Hyundai vyrábí svoji elektrickou platformu e-GMP již od roku 2021. Mezi její největší technické zajímavosti bezpochyby patří 800V architektura, kterou předběhla dobu. Proč jí s největší pravděpodobností patří budoucnost elektromobility?
Většina současných elektromobilů používá vysokonapěťovou elektrickou síť pracující s napětím pohybujícím se kolem 400 V. Došlo se k ní postupně, vysokonapěťový systém Toyoty Prius pracoval s napětím 200 V, první sériový elektromobil, kterým bylo v roce 2009 Mitsubishi i-MiEV s 330 V a třeba BMW i3 z roku 2014 s 350 V. A již nyní je jisté, že u budoucích generací elektrických pohonů se bude jejich napětí dále zvyšovat. Z dnešního pohledu to bude nejdříve na 800 V, ovšem zřejmě se půjde dál, protože například Lucid pracuje ve svých vozech s napětím přesahujícím 900 V.
Po zasunutí speciálního konektoru do nabíjecí zásuvky se vozy postavené na platformě e-GMP přemění na pojízdnou powerbanku či malou elektrárnu
ELEKTROMOBILITA SMĚŘUJE K 800 V
Lucid je ale malý výrobce, ve světě automobilek, jejichž produkce elektrických modelů se počítá na desítky tisíc ročně a vyžaduje tudíž určitou míru unifikace, jsou v tomto ohledu průkopníky Porsche Taycan a právě Hyundai Motor Company, které ve svých vozech 800V architekturu nabízejí již nyní.
Proč je vlastně přechod na napětí 800 V tak důležitý? Jednoduše proto, že umožní pracovat s vyššími výkony, a ty jsou důležité ani ne tolik z pohledu výkonu elektromotorů, ale zejména pro rychlé nabíjení. Jak známo, elektrický výkon rovná se elektrické napětí krát elektrický proud (P = U × I), jde tedy o elektrickou práci udávající, jaký náboj se za jednotku času přenese mezi dvěma místy s určitým rozdílem napětí. Při pevně daném napětí tudíž lze zvýšit výkon pouze zvýšením proudu. To ale není tak jednoduché, jak se může zdát, protože zároveň platí také Ohmův zákon říkající, že napětí = proud × odpor (U = R × I). A pokud oba vzorce spojíme, zjistíme, že ztráty výkonu rostou s mocninou proudu (P = R × I2). To znamená, že zdvojnásobení proudu přináší zdvojnásobení výkonu jen teoreticky, protože zároveň dochází ke čtyřnásobnému zvýšení ztrát. V případě reálné aplikace navíc dochází s každým zvýšením proudu k nárůstu teploty ve všech komponentech elektrického systému a vyšší teploty vyžadují výkonnější chlazení spotřebovávající další energii [a s růstem teploty navíc roste elektrický odpor kovových vodičů, který ztráty výkonu ještě navyšuje – pozn. red.].
Při zdvojnásobení napětí vysokonapěťového systému se ale těmto ztrátám předejde, takže reálné zvýšení výkonu se více přiblíží onomu teoretickému dvojnásobku, i když ani takto jej samozřejmě nedosáhne. Přesně to jsou důvody, proč současné vozy pracují s napětím 800 V. Cestou výrazně vyšších nabíjecích výkonů dosahují zkracování nabíjecích časů, oproti systémům s nižším napětím navíc s menším zahříváním, a tedy i výrazně nižší potřebou chlazení. Celkově je tak výrazně efektivnější.
Hyundai například uvádí, že je u modelu Ioniq 5 a při použití odpovídající 800V nabíječky možné jeho akumulátor z 10 na 80 % kapacity nabít už za 18 minut. To znamená, že vůz „načerpá“ 51 kWh průměrným výkonem 170 kW. A to je sama o sobě hodnota překračující hodnoty maximálního nabíjecího výkonu drtivé většiny současných elektromobilů. Vždyť například Škoda Enyaq iV má po aktualizaci nabíjecí maximum 135 kW.
A tím ještě výhody nekončí. Jak už jsme v podstatě uvedli, vyšší pracovní napětí umožňuje dosahovat stejných výkonů s podstatně nižšími proudy, a tudíž vystačí i s menšími průměry kabelů a menší velikostí výkonových součástek měničů. To s sebou přináší nejen menší ztráty, ale nižší hmotnost, a tedy i vyšší efektivitu, nižší spotřebu elektřiny a delší dojezd. Vyšší nabíjecí výkony bez rizika přehřátí umožňují také účinnější rekuperaci při brzdění, což je dalším z prostředků ke zvýšení celkové účinnosti.
ELEGANTNÍ ŘEŠENÍ PRO CENOVÉ DILEMA
Nabízí se tedy otázka, proč drtivá většina výrobců stále pracuje s napětím 400 V a již dávno nepřešla na vyšší. Důvodem je samozřejmě cena. Hyundai ve svých modelech postavených na platformě e-GMP vyšší napětí mohl použít díky chytrému a patentovanému přístupu, který umožnil, že jde v rámci elektrických vozů stále o cenově konkurenceschopné vozy (zatímco Porsche Taycan je naopak jedním z nejdražších elektromobilů). Akumulátory používané v platformě e-GMP pracují s napětím 800 V, jež do nich při nabíjení na vysokovýkonných 800V nabíječkách putuje přímo s maximálním výkonem 350 kW. 
Avšak tyto vozy lze nabíjet také z nabíječek 400 V, a to opět velmi efektivně (dokonce efektivněji než zmiňované Porsche). V ten okamžik totiž platforma Hyundai použije vinutí elektromotoru pro transformaci napětí ze 400 na 800 V a není tak potřeba další separátní měnič, jako je tomu u německého vozu. Hyundai vyvinul vlastní integrovanou řídicí nabíjecí jednotku ICCU (integrated charging control unit) zajišťující nejen nabíjení z různých zdrojů stejnosměrného i střídavého proudu, ale také umožňující posílat elektřinu z akumulátoru do externích zařízení pracujících s napětím 120 nebo 230 V.
800V technologie, jež by se měla stát ve druhé polovině tohoto desetiletí standardem, je jednou z cest, jak zlepšit provozní vlastnosti elektrických vozů — a to zrychlením nabíjení, i zvýšením celkové efektivity. Když k tomu přičteme chystanou novou generaci akumulátorů s pevným elektrolytem, mohou v horizontu následujících pěti, ale spíše deseti letech reálně vznikat plně elektrické vozy s provozními vlastnostmi, které se budou schopné reálně přiblížit současným vozům se spalovacími motory, nebo je i překonat.
Petr Hanke, upravil Michael Málek
Foto: Hyundai