En 2021, las ventas mundiales de vehículos eléctricos representarán el 9% de las ventas totales de automóviles de pasajeros.
Para aumentar esa cifra, además de realizar fuertes inversiones en nuevos panoramas comerciales para acelerar el desarrollo, la fabricación y la promoción de la electrificación, los fabricantes de automóviles y los proveedores también están esforzándose para prepararse para la próxima generación de componentes de vehículos.
Los ejemplos incluyen baterías de estado sólido, motores de flujo axial y sistemas eléctricos de 800 voltios que prometen reducir los tiempos de carga a la mitad, reducir drásticamente el tamaño y el costo de la batería y mejorar la eficiencia del sistema de transmisión.
Hasta ahora, sólo unos pocos coches nuevos han utilizado un sistema de 800 voltios en lugar del común de 400.
Los modelos con sistemas de 800 voltios ya disponibles en el mercado son: Porsche Taycan, Audi E-tron GT, Hyundai Ioniq 5 y Kia EV6. La limusina Lucid Air utiliza una arquitectura de 900 voltios, aunque los expertos del sector creen que técnicamente es un sistema de 800 voltios.
Desde la perspectiva de los proveedores de componentes de vehículos eléctricos, la arquitectura de batería de 800 voltios será la tecnología dominante a fines de la década de 2020, especialmente a medida que surgen cada vez más plataformas totalmente eléctricas con arquitectura de 800 voltios, como E-GMP de Hyundai y PPE del Grupo Volkswagen.
La plataforma eléctrica modular E-GMP de Hyundai Motor es proporcionada por Vitesco Technologies, empresa de sistemas de propulsión derivada de Continental AG, para suministrar inversores de 800 voltios. Volkswagen Group PPE es una arquitectura de batería de 800 voltios desarrollada conjuntamente por Audi y Porsche. Plataforma modular para vehículos eléctricos.
"Para 2025, los modelos con sistemas de 800 voltios serán más comunes", afirmó Dirk Kesselgruber, presidente de la división de transmisiones eléctricas de GKN, una empresa de desarrollo tecnológico. GKN también es uno de los varios proveedores de primer nivel que utilizan esta tecnología, suministrando componentes como ejes eléctricos de 800 voltios, con miras a su producción en masa en 2025.
En declaraciones a Automotive News Europe, declaró: «Creemos que el sistema de 800 voltios se generalizará. Hyundai también ha demostrado que puede ser igualmente competitivo en cuanto a precio».
En Estados Unidos, el Hyundai IQNIQ 5 tiene un precio inicial de $43,650, un precio más razonable que el promedio de $60,054 para vehículos eléctricos en febrero de 2022, y podría ser aceptado por más consumidores.
"800 voltios es el siguiente paso lógico en la evolución de los vehículos eléctricos puros", dijo Alexander Reich, jefe de electrónica de potencia innovadora en Vitesco, en una entrevista.
Además de suministrar inversores de 800 voltios para la plataforma eléctrica modular E-GMP de Hyundai, Vitesco ha conseguido otros contratos importantes, incluyendo inversores para un importante fabricante de automóviles norteamericano y dos vehículos eléctricos líderes en China y Japón. El proveedor suministra el motor.
El segmento de sistemas eléctricos de 800 voltios está creciendo más rápido de lo previsto hace apenas unos años, y los clientes son cada vez más numerosos, según declaró Harry Husted, director de tecnología del proveedor estadounidense de autopartes BorgWarner, por correo electrónico. El proveedor también ha conseguido algunos pedidos, incluyendo un módulo de accionamiento integrado para una marca de lujo china.
1. ¿Por qué 800 voltios son el "siguiente paso lógico"?
¿Cuáles son los aspectos más destacados del sistema de 800 voltios en comparación con el sistema actual de 400 voltios?
En primer lugar, pueden suministrar la misma potencia con una corriente más baja. Aumentan el tiempo de carga en un 50 % con el mismo tamaño de batería.
Como resultado, la batería, el componente más caro de un vehículo eléctrico, se puede hacer más pequeña, aumentando la eficiencia y reduciendo el peso general.
Otmar Scharrer, vicepresidente sénior de tecnología de sistemas de propulsión electrificados de ZF, afirmó: «El coste de los vehículos eléctricos aún no está al mismo nivel que el de los vehículos de gasolina, y una batería más pequeña sería una buena solución. Además, tener una batería muy grande en un modelo compacto convencional como el Ioniq 5 no tiene sentido en sí mismo».
"Al duplicar el voltaje y mantener la misma corriente, el coche puede obtener el doble de energía", dijo Reich. "Si el tiempo de carga es lo suficientemente rápido, el coche eléctrico podría no necesitar dedicar tiempo a alcanzar una autonomía de 1000 kilómetros".
En segundo lugar, debido a que los voltajes más altos proporcionan la misma potencia con menos corriente, los cables y alambres también pueden fabricarse más pequeños y livianos, reduciendo el consumo de cobre costoso y pesado.
La pérdida de energía también se reducirá en consecuencia, lo que se traduce en una mayor resistencia y un mejor rendimiento del motor. Además, no se requiere un sistema complejo de gestión térmica para garantizar que la batería funcione a la temperatura óptima.
Finalmente, al combinarse con la tecnología emergente de microchips de carburo de silicio, el sistema de 800 voltios puede aumentar la eficiencia del sistema de propulsión hasta en un 5 %. Este chip pierde poca energía al cambiar de marcha y es especialmente eficaz para el frenado regenerativo.
