En 2021, las ventas mundiales de vehículos eléctricos representarán el 9% de las ventas totales de turismos.
Para aumentar esa cifra, además de invertir fuertemente en nuevos panoramas comerciales para acelerar el desarrollo, la fabricación y la promoción de la electrificación, los fabricantes de automóviles y proveedores también se están devanando los sesos para prepararse para la próxima generación de componentes para 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 tren motriz.
Hasta ahora, sólo un puñado de coches nuevos han utilizado un sistema de 800 voltios en lugar del habitual 400.
Los modelos con sistemas de 800 voltios que ya están 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 de la industria creen que técnicamente es un sistema de 800 voltios.
Desde la perspectiva de los proveedores de componentes para vehículos eléctricos, la arquitectura de baterías de 800 voltios será la tecnología dominante para finales de la década de 2020, especialmente a medida que surjan cada vez más plataformas totalmente eléctricas con arquitectura de 800 voltios, como el E-GMP y el PPE de Hyundai. el Grupo Volkswagen.
La plataforma eléctrica modular E-GMP de Hyundai Motor es proporcionada por Vitesco Technologies, una empresa de sistemas de propulsión escindida de Continental AG, para proporcionar inversores de 800 voltios; El PPE del Grupo Volkswagen 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 propulsión eléctrica de GKN, una empresa de desarrollo tecnológico. GKN también es uno de los varios proveedores de nivel 1 que utilizan esta tecnología y suministra componentes como ejes eléctricos de 800 voltios, con miras a la producción en masa en 2025.
Dijo a Automotive News Europe: "Creemos que el sistema de 800 voltios se generalizará. Hyundai también ha demostrado que puede ser igualmente competitivo en precio".
En Estados Unidos, el Hyundai IQNIQ 5 tiene un precio inicial de 43.650 dólares, un precio más sólido que el precio medio de 60.054 dólares de los vehículos eléctricos en febrero de 2022, y puede ser aceptado por más consumidores.
"800 voltios es el siguiente paso lógico en la evolución de los vehículos eléctricos puros", dijo en una entrevista Alexander Reich, director de electrónica de potencia innovadora de Vitesco.
Además de suministrar inversores de 800 voltios para la plataforma eléctrica modular E-GMP de Hyundai, Vitesco ha conseguido otros contratos importantes, incluidos inversores para un importante fabricante de automóviles norteamericano y dos vehículos eléctricos líderes en China y Japón. El proveedor proporciona el motor.
El segmento de sistemas eléctricos de 800 voltios está creciendo más rápido de lo esperado hace apenas unos años, y los clientes se están volviendo más fuertes, dijo por correo electrónico Harry Husted, director de tecnología del proveedor estadounidense de repuestos para automóviles BorgWarner. interés. El proveedor también obtuvo algunos pedidos, incluido 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 de 400 voltios existente?
En primer lugar, pueden entregar la misma potencia con una corriente más baja. Aumente 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, puede hacerse más pequeña, lo que aumenta la eficiencia y al mismo tiempo reduce el peso total.
Otmar Scharrer, vicepresidente senior 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 la misma corriente, el automóvil puede obtener el doble de energía", afirma Reich. "Si el tiempo de carga es lo suficientemente rápido, es posible que el coche eléctrico no necesite perder tiempo recorriendo una autonomía de 1.000 kilómetros".
En segundo lugar, debido a que voltajes más altos proporcionan la misma potencia con menos corriente, los cables y alambres también pueden hacerse más pequeños y livianos, reduciendo el consumo de cobre costoso y pesado.
La energía perdida también se reducirá en consecuencia, lo que dará como resultado una mayor resistencia y un mejor rendimiento del motor. Y no se requiere ningún sistema complejo de gestión térmica para garantizar que la batería funcione a la temperatura óptima.
Finalmente, cuando se combina con la tecnología emergente de microchips de carburo de silicio, el sistema de 800 voltios puede aumentar la eficiencia del tren motriz hasta en un 5 por ciento. Este chip pierde poca energía al cambiar y es particularmente eficaz para el frenado regenerativo.
Como 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, dijeron los proveedores. Debido a que otras industrias tienden a utilizar chips exclusivamente de silicio, compiten con los fabricantes de automóviles en la línea de producción de semiconductores.
"En definitiva, 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
Aquí hay otra pregunta: la mayoría de las estaciones de carga existentes se basan en el sistema de 400 voltios. ¿Existe realmente una ventaja para los automóviles que utilizan el sistema de 800 voltios?
