ZF geht mit 800-Volt-Technik in Serie

ZF geht mit 800-Volt-Technik in Serie

Copyright Abbildung(en): ZF

Der Wunsch nach immer kürzeren Ladezeiten ist ungebrochen. Immer mehr Automobilhersteller setzen daher auf eine 800-Volt-Architektur. Dazu entwickelt und produziert ZF jetzt entsprechende Komponenten für den elektrischen Antriebsstrang, teilt das Unternehmen mit. Im Zentrum stehe eine Leistungselektronik mit Siliziumcarbid als Halbleiter. Die Technologie werde von ZF bereits in der Rennserie Formula E genutzt und komme noch in diesem Jahr in mehreren Fahrzeugen gehobener Segmente auf den Markt, heißt es.

Es zeichnet sich ab, dass sich bei künftigen Premium-Fahrzeugen oder Sport-Stromern die 800-Volt-Architektur etabliert, wohingegen im Volumenmarkt weiterhin die 400-Volt-Technik Standard bleibt„, sagt Bert Hellwig, bei ZF verantwortlich für die Systementwicklung elektrischer Antriebe. „Für 400-Volt-Anwendungen liefern wir bereits seit Jahren Serientechnologie, für 800-Volt-Technologie bereiten wir nun den Serienstart für dieses Jahr vor.

Für potenzielle Kunden spielt die Ladezeit eine wichtige Rolle. Sollen E-Autos langstreckentauglich werden, muss die Batterie innerhalb einer Stunde wieder nahezu vollständig geladen sein. Das Problem: Fließen höhere Ströme, müssen dickere Kabel verwendet oder besser gekühlt werden, weil sich mehr Wärme entwickelt. Dadurch steigen Fahrzeuggewicht und Komplexität der Lade-Technik – es sei denn, die Bordnetz-Architektur ist bereits von vornherein auf höhere Leistung ausgelegt. Daher planen viele Automobilhersteller kommende Serienfahrzeuge mit der höheren Spannung von 800 Volt.

Eine wesentliche Komponente für den elektrischen Antriebsstrang ist die Leistungselektronik, deren Hauptaufgabe die Umformung zwischen verschiedenen Arten elektrischer Energie ist. Für 400-Volt-Architekturen gehört sie längst zum ZF-Produktportfolio in Serienfahrzeugen. Und auch für Antriebe mit erhöhter Spannung liefert der Technologiekonzern dieses zentrale Element: „Derzeit arbeiten wir am Serienstart für mehrere 800-Volt-Projekte„, sagt Hellwig. „Für mehrere Modelle eines chinesischen Herstellers liefern wir den kompletten elektrischen Antriebsstrang inklusive Leistungselektronik. Und für einen europäischen Sportwagenhersteller steuert ZF die Leistungselektronik für eine Hochvolt-Anwendung bei.“ Weitere Serienanläufe zeichnen sich bereits ab. „Bei der Auslegung der Leistungselektroniken auf 800 Volt können wir Synergien zwischen Pkw und anderen Anwendungen ausbauen„, so Hellwig.

ZF setzt dabei erstmals in der Serie auf eine neue Technologie für die in den Leistungselektroniken verbauten Chips: Statt Silizium-Transistoren kommen Bauteile aus Siliziumcarbid zum Einsatz. So lassen sich die internen Schaltverluste nochmals senken. Weil die Elektronik beim elektrischen Fahren und Rekuperieren einen sehr hohen Energiedurchsatz hat, steigt der Wirkungsgrad des gesamten elektrischen Antriebsstrangs – und in der Folge die Reichweite.

Quelle: ZF – Pressemitteilung vom 9. März 2021

Über den Autor

Wolfgang Plank ist freier Journalist und hat ein Faible für Autos, Politik und Motorsport. Tauscht deshalb den Platz am Schreibtisch gerne mal mit dem Schalensitz im Rallyeauto.

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Ich denke das ist ein wichtiger Schritt, vor allem für die LKW Technik. Beim Umstieg aus Silizium Carbid sollte man keine Wunder erwarten, der Wirkungsgrad des Wechselrichters steigt von 97% auf 99%. Aber das bedeutet ja immerhin, dass 3x weniger Wärme abgeführt werden muss.

Beim Tesla Model 3 wird von Anfang an SiC verwendet.

Ein Teil der Informationen zu den Unterschieden zwischen 400- und 800-Volt-Technik ist mindestens irreführend.
Um die gleiche Leistung (Watt, kW) zu Übertragen, müssen bei 400 Volt zweimal so grosse Ströme (Ampère) fliessen wie bei 800 Volt. Die Dicke der Kabel oder Leiterbahnen bemisst sich aber nach der Stromstärke. Somit braucht man bei 800 Volt-Technik weniger dicke Kabel/Leiter für die gleiche Leistung, bzw. man kann über die gleichen Kabel/Leiter die doppelte Leistung (Watt) übertragen.

Hat auch Vorteile hinsichtlich des CCS Anschlusses. Der kann maximal 500A. Also bei 800V maximal 400kW. Bei 400V nur 200kW.

