V roce 2010, kdy začala přicházet první generace sériově vyráběných elektromobilů, jsem měl pocit, že automobilky podkopávají elektromobily záměrně.
Tehdy se většina starších výrobců automobilů rozhodla ve svých elektromobilech používat bateriové články LMO se špatnou hustotou energie a krátkou životností. Největší výhodou těchto bezkobaltových bateriových článků byla nižší cena, přesto se elektromobily prodávaly za třikrát vyšší cenu než jejich plynové protějšky. Pouze Tesla použila bateriové články s vysokou hustotou energie, které byly v té době dostupné ve formě válcových článků NCA – většinou vyrobených pro notebooky.
Rychle vpřed k dnešku, nyní již starší výrobci automobilů skutečně vyrábějí slušná elektrická auta, ale už by mohla být mnohem lepší.
V tomto článku shrnu některé již existující technologie, díky kterým budou elektrická vozidla brzy ještě lepší.
800voltové systémy
BYD e-Platform 3.0
Systémy 800 V – zejména v kombinaci s polovodičovou výkonovou elektronikou z karbidu křemíku (SiC) – výrazně zlepšují elektrické pohonné jednotky, díky nimž jsou účinnější, menší, lehčí a levnější.
Porsche, Hyundai a Kia již vyrábějí elektromobily s 800 voltovými elektrickými systémy namísto obvyklých 400 voltů. BYD však bude první automobilkou, která tuto technologii zpřístupní v cenově dostupných elektromobilech s připravovaným BYD EA1.
V čem jsou 800voltové systémy lepší než obvyklých 400 voltů?
Nejnovější výsledky výzkumu vozidel s 800voltovou baterií ukazují, že by to mohlo vést k menším, lehčím a ekologičtějším motorům . Vozy využívající tyto pohonné jednotky by se také mohly nabíjet rychleji a cestovat dále na jedno nabití.
Jednou z takových výhod je, že 800voltové elektrické systémy umožňují větší zachování energie, která se normálně ztrácí teplem generovaným během nabíjecího procesu. Systém s vyšším napětím umožňuje použití nižšího proudu při nabíjení baterie, což snižuje přehřívání a umožňuje lepší udržení energie v systému. Tuto sílu lze využít pro delší dojezd.
Vysokonapěťové systémy také nabízejí řadu klíčových výhod v oblasti úspory hmotnosti a hmotnosti. Redukce mědi je jednou z nich. Elektromotory jsou konstrukčně mnohem jednodušší než spalovací motory a ve svém jádru mají rotor, který se otáčí v reakci na rotující magnetické pole vytvářené elektřinou z baterie. Aby toho bylo dosaženo, elektrické systémy často využívají až čtyřnásobné množství mědi, které se nachází ve spalovacích motorech. Použití systémů s vyšším napětím může vést k výraznému snížení množství mědi používané v motorech.
Kromě snížení hmotnosti motorů má 800voltový systém další výhodu ve snížení jejich hmotnosti. Vzhledem k tomu, že vyšší napětí umožňuje motorům běžet rychlostí 20 000 ot./min., což je více než dvojnásobek oproti jejich 400voltovým sourozencům, mají lepší hustotu výkonu. To znamená, že převádějí elektrickou energii na mechanickou s touto rychlostí a ne vysokým točivým momentem. „Obecně je velikost motoru definována schopností točivého momentu,“ říká Bitsche, což znamená, že odstranění točivého momentu z rovnice umožňuje, aby byly motory mnohem menší. Ve skutečnosti tolik, že menší vysokorychlostní motory mohou vážit pouhých 25 kilogramů , což má za následek, že snižují celkovou hmotnost vozidla a umožňují mu dojet mnohem dále na jedno nabití.
Přechod na 800voltové systémy:Proč by zvýšení výkonu motoru mohlo být klíčem k lepším elektromobilům
Stručně řečeno, s 800voltovými systémy získají elektromobily účinnější, lehčí, menší a levnější pohonné jednotky.
Křemíkové anody
Enevate graf nabíjení anodové baterie s převahou křemíku
V posledních několika letech se technologie baterií vyvíjela především zaváděním vylepšení katod, zatímco anody zůstaly téměř stejné. K dalšímu velkému vývoji v technologii baterií však dojde s nadcházející výměnou grafitových anod za křemík.
Bateriové články s křemíkovou anodou jsou energeticky a výkonově hustší než jejich grafitové protějšky. Tato technologie baterií jde ruku v ruce s 800voltovými systémy, protože oba jsou vyžadovány u elektromobilů k dosažení extrémně rychlého nabíjení.
Kromě toho lze křemíkové anody použít také v bateriových článcích s katodami bez kobaltu, jako je LFP (LiFePO4), jak již Guoxuan předvedl.
Shrneme-li to, s křemíkovými anodami zvýší bateriové články svou kapacitu a zkrátí dobu nabíjení.
Bezkobaltové baterie
Srovnání chemie baterií od společnosti Tesla
Brzy se bezkobaltové baterie stanou standardem v elektromobilech, ať už s katodami LFP nebo LNMO. Zatímco dražší chemické látky s vysokým obsahem niklu, jako jsou NCM 90, NCA 91 nebo NCMA, budou odsunuty do některých oblastí, kde je důležité získat co největší sortiment.
