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Geht Tesla auf 800V für Akku und Antrieb?

Tesla Model S
Themenstarteram 27. Mai 2021 um 22:28

Hallo, ich arbeite seit geraumer Zeit an E-Ladesystemen, speziell für Busse, Leistungen zwischen 20kW und 540kW für single charger und 1,2MW bei Multi-Chargern.

Seit 2017 fahren erfolgreich E-busse mit der Akku-Größe des MS also ab 90kWh durch die Gegend und werden mit ab 200kW (Berlin 450kW, Poznan 540kW) an der Endhaltestelle nachgeladen. Neuerdings gehen die Akkus für sog. Übernachtlader auf 550kWh (MAN, Mercedes)

Alle arbeiten bei Spannungen zwischen 650 und 800V. Der Vorteil liegt klar auf der Hand: Wenn ein Fahrzeug mit 400V lädt brauchts für die Leistung von 150kW flotte 375A. Das ist ohne gekühlte Kabel dauerhaft nicht zu bewerkstelligen. bei 800V wären das "nur" 187A, was sicher ohne gekühltem Kabel und entsprechend weniger Verlusten auskommt. Aber auch die interne Verkabelung muss entsprechend stark ausgelegt sein. Ebenso betrifft es den Motor. Alles was bei jenseits von 200kW liegt, also bei einer mittleren Geschwindigkeitsorgie, erfordert im Motor und der Motorsteuerung ordentlich Strom und entsprechend dicke Wicklungen, sowie Verluste. Jetzt sind Busmotoren deutlich größer und thermisch kaum belastet, dafür liegen solche Leistungen wie 170kW und mehr aber extrem selten an (peak beim Anfahren oder bergauf).

Mit dem Porsche Taycan und dem Hyundai Ionic 5 gehen auch die ersten PKW Hersteller diesen Weg. Der Effekt wird deutlich: schnelleres Laden, geringere thermische Belastung des Motors und des Steuergerätes, Einsparung Kabelquerschnitte bei gleicher Isolierung (Kabel sind generell bis 1000V/1500V klassifiziert.

Beim Porsche sieht das zunächst nach Kraftmeierei aus, ist aber nüchtern betrachtet sehr sinnvoll, da gerade die Ladetechnik den Strom als Bottleneck aufweist. Ich hätte mir da weit eher von TESLA etwas ähnliches erwartet. Dass jetzt Hyundai ohne TESLA auf den Zug aufspringt, überrascht dann doch etwas.

Eins ist sicher: 800V Fahrzeuge können definitiv schneller laden. Bin gespannt, ob sich das Elon lange noch mit ansieht, gerade bei seinem neuen "buddy" Diess (VW)

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23 Antworten

Tesla löst die Sache über den Strom. Im Plaid+ werden über 2.000 Ampere fließen. Klingt ja auch nicht schlecht, oder? ;)

Auch beim Laden setzt Tesla auf den Strom. Die SuC V3 können bis zu 631 Ampere. Meine persönliche Einschätzung ist, dass wir nicht allzu bald 800 Volt sehen werden.

Aktuell sehe ich beim Model 3 an einem SuC V3 für die ersten 100, ja sogar 200km schnellere Ladezeiten als die oben genannte 800 V Konkurrenz. Hat natürlich mit den unterschiedlichen Ladekurven zu tun. Der Hyundai IONIQ 5 soll 5 Minuten und der KIA EV6 4,5 Minuten für 100km benötigen. Das Tesla Model 3 benötigt 4 Minuten auf 100km. Persönlich kann ich mir nicht vorstellen, dass kurzfristig in den USA die 800 Volt Ladestationen stark ausgebaut werden. Ich kenne den Grund nicht, aber ich sehe derzeit kein Fahrzeug aus US-Produktionen welche eine 800V Ladetechnik haben werden. Das sieht dann wohl anders aus beim SEMI. Vielleicht zieht TESLA dann mit dem Cybertruck auch in Richtung 800 V oder zumindest bei der neuen Akku-Generation. Kann sich Tesla den Umbau leisten oder will man das überhaupt? Vor etwa 4 Jahren gab es in den USA mal ziemliche Diskussionen wegen den Emissionen wenn man über 400 V gehen sollte. Inzwischen hat die Kabelindustrie aber aufgerüstet. Aber es gibt bei den Netzinstallationen in den USA noch grösstenteils 110 Volt Netze. Höhere Spannungen sind dort, ausgenommen in der Industrie derzeit bei den Netzbetreibern aktuell nicht gerade das grosse Thema. Drehstrom bei den privaten Haushalten gerade auch nicht. Ich wohnte in eine relativ grossen Haus und wir hatten 110 V mit 125 A Haussicherung (1phasig). Mir scheint der Hype, der da in Deutschland mit der 800 V Lademöglichkeit gemacht wird auch leicht übertrieben. Wo laden die meisten 800 V Fahrzeuge - genau - an 400 V Ladestationen, weil es nicht unendlich viele 800 V Ladestationen gibt. Der Ladestrom wird doch eher vom Akku bestimmt. Akkus kann man nicht mit C 5-10 laden, ohne die Akkus an ihre Leistungsgrenze zu bringen. Die 5-10 Minuten Ladezeit für eine Voll-Ladung gehört mit den aktuellen Akkutypen wohl ins Reich der Märchen. Da benötigt man dann 50-110kV bei den Ladeparks, je nach Grösse der Anlage.

Themenstarteram 28. Mai 2021 um 9:46

@ilovemy406c, ich glaub du bringst da einiges durcheinander. Selbst die "kleinen" 3-fachllader mit 50 oder 2x50kW von ABB, Alpitronic & co können seit Einführung bis über 750V(einige ältere hatten nur bis 500V - soweit korrekt). Das liegt an den verbauten Leistungsmodulen.

Es gibt eigentlich keine neuen 500V-Ladestationen, sondern nur (150) 200....900V-Ladestationen. Also von daher muß auch nichts umgebaut werden. Taycan und TESLA können an den gleichen Punkten laden.

ABER: Bei Ladesäulen-limit 350A (ohne Kühlung) lädt der Taycan rd 250kW, der TESLA etwa 133kW und DAS sieht der Kunde, hat also ein sehr praktischer Nutzen.

Thema Kabel: Bitte verwechsele nicht die US-Hausinstallation (110V einphasig...220V zweiphasig) mit der der Ladesäulen - andere Spielwiese. Bei den DC Kabeln ist die Spec jedoch noch ein wenig anders, die ISO reicht i.a.R. bis 1500V. Die "C"-Anzahl , also Verhältnis Ladeleistung zur Kap. bei 400 oder 800V bleibt gleich

Trucks: Auch die US-Trucks starten gleich mit 800V Spannung, also es wäre ein Schritt zur Vereinheitlichung.

hier noch ein recht praktisches Beispiel: TESLA S75 @ ABB TERRA 54 (50kW neu) Imax =125A, der TESLA kann also maximal 37,5kW laden - schön blöd, nicht?

Anderes Beispiel: An einer "bis" 150kW-CCS-Ladestation guckst du mit dem Audi e-tron nicht schlecht, wenn da nur 76kW drüber gehen - aber mehr ist eben bei 400V nicht drin, MS und M3 sind noch langsamer, weil deren Ladekurve oben raus abfällt. Jetzt stell dir den Koreaner Ionic