09.03.2021 - 11:59

ZF plant Serienstart von 800-Volt-Komponenten

Der Automobilzulieferer ZF geht mit 800-Volt-Technologie für E-Fahrzeuge in Serie und bereitet entsprechende Serienanläufe in China und Europa vor. Die ZF-Komponenten sollen noch in diesem Jahr „in mehreren Fahrzeugen gehobener Segmente“ auf den Markt kommen.

ZF entwickelt und produziert nach eigenen Angaben 800-Volt-Komponenten für den elektrischen Antriebsstrang. Dabei nutzt die zentrale Leistungselektronik laut der Mitteilung des Unternehmens Siliziumcarbid als Halbleiter. Die Technologie hat ZF bereits in der Formel E erprobt, wo jedoch mit einem 900-Volt-System gefahren wird. Der Zulieferer vom Bodensee arbeitet seit 2019 mit dem indischen Mahindra-Rennstall zusammen, zuvor war ZF Antriebs-Partner von Venturi.

„Derzeit arbeiten wir am Serienstart für mehrere 800-Volt-Projekte“, sagt Bert Hellwig, bei ZF verantwortlich für die Systementwicklung elektrischer Antriebe. „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 würden sich bereits abzeichnen.

Autobauer setzen auf 800-Volt-Technologie, um ihre Bordnetz-Architektur auf höhere (Lade-)Leistungen auszulegen. Fließen höhere Ströme (vorrangig beim Schnellladen, aber auch bei starken Antrieben), müssen dickere Kabel verwendet oder besser gekühlt werden, weil sich mehr Wärme entwickelt. Dadurch steigen Fahrzeuggewicht und Komplexität. Bisher setzt der Porsche Taycan als einziges Serienmodell auf 800 Volt, in diesem Jahr sollen mit dem Hyundai Ioniq 5 und Kia EV6 jedoch auch Volumenmodelle mit dieser Systemspannung auf den Markt kommen.

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Wie Hellwig andeutet, geht ZF aber davon aus, dass Modelle wie der Ioniq 5 (ab 32.330 Euro nach Förderung) eher die Ausnahme bleiben werden, der Regelfall sollen wohl Fahrzeuge wie der Taycan oder sein Schwestermodell Audi e-tron GT werden. „Es zeichnet sich ab, dass sich bei künftigen Premiumfahrzeugen oder Sport-Stromern die 800-Volt-Architektur etabliert, wohingegen im Volumenmarkt weiterhin die 400-Volt-Architektur Standard bleibt“, so der Antriebs-Experte.

Ein wichtiges Merkmal der 800-Volt-Komponenten von ZF sei der Einsatz von Siliziumcarbid. Bisher werden vor allem Silizium-Transistoren verbaut. Siliziumcarbid oder kurz SiC senkt die internen Schaltverluste. Weil die Leistungselektronik beim elektrischen Fahren und Rekuperieren einen sehr hohen Energiedurchsatz hat, steigt der Wirkungsgrad des gesamten elektrischen Antriebsstrangs – und damit auch die Reichweite.

Mit dem SiC-Einsatz bei 800-Volt-Komponenten ist ZF aber nicht alleine: Der Zulieferer Delphi Technologies (inzwischen von BorgWarner übernommen) hatte bereits 2019 einen Wechselrichter mit dieser Spannung vorgestellt, der SiC-Halbleiter des Herstellers Cree verwendet.
zf.com

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17 Kommentare zu “ZF plant Serienstart von 800-Volt-Komponenten

  1. Egon Meier

    Ich rätsel, welche Vorteile 800V bei den bisherigen Ladedaten haben soll.
    Der e-tron schafft seine Ladeleistung auch mit 400V. Von daher ist die 800V-Technik einfach nur teurer.

    • BEV

      Schau dir den Taycan an, der kann halt noch deutlich schneller laden.
      Der Ioniq 5 wird auch nicht so weit entfernt sein.
      Und das da oben dürfte bald bei Daimler zu finden sein.

      • Simon Saag

        Ich kann mich da nur anschließen, ich wollte gerade auch auf die enorme Ladekurve des Ioniq 5 hinweisen. Und auch gerade der Vergleich zu dem e-tron zeigt das ja: Ein wichtiger Faktor ist das Gewicht. Der e-tron kommt auf 2,5 bis 2,7 Tonnen Leergewicht, weil Audi eine riesige Batterie und für die Stromstärken die entsprechenden Kabel verbaut hat. Wenn wir uns aber im Bereich 1,8 bis 2,0 Tonnen (oder gerne auch mal weniger) bewegen wollen, spielt 800 Volt seine Vorteile aus.

        Und mit den Stückzahlen werden die Preise fallen. Das gilt nicht nur für 800 Volt, sondern auch für SiC. Diese Vorteile greifen auch bei 400 Volt.

