2021年には世界のEV販売が乗用車総販売の9%を占めることになる。
この数字を増やすため、自動車メーカーとサプライヤーは、電動化の開発、製造、推進を加速するための新しいビジネス環境に多額の投資を行っているほか、次世代の自動車部品の準備にも知恵を絞っている。
例としては、充電時間を半分に短縮し、バッテリーのサイズとコストを大幅に削減し、ドライブトレインの効率を向上させることが期待される固体電池、軸流モーター、800 ボルトの電気システムなどがあります。
これまでのところ、一般的な 400 ボルトではなく 800 ボルトのシステムを採用している新車はほんの一握りだ。
800ボルトシステムを搭載したモデルは、すでに市場に出回っているポルシェ・タイカン、アウディE-tron GT、ヒュンダイ・アイオニック5、キアEV6です。Lucid Airリムジンは900ボルトのアーキテクチャを採用していますが、業界の専門家は技術的には800ボルトシステムだと考えています。
EV 部品サプライヤーの観点から見ると、特にヒュンダイの E-GMP やフォルクスワーゲン グループの PPE など、専用の 800 ボルト アーキテクチャ全電気プラットフォームがますます登場するにつれて、2020 年代末までに 800 ボルト バッテリー アーキテクチャが主流の技術になるでしょう。
現代自動車のE-GMPモジュラー電気プラットフォームは、コンチネンタルAGから分社化したパワートレイン会社であるVitesco Technologiesが800ボルトインバーターを提供する。フォルクスワーゲングループのPPEは、アウディとポルシェが共同開発した800ボルトバッテリーアーキテクチャである。モジュラー電気自動車プラットフォーム。
「2025年までに、800ボルトシステムを搭載したモデルがより一般的になるだろう」と、技術開発会社GKNの電動ドライブトレイン部門社長、ディルク・ケッセルグルーバー氏は述べた。GKNは、この技術を採用している複数のティア1サプライヤーの一社でもあり、800ボルト電動アクスルなどの部品を供給しており、2025年の量産を目指している。
同氏はオートモーティブ・ニュース・ヨーロッパに対し、「800ボルトシステムが主流になると考えています。ヒュンダイは価格面でも同等の競争力があることを証明しました」と語った。
米国では、ヒュンダイIQNIQ 5の価格は43,650ドルからとなっており、2022年2月時点の電気自動車の平均価格60,054ドルよりも手頃で、より多くの消費者に受け入れられる可能性があります。
「800ボルトは、純粋な電気自動車の進化における論理的な次のステップだ」と、ヴィテスコの革新的パワーエレクトロニクス部門責任者、アレクサンダー・ライヒ氏はインタビューで語った。
ヴィテスコは、ヒュンダイのE-GMPモジュラー電気自動車プラットフォーム向け800ボルトインバーターの供給に加え、北米の大手自動車メーカー向けインバーターや、中国と日本の主要EV2車種向けインバーターなど、他の大型契約も獲得しています。モーターは同社が供給しています。
800ボルトの電気システム分野は数年前の予想を上回るペースで成長しており、顧客も力強く成長していると、米国の自動車部品メーカー、ボルグワーナーの最高技術責任者、ハリー・ハステッド氏は電子メールで述べた。同社はまた、中国の高級ブランド向けの統合駆動モジュールなど、いくつかの受注を獲得している。
1. なぜ 800 ボルトが「論理的な次のステップ」なのでしょうか?
既存の 400 ボルト システムと比較した 800 ボルト システムの特徴は何ですか?
まず、同じ電力をより低い電流で供給できます。同じバッテリーサイズで充電時間を50%短縮できます。
その結果、電気自動車の中で最も高価な部品であるバッテリーを小型化することができ、効率が向上し、全体の重量が軽減されます。
ZFの電動パワートレイン技術担当シニアバイスプレジデント、オットマー・シャラー氏は次のように述べています。「電気自動車のコストはまだガソリン車と同水準には達しておらず、より小型のバッテリーは良い解決策となるでしょう。また、アイオニック5のような主流のコンパクトモデルに非常に大きなバッテリーを搭載すること自体が理にかなっていません。」
「電圧を倍にして電流を同じにすれば、車は2倍のエネルギーを得ることができます」とライヒ氏は述べた。「充電時間が十分に速ければ、電気自動車は1000キロメートルの航続距離を追求するのに時間を費やす必要がなくなるかもしれません。」
第二に、電圧が高いほど、より少ない電流で同じ電力を供給できるため、ケーブルや電線も小型軽量化でき、高価で重い銅の消費量を削減できます。
エネルギー損失もそれに応じて削減され、耐久性とモーター性能が向上します。また、バッテリーを最適な温度で動作させるための複雑な熱管理システムは必要ありません。
最後に、新興のシリコンカーバイドマイクロチップ技術と組み合わせることで、800ボルトシステムはパワートレインの効率を最大5%向上させることができます。このチップはスイッチング時のエネルギー損失が少なく、特に回生ブレーキに効果的です。
サプライヤーによると、新型シリコンカーバイドチップは純粋なシリコンの使用量が少ないため、コストが下がり、自動車業界への供給量が増える可能性があるという。他の業界ではオールシリコンチップを使用する傾向があるため、半導体生産ラインにおいて自動車メーカーと競合している。
「結論として、800ボルトシステムの開発は極めて重要です」とGKNのケッセル・グルーバー氏は結論づけている。
2. 800ボルト充電ステーションネットワークレイアウト
もう一つの質問です。既存の充電ステーションのほとんどは 400 ボルト システムに基づいていますが、車が 800 ボルト システムを使用することに本当に利点があるのでしょうか?
