כמעט 14 מיליון רכבים חשמליים חדשים נמכרו ברחבי העולם במהלך שנת 2023, והמספרים רק הולכים וגדלים משנה לשנה. הרכב החשמלי הולך וכובש את העולם, והעניין סביבו מתעצם אף הוא. במאמר זה מציגה הווי יינג ייאו, מנהלת תחום פתרונות לתעשיית הרכב בחברת קיסייט (Keysight Technologies), את הטרנדים הטכנולוגיים החמים והעדכניים עמם מתמודדת תעשיית הרכב החשמלי
המחקר והפיתוח סביב תעשיית הרכב החשמלי לא פוסק לרגע, והוא אף מתעצם ככל שהרכב החשמלי תופס את הפוקוס של תעשיית הרכב כולה. הטרנדים הטכנולוגיים החמים בתחום כוללים בין השאר סוגיות דוגמת: פיתוח הדור הבא של סוללות הרכבים, הממשק שלהן עם רשת החשמל, סוגיות של נהיגה אוטונומית, הגנת סייבר ועוד. במאמר זה מציגה הווי יינג ייאו (Hwee Yng Yeo), מנהלת תחום פתרונות לתעשיית הרכב בחברת קיסייט טכנולוגיות (Keysight Technologies) את המצב העדכני סביב סוגיות מפתח הנדונות בימים אלה בתעשיית הרכב החשמלי.
קיסייט הינה ספקית עולמית של פתרונות לתחומי האלקטרוניקה בדגש על תכנון, בדיקות, ולידציה ומדידות, כמו גם ספקית פתרונות בתחום ניהול, ניטור ואבטחה של הרשת הארגונית. לחברה התמחות בפיתוח וייצור פתרונות בדיקה ייעודיים לתעשיית הרכב – בדגש על פיתוח סוללות חדשות, פיתוח טכנולוגיות נהיגה אוטונומית, פיתוח תשתיות תקשורת וחיבוריות בין הרכב וסביבתו, פיתוח רדארים וסנסורים, ופיתוח הגנות סייבר על תשתיות המחשוב של הרכב החשמלי והאוטונומי.
תמונה: בדיקות מעבדה של עמדת טעינה לרכב חשמלי
קרדיט: קיסייט
יישום של קונספט Vehicle-to-Grid
אחד התחומים החמים היום בעולם ההשקעות הינו פיתוח של מקורות אנרגיה מבוזרים (באנגלית – Distributed Energy Resources, הכוללים מקורות אנרגיה קטנים, לעיתים אף ביתיים, של אנרגיה סולארית, אנרגיית רוח, סוללות לאגירת אנרגיה ועוד). בחודש אוקטובר 2023 משרד האנרגיה האמריקאי הכריז על תכנית פיתוח בהיקף של 3.5 מיליארד דולרים, חלק מתכנית גדולה יותר בהיקף 10.5 מיליארד דולרים, שמטרתה להגדיל יכולת ייצור החשמל ממקורות רוח ושמש, חיזוק של קווי מתח מפני פגעי מזג האוויר, קידום הפיתוח של סוללות לרכבים החשמליים, והקמת מיקרו-גרידים (Microgrids) שיסייעו להתגבר על הפסקות חשמל.
בהקשר של הרכבים החשמליים המטרה של התכנית הינה לייצר את תכונת “מהרכב לרשת” (באנגלית Vehicle-to-Grid, ר”ת V2G), שמאפשרת לרכב החשמלי לא רק לצרוך חשמל מרשת החשמל, אלא כאשר ישנו מחסור בחשמל גם לפרוק חשמל שנאגר בסוללות אל תוך רשת החשמל, וכך לסייע להתגבר על מחסור זמני בחשמל. מדובר ביכולת קשה למימוש, שמצריכה התגברות על סוגים שונים של תקנים וסטנדרטים לפני שיצרניות המכוניות יוכלו להגיע לשלב של הסמכת V2G.
העתיד בסוללות מסוג “מצב מוצק”
זה לקח לכונני אחסון מידע מסוג SSD כמעט שלושה עשורים עד שהם הפכו למיינסטרים של עולם המחשוב. לעומת זאת, הפיתוח של סוללות מסוג “מצב מוצק” (באנגלית – Solid-State Batteries), המיועדות לרכבים חשמליים, נמשך כעשור בלבד, והוא נמצא כיום בשלבים האחרונים של כוונון ודיוק. סוללות אלו יציעו ליצרניות המכוניות החשמליות את היתרונות הבאים:
- קלות יותר – סוללות קומפקטיות וקלות יותר שיאפשרו את הגדלת טווח הנסיעה.
- יציבות יותר – בניגוד לסוללות מבוססות ליתיום-יון (Li-on), המבוססות על אלקטרוליטים נוזליים, הרי שסוללות מזן “מצב מוצק” עושות שימוש באלקטרוליטים מוצקים, שמקורם בקרמיקה ופולימרים. חומרים אלו מייצרים סוללה שהיא יציבה ובטוחה יותר, והיא מייצרת פחות חום ביחס לחלופה הנוזלית.