        • Egon Meier

          Die Größe der Batterie hat nichts mit der Ladeleistung zu tun – und größer als im Taycan ist sie auch nicht.
          Du wirst nicht ernsthaft behaupten, dass das Mehrgewicht eines großen SUV durch ein paar stärker dimensionierte Kupferkabel entsteht. Oder hast du dazu Zahlen?

          Ansonsten: der Etron hat nominell 150kw Ladeleistung (flache ladekurve) und hat seinen akku von 5-80% in 30 min
          der taycan hat 270 peak und benötigt dazu 22,5 min- das ist kein Quantensprung sondern einfach ein neuerer Wagen.

          Ergo – mit 400v ist das alles kein Problem. Es hängt eher an der Konditionierung der Zellen und die hat absolut nichts mit Voltzahlen zu tun.
          Ob das ioniq wirklich hinkrieg, was da versprochen wurde, und dabei die Zellen nicht mittelfristig ruiniert muss man erst mal sehen. Ich traue dem Braten nicht so ganz.

          • MichseHan

            Naja 20% schneller Laden ist jetzt nicht gerade wenig. Sonst werden auch alle x,Y Prozent Verbesserung gefeiert, warum also nicht auch xx,Y Prozent Verbesserung feiern?

          • BEV

            Das stimmt so nicht, größere Battiere, mehr Zellen, die gleichzeitig geladen werden, da ist eine höhere Ladeleistung möglich. Und in der Realität haben die Fahrzeuge mit größerer Batterie meist auch eine höhere Ladeleistung (gehört natürlich mehr dazu als nur die Kapazität).
            30min ist gut aber noch zu lang um wirklich von Schnellladen zu sprechen. Da geht noch mehr.
            Außerdem mit einem Fahrzeug, das leichter und windschnittiger und sparsamer ist, braucht man erst gar nicht so viel Strom um 500km zu fahren, also geht das Laden noch schneller. Eigentlich müsste man beim Vergleich auf 80% auch dazu schreiben wieviel Reichweite das bedeutet! Ist natürlich ein schwieriges Thema, WLTP ? EPA ? Real ? ..

          • Simon Saag

            Sorry, dann habe ich mich nicht klar ausgedrückt. Wie BEV schreibt, hat die Batteriegröße sehr wohl etwas mit der Ladeleistung zu tun, wenn auch indirekt.

            Und nein, das Mehrgewicht entsteht nicht durch ein paar Kupferkabel, sondern in der Summe vieler Einzelteile.

            Sprich: 150 kW mit flacher Ladekurve sind mit 400 Volt möglich, klar – aber mit einer großen Batterie. Eine 58-kW-Batterie im ID.3 würden 150 kW auf Dauer stark belasten, deshalb belässt es VW bei 100 kW in der Spitze und regelt dann ab. Und auch 400-Volt-Autos wie der Polestar 2 mit 78 kWh, der mit 150 kW angekündigt wurde, schafft das nur kurz und regelt danach stark ab. Wie auch das Model Y.

            Und der Ioniq 5 schafft mit der kleinen 58-kWh-Batterie irgendwas um die 170 kW in der Spitze und von 10-80 Prozent 130 kW im Schnitt – das schaffen ID.3 und ID.4 nichtmal in der Spitze!

            Ergo: Mit 400 Volt ist alles möglich – wenn die Batterie fett genug ist. 95 kWh in einen ID.3 einzubauen ist nicht wirklich sinnvoll. Wenn ich mit einer Batterie um die 58-60 kWh in 18min auf 80 Prozent laden kann anstatt von 35-40min, dann ist das ein großer Vorteil.

        • Robbi

          Tut mir leid, da liegen sie völlig falsch. Ein Tesla MY hat 400 Volt Technik und ist ein ähnlich großes Auto wie der Ioniq 5, welcher mit 800 Volt Technik 200kg mehr wiegt. Das ist kein Kriterium, denn auch die Ladeleistung beider Autos ist fast gleich

          • BEV

            Das kann man so nicht vergleichen, Tesla ist gut darin alles wegzulassen, was nicht unbedingt erforderlich ist, das war bestimmt nicht der Ansatz beim Ioniq5.
            Und bei 80% lädt der Tesla nicht mehr mit 150kW 😉

          • Simon Saag

            Tesla hält die Spitzenleistung nur kurz bei niedrigem SoC und nimmt danach stark die Stromstärke und damit die Leistung zurück. Der Ioniq 5 wurde mit 150 kW bei 80 Prozent geladen – 150 kW kann das Model Y derzeit nicht einmal bei 50 % SoC halten.

            Klar, wir vergleichen da gerade Daten auf dem Papier und die Ladeleistung eines Prototypen. Ich freue mich schon auf 1.000-km-Tests später im Jahr!

  2. BEV

    @Simon Saag:

    Woher kommt das?