Es zeichnet sich ab, dass sich bei künftigen Premium-Fahrzeugen oder Sport-Stromern die 800-Volt-Architektur etabliert, wohingegen im Volumenmarkt weiterhin die 400-Volt-Technik Standard bleibt

Äh, ich glaube das sieht zum Beispiel Hyundai anders. Ich weiß jetzt nicht wie teuer ein 800V Netz im Vergleich zu 400V ist, aber ich bin der Ansicht, dass 800V auch im Volumenmarkt kommen wird, weil die Leute hohe Ladeleistungen fordern und das geht mit CCS nur über ein 800V System. Hyundai macht mit dem Ioniq 5 den Anfang. Alle weiteren Fahrzeuge die auf der GMP Platform basieren, bekommen ebenfalls 800V. Ich bin mir fast sicher, dass VW mit der zweiten Generation des MEB nachziehen wird. Auch Tesla kann sein Ladeleistungen nicht grenzenlos auf dem 400V System steigern. Zumindest nicht, wenn sie sich auch nur etwas für die Auslegung der Ladeanschlüsse interessieren. CCS ist mit <500A spezifiziert. Also dürfen bei 400V maximal 200kW fließen und bei 800V maximal 400kW. Obwohl bei letzterem die Leistungsbegrenzung des CCS von 350kW greift.

Das Zitat ist ja erstmal nur Wunschdenken von ZF. Premium bedeutet natürlich weniger Kostensensitiv.
Ansonsten hoffe ich auch, dass eher kurz als lang alle auf 800V gehen.

„[Das ist ]erstmal nur Wunschdenken von ZF.

Premium bedeutet natürlich weniger kostensensitiv.“

Ja, wenn man dann z.B. mehr als 60.000 € für ein eAuto wirklich ausgeben möchte … und ZF muß (bald!) zur Kenntnis nehmen, dass die aufwendigen 5-/6-/7-Gang-Getriebe schon sehr bald auf den „Scheiterhaufen der Geschichte“ kommen werden.

„Ansonsten hoffe ich auch, dass eher kurz als lang alle auf 800V gehen.“

Für alle scheint mir das ja eher unnötig, speziell für kleinere, leichtere und damit v.a. effizientere eAutos – Hint: Die sind ja wohl auch ökologisch wesentlich sinnvoller!

Einschub:

  • Auf solche eAutos wartet IMO ein Großteil von Interessenten ja auch immer noch! … z.B. als Model 2 oder ID.2 … oder …? Gern auch noch kleiner bis ganz runter zu L7 o.ä. (Microlino …).

Dann würde sich wohl der E-Zulassungsanteil auch schnell mehr als verdoppeln!

Last edited 7 Monate zuvor by Wolfbrecht Gösebert

Also im LKW Bereich bin ich mit 800V bei Euch , wenn Akkus mit 300 Kw und mehr zur Ladung anstehen.
Im Pkw Bereich wird es wahrscheinlich die Frage sein, ab welchen Akkugrößen sich das lohnt – wenn wir mittlerweile bei Ladezeiten von zehn auf 80 % zwischen (16 Minuten Ionic 5 800V) und (25 Minuten Model 3 400V) nur 9 Minuten liegen.
„Nur“ ist natürlich relativ, aber +- 20 Minuten habe ich beim Ladestopp immer Zeit

  1. beim Pinkeln will ich nicht hetzen
  2. 30 Sekunden Händewaschen ist Pflicht
  3. den Mund verbrühen mit dem Kaffee möchte ich mir auch nicht.
  4. mich stört da eher die Reglementierung einiger Hersteller was die Höchtgeschwindigkeit von 150 Km/h betrifft.

+- 20 Minuten habe ich beim Ladestopp immer Zeit

• beim Pinkeln will ich nicht hetzen

• 30 Sekunden Händewaschen ist Pflicht

• den Mund verbrühen mit dem Kaffee möchte ich mir auch nicht.

+1

• mich stört da eher die Reglementierung einiger Hersteller was die Höchstgeschwindigkeit von 150 km/h betrifft.

Ach, nööö … ein Tempolimit (z.B. 130 km/h) würde ökölogisch (und für mich auch 🙂 ) gleich mehrere positive Effekte haben:

  • Die Schadstoff- und CO2-Emissionen der Verbrenner würden deutlich zurückgehen
  • Und ja, der eAuto-Stromverbrauch auch!
  • Die Unfallzahl und -Folgen würden sich reduzieren
  • Das Fahren würde sich entspannen – das geniesse ich schon lange auf den Fahrten in Skandinavien …
Last edited 7 Monate zuvor by Wolfbrecht Gösebert

+- 20 min… Das ist eine Welt. Als Vielfahrer auf Kundentermin reichen zum Pinkeln und ein Schluck Kaffee 10 min. Alles andere ist unnötige Warterei.
20-30 min kann ich akzeptieren, da checke ich schnell e-mails etc.
aber darüber, sagen wir mal 50 min. ist völlig indiskutabel.
Natürlich bin ich bei euch, als Privatfahrer auf Kurzstrecke mir Ladung zuhause ist die 400V völlig ausreichend.
Daher ist es SUPER von Hyundai, die 800V einzuführen, damit MÜSSEN die deutschen nachziehen und allen ist geholfen, Vielfahrer als auch Kurzstrecke.

Ich könnte mir auch vorstellen das 400 Volt bei den kleinen Batterien und Ausstattung Standard bleiben wird. Erst bei der Größeren Batterie gibt es dann 800 Volt als Option.Bezogen auf den Massenmarkt.

Denke das es im Premiumsegment Standard wird, bzw. hatte Porsche nicht schon etwas von zukünftig 1000-1200 Volt als Ziel geredet?

Wir befinden uns ja gerade mal am Anfang. So wie sich Batterien weiterentwickeln, so wird sich auch die Ladetechnik weiterentwickeln.

Last edited 7 Monate zuvor by Bene

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