נבחרת
הכותבים
היברידיות קלות: 48 וולט זה ה-12 החדש

היברידיות קלות: 48 וולט זה ה-12 החדש

מהפיכת החשמל במכוניות כבר בעיצומה והיא שונה לגמרי ממה שכולנו מכירים. הדרך למכונית החשמלית עוברת דרך המצבר שלכם


אתמול (ד') ערכה וולוו מסיבת עיתונאים בשטוקהולם, שבדיה, שבה נחשפה "מהפיכת החשמליות" של החברה. המסר העיקרי, שאותו ציטטנו כאן אתמול בהרחבה, הוא שהחל משנת 2019 לא תעלה יותר על כבישי העולם אף מכונית שנושאת את הסמל של וולוו אשר נסמכת אך ורק על מנוע בעירה פנימית.

 

 

במילים אחרות, וולוו טענה – טענה לא לגמרי מדויקת כך מסתבר – שכל המכוניות שלה יצוידו במנועים חשמליים – או באופן בלעדי, כלומר יהיו מכוניות חשמליות טהורות, או במקביל למנועי בנזין ודיזל, כלומר יהיו מכוניות היברידיות או היברידיות נטענות. אבל כאשר צוללים לעומק הפרזנטציה של וולוו מאתמול מסתבר שבתוך צי הדגמים העתידי של וולוו יהיו גם מכוניות שהן לא לגמרי היברידיות אלא מה שמכונה לאחרונה "היברידיות קלות" (mild hybrid). מכוניות אלה נמצאות על הגבול שבין מכונית קונבנציונלית למכונית היברידית אמיתית, ותחת צמד המילים הזה מסתתר מהלך הרבה יותר דרמטי מאשר מהפיכת החשמול של וולוו.

ברוכים הבאים למהפיכת ה-48 וולט אשר עתידה להשפיע בקרוב מאד על רוב המכוניות החדשות שישווקו במדינות מפותחות. מהפיכה זאת לא בהכרח קשורה להנעה היברידית או אלטרנטיבית, והיא בכלל גלגול שני של התפתחות טכנולוגית שהובטחה לנו כבר לפני למעלה מ-15 שנים אבל נמנעה מאיתנו עד עתה מסיבות כלכליות.

שלום ולא להתראות 12 וולט?

מאז שנות השישים של המאה הקודמת מצוידות כל המכוניות החדשות במערכות חשמל במתח של 12 וולט, ואלה החליפו בהדרגה, כבר החל מתקופת מלחמת העולם השנייה, את מערכות החשמל שקדמו להן, במתח של 6 וולט. בכלי רכב כבדים קיימות מערכות חשמל במתח של 24 וולט, אולם אלה לא עשו את דרכן למכוניות נוסעים למרות שבמהלך השנים עלתה באופן דרמטי צריכת החשמל במכוניות.

אי שם בסוף שנות ה-90 של המאה הקודמת הבינו יצרניות הרכב שמערכות במתח של 12 וולט מוגבלות ביכולת שלהן לענות על אספקת החשמל שנדרשת כדי להזין את השילוב של מיזוג אוויר, מערכות מולטימדיה מתקדמות, מערכות תקשורת, מערכות אלקטרוניות חדשות של ניהול מכלולים ושל סיוע לנהג, וגם מערכות "דומם והתנע" שהחלו להיות פופולריות.
יצרניות הרכב נאלצו להגדיל את מצברי המכוניות ולעבות את צמות חוטי החשמל, וזה יצר בעיית משקל בעידן שבו המאמצים מוקדו בהפחתתו. בשלב זה לכולם היה ברור שהעסק הזה נמתח עד לקצה שלו, וחייב להימצא פתרון חדש.

התשובה, שאף הוצגה עם מספר אבות טיפוס, הייתה מערכות חשמל במתח של 42 וולט, וההיגיון מאחוריה נגזר משיעורי המבוא לתורת החשמל: הספק חשמלי (שנמדד בוואט) הוא המכפלה של זרם (שנמדד באמפר) ושל מתח (שנמדד בוולט). זרם יוצר חום אשר מסכן את כל המערכת (ולכן קיימים נתיכים במכונית וגם במערכת החשמל הביתית) וככל שהוא עולה נדרשים כבלי מתכת עבים וכבדים יותר (כדי להפחית את ההתנגדות של המוליכים), ומצד שני אפשר להגדיל את ההספק הכללי אם מעלים את המתח.

הרעיון נשמע פשוט והגיוני אלא שבדרך ליישום שלו הייתה בעיה כלכלית לא פשוטה: לא רק שמערכות כאלה דורשות מספר רכיבים חדשים, ולכן הן יקרות, קשה ואף יקר לשנות את הסטנדרט של עשרות מערכות ואלפי רכיבים שמתוכננים לפעול עם 12 וולט. התוצאה הייתה שהבטחת ה-42 וולט נותרה לא ממומשת, ואילו הצורך בהספקים חשמליים גדולים יותר הוסיף לגדול.

