Время зарядки, превосходящее Tesla, потребовало огромных инвестиций.
Porsche Mission E будет заряжать свой аккумуляторный блок, обещает Porsche, в два раза быстрее, чем современные автомобили Tesla, которые сейчас являются рекордсменами по скорости зарядки. Porsche, безусловно, планирует обеспечить сильную и бесшумную работу на прямой, которая была давним трюком Tesla на YouTube, и добавить возможность устойчивого горячего круга, которая идет с родословной Porsche и отсутствовала в Tesla. Но когда утихнут вопли во время тест-драйва, возможно, именно его характеристики зарядки выделят Porsche Mission E, когда он появится в конце следующего года.
Эта более скоростная зарядка, которую Porsche называет Turbo Charging — бросок в сторону технологии Tesla Supercharger и сети зарядки, — стала возможной благодаря ключевому решению, принятому на раннем этапе процесса разработки. Инженеры посмотрели на то время зарядки, которое они хотели — с долгосрочной целью восстановить запас хода в несколько сотен миль всего за 10–15 минут — и обнаружили, что скорости уровня 50 мощностью 3 кВт и даже 120 кВт Tesla неприемлемы. Поскольку большинство электромобилей работают в диапазоне 400 вольт, цели Porsche просто невозможны по законам физики. Будущие электромобили Porsche будут необоснованно ограничены в зарядном порту из-за сопротивления (и тепла), генерируемого путем увеличения тока, достаточного для достижения необходимых уровней зарядной мощности.
Устранение узкого места
Ответ, чтобы приблизить время перезарядки Mission E к традиционной остановке на заправочной станции, в теории прост: удвойте напряжение, и вы можете примерно удвоить мощность, поступающую в аккумуляторную батарею, сохраняя при этом тот же ток — и без нагромождения оборудования и добавления веса.
«В настоящее время в автомобиле с напряжением 400 вольт разъем для зарядки является узким местом для мощности зарядки», — сказал Йоахим Крамер, директор Porsche по силовой электронике для Mission E и других проектов электромобилей, резюмируя проблемы в интервью. с C / D. Как оказалось, это верно на всем пути до клеточного уровня. «Располагая элементы последовательно, то есть удваивая напряжение, вы действительно можете в полной мере использовать аккумулятор и получить более высокую скорость зарядки, потому что в этом случае разъем не является пределом».
И это похоже на козырную карту Mission E. Porsche не имеет (и не нуждается) в каких-либо особых, революционных технологиях аккумуляторных элементов или радикально отличающихся химических процессах для достижения этой цели. Используя элементы, которые сконфигурированы параллельно в 400-вольтовых системах, но вместо этого устанавливая их последовательно, Porsche нашел элегантное решение, которое является более чем обходным путем. Установка их последовательно означает, что вам нужно удвоить напряжение, но вдвое уменьшить ток при той же входной мощности. «Имея те же элементы, что и в 400-вольтовых автомобилях, мы теперь работаем на пределе возможностей батареи», — заявил Крамер.
Очень дорогое решение
Почему другие не сделали этого раньше? Ответ в первую очередь стоимость. Чтобы заставить его работать, 800-вольтовое преобразование должно включать больше, чем система зарядки. В то время как элементы могут быть технически одинаковыми, почти все остальное, связанное с питанием, должно быть другим, а затраты на все эти элементы вместе взятые астрономические. Например, вам нужно намотать электронные двигатели до определенного уровня напряжения и мощности, сказал Крамер, признав, что компания не знала о существовании каких-либо 800-вольтовых серийных автомобилей, когда она начинала проект.
Компания Porsche разработала собственный двигатель, а также собственные инверторы и бортовые зарядные устройства, все с той же философией управления, что и у 400-вольтовых устройств, но с другими силовыми выключателями, которые могут потреблять 800 или 1000 вольт. Некоторые компоненты были разработаны внутри Porsche, а некоторые – с партнерами-поставщиками, у которых были готовые компоненты, которые не подходили для этой работы. «На рынке не было ничего, что мы могли бы просто купить и использовать» в области силовой электроники, — сказал Крамер.