Díky bezkobaltovým bateriím budou elektrická vozidla konečně schopna konkurovat svým protějškům ICE (Internal Combustion Engine) cenou a dostupností.
Baterie CTP
Evoluce baterie BYD
CTP (cell-to-pack) baterie jsou bezmodulové a jdou ruku v ruce s bezpečnými bezkobaltovými bateriovými články, jako je LFP (LiFePO4).
Zatímco u většiny bateriových sad moduly zvyšují svou bezpečnost tím, že fungují jako kovové firewally pro případ, že by jeden nebo více bateriových článků NCM/NCA shořel nebo explodoval, při použití s bateriovými články LFP neslouží žádnému účelu, protože tyto superbezpečné bateriové články nebudou t hořet nebo explodovat, i když je propíchnut.
Jedním z příkladů dobré CTP baterie je oblíbená baterie BYD Blade, která má vysoký poměr VCTP (Volumetric cell-to-pack) a GCTP (Gravimetric cell-to-pack). To znamená, že v bateriovém bloku je aktivní materiál – který ve skutečnosti uchovává energii (bateriové články) – úměrně objemu a hmotnosti vyšší než pasivní materiál, který slouží pouze k ochraně a montáži bateriových článků.
Zbavením se modulů se může poměr VCTP baterie zvýšit ze 40 na 60 %. Díky CTP jsou baterie jednodušší, lehčí, menší a levnější.
Solární střechy
Hyundai IONIQ 5
Elektromobily se solárními střechami jsou samozřejmé, zvláště nyní, kdy jsou solární články účinnější a extrémně levné.
V některých situacích by dobrá 300W střecha se solárním panelem v elektromobilu mohla přidat přibližně 2 kWh do baterie za den a stačila by k ujetí dalších 10–15 km.
V2G a V2L
Kia EV6 se schopností V2L
Solární střechy, V2G (vozidlo k síti) a V2L (vozidlo k naložení) jsou některé technologie, které by se brzy mohly stát standardem v EV. Jak skvělé je, že budete moci používat svůj elektromobil jako velkou mobilní powerbanku, kterou lze nabíjet solární energií?
EV6 je vybaven funkcí Vehicle-to-load (V2L), která funguje jako pohodlný, přenosný zdroj elektřiny pro váš každodenní život nebo volnočasové aktivity.
Může sloužit jako nouzový zdroj energie pro váš domov. Ve skutečnosti EV6 dodává až 3,6 kW elektřiny a může také fungovat jako přenosný generátor při venkovních aktivitách.Světová premiéra vozu Kia EV6
Některé příklady, kde mohou být užitečné velké mobilní powerbanky:
Aerodynamická vylepšení
Světelný rok jedna v Údolí smrti
Dojezd elektromobilu můžeme zvýšit buď přidáním větší kapacity baterie, nebo zvýšením jeho účinnosti.
Například Tesla nedávno snížila kapacitu baterie Modelu S a přesto dokázala zvýšit její dojezd zlepšením celkové účinnosti.
Zatímco zlepšení hnacího ústrojí nebo snížení hmotnosti vozidla jsou platnými metodami ke zvýšení celkové účinnosti elektromobilu, zlepšení aerodynamiky má nejvyšší ROI (návratnost investice). Elektrické pohonné jednotky jsou již extrémně účinné a díky rekuperačnímu brzdění není snížení hmotnosti tak důležité jako zlepšení aerodynamiky u elektromobilu.
Ne všechny elektromobily musí brát aerodynamiku tak vážně jako Lightyear One – jak vidíme na obrázku výše –, ale je zřejmé, že většina elektromobilů má stále velký prostor pro zlepšení. Stačí se podívat na současné elektromobily Volvo, abyste viděli, co tím myslím…
Kromě samotného designu vozidla existuje mnoho levných a jednoduchých způsobů, jak zlepšit aerodynamiku elektromobilů. Podívejme se na několik příkladů níže.
Bezdrátové nabíjení
Bezdrátové nabíjení je nejen nezbytné pro autonomní elektromobily, ale také učiní používání veřejné nabíjecí infrastruktury bezpečnější a pohodlnější. Už se nemusíte bát, že nabíjecí port nebo kabely poničí nějaký jeskynní muž, který nenávidí elektromobily.
Autonomní elektrická vozidla jsou budoucností osobní mobility – ale bez řidiče, kdo zapojí vozidlo, aby ho dobil? Odpověď je jasná:Žádné zástrčky, žádné dráty. Parkujte a nabíjejte bezdrátově a autonomně...s technologií WiTricity.
— Alex Gruzen, CEO WiTricity
Pro dnešek jsme skončili, toto jsou některé technologie, které již existují a mají potenciál vylepšit elektrická vozidla.
I když ještě neexistuje elektromobil se všemi výše uvedenými technologiemi, myslím si, že nadcházející BYD EA1 ilustruje, jaký by měl být elektromobil nové generace, a má největší potenciál stát se změnou hry. Bude mít CTP bezkobaltovou baterii a účinný 800voltový systém, který umožňuje skvělé rychlé nabíjení bez kompromisů.
Špionážní střela BYD EA1
Nezapomněl jsem na něco? Co očekáváte od příští generace elektromobilů? Jak mohou být dnešní elektromobily ještě lepší?