La respuesta de los expertos del sector es: sí. Aunque el vehículo necesita una infraestructura de carga basada en 800 voltios.
"La mayor parte de la infraestructura de carga rápida de CC existente es para vehículos de 400 voltios", dijo Hursted. "Para lograr una carga rápida de 800 voltios, necesitamos la última generación de cargadores rápidos de CC de alto voltaje y alta potencia".
Eso no es un problema para la carga en el hogar, pero hasta ahora las redes de carga públicas más rápidas en los EE. UU. son limitadas. Reich cree que el problema es aún más grave en el caso de las estaciones de carga en las autopistas.
En Europa, sin embargo, las redes de carga con sistemas de 800 voltios están en aumento, e Ionity tiene varios puntos de carga en autopistas de 800 voltios y 350 kilovatios en toda Europa.
Ionity EU es un proyecto de asociación de varios fabricantes de automóviles para una red de estaciones de carga de alta potencia para vehículos eléctricos, fundado por BMW Group, Daimler AG, Ford Motor y Volkswagen. En 2020, Hyundai Motor se incorporó como quinto mayor accionista.
"Un cargador de 800 voltios y 350 kilovatios significa un tiempo de carga de 5 a 7 minutos para recorrer 100 kilómetros", afirma Schaller de ZF. "Eso es sólo una taza de café".
"Ésta es verdaderamente una tecnología disruptiva. También ayudará a la industria automotriz a convencer a más personas para que adopten los vehículos eléctricos".
Según un informe reciente de Porsche, se necesitan unos 80 minutos para agregar 400 kilómetros de autonomía en una central eléctrica típica de 50 kW y 400 V; 40 minutos si son 100kW; 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 lograr una carga de mayor velocidad, una transición a voltajes más altos es inevitable", concluye el informe. Porsche cree que con una tensión de carga de 800 voltios el tiempo se reduciría a unos 15 minutos.
Recargar es tan fácil y rápido como repostar: hay muchas posibilidades de que así sea.
3. Pioneros en industrias conservadoras
Si la tecnología de 800 voltios es realmente tan buena, cabe preguntarse por qué, con excepción de los modelos antes mencionados, casi todos los vehículos eléctricos siguen basándose en sistemas de 400 voltios, incluso los líderes del mercado Tesla y Volkswagen. ?
Schaller y otros expertos atribuyen las razones a la "conveniencia" y a "ser una industria primero".
Una casa típica utiliza 380 voltios de CA trifásica (la tasa de voltaje es en realidad un rango, no un valor fijo), por lo que cuando los fabricantes de automóviles comenzaron a implementar híbridos enchufables y vehículos eléctricos puros, la infraestructura de carga ya estaba ahí. Y la primera ola de vehículos eléctricos se construyó con componentes desarrollados para híbridos enchufables, que se basaban en sistemas de 400 voltios.
"Cuando todo el mundo tiene 400 voltios, significa que ese es el nivel de voltaje que está disponible en la infraestructura en todas partes", dijo Schaller. "Es lo más conveniente, está disponible de inmediato. Para que la gente no piense demasiado. Decidido de inmediato".
Kessel Gruber reconoce a Porsche como pionero 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 ésta realmente la mejor solución?" "¿Podemos diseñarlo desde cero?" Ésa es la belleza de ser un fabricante de automóviles de alto rendimiento.
Los expertos de la industria coinciden en que es sólo cuestión de tiempo antes de que lleguen al mercado más vehículos eléctricos de 800 voltios.
No hay muchos desafíos técnicos, pero es necesario desarrollar y validar piezas; El costo puede ser un problema, pero con la escala, las celdas más pequeñas y menos cobre, el bajo costo llegará pronto.
Volvo, Polestar, Stellantis y General Motors ya han afirmado que los futuros modelos utilizarán esta tecnología.
El Grupo Volkswagen planea lanzar una gama de automóviles sobre 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 un cambio a la arquitectura de 800 voltios, incluidos Xpeng Motors, NIO, Li Auto, BYD y Lotus, propiedad de Geely.
"Con el Taycan y el E-tron GT, tenemos un vehículo con prestaciones líderes en su clase. El Ioniq 5 es una prueba de que un coche familiar asequible es posible", concluyó Kessel Gruber. "Si estos pocos coches pueden hacerlo, entonces todos los coches pueden hacerlo".
Hora de publicación: 19-abr-2022