- טעינה מהירה יותר – סוללות מהזן המוצק יכולות להגיע ל-80 אחוזי טעינה בתוך רבע שעה בלבד, ולשמר 90 אחוזים מהקיבולת שלהם גם לאחר 5,000 סבבי הטענה. זאת לעומת החלופה הנוזלית המבוססת ליתיום-יון, שמתחילה להפחית את הקיבולת שלה לאחר כ-1,000 סבבי הטענה בלבד.
אסיה-פסיפיק מובילה את פיתוח הסוללות
במהלך שנת 2024 אנו צופים כי המחקר בתחום של סוללות מזן “מצב מוצק” ילך ויתעצם, כשבראש יהיו מדינות אסיה-פסיפיק, לאחריהן אירופה ובסוף אמריקה. כך לדוגמא, דרום קוריאה הכריזה על השקעה של 15 מיליארד דולרים בהבאת סוללות “מצב מוצק” לשלב מסחרי עד שנת 2030. חברת הרכב הסינית Guangzhou Automobile Group הציבה יעדים אף יותר אגרסיביים, והודיעה כי היא תחל לפרוס סוללות מזן “מצב מוצק” ברכבים מתוצרתה כבר בשנת 2026.
תמונה: סימולציה של סנסורים ברכבים חכמים קרדיט: קיסייט
מתקדמים לקראת נהיגה אוטונומית מלאה
בחודש נובמבר 2023 הודיעה חברת הרכבים BMW על הצטרפותה לחברת מרצדס, וכי הן מציעות נהיגה אוטונומית חלקית מסוג SAE Level 3, תקן המורכב מסולם של שישה מדדים, ואשר בא למדוד את מידת מעורבות האדם בנהיגה. בדרגה 3 נהגים יכולים בצורה חוקית להסיר את ידיהם מההגה “במספר תנאים”, אך מצופה מהם ליטול לידיהם חזרה את השליטה ברכב כאשר הם נדרשים או כאשר הרכב מגיע למצב של כשל.
במהלך השנה הקרובה יצרניות הרכבים ימשיכו לדייק את היכולות של נהיגה אוטונומית חלקית המקובלת בדרגה 3, זאת כדי שיוכלו לשלב אותן ברכבי המיינסטרים של ציבור רוכשי הרכבים. במקביל, תימשך העבודה על עלייה לדרגה 4 בסולם האוטונומיה של הנהיגה. אלא, שכדי להתקדם בפיתוח ובמקביל להפחית את הסיכונים, הרי שיש צורך בביצוע תהליכי בדיקה מחמירים של כלל הסנסורים והאלגוריתמים שלוקחים חלק במעבר לנהיגה אוטונומית. אחד האתגרים הגדולים ביותר יהיה של לימוד האלגוריתמים להתמודד עם תרחישי תנועה מהעולם האמיתי, החל מדרכים כפריות רגועות ועד תנועה עירונית בשעות הלחץ. אפילו תרחיש בהסתברות של אחד למיליון צריך יהיה לקבל מענה מתאים – כמו התמודדות הרכב עם צבי או גמל שחוצים את הכביש.
האתגר של הגנת הסייבר
מכוניות הופכות למכונות טכנולוגיות והן משובצות בכמות גדולה של מערכות מחשוב. המצב החדש מייצר אפשרויות בלתי נגמרות עבור תוקפי ועברייני הסייבר. ככל שכלי תקיפת הסייבר מתקדמים כך מוצאים עצמם מערכי הגנת הסייבר בתעשיית הרכב מתמודדים עם אתגרים ואיומים חדשים. זה הרבה מעבר לתקיפת סייבר כנגד רכב, אלא כולל איומים על ציי רכבים שלמים, אפליקציות שירותים וניידות הקשורים לתעשיית הרכב, ואפילו תשתיות טעינה לרכבים חשמליים. אנו צופים כי נראה המשך השקעות של כלל השחקנים בתעשיית הרכב במטרה להגדיל את הגנת הסייבר לכל אורך החיים של הרכב החשמלי – משלב התכנון, לייצור והתחזוקה השוטפת. זה יצריך את יצרניות הרכבים לבצע תהליכי בדיקות קפדניים לכלל המערכים הקשורים בייצור הרכב החשמלי – החל מהשכבות הפיסיות, דוגמת רשת המחשוב המורכבת ברכב או רשת התקשורת; וכלה בהגנה על השכבה האפליקטיבית של הרכב החשמלי.
Hwee Yng Yeo, Keysight קרדיט: קיסייט
אודות הכותבת
הכותבת משמשת כמנהלת תחום הפתרונות בחברת קיסייט המיועדים לשתי תעשיות מרכזיות. הראשונה, תעשיית הרכב החכם – כולל רכבים אוטונומיים וקישוריות רכבים עם סביבתם (Connected Cars); והשנייה תעשיית האנרגיה – הכוללת בין השאר טכנולוגיות שנעשה בהן שימוש בסקטור האנרגיות המתחדשות, רכבים היברידיים ורכבים חשמליים.
