800 V, 400 V, 12 V – czyli jak zrozumieć napięcia w autach elektrycznych

800 V, 400 V, 12 V – czyli jak zrozumieć napięcia w autach elektrycznych. Wbrew pozorom niewiele osób zna się, na tak czysto technicznych zagadnieniach jak napięcia czy natężenia prądu. A przecież w końcu wszyscy ładujemy swoje auta elektryczne przynajmniej dwa razy w tygodniu.

Dla jednych to techniczne ciekawostki. Dla innych – klucz do zrozumienia, dlaczego jedne auta ładują się w 15 minut, a inne w 40. Albo czemu Tesla nie jest tak szybka przy ładowarce IONITY jak Hyundai. Postaramy się wszystko wyjaśnić w naszym artykule. Sprawa dotyczy napięcia – a dokładnie architektury napięciowej układu napędowego w samochodzie elektrycznym. Brzmi jak temat dla inżyniera? Być może. Ale jeśli chcesz świadomie wybierać auto, ładowarkę czy trasę, naprawdę warto to zrozumieć.

Zacznijmy od podstaw: napięcie a moc

W elektromobilności mówimy najczęściej o trzech wartościach: napięcie (V), prąd (A), moc (kW).
Moc, czyli to, co nas kierowców, najbardziej interesuje (bo mówi nam, jak szybko się naładujemy), to nic innego jak iloczyn napięcia i natężenia prądu.
Czyli:
moc = napięcie × prąd (natężenie)

I tu wchodzi do akcji napięcie: jeśli mamy wyższe napięcie, możemy uzyskać tę samą moc przy niższym prądzie (natężeniu). A niższy prąd to mniej ciepła, mniejsze straty i mniej obciążone komponenty. W efekcie – szybsze i bardziej efektywne ładowanie.

12 V – czyli ten system, który… dalej tu jest

Tak, auta elektryczne nadal mają instalację 12-woltową – dokładnie taką samą jak samochody spalinowe.
Po co?
Bo setki komponentów – od świateł, przez zamki drzwi, po komputer pokładowy – wciąż są projektowane pod 12 V. To napięcie zasila tzw. niskonapięciowy obwód pomocniczy, zupełnie oddzielony od głównego pakietu trakcyjnego. System 12V to tak zwany system podtrzymujący funkcje życiowe auta. Czyli wszelkie systemy, które wspomnieliśmy powyżej.

Wbrew pozorom, te 12 V nadal pochodzi z… osobnego akumulatora. Coraz częściej jest to litowo-jonowa bateria 12 V (np. w Tesli Model 3 Highland – podniesiona do 16V), ale zasada działania pozostaje taka sama: „duża” bateria (np. 400 lub 800 V) poprzez przetwornicę zasila „mały” system 12V-16V. To ona uruchamia auto, zanim jeszcze “obudzi się” układ trakcyjny.

400 V – dziś to standard. Ale czy zawsze wystarczy?

Zdecydowana większość samochodów elektrycznych poruszających się dziś po drogach korzysta z architektury 400-woltowej. To rozsądny kompromis:
– wystarczające napięcie, by osiągnąć moce ładowania rzędu 100–150 kW,
– dojrzałe, dobrze znane komponenty,
– niższe koszty produkcji i prostsze serwisowanie.

W praktyce oznacza to np. że:
– Tesla Model Y osiąga na Superchargerze około 250 kW (choć nominalnie pracuje na napięciu 400 V),
– Volkswagen ID.4 czy Škoda Enyaq nie przekraczają około 125–135 kW na CCS,
– Renault Megane E-Tech kończy na nieco ponad 130 kW – i tyle, koniec.

Wszystko rozbija się o to, ile prądu jest w stanie „przepchnąć” auto przy 400 V. A z tym bywa różnie. Nawet jeśli ładowarka oferuje 350 kW, to samochód 400 V nie skorzysta z pełnego potencjału – bo musiałby przyjąć zbyt duży prąd, co generuje ogromne straty cieplne i obciążenie dla baterii. Dlatego Tesle mogą „wziąć” 250 kW, ale niestety tylko przez, jak to się mówi „mgnienie oka”. Zaraz potem moc spada i to dość mocno.

800 V – czyli przyszłość, która właśnie staje się teraźniejszością

Platformy 800-woltowe to odpowiedź na rosnące potrzeby rynku: szybsze ładowanie, lepsza sprawność, mniejsze straty energetyczne.
Kiedyś zarezerwowane dla high-endu (Porsche Taycan, Audi e-tron GT), dziś schodzą „pod strzechy” – choćby w modelach Hyundai Ioniq 5, Kia EV6, Genesis GV60, a także w niektórych chińskich konstrukcjach, jak np. Xiaomi SU7 czy Lotus Eletre. Ok, ten ostatni to może nie „strzechy”, ale chodzi o to, że ten standard staje się coraz bardziej popularny.

Zalety?
– Mniejsze natężenie prądu dla tej samej mocy ładowania → mniej ciepła, mniej obciążone przewody i złącza.
– Krótszy czas ładowania – np. Ioniq 5 potrafi uzupełnić 10–80% w 18 minut, realnie przy mocy 220–230 kW.
– Możliwość skalowania – 800 V pozwala myśleć o mocach 350 kW i wyżej, czego 400 V fizycznie nie zniesie.

Co ważne, niektóre z tych aut (np. EV6) potrafią dostosować się do ładowarek 400 V – dzięki zastosowaniu wewnętrznego boostera napięcia. To nieco wydłuża ładowanie, ale zapewnia kompatybilność z całą siecią CCS.

A co dalej? 900 V, 1000 V, a może… 48 V zamiast 12?

Inżynierowie już teraz myślą o wyższych napięciach – zwłaszcza w ciężkim transporcie. Platformy o napięciu ponad 900 V są testowane w ciężarówkach, autobusach i autobusach dalekobieżnych. Celem jest ograniczenie czasu ładowania do minimum i maksymalna efektywność, przy dużych pojemnościach akumulatorów. To nie osobówki. W ciężkim sprzęcie pokroju ciężarówek i autobusów, pojemności akumulatorów idą w grube setki kWh. Które to, trzeba naładować jak najszybciej.

Z kolei w autach osobowych coraz częściej mówi się o zastąpieniu 12 V instalacją 48 V – co pozwoliłoby na zasilanie bardziej wymagających systemów (np. klimatyzacji, zawieszenia adaptacyjnego czy sterowania półautonomicznego) bez potrzeby korzystania z głównego pakietu trakcyjnego.

Co z tego wynika dla kierowcy?

Jeśli planujesz zakup lub wynajem EV, warto wiedzieć, jaka architektura napięciowa stoi pod maską.
Dlaczego?

Bo to przekłada się na:
– realny czas ładowania na trasie,
– możliwość wykorzystania szybkich ładowarek,
– kompatybilność z różnymi sieciami ładowania,
– oraz trwałość baterii (mniejszy prąd = mniejsze grzanie się ogniw podczas upałów).

Zobaczcie na to zdjęcie. Mimo, że Tesla Model 3 jechała przez bezdroża Toskanii, z prędkościami bliskimi 50-70 km/h. Zużycie miała jak na autostradzie. Dlaczego? No ogniwa w tak skrajnych temperaturach prawie się „gotują” – nie dosłownie oczywiście, ale wymagają dużo energii, aby system BMS, mógł je odpowiednio schłodzić. To niestety prądożerny proces:)

Nie musisz znać wszystkich parametrów. Ale warto wiedzieć, że Hyundai Ioniq 5 załaduje się do 80% szybciej niż Tesla Model Y, mimo że kosztują podobnie. Bo jeden korzysta z napięcia 800 V, a drugi z klasycznych 400.

Napięcie jednak ma znaczenie

To nie jest tylko techniczny detal z broszury.
Architektura napięciowa, to jeden z najważniejszych parametrów układu napędowego w EV. Od niej zależy, jak szybko uzupełnisz energię, jak efektywnie auto ją zużywa i jak zaawansowane funkcje może oferować.

Dziś 400 V to standard. 800 V – to premium, które coraz bardziej tanieje. A za chwilę? Kto wie. Może 900 V trafi do kompaktów, a instalacja 48 V zastąpi stary akumulator, który dotąd myśleliśmy, że „zawsze będzie”:) Świat EV ewoluuje znacznie szybciej, niż ten który znaliśmy do tej pory jako benzynowy i dieslowy. To przypomina trochę komputery. Jeśli nie zmienisz komputera przez 3 lata, nagle okazuje się, że to prawie antyk, który zostawia wiele do życzenia…

Niezależnie jakie masz auto…

Czy jest to samochód z baterią w systemie 400V czy 800V, w ElectricMobility.Store zakupicie najlepsze stacje ładowania Waszego EV w domowym zaciszu. Nasze WallBoxy, są najbardziej zaawansowanymi urządzeniami na rynku. W naszyj ofercie znajdziecie sprzęt tylko najlepszych producentów, a my chętnie Wam doradzimy jaki sprzęt wybrać.

Fot: x.com/KiwiEV