    „Und der Ioniq 5 schafft mit der kleinen 58-kWh-Batterie irgendwas um die 170 kW in der Spitze und von 10-80 Prozent 130 kW im Schnitt“

    Es heiß irgendwas von maximal 220kW in „diesem Video“ und bis 80% waren es rechnerisch durchschnittlich 157kW

    • Simon Saag

      Aus dem Electrive-Artikel zum Ioniq 5. Ich muss mich aber korrigieren, ich hatte das falsch im Hinterkopf. Die 170 kW werden da nicht erwähnt, aber beim kleinen Akku 135 kW im Schnitt. Der soll wie der große Akku in 18 min von 10-80 Prozent laden. Daraus wurde offenbar diese Durchschnittsleistung errechnet.
      https://www.electrive.net/2021/02/23/hyundai-ioniq-5-hyundais-antwort-auf-den-id-4-sitzt/

      Die 220 kW maximal beim großen Akku sind eine offizielle Angabe von Hyundai.

  3. Max

    Leider lese ich hier in den Kommentaren viel Blödsinn. Ein wesentlicher Vorteil von 800 V für die Nutzer ist die höhere Ladeleistung, die mit ungekühlten Ladekabeln erreicht werden kann: Bei 400 V und 200 A sind 80 kW drin, bei 800 V und 200 A dagegen 160 kW. Ungekühlte Ladekabel werden künftig bei urbanen Schnellladehubs an Einkaufszentren, Baumärkten etc. verbreitet sein, weil sie geringere Anschaffungs- und Betriebskosten haben. Die reale Ladeleistung an solchen Hubs wird für viele Kunden, die weder zuhause noch am Arbeitsplatz laden können, ein wichtiges Merkmal beim Fahrzeugkauf sein!

    • Simon Saag

      Das ist ein Vorteil, ja. Aber der wesentliche Vorteil? Ich denke mal, dass es urbane Schnellladehubs sowohl in der von Ihnen beschriebenen 160-kW-Klasse geben wird (zB beim Einkaufen), aber auch Hubs wie jene von EnBW mit bis zu 300 kW. Und auch da spielt 800V seine Vorteile aus – genauso auf der Langstrecke . Ich würde es nicht nur auf das ungekühlte Kabel beschränkten. Aber trifft schon zu, klar.

    • Cyber Slim

      Das ist nur ein Aspekt der 800V Technologie. Es geht darum die Infrastruktur und die Platformen auf die neuen Solid State Batterien vorzubereiten, und die können ihre Ladezeiten nur mit 800V oder mehr voll ausspielen. Der Markt und die Technologie bewegt sich so schnell, wer heute noch in 400V investiert bringt morgen schon Dinosaurier auf den Markt.

  4. Dieter Stohr

    Was keiner beachtet:

    Schnellladen ist schädlich für den Akku. Schnellladung sollte und wird immer die Ausnahme bleiben, wenn man mal in den Urlaub fährt und an der Autobahn-Raststätte nachladen muss.

    In den meisten anderen Anwendungsfällen reichen Ladeleistungen von wenigen kW locker aus. Für das, was die meisten Autofahrer täglich an km fahren, reichen 10 A (= 2,3 kW) über Nacht an der Schukosteckdose aus. Und das stellt den Löwenanteil beim Laden dar. Man muss endlich vom Gedanken weg kommen, wie beim Verbrenner den Tank leerzufahren und dann in fünf Minuten zu tanken. Grundsätzlich gilt, wenn ein E-Auto steht lädt es wenn irgendwie möglich, egal wie voll der Akku ist.

    • Simon Saag

      Das trifft natürlich zu und wäre sehr wünschenswert. Ich bin mir aber zur Zeit nicht sicher, ob das das Modell für die Breite wird. Stichwort Laternenparker, Wohn-Quartiere in Größstädten und selbst auf dem Dorf soll es Menschen ohne eigene Garage geben.

      Bei mir in der Großstadt ist öffentliches AC-Laden inzwischen nicht mehr möglich bzw. ein Glücksspiel. Zu viele BEV und PHEV, zu wenige Ladepunkte an den passenden Stellen. Ich habe an der nahegelegenen Schnellladestation schon einige andere getroffen, die lieber 1x die Woche 30min an den Schnelllader fahren anstatt irgendwo eine freie AC-Säule zu finden. Und damit das wirklich klappt, muss die AC-Säule dann auch so gelegen sein, dass das Auto da 8 Stunden während der Arbeitszeit oder noch länger über Nacht stehen kann. Dann eben lieber 30min Schnellladen anstatt nach 4 Stunden sein Auto in einem andern Stadtviertal abholen müssen. Klar wäre überwiegendes AC-Laden wünschenswert, aber ich sehe es in der Praxis derzeit nicht.

      Und ist es sinnvoll, in Wohngebieten alle 8 Meter einen 2,3-kW-Ladepunkt zu installieren?

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