במקביל חלה התפתחות רבה בתחומי ההנעה ההיברידית והחשמלית, אם כי שם מדובר במערכות חשמל הרבה יותר חזקות ויקרות, עם הספקים של לפחות 300 וואט.

בשנתיים האחרונות נשבר הקרח מפני שיצרניות הרכב הבינו שלא נותרה כל ברירה וחייבים להתקדם הלאה. מערכות ה"דומם והתנע" הפכו לסטנדרט והן דורשות מצברים גדולים, מתוחכמים ויקרים יותר, דרישות התקשורת של מכוניות זינקו, מערכות המולטימדיה זוללות חשמל, ועל כל אלה נוספה דרישה מיידית למערכות סיוע לנהג שבין השאר מציעות גם היגוי חשמלי אקטיבי.

מהפיכה אחרת, שנובעת מן הצורך לחסוך בדלק ובזיהום אוויר, דרשה מעבר ממנועים אטמוספריים למנועים מוגדשים וקטנים יותר, וכדי להקל את העומס עליהם מנותקים מהם מכלולים שבעבר הונעו באופן מכאני ומעתה מונעים חשמלית – למשל מערכות קירור ומיזוג אוויר.

גיוס המונים

מה שמתרחש בשנתיים האחרונות בתחום חשמול המכונית הוא חסר תקדים: כמעט כל ספקיות החלקים הגדולות של תעשיית הרכב ניערו את האבק מעל רעיון ה-42 וולט ובתוך כדי כך קבעו סטנדרט חדש של 48 וולט. מערכות 48 וולט מתפקדות הוצגו כבר על-ידי בוש, קונטיננטל, ואלאו, בורג-וורנר, ודלפי, וגם לכל המתחרות שלהן יש ודאי קלפים בשרוול. למרות שכל אחת מספקיות החלפים לקחה את הרעיון בדרך משלה, העיקרון הכללי די דומה אצל כולן. בשונה מן המעבר ההיסטורי מ-6 ל-12 וולט, שהיה כרוך בהחלפת כל מערכת החשמל במכונית, מערכות ה-48 וולט לא מוחקות את מערכות ה-V12 שמוכרות לנו, אלא מצטרפות אליהן ויחיו לצידן.

הדבר הראשון שיקרה, עוד לפני שנמנה את כל התועלות האחרות, הוא שחוטי החשמל ברכב יתכווצו ברובם והסיבה לכך פשוטה: כבל חשמל בקוטר נתון יכול להעביר פי ארבעה יותר זרם חשמלי במתח של 48 וולט יחסית ל-12 וולט. כיום מוגבל כבל כזה על ידי נתיך של 15 אמפר, ולכן יכול לספק מקסימום 180 וואט, ובעתיד יוכל אותו כבל, במערכת 48 וולט, לעמוד בעומס של 720 וואט.

בהרבה מאד מכוניות חדשות שיושקו בעולם החל מבעוד שנתיים שלוש תהיה סוללה חשמלית במתח של 48 וולט וגם מצבר קונבנציונלי של 12 וולט, מנוע הבעירה הפנימית (בכל המכוניות שאינן חשמליות טהורות) יחובר לגנרטור שיספק חשמל במתח של 48 וולט, וממיר מתח יפצל חלק מן הזרם אל מערכת ה-12 וולט. צרכני ה-12 וולט המסורתיים – למשל תאורה ומערכות שמע – יוסיפו לקבל את המתח המוכר להם ואילו כל הצרכנים ה"חדשים" יקבלו מתח גבוה יותר.

המהפיכה הזאת פותחת בפני יצרניות הרכב עולם חדש של אפשרויות, כלומר שמבחינתנו, כלקוחות ונהגים, מדובר בעניין בעל ערך רב ויהיה נכון עבורנו להעדיף מכונית שתציע את הטכנולוגיה הזאת על-פני מכונית מקבילה שלא תציע אותה.

התועלת הראשונה, זאת שמסתתרת במצגת של וולוו למשל, תהיה הנעה חשמלית לטווחים קצרצרים. במכוניות יותקנו מנועים חשמליים קטנים בעלי הספק נמוך, ובעת זחילה בפקק, בכניסה לחניון, או בכל מקום שבו המכונית מתגלגלת במהירות אפסית המכונית תוכל להתגלגל מעט מבלי להניע את המנוע, ובתוך כדי כך גם לספק לנו מיזוג לתא הנוסעים. כך ייפתר גם אחד הניג'וסים המעצבנים שנפלו עלינו לאחרונה: מערכות ה"דומם והתנע" אשר מג'עג'עות אותנו ברמזורים.

