800-Volt-Antriebe auf dem Vormarsch

Das Spannungsniveau steigt. Der weit überwiegende Teil der in Deutschland wie weltweit fahrenden Elektroautos eint ein Spannungsniveau von rund 400 Volt. Klassiker wie Renaults Zoe, die variantenreiche ID-Familie von VW oder die seit Jahren besonders erfolgreichen Tesla-Modelle setzen auf diesen Standard. Für die Autobranche hat das einheitliche Spannungsniveau einen entscheidenden Vorteil: Setzen die zentralen Antriebskomponenten wie Leistungselektronik, Ladetechnik, Akkus und E-Motoren auf diese eine Norm, sind sie herstellerübergreifend einsetzbar, was Synergien in der Massenfertigung sowie ein höheres Qualitätsniveau der zumeist von Zulieferern hergestellten Komponenten verspricht. 400 Volt hat sich hier eindeutig durchgesetzt. Doch der dominante und in vielerlei Hinsicht auch ausreichende Spannungs-Standard hat mächtige Konkurrenz bekommen. 800 Volt heißt die neue Währung, die allerdings nicht das Ende der Volt-Volte markieren wird, denn in der Branche gibt es einige Player, die sogar nach Höherem streben. Ganz neu sind 800-Volt-Antriebsarchitekturen in der Welt der E-Autos nicht. Zunächst sorgte dieses Spannungsniveau in der Performance-Nische mit dem 2019 eingeführten Porsche Taycan mit Benchmark-Eckdaten bei Fahrleistungen, Reichweite und Ladezeiten für Aufsehen. 2021 folgte die Hyundai Motor Group, die einen eigenen 800-Volt-Standard mit der Electric-Global Modular Platform (E-GMP) für Premium- wie Volumen-Baureihen wie Hyundai Ioniq 5, Kia EV6 oder Genesis GV70 Electrified einführte. In China ist man mittlerweile noch weiter, denn mehrere Hersteller wie Xpeng oder die großen Vielmarken-Konzerne Geely und BYD setzen ebenfalls auf 800 Volt. Speziell bei BYD ist dieses Spannungsniveau sogar im Mainstream angekommen, wie das Beispiel des Kleinwagens Dolphin zeigt, der im Herbst sogar in Deutschland zu Preisen ab rund 31.000 Euro antreten wird. Auch in der deutschen Autoindustrie sind große Player mittlerweile auf den 800-Volt-Zug aufgesprungen. Schon seit einigen Jahren bereiten sich die Zuliefer-Riesen ZF und Bosch für Serienanläufe in China und Europa und die Massenfertigung von 800-Volt-Komponenten vor oder haben damit bereits begonnen. Auf der Automesse IAA Mobility 2023 wurden von Mercedes und BMW zudem seriennahe Konzeptfahrzeuge vorgestellt, die jeweils Ausblick auf den höheren Spannungs-Standard geben. Concept CLA Class und Vision Neue Klasse heißen die beiden Limousinen, die 2025 startende Serienmodelle andeuten. Wichtiger als ihr jeweils schmuckes Außendesign oder die nachhaltig produzierten Innenraummaterialien dürften die neuen elektrischen Antriebsarchitekturen von BMW und Mercedes sein, die in beiden Fällen Reichweiten von bis zu 750 Kilometer, niedrige Verbrauchswerte sowie ein Nachtanken von 300 Kilometer Reichweite in 10 Minuten versprechen, sofern eine 350-kW-Säule verfügbar ist.

Schnelles Laden könnte E-Mob-Fetisch werden

Wer davon träumt, sich künftig mit dem E-Auto auf lange und zugleich temporeiche Autobahntrips zu begeben, findet in aktuellen und kommenden 800-Volt-Stromern eine attraktive Projektionsfläche. Das belegt auch ein Schnelllade-Performance-Ranking des ADAC, bei denen Autos mit 800-Volt-Architektur die vorderen Plätze bei maximaler sowie durchschnittlicher Ladeleistung belegen. Das schnelle Laden könnte ein neuer Fetisch der E-Mobilität werden, denn er erlaubt mehr als andere Systeme kurze Stopps und schnelles Reisetempo. Und damit sind auch die wichtigsten Vorteile von 800 Volt im Vergleich zum vorherrschenden 400-Volt-Standard benannt. Wer die Idee hinter der doppelten Hochspannung verstehen will, muss sich lediglich eine Formel aus dem Physikunterricht vergegenwärtigen: Elektrische Leistung (W) ist gleich Spannung (V) mal Stromstärke (A). Wer also die Leistung einer Batterie oder eines E-Motors erhöhen will, muss den Wert für A oder V wachsen lassen. Erhöht man einseitig die Stromstärke (A), braucht man dickere und schwerere Leitungen, zudem steigen die Wärmeverluste. Beide Phänomene sind vor allem bei Elektroautos nicht gewünscht. Der Wunsch nach noch mehr Power könnte künftig zu weiteren Spannungserhöhungen führen – 800 Volt sind nicht zwangsläufig das letzte Wort. Die genormten Stecker und Kabelverbindungen der Schnelllader würden bis zu 1.000 Volt erlauben. Damit wären in der Theorie bis zu 500 kW Ladeleistung möglich. Mit Lucid Motors hat sich zumindest ein Hersteller bereits jenseits der 800-V-Marke positioniert. Die Lucid Electric Advanced Platfrom (LEAP), auf der die Nobel-Limousine Air aufsetzt, wird als 900-Volt-Architektur bezeichnet, tatsächlich sind es sogar 924 Volt. Laut Lucid verträgt der Air bis zu 300 kW Ladeleistung, was immerhin 30 kW mehr als beim bisherigen Rekordhalter Taycan und seinem Technik-Bruder Audi e-Tron GT sind. Sogar eine 1.000-Volt-Architektur könnte zum Beispiel der große Tesla-Lkw Semi-Truck erhalten, dessen Start weiter auf sich warten lässt. Diese 1.000 Volt könnten möglicherweise auch für Teslas Pick-up Cybertruck relevant werden, über dessen Technik aktuell viel spekuliert wird. Bei großen Nutzfahrzeugen werden sogar Ladestandards entwickelt, die perspektivisch das Megawatt-Laden ermöglichen sollen. Die Initiative CharIN hat 2022 ihr Megawatt Charging System (MCS), welches maximal 1.250 Volt und 3.000 Ampere erlaubt und damit Ladeleistungen von bis zu 3,7 MW in Aussicht stellt. Selbst mächtige E-Lkw-Batterien mit mehreren hundert kWh Kapazität lassen sich damit in kurzer Zeit aufladen.

Bei Pkw 500 kW definiertes Limit

Im Pkw-Bereich sind die definierten Limits 1.000 Volt und 500 Ampere und damit 500 kW. Das muss allerdings nicht ausschließen, dass irgendwann auch extreme Elektroautos entwickelt werden, die sich um diese Konventionen nicht scheren, weil sie mehr leisten, können und laden sollen. Einst hatte der Bugatti Veyron das Problem, dass die Reifenhersteller keine für über 400 km/h geeigneten Reifen angeboten haben. Michelin hat deshalb über fünf Jahre hinweg exklusiv den Pilot Sport PAX entwickelt, der diesen extremen Anforderungen gerecht werden konnte. Doch der Trend hin zu Antriebssystemen mit immer mehr Spannung scheint nicht das Ende von 400 Volt eingeläutet zu haben. Der 14 Marken vereinende Autokonzern Stellantis steht kurz davor, erste Elektromodelle auf der neuen STLA-Plattform für den Marktstart vorzubereiten, auf denen in den kommenden Jahren viele Millionen E-Autos aufsetzen werden. Den Anfang macht 2024 der Peugeot E-3008, der dank niedriger Verbräuche mit den beiden optional angebotenen Akkuformarten 73 und 98 kWh 525 bis 700 Kilometer Reichweite bieten soll und bis zu 160 kW Ladeleistung erlaubt. Für den Autoalltag sind das bereits sehr gute Werte. Dass 400 und 800 Volt nebeneinander existieren können, beweist der amerikanische Autoriese General Motors mit seiner Elektroplattform Ultium. Diese erlaubt verschiedene Formate einer modular aufgebauten 400-Volt-Batterie. Der GMC Hummer EV verfügt zum Beispiel über zwei 400-Volt-Batterieschichten mit je 100 kWh Speicherkapazität, die 400-Volt-Elektromotoren mit Strom versorgen. Will man jedoch an einer 800-Volt-Gleichstromladesäule laden, werden die Schichten vorrübergehend in Reihe geschaltet, was eine Gleichstrom-Schnellladung mit bis zu 800 Volt und 350 kW erlaubt. (SP-X/MN)