Dado que los nuevos chips de carburo de silicio utilizan menos silicio puro, el costo podría ser menor y se podrían suministrar más chips a la industria automotriz, según los proveedores. Dado que otras industrias tienden a utilizar chips totalmente de silicio, compiten con los fabricantes de automóviles en la línea de producción de semiconductores.
"En conclusión, el desarrollo de sistemas de 800 voltios es crucial", concluye Kessel Gruber de GKN.
2. Disposición de la red de estaciones de carga de 800 voltios
He aquí otra pregunta: la mayoría de las estaciones de carga existentes se basan en el sistema de 400 voltios, ¿existe realmente una ventaja para los coches que utilizan el sistema de 800 voltios?
La respuesta de los expertos del sector es sí. Aunque el vehículo necesita una infraestructura de carga de 800 voltios.
"La mayor parte de la infraestructura actual de carga rápida de CC es para vehículos de 400 voltios", afirmó Hursted. "Para lograr una carga rápida de 800 voltios, necesitamos cargadores rápidos de CC de alta potencia y alto voltaje de última generación".
Esto no supone un problema para la carga doméstica, pero hasta ahora las redes de carga pública más rápidas de EE. UU. son limitadas. Reich cree que el problema es aún más grave en las estaciones de carga en carretera.
Sin embargo, en Europa, las redes de carga con sistemas de 800 voltios están en aumento, e Ionity tiene varios puntos de carga en carreteras de 800 voltios y 350 kilovatios en toda Europa.
Ionity EU es un proyecto de colaboración entre varios fabricantes de automóviles para una red de estaciones de carga de alta potencia para vehículos eléctricos, fundado por el Grupo BMW, Daimler AG, Ford Motor y Volkswagen. En 2020, Hyundai Motor se unió como el quinto mayor accionista.
"Un cargador de 800 voltios y 350 kilovatios significa un tiempo de carga de 100 kilómetros de 5 a 7 minutos", dice Schaller de ZF. "Eso es solo una taza de café".
Esta es una tecnología verdaderamente disruptiva. Además, ayudará a la industria automotriz a convencer a más personas para que adopten los vehículos eléctricos.
Según un informe reciente de Porsche, se necesitan aproximadamente 80 minutos para agregar 250 millas de autonomía en una estación de energía típica de 50 kW y 400 V; 40 minutos si es de 100 kW; si se enfría el enchufe de carga (costos, peso y complejidad), lo que puede reducir aún más el tiempo a 30 minutos.
"Por lo tanto, en la búsqueda de una carga más rápida, es inevitable una transición a voltajes más altos", concluyó el informe. Porsche cree que con un voltaje de carga de 800 voltios, el tiempo se reduciría a unos 15 minutos.
Recargar es tan fácil y rápido como repostar combustible: hay grandes posibilidades de que suceda.
3. Pioneros en industrias conservadoras
Si la tecnología de 800 voltios es realmente tan buena, vale la pena preguntarse por qué, con excepción de los modelos mencionados anteriormente, casi todos los vehículos eléctricos todavía se basan en sistemas de 400 voltios, incluso los líderes del mercado Tesla y Volkswagen.
Schaller y otros expertos atribuyen las razones a la "conveniencia" y al "ser pioneros en la industria".
Una casa típica usa 380 voltios de corriente alterna trifásica (el voltaje es en realidad un rango, no un valor fijo), así que cuando los fabricantes de automóviles comenzaron a lanzar vehículos híbridos enchufables y eléctricos puros, la infraestructura de carga ya existía. Y la primera generación de vehículos eléctricos se construyó con componentes desarrollados para híbridos enchufables, que se basaban en sistemas de 400 voltios.
"Cuando todos usan 400 voltios, significa que ese es el nivel de voltaje disponible en la infraestructura en todas partes", dijo Schaller. "Es lo más conveniente, está disponible de inmediato. Así, la gente no piensa demasiado. Se decide de inmediato".
Kessel Gruber atribuye a Porsche la creación del sistema de 800 voltios porque se centró más en el rendimiento que en la practicidad.
Porsche se atreve a reevaluar lo que la industria ha heredado del pasado. Se pregunta: "¿Es esta realmente la mejor solución?" "¿Podemos diseñarla desde cero?". Esa es la belleza de ser un fabricante de automóviles de alto rendimiento.
Los expertos de la industria han coincidido en que es solo cuestión de tiempo antes de que más vehículos eléctricos de 800 voltios lleguen al mercado.
No hay muchos desafíos técnicos, pero es necesario desarrollar y validar piezas; el costo puede ser un problema, pero con escala, celdas más pequeñas y menos cobre, pronto se lograrán costos bajos.
Volvo, Polestar, Stellantis y General Motors ya han declarado que sus futuros modelos utilizarán esta tecnología.
El Grupo Volkswagen planea lanzar una gama de automóviles en su plataforma PPE de 800 voltios, incluido un nuevo Macan y una camioneta basada en el nuevo concepto A6 Avant E-tron.
Varios fabricantes de automóviles chinos también han anunciado su transición a una arquitectura de 800 voltios, entre ellos Xpeng Motors, NIO, Li Auto, BYD y Lotus, propiedad de Geely.
«Con el Taycan y el E-tron GT, tienes un vehículo con un rendimiento líder en su clase. El Ioniq 5 demuestra que es posible tener un coche familiar asequible», concluyó Kessel Gruber. «Si estos pocos coches pueden hacerlo, todos pueden».
Hora de publicación: 19 de abril de 2022