בנוסף, בדגמים מתוחכמים יותר יוחלפו מגדשי הטורבו או מגדשי העל ("סופרצ'ארג'רים") במגדשים חשמליים, וכך תיעלם מן העולם "השהיית הטורבו". רוב ה"אביזרים המכאניים" (משאבות מים, מדחסי מיזוג אוויר, אלטרנטורים) ייעלמו מן העולם ויוחלפו ברכיבים חשמליים, ברוב המנועים תהיה מערכת ניהול מנוע חזקה שבין השאר תבטל את הזרקת הדלק לחלק מן הצילינדרים כאשר המנוע לא נמצא תחת עומס (וכך ייחסך עוד דלק), ומערכות השליטה האוטונומיות במכוניות (היגוי, הגברת בלימה ועוד) יקבלו חשמל בעוצמה גבוהה וכך יהיו אפקטיביות יותר.

עולם חדש, רכיבים חדשים

מהפיכת ה-48 וולט תדרוש מאיתנו להסתגל לעולם מושגים חדש, אבל בעלי המוסכים יידרשו להתאמץ הרבה יותר: כל החשמלאים שלהם חייבים לעבור השתלמויות באלקטרוניקה כדי ללמוד מערכות חדשות.

ראשית, תגידו שלום למתנע ("סטרטר") ולאלטרנטור. אלה יוחלפו ביחידת "מנוע גנרטור" (MGU) במתח 48 וולט ובהספק גבוה, ובתוך כדי כך גם ניפטר מ"רצועת האביזרים" – אותה חגורת גומי שמונעת על-ידי המנוע. בעומק תאי המטען של מכוניות חדשות תשכון מעתה סוללה חדשה, קרוב לוודאי מסוג ליתיום יון, במתח 48 וולט כמובן, ולצידה יותקן "ממיר DC ל -DC" אשר ימיר חלק מן החשמל ל-12 וולט. בחלק מן המכוניות, כאמור, יותקנו צרכני חשמל חדשים: מגדשי מנוע, מערכות הגברת היגוי חזקות, ומנועים חשמליים להנעת המכונית עצמה – וגם את אלה צריך ללמוד.

 

היברידית קלה בגרסת מרצדס

ה"מנוע-גנרטור" לא רק יתניע את המנוע אלא מסוגל גם להפוך את כיוון זרימת החשמל כדי לספק זרם חשמלי לכל המערכת, ואחד הצרכנים הגדולים שלו יהיה, כאמור, המנוע (או מנועים) החשמלי שיגלגל את המכונית במהירויות זחילה. התוצאה היא שמשך הזמן שבו מנוע הבעירה הפנימית יהיה כבוי יעלה באופן דרמטי (למשל בכל זינוק איטי מעצירה ברמזור) והצפי הוא לחיסכון של בין 15 ל-20% בתצרוכת הדלק.

במכוניות מתוחכמות ויקרות יותר ינוצל הפוטנציאל החדש לאנרגיה כדי להניע מערכות מורכבות כמו מתלים אקטיביים וגם מגדשי מנוע, כאמור.

הכל כסף

כסף, שהיה הסיבה שמנעה בעבר את כניסתן של מערכות ה-42 וולט לשימוש, דוחף כעת את כניסת מערכות ה-48 וולט: פרשת 'דיזלגייט' הטילה גרזן חד על פרויקטים בהיקף של מיליארדי אירו לפיתוח וייצור של מנועי דיזל חדשים, מפני שהיא מחייבת את יצרניות המנועים להתקין בהם מערכות יקרות לטיפול בגזי הפליטה, ובעיקר בתחמוצות חנקן.

במקביל, תקנות זיהום אוויר חדשות דורשות שהחל משנת 2021 לא תעלה פליטת דו-תחמוצת הפחמן ממכוניות על 95 גרם לקילומטר (לעומת 119.5 כיום), וההערכה בענף היא שכדי להביא את מנועי הדיזל לרמה שתוכל לעמוד במגבלות יש להשקיע בהם בין 600 ל-800 אירו ליחידה (עלות ליצרנית).

העלות הנוספת של מערכת חשמל במתח 48 וולט מוערכת בכ-1,500 דולר ליחידה, אבל מצד שני היא מאפשרת חיסכון בדלק של בין 5-10% במנועי דיזל, ובין 20-25% במנועי בנזין, וכפי שמוכיחה הפרזנטציה של וולוו מאתמול אפשר גם לשווק אותה ללקוחות בתור מערכת נוספת תחת הכותרת "היברידית קלה". רנו, למשל, החלה למכור לאחרונה באירופה גרסה "היברידית קלה" של סניק החדשה, עם מנוע טורבו-דיזל אגב, והיא גובה תמורתה 1,160 אירו נוספים אשר מכסים ליצרנית את רוב העלויות הנוספות.

