لأوتوموتيف نيوز أوروبا: "نعتقد أن نظام 800 فولت سيصبح سائداً. وقد أثبتت هيونداي أيضاً أنها يمكن أن تكون قادرة على المنافسة بنفس القدر من حيث السعر".
في الولايات المتحدة، يبدأ سعر Hyundai IQNIQ 5 بسعر 43.650 دولارًا، وهو أعلى من متوسط السعر البالغ 60.054 دولارًا للسيارات الكهربائية في فبراير 2022، ويمكن قبوله من قبل المزيد من المستهلكين.
وقال ألكسندر رايخ، رئيس إلكترونيات الطاقة المبتكرة في شركة فيتيسكو، في مقابلة: "800 فولت هي الخطوة المنطقية التالية في تطور السيارات الكهربائية النقية".
بالإضافة إلى توريد محولات 800 فولت لمنصة هيونداي الكهربائية المعيارية E-GMP، حصلت شركة Vitesco على عقود رئيسية أخرى، بما في ذلك محولات لشركة كبرى لصناعة السيارات في أمريكا الشمالية واثنين من المركبات الكهربائية الرائدة في الصين واليابان.المورد يوفر المحرك.
قال هاري هوستيد، كبير مسؤولي التكنولوجيا في شركة بورجوارنر الأمريكية لتوريد قطع غيار السيارات، عبر البريد الإلكتروني، إن قطاع الأنظمة الكهربائية بجهد 800 فولت ينمو بشكل أسرع مما كان متوقعًا قبل بضع سنوات فقط، كما أن العملاء يزدادون قوة.اهتمام.وقد فاز المورد أيضًا ببعض الطلبات، بما في ذلك وحدة محرك متكاملة لعلامة تجارية صينية فاخرة.
1. لماذا يعتبر 800 فولت "الخطوة المنطقية التالية"؟
ما هي أبرز مميزات نظام 800 فولت مقارنة بنظام 400 فولت الحالي؟
أولاً، يمكنهم توفير نفس الطاقة عند تيار أقل.زيادة وقت الشحن بنسبة 50% بنفس حجم البطارية.
ونتيجة لذلك، يمكن جعل البطارية، وهي أغلى مكون في السيارة الكهربائية، أصغر حجما، مما يزيد من الكفاءة مع تقليل الوزن الإجمالي.
وقال أوتمار شارر، نائب الرئيس الأول لتكنولوجيا توليد القوة الكهربائية في شركة ZF: "إن تكلفة السيارات الكهربائية ليست بعد على نفس مستوى سيارات البنزين، وستكون البطارية الأصغر حجمًا حلاً جيدًا. كما أن وجود بطارية كبيرة جدًا في السيارة الطراز المدمج السائد مثل Ioniq 5 ليس له معنى في حد ذاته.
وقال رايخ: "بمضاعفة الجهد والتيار نفسه، يمكن للسيارة الحصول على ضعف الطاقة"."إذا كان وقت الشحن سريعًا بما فيه الكفاية، فقد لا تحتاج السيارة الكهربائية إلى قضاء بعض الوقت في السير لمسافة 1000 كيلومتر."
ثانيًا، نظرًا لأن الفولتية الأعلى توفر نفس الطاقة مع تيار أقل، فيمكن أيضًا جعل الكابلات والأسلاك أصغر حجمًا وأخف وزنًا، مما يقلل من استهلاك النحاس الثقيل وباهظ الثمن.
سيتم أيضًا تقليل الطاقة المفقودة وفقًا لذلك، مما يؤدي إلى تحسين القدرة على التحمل وتحسين الأداء الحركي.ولا يلزم وجود نظام إدارة حرارية معقد لضمان عمل البطارية عند درجة الحرارة المثلى.
وأخيرًا، عند إقرانه بتقنية شرائح كربيد السيليكون الدقيقة الناشئة، يمكن للنظام 800 فولت أن يزيد من كفاءة مجموعة نقل الحركة بنسبة تصل إلى 5 بالمائة.تفقد هذه الشريحة القليل من الطاقة عند التبديل وهي فعالة بشكل خاص في الكبح المتجدد.
وقال الموردون إن رقائق كربيد السيليكون الجديدة تستخدم كمية أقل من السيليكون النقي، وقد تكون التكلفة أقل ويمكن توفير المزيد من الرقائق لصناعة السيارات.ولأن الصناعات الأخرى تميل إلى استخدام رقائق السيليكون بالكامل، فإنها تتنافس مع شركات صناعة السيارات على خط إنتاج أشباه الموصلات.
"في الختام، تطوير أنظمة 800 فولت أمر بالغ الأهمية،" يخلص كيسيل جروبر من GKN.
2. تخطيط شبكة محطة الشحن 800 فولت
وهنا سؤال آخر: أغلب محطات الشحن الحالية تعتمد على نظام 400 فولت، فهل هناك فعلا أفضلية للسيارات التي تستخدم نظام 800 فولت؟
الجواب الذي قدمه خبراء الصناعة هو: نعم.على الرغم من أن السيارة تحتاج إلى بنية تحتية للشحن بقوة 800 فولت.
وقال هيرستد: "معظم البنية التحتية الحالية للشحن السريع بالتيار المستمر مخصصة للمركبات ذات الجهد 400 فولت"."لتحقيق شحن سريع بقوة 800 فولت، نحتاج إلى أحدث جيل من أجهزة الشحن السريعة ذات الجهد العالي والطاقة العالية التي تعمل بالتيار المستمر."
هذه ليست مشكلة للشحن المنزلي، ولكن حتى الآن أسرع شبكات الشحن العامة في الولايات المتحدة محدودة.ويعتقد رايخ أن المشكلة أصعب بالنسبة لمحطات الشحن على الطرق السريعة.
ومع ذلك، في أوروبا، فإن شبكات شحن نظام 800 فولت آخذة في الارتفاع، ولدى شركة Ionity عدد من نقاط الشحن على الطرق السريعة بقدرة 800 فولت و350 كيلووات في جميع أنحاء أوروبا.
Ionity EU هو مشروع شراكة بين شركات تصنيع سيارات متعددة لشبكة من محطات الشحن عالية الطاقة للسيارات الكهربائية، أسسته مجموعة BMW وDaimler AG وFord Motor وVolkswagen.وفي عام 2020، انضمت شركة هيونداي موتور كخامس أكبر مساهم.
يقول شالر من ZF: "إن الشاحن بقوة 800 فولت و350 كيلووات يعني وقت شحن لمسافة 100 كيلومتر من 5 إلى 7 دقائق"."هذا مجرد فنجان قهوة."
"إنها حقًا تكنولوجيا مدمرة. كما أنها ستساعد صناعة السيارات في إقناع المزيد من الناس بتبني السيارات الكهربائية."
وفقًا لتقرير حديث من بورشه، يستغرق الأمر حوالي 80 دقيقة لإضافة 250 ميلًا من المدى في محطة طاقة نموذجية بقدرة 50 كيلو واط و400 فولت؛40 دقيقة إذا كانت 100 كيلو واط؛في حالة تبريد قابس الشحن (التكاليف والوزن والتعقيد)، مما قد يؤدي إلى تقليل الوقت إلى 30 دقيقة.
وخلص التقرير إلى أنه "لذلك، في السعي لتحقيق شحن بسرعة أعلى، فإن الانتقال إلى الفولتية الأعلى أمر لا مفر منه".تعتقد بورشه أنه مع جهد شحن 800 فولت، سينخفض الوقت إلى حوالي 15 دقيقة.
إعادة الشحن سهلة وسريعة مثل إعادة التزود بالوقود - هناك فرصة كبيرة لحدوث ذلك.
3. رواد الصناعات المحافظة
إذا كانت تكنولوجيا 800 فولت جيدة جدًا بالفعل، فمن المفيد أن نتساءل لماذا، باستثناء النماذج المذكورة أعلاه، لا تزال جميع السيارات الكهربائية تقريبًا تعتمد على أنظمة 400 فولت، حتى شركتي تيسلا وفولكس فاجن الرائدتين في السوق.؟
يعزو شالر وخبراء آخرون الأسباب إلى "الملاءمة" و"كون الصناعة أولاً".
يستخدم المنزل النموذجي 380 فولتًا من التيار المتردد ثلاثي الطور (معدل الجهد هو في الواقع نطاق، وليس قيمة ثابتة)، لذلك عندما بدأت شركات صناعة السيارات في طرح السيارات الهجينة والمركبات الكهربائية النقية، كانت البنية التحتية للشحن موجودة بالفعل.وتم بناء الموجة الأولى من السيارات الكهربائية على مكونات تم تطويرها للسيارات الهجينة، والتي كانت تعتمد على أنظمة 400 فولت.
وقال شالر: "عندما يكون الجميع على 400 فولت، فهذا يعني أن هذا هو مستوى الجهد المتوفر في البنية التحتية في كل مكان"."إنه الأكثر ملاءمة، وهو متاح على الفور. لذلك لا يفكر الناس كثيرًا. قرروا ذلك على الفور."
ينسب كيسيل جروبر الفضل إلى بورشه باعتبارها رائدة في نظام 800 فولت لأنها ركزت على الأداء أكثر من التطبيق العملي.
تتجرأ بورشه على إعادة تقييم ما نقلته الصناعة من الماضي.ويسأل نفسه: "هل هذا حقا هو الحل الأفضل؟""هل يمكننا تصميمه من الصفر؟"هذا هو جمال كونك صانع سيارات عالي الأداء.
اتفق خبراء الصناعة على أن الأمر مجرد مسألة وقت قبل أن يصل المزيد من السيارات الكهربائية بقوة 800 فولت إلى السوق.
لا توجد تحديات تقنية كثيرة، ولكن تحتاج الأجزاء إلى التطوير والتحقق من صحتها؛قد تكون التكلفة مشكلة، ولكن مع الحجم والخلايا الأصغر حجمًا والنحاس الأقل، ستأتي التكلفة المنخفضة قريبًا.
وقد صرحت شركات فولفو، وبولستار، وستيلانتس، وجنرال موتورز بالفعل أن الموديلات المستقبلية ستستخدم هذه التكنولوجيا.
تخطط مجموعة فولكس فاجن لإطلاق مجموعة من السيارات على منصة معدات الوقاية الشخصية 800 فولت، بما في ذلك سيارة ماكان الجديدة وعربة المحطة المبنية على مفهوم A6 Avant E-tron الجديد.
كما أعلن عدد من شركات صناعة السيارات الصينية عن الانتقال إلى هندسة 800 فولت، بما في ذلك Xpeng Motors وNIO وLi Auto وBYD وLotus المملوكة لشركة Geely.
واختتم كيسيل جروبر حديثه قائلاً: "مع Taycan وE-tron GT، لديك سيارة ذات أداء رائد في فئتها. إن Ioniq 5 هو دليل على أنه من الممكن الحصول على سيارة عائلية بأسعار معقولة"."إذا كانت هذه السيارات القليلة قادرة على القيام بذلك، فإن كل سيارة يمكنها القيام بذلك."
وقت النشر: 19 أبريل 2022