Ngành công nghiệp ô tô điện chuyển dần sang công nghệ điện áp mới

Xe điện hiện chỉ chiếm khoảng 1/10 thị trường toàn cầu. Song các nhà sản xuất ô tô đang chuẩn bị cho thế hệ tiếp theo với nhiều thay đổi như trang bị pin thể rắn, động cơ thông lượng hướng trục (động cơ bánh xe), cùng với hệ thống điện áp 800 Volt hứa hẹn sẽ giảm một nửa thời gian sạc, giảm kích thước, chi phí sản xuất pin và tăng hệ thống truyền động hiệu quả.

Các nhà cung cấp linh kiện xe điện cho biết vào cuối thập kỷ này, công nghệ điện áp 800 Volt trên xe điện sẽ thống trị ngành công nghiệp ô tô không phát thải, đặc biệt khi ngày càng có nhiều nền tảng chạy điện chuyên dụng như E-GMP của Hyundai hay PPE của Tập đoàn Volkswagen.

Công ty GKN hiện đang cung cấp các linh kiện cho việc lắp đặt công nghệ 800 Volt như trục điện tử, hướng tới mục tiêu sản xuất hàng loạt công nghệ này trên xe điện vào năm 2025.

"Chúng tôi nghĩ rằng nó sẽ trở thành xu hướng chủ đạo và Hyundai đã chứng minh rằng nó có thể cạnh tranh về giá cả", Giám đốc công ty cho biết.

Người đứng đầu bộ phận điện tử, công suất đổi mới của công ty Vitesco, Alexander Reich chia sẻ: "Công nghệ điện áp 800 Volt sẽ là bước tiếp theo trong sự phát triển của xe điện chạy bằng pin".

Hiện công ty này đã đạt được các hợp đồng lớn cho các linh kiện hỗ trợ việc sử dụng công nghệ mới này, bao gồm cung cấp biến tần cho nền tảng E-GMP của Hyundai, nhà sản xuất ô tô lớn ở Bắc Mỹ và động cơ điện cho hãng xe điện hàng đầu ở Trung Quốc.

Cùng với đó, công nghệ 800 Volt trên ô tô điện đã được Harry Husted, Giám đốc Kỹ thuật của công ty BorgWarner (Mỹ) chia sẻ rằng, lĩnh vực mới trên xe điện đã phát triển nhanh hơn dự kiến và chúng tôi đang nhận thấy rất nhiều sự quan tâm từ khách hàng.

Tại sao lại thay đổi?

Theo các chuyên gia, lợi thế của công nghệ 800 Volt trên xe điện là rất nhiều, do chúng có thể cung cấp cùng một lượng điện năng song ở mức dòng điện thấp hơn.

Reich chia sẻ: "Bằng cách tăng gấp đôi điện áp và có cùng dòng điện, sẽ có được năng lượng gấp hai lần năng lượng của một chiếc xe".

Lợi ích chính của công nghệ này là thời gian sạc nhanh hơn khoảng 50% cho cùng một gói pin. Do đó, thành phần quan trọng và đắt tiền này có thể được làm nhỏ hơn, giảm trọng lượng tổng thể giúp tăng hiệu suất ô tô điện.

Một ưu điểm khác của công nghệ điện áp 800 Volt sẽ giúp các nhà sản xuất cũng không cần thiết để thiết kế các mẫu xe điện có phạm vi hoạt động 1.000 km nếu thời gian sạc đủ nhanh hay giúp giảm vấn đề tài chính trong việc sản xuất cáp sạc và dây dẫn khi chúng có thể được làm nhỏ và nhẹ hơn do nguồn cấp điện thấp hơn.

Bên cạnh đó, năng lượng mất đi ít mang lại phạm vi hoạt động tối ưu cho xe điện, cải thiện hiệu suất nhờ trọng lượng xe giảm do các gói pin được thiết kế nhỏ hơn và không cần nhiều hệ thống điều hòa nhiệt phức tạp để đảm bảo pin hoạt động ở nhiệt độ tối ưu.

Mặt khác, khi kết hợp với công nghệ vi mạch silicon cacbua mới nổi, hệ thống điện áp 800 volt có thể tăng hiệu suất hệ thống truyền lực lên đến 5%. Những con chip như vậy mất ít năng lượng hơn khi chuyển mạch, và đặc biệt hiệu quả cho việc phanh tái tạo năng lượng.

Các nhà cung cấp cho biết, do các chip cacbua silicon mới sử dụng ít silicon tinh khiết hơn, chi phí có thể giảm xuống và nhiều chip hơn có thể được cung cấp cho ngành công nghiệp ô tô Volt đang rơi vào cuộc khủng hoảng chuỗi cung ứng kéo dài.

Một khó khăn trong việc chuyển sang công nghệ điện áp 800 Volt chính là cơ sở hạ tầng, do hầu hết các trạm sạc hiện nay dựa trên hệ thống 400 Volt, song các mẫu xe sử dụng kiến trúc 800 Volt được các chuyên gia cho rằng vẫn là một lợi thế do công nghệ này sẽ giúp thời gian sạc pin nhanh hơn rất nhiều.

Châu Âu đang chứng kiến sự gia tăng của công nghệ điện áp mới

Ionity là sự hợp tác của nhiều nhà sản xuất ô tô với một số điểm sạc đường cao tốc 800 Volt, 350 kW. Otmar Scharrer, Phó Chủ tịch cấp cao về công nghệ và hệ thống truyền động điện tại ZF cho biết: "Một bộ sạc 350 kW có thời gian sạc từ 5 đến 7 phút cho 100 km, nó giống như khoảng thời gian nghỉ giải lao của tài xế".

Theo một báo cáo gần đây từ Porsche, mất khoảng 80 phút để tăng thêm 250 km phạm vi hoạt động ở một trạm 400 Volt, 50 kW. Thời gian đó giảm xuống một nửa, chỉ còn 40 phút ở một trạm sạc 800 Volt, 100 kW. 

Porsche cho biết, nếu các phích cắm sạc trong tình trạng tối ưu, cộng thêm chi phí, trọng lượng và độ phức tạp của nó thì thời gian đó có thể giảm xuống còn 30 phút.

Việc chuyển đổi sang điện áp cao hơn là điều không thể tránh khỏi trong nhiệm vụ đạt được thời gian sạc trong thời gian mong muốn. Nó có thể đạt được thời gian sạc khoảng 15 phút với sạc 800 Volt, nhà sản xuất ô tô này cho biết.

Mẫu concept A6 Avant E-tron của hãng Audi, dựa trên kiến trúc PPE tương tự như Taycan, có thể nạp đủ năng lượng chỉ trong 10 phút tại một trạm sạc nhanh để lái xe khoảng 186 km.

Thời gian sạc nhanh đồng nghĩa với việc không còn cần đến những gói pin lớn để loại bỏ nỗi lo về phạm vi hoạt động của ô tô điện. Các nhà sản xuất ô tô có thể chọn để được hưởng lợi từ việc sạc nhanh hơn với cùng một bộ pin.

Song với việc xe điện vẫn chưa có giá thành tương đương với xe sử dụng ô tô đốt trong, pin nhỏ có thể là lựa chọn tốt hơn.

Theo quan điểm của Otmar Scharrer, kích thước pin lý tưởng cho một chiếc xe điện là 55 kWh, hãng xe Hyundai đã thành công với thời gian sạc từ 5 đến 80 % trong 10 phút. Đó là một thách thức khá lớn, nhưng nó đã thành công trong phòng thí nghiệm.

Ông cho biết thêm rằng, sự kết hợp của sạc 800 Volt, cả trong ô tô điện và cơ sở hạ tầng, cũng như các chip cải tiến có thể biến điều đó thành hiện thực.

Chuyển đổi thận trọng

Nếu công nghệ 800 Volt thực sự vượt trội và không thể tránh khỏi trong tương lai ngành công nghiệp xe điện, thì một câu hỏi tại sao gần như tất cả các xe điện vẫn dựa trên hệ thống 400 Volt, bao gồm cả các mẫu xe của Tesla và Volkswagen.

Các chuyên gia tin rằng câu trả lời một phần nằm ở sự tiện lợi và tiền lệ. Cơ sở hạ tầng sạc 400 Volt đã tồn tại khi các nhà sản xuất ô tô bắt đầu tung ra xe hybrid và ô tô thuần điện. 

Và làn sóng EV đầu tiên xây dựng dựa trên các thành phần được phát triển cho plug-in hybrid, với điện áp 400 Volt.

Porsche đã tập trung vào hiệu suất hơn là tính thực dụng, đây là một trong những hãng xe tiên phong trong hệ thống 800 Volt.

Song các nhà cung cấp cho biết chỉ còn là vấn đề thời gian trước khi có thêm nhiều chiếc EV 800 Volt khác được tung ra thị trường. Dù còn tồn tại một số thách thức kỹ thuật, nhưng các thành phần cần được nghiên cứu và phát triển.

Nhiều hãng xe như Volvo, Polestar, Stellantis và General Motors đã nói rằng, các mẫu xe trong tương lai sẽ sử dụng công nghệ này.

Volkswagen Group đang lên kế hoạch cho một loạt các mẫu xe của hãng dựa trên nền tảng PPE, bao gồm Macan mới và một dòng xe dựa trên mẫu concept A6 Avant E-tron.

Nhiều nhà sản xuất ô tô có trụ sở tại Trung Quốc đã thông báo rằng họ sẽ chuyển sang kiến trúc 800 Volt, bao gồm XPeng, Nio, Li Auto và BYD, cũng như Lotus thuộc sở hữu của Geely, vừa giới thiệu mẫu SUV Eletre sắp ra mắt.