לשם השוואה, העלות הנוספת של מערכת היברידית מלאה, בהספק של 300 וואט, נאמדת ב-3,000 דולר או יותר (יש שטוענים 4,500 דולר), בעוד שמערכת 48 וולט עולה בין חצי לשליש ומספקת בין חצי לשני שליש מן החיסכון בדלק של מערכת היברידית מלאה. במילים פשוטות – למערכות 48 וולט, אשר ישווקו תחת הכותרת "היברידית קלה" יש יתרון שיווקי, יש להן גם יתרון אמיתי עבור הלקוחות היות שהן חוסכות דלק, יש להן המון יתרונות נוספים מבחינת היכולת לתמוך במערכות חשמליות שונות – ולראשונה מעולם הן נדחפות על-ידי הצורך לחסוך בדלק ובזיהום אוויר ולא בגלל היתרון הטכנולוגי שלהן בתחומים אחרים.

פולקסווגן בראש?

היות שרוב ספקיות החלקים הגדולות של תעשיית הרכב כבר פיתחו מערכות 48 וולט צריך להניח שבמהלך 12 החודשים הבאים נשמע את המושג הזה מכל כיוון, וכל יצרניות הרכב הגדולות יעוטו עלינו עם צמד המילים "היברידית קלה". מבין כל המכוניות החדשות שנמכרות כיום באירופה בקושי 1% מוגדרות כ"היברידיות קלות", אבל מצב זה צפוי להשתנות במהירות. ההערכה היא שכבר בשנת 2020 יימכרו באירופה כ-4 מיליון מכוניות עם טכנולוגיית 48 וולט, ובשנת 2030 הן יהוו כ-29% מכלל המכוניות החדשות – וכל זאת במקביל להיעלמותו ההדרגתית של מנוע הדיזל.

רנו, כאמור, כבר מובילה את התעשייה עם גרסת ה-48 וולט שלה, אשר מיוצרת עבורה על-ידי 'קונטיננטל', והיא משווקת אותה כ"היברידית קלה" שמשיגה רמת זיהום אוויר של 92 גרם דו תחמוצת הפחמן לק"מ. מערכות דומות נמכרות כבר מזה זמן על-ידי מרצדס ויצרניות יוקרה אחרות, אבל מבחינתנו המהפיכה מתרחשת כאשר היא חודרת אל שוק המסה. ואכן, אנשי פולקסווגן אישרו לאחרונה, בראיון למגזין הבריטי 'אוטוקאר', שהם מוכנים כבר עם מערכת 48 וולט לפלטפורמת MQB שלהם, וההערכה היא שמערכת כזאת תושק על-ידם לראשונה או בגולף או ב-T רוק, המיני קרוסאובר של מותג פולקסווגן שמקביל לסיאט ארונה וסקודה קארוק.

מרגע שמושקת מערכת כזאת על מכונית MQB של פולקסווגן היא יכולה להיות מוצמדת במהירות לעשרות רבות של דגמי סופר-מיני, קומפקטיות, משפחתיות גדולות וקרוסאוברים מכל הגדלים מתוצרת פולקסווגן, אאודי, סיאט וסקודה.

ברור מאליו שבמקביל לפולקסווגן, כאמור, אנחנו צפויים לשמוע את המושג "48 וולט" מכל כיוון אפשרי, וצריך להניח שבשונה מתיבת ההילוכים הרובוטית בעלת מצמד כפול – מהפיכת החשמל תהיה הרבה יותר מהירה וגורפת.

אז כאשר וולוו אומרת לנו ש"כל מכונית מתוצרתה" תהיה מונעת (גם) באמצעות מנוע חשמלי היא מתכוונת שבכל הדגמים הגדולים תוצע באמת מערכת היברידית, אבל בדגמים העממיים והקטנים יותר זאת לא תהיה היברידית "אמיתית" אלא "היברידית קלה" שעדיף לכנותה "מערכת 48 וולט".


תגובות

גיל מלמד

נכתב על-ידי גיל מלמד

עיתונאי רכב מאז שנת 1986, מתמחה בכלי רכב, בטיחות בדרכים, ביורוקרטיה ופוליטיקה של התחבורה. כתיבה עיתונאית (בין השאר) במגזינים 'טורבו' ו'מוטו' ובעיתונים היומיים 'ידיעות אחרונות', 'טלגרף', 'מעריב', 'סופהשבוע', 'ג'רוזלם פוסט' ו'ישראל פוסט'. ממקימי המגזין 'מוטו', עורך ראשי של 'טורבו', ועורך תחום הרכב ב'מעריב'.

ארכיון: