800-V-Systeme bringen Vorteile wie schnelle Ladezeiten, hohe Effizienz und große Reichweite. Doch bislang waren E-Autos mit 800-V-Antrieb nur vereinzelt zu finden. Das ändert sich gerade.
Bislang ist es vor allem der Hyundai-Kia-Konzern, der 800-V-Technik für den breiteren Markt anbietet – zum Beispiel im Hyundai Ioniq 5.
Hyundai Motor Deutschland GmbH
Schnellladen mit 800-V-Technik im Massenmarkt? Bislang eine Herausforderung. Denn vor allem Nischen- und Hochleistungsmodelle wie Formel-E-Rennwagen oder der Porsche Taycan und der Audi E-tron GT, die beide auf der J1-Plattform stehen, sowie der Lotus Eletre sind mit einem 800-V-System ausgerüstet. Beim neuen Porsche Macan soll jetzt die 800-V-Architektur der Premium Platform Electric (PPE) Schnellladen ermöglichen. Dank dieser Technik soll die erste PPE-Modellreihe von Porsche mit einer noch höheren Ladeleistung als den 270 kW des Taycan aufgeladen werden können. Unterdessen hat Tesla mit dem Cybertruck erstmals ein Elektroauto mit 800-V-Traktionsbatterie eingeführt. Für Model Y und Model 3 bleibt es vorerst bei 400 V.
Das gilt auch für den überwiegenden Teil der in Deutschland und weltweit fahrenden Elektrofahrzeuge, für die eine Bordnetzspannung von 400 V nach wie vor Standard ist. Die Technik war bislang zu teuer, um auf hohe Stückzahlen skaliert werden zu können. Allerdings könnte sich das bald ändern. Der Spannungs-Standard 800 Volt findet mehr und mehr Verbreitung. Die bereits erwähnte PPE-Plattform des Volkswagen-Konzerns, die von Audi und Porsche konzipiert und entwickelt wurde, kommt schon in diesem Jahr. BMW folgt 2025 mit der Neuen Klasse, Mercedes mit der Modular Architecture (MMA). Das erste Elektroauto auf Basis der MMA soll Ende 2024 der Mercedes-Benz CLA sein. Inzwischen kommen auch Mittelklassefahrzeuge mit 800-V-Technik auf den Markt, wie Modelle des Hyundai-Kia-Konzerns – zum Beispiel der Kia EV6 oder der Hyundai Ioniq 5. In China gibt es den Kompaktwagen BYD Dolphin auf einer 800-V-Plattform. Schlussendlich lässt sich festhalten: Die Einführung von 800-V-Systemen startet in hochpreisigen Fahrzeugsegmenten und wird sukzessive nach unten fortgesetzt.
Mehr Isolationsaufwand, komplexere Leistungselektronik
Was eine höhere Spannung so teuer macht, ist zum einen der steigende Isolations- und Absicherungsaufwand sowie die komplexere Leistungselektronik. Dazu kommt: "Während für 400-Volt-Systeme bereits zahlreiche Zulieferkomponenten verfügbar sind, ist die Auswahl an Komponenten für 800-Volt-Systeme derzeit noch eingeschränkt", so die Springer-Autoren um Heiner Hans Heimes im Buchkapitel Elektrischer Antriebsstrang. Das verteuert die Bauteile.
Andererseits verspricht die 800-Volt-Technik einen höheren Alltagsnutzen und mehr Effizienz. "Durch die Verdoppelung der Systemspannung ergibt sich insbesondere der Vorteil von erhöhten abrufbaren elektrischen Leistungen. Dies ist weniger für das Fahrerlebnis relevant, sondern primär für das Schnellladen von Interesse", so Springer-Autor Heimes. Das heißt: Elektrische Fahrzeugantriebe mit 800-V-Technik ermöglichen im Vergleich zu Systemen mit geringerer Spannungslage höhere Ladeleistungen und damit geringere Ladezeiten. Dazu kommt: Eine höhere Spannung bedeutet weniger Leitungsquerschnitt und der Strom fließt leichter. Folglich können die Kabel dünner sein, was Bauraum, Gewicht und den Rohstoff Kupfer einspart. Allerdings bedeutet mehr Spannung nicht zwangläufig schnelleres Laden: Denn in der Praxis ist oft weniger die theoretisch mögliche Ladeleistung entscheidend als die von der Ladesäule zur Verfügung gestellte und vom Fahrzeug nutzbare.
Verdoppelung des WBG-Halbleiteranteils
Nichtsdestotrotz gehen Branchenexperten davon aus, dass das 800-V-System den Markt für Elektrofahrzeuge künftig dominieren wird. "Eine hohe Spannung ist vorteilhafter als alles andere, um die Nachfrage nach kürzeren Ladezeiten zu befriedigen. Es ist zu erwarten, dass das 800-V-System den Markt für Elektrofahrzeuge in Zukunft dominieren wird, wenn man zum Beispiel den Kabelquerschnitt an der Ladestation, die Hochspannungskabel und -stecker sowie die effiziente Nutzung von SiC-Leistungshalbleitern berücksichtigt", sagt Dr. Jinhwan Jung, Vizepräsident der Hyundai Motor Company und Leiter des Entwicklungszentrums für elektrische Antriebe, im MTZ-Interview "800-V-Systeme werden den Markt in Zukunft dominieren". Allerdings könnten laut Jung die zusätzlichen Kosten für das Laden mit 800 V angesichts der aktuellen Ladeinfrastruktur, die hauptsächlich aus 400-V-Systemen besteht, ein Hindernis für die künftige Optimierung der Technologie darstellen. Für diesen Aspekt seien entsprechende technische Vorbereitungen erforderlich.
Wie eine vom Maschinenbauer Manz in Auftrag gegebene Marktstudie des Lehrstuhls "Production Engineering of E-Mobility Components (PEM)" der RWTH Aachen zum Thema Zellkontaktiersysteme zeigt, soll der Marktanteil der 800-V-Batteriesysteme an den Neuzulassungen in der zweiten Hälfte der 2020er Jahre die 50 %-Marke überschreiten. Die beschleunigte Elektrifizierung von Fahrzeugen und die Umstellung auf 800-V-Architekturen soll zudem starke Wachstumsperspektiven für Wide-Bandgap-Halbleiter (WBG) eröffnen, so Aman Gupta, Analyst beim Beratungsunternehmen Frost & Sullivan. So stünden hier insbesondere Siliziumkarbid (SiC) und Galliumnitrid (GaN), zwei führende WBG-Halbleitertechnologien, im Fokus. Die Analysten schätzen, dass die Übernahme der 800-V-Elektroarchitektur durch die OEMs zu einer Verdoppelung des WBG-Halbleiteranteils in Elektrofahrzeugen im Zeitraum 2026 bis 2027 führen werde.
Aktuelle Elektrofahrzeuge mit 800-V-Bordnetz
- Aston Martin Rapid E
- Audi E-tron GT
- BYD Atto, Dolphin und Seal
- Cadillac Escalade IQ und Lyriq
- Elegend EL1
- Genesis Electrified GV70, Electrified GV80 und GV60
- Hyundai Ioniq 5 und Ioniq 6
- Kia EV6 und EV9
- Lotus Eletre
- Lucid Motors Air (924 V)
- Porsche Taycan, Taycan Cross Turismo und Macan
- Rimac Nevera
- Tesla Cybertruck
- Xpeng G6 und G9
- ZEEKR 007