Потенциально дешевле в долгосрочной перспективе
Основная платформа Volkswagen Modular Electrification Toolkit (MEB) для электромобилей разрабатывается для 400 вольт. Тем не менее, вот где история, стоящая за технологией Mission E, принимает неожиданный поворот: не удивляйтесь, если 800-вольтовые системы просочатся из сектора роскоши в массовый рынок, возможно, уже в середине следующего десятилетия. Крамер сказал, что он предвидит снижение затрат из-за компонентов, которые могут быть получены из ветряных турбин и производства солнечной энергии. «Первым ребятам приходится брать затраты на разработку, а здесь они не такие низкие», — подчеркнул он. «Для этого нужен бренд премиум-класса, но я почти уверен, что 800-вольтовые системы дойдут до массового рынка, и в долгосрочной перспективе я почти уверен, что это более дешевое решение. ”
Считайте Audi 800-вольтовой технологией в будущих автомобилях, но это произойдет через несколько лет — не в грядущих 400-вольтовых Audi e-tron и e-tron Quattro, а в e-tron на базе Mission E, разработанном Audi Sport. GT, который, вероятно, последует. Альбрехт Реймольд, член правления, отвечающий за производство, недавно намекнул, что 800-вольтовый двигатель Porsche будет доступен для покупки другими брендами Volkswagen Group. «Это уже относится к двигателю V-8», — сказал он в интервью, опубликованном компанией. «Единственное условие — у нас есть необходимые производственные мощности».
Однако не ожидайте, что существующие модели будут модернизированы до 800 вольт. Йохан Питерс, вице-президент по маркетингу и продажам компании ABB, одного из ведущих производителей зарядного оборудования, отметил, что существуют некоторые фундаментальные инженерные различия в том, как вы проектируете компоненты или, возможно, где вы их размещаете. «Это не ракетостроение, но, например, вам нужна лучшая изоляция и большее расстояние между контактными точками», — сказал он.
Компания Porsche позаботилась о проектировании в соответствии со стандартами комбинированной системы зарядки (CCS), поэтому вы, вероятно, сможете довольно быстро зарядить Mission E с помощью некоторых аппаратных средств, которые устанавливаются сегодня, таких как многочисленные зарядные устройства мощностью 150 кВт. развернуто через Electrify America. В настоящее время устройства быстрой зарядки ABB могут выдерживать напряжение до 920 вольт, так что возможности есть. Уровень 800 вольт и 320 кВт, который Porsche использует для своих собственных турбокомпрессоров, помогает ему достичь 20-минутной цели перезарядки, как и агрегаты мощностью 150 кВт, за счет использования кабелей с активным жидкостным охлаждением. Компоновка станции Porsche экономит место за счет использования одного большого охлаждающего резервуара для множества зарядных устройств на станции — шаг, который все еще обсуждается, поскольку некоторые производители оборудования считают, что зарядные устройства будут более надежными, если каждое из них будет питаться от своего собственного резервуара.
Повышение эффективности тоже
Переход на 800 вольт не только помогает быстрее упаковать электроны в аккумуляторную батарею. По словам Крамера, это на самом деле обеспечивает более высокую эффективность всего автомобиля, потому что даже при низком энергопотреблении у вас просто меньше сопротивление в проводке, разъемах и всех токоведущих компонентах автомобиля, а это означает меньшие потери (и потенциально лучшее надежность для самого автомобиля). По словам Крамера, все медные провода на борту будут иметь около четверти потерь — и тепла — по сравнению с 400 вольтами, из-за более низкого обеспечиваемого тока. И это значительно снижает вес — до 88 фунтов по всему автомобилю — в основном за счет медных кабелей.
Porsche уже почти достиг своей цели по времени зарядки. По словам автопроизводителя, Mission E сможет проехать почти 250 миль (из общего числа около 300) всего за 15 минут. Porsche планирует сеть турбозарядных устройств, и Уве Майкл, глава отдела разработки электроники и электроники в автопроизводителе, недавно указал на планировщик турбозарядки, который будет заранее резервировать зарядные станции по пути, стремясь сократить время простоя для владельцев. возможный.
Если есть одна потенциальная проблема, так это то, что первым покупателям нужно будет немного потерпеть. Мест для зарядки Mission E на полной скорости все еще, вероятно, будет не так много; и сеть зарядных станций Porsche не сможет конкурировать с инфраструктурой Tesla к тому времени, когда она поступит в продажу. Но Porsche сделала все возможное, чтобы гарантировать, что технологиям электромобилей есть куда расти.