業界の専門家の答えは「はい」です。ただし、車両には800ボルトの充電インフラが必要です。
「既存のDC急速充電インフラのほとんどは400ボルト車両向けです」とハーステッド氏は述べた。「800ボルトの急速充電を実現するには、最新世代の高電圧・高出力DC急速充電器が必要です。」
自宅での充電では問題にならないものの、米国では今のところ最速の公共充電ネットワークが限られている。ライヒ氏は、高速道路の充電ステーションではこの問題はさらに深刻だと考えている。
しかし、ヨーロッパでは 800 ボルト システムの充電ネットワークが増加しており、Ionity はヨーロッパ全土に 800 ボルト、350 キロワットの高速道路充電ポイントを多数設置しています。
Ionity EUは、BMWグループ、ダイムラーAG、フォード・モーター、フォルクスワーゲンが設立した、電気自動車向け高出力充電ステーションネットワークを目的とした複数自動車メーカーによるパートナーシッププロジェクトです。2020年には、ヒュンダイ自動車が第5位の株主として参加しました。
「800ボルト、350キロワットの充電器なら、100キロメートルを5～7分で充電できます」とZFのシャーラー氏は言う。「コーヒー一杯分くらいです。」
「これはまさに破壊的な技術です。自動車業界にとっても、より多くの人々に電気自動車を導入してもらうための助けとなるでしょう。」
ポルシェの最近の報告によると、一般的な 50kW、400V の発電所で 250 マイルの走行距離を追加するには約 80 分かかります。100kW の場合は 40 分です。充電プラグを冷却する場合 (コスト、重量、複雑さ)、さらに 30 分まで時間を短縮できます。
「したがって、より高速な充電を実現するためには、より高い電圧への移行は避けられない」と報告書は結論づけている。ポルシェは、800ボルトの充電電圧であれば、充電時間は約15分に短縮されると考えている。
燃料補給と同じくらい簡単かつ迅速に充電できるようになる可能性は十分にあります。
3. 保守的な業界の先駆者
800 ボルトの技術が本当にそれほど優れているのであれば、前述のモデルを除いて、市場リーダーであるテスラやフォルクスワーゲンでさえ、ほとんどすべての電気自動車がなぜいまだに 400 ボルトのシステムをベースとしているのかを問う価値がある。
シャラー氏と他の専門家は、その理由を「利便性」と「業界初」だと考えている。
一般的な住宅では380ボルトの三相交流電圧が使用されています（電圧は実際には一定ではなく範囲です）。そのため、自動車メーカーがプラグインハイブリッド車や電気自動車の発売を開始した時点では、充電インフラは既に整備されていました。そして、電気自動車の第一波は、400ボルトシステムをベースにしたプラグインハイブリッド車用に開発された部品をベースに構築されました。
「誰もが400ボルトの電力を利用できるということは、あらゆるインフラでその電圧が利用できるということです」とシャーラー氏は述べた。「最も便利で、すぐに利用できる。だから人々はあまり考えずに、すぐに決断するのです。」
ケッセル・グルーバー氏は、実用性よりも性能を重視したポルシェを800ボルトシステムの先駆者と評価している。
ポルシェは、自動車業界が過去から引き継いできたものを大胆に再評価します。彼は自らに問いかけます。「これは本当に最善の解決策なのか？」「ゼロから設計できるのか？」これこそが、高性能自動車メーカーの真髄です。
業界の専門家は、800ボルトの電気自動車がさらに多く市場に出るようになるのは時間の問題だと同意している。
技術的な課題はそれほど多くありませんが、部品の開発と検証が必要です。コストが問題になる可能性もありますが、規模が大きくなり、セルが小さくなり、銅の使用量が減れば、すぐに低コストになるでしょう。
ボルボ、ポールスター、ステランティス、ゼネラルモーターズはすでに将来のモデルにこの技術を採用すると発表している。
フォルクスワーゲングループは、新型マカンや新型A6アバントE-tronコンセプトに基づくステーションワゴンなど、800ボルトPPEプラットフォームをベースにした一連の車種を発売する予定だ。
小鵬汽車、NIO、Li Auto、BYD、吉利汽車傘下のロータスなど、中国の多くの自動車メーカーも800ボルトアーキテクチャへの移行を発表している。
「タイカンとE-tron GTは、クラス最高のパフォーマンスを誇る車です。アイオニック5は、手頃な価格のファミリーカーが実現可能であることを証明しています」とケッセル・グルーバーは締めくくった。「これらの数少ない車が実現できたのであれば、すべての車が実現できるはずです。」
投稿日時: 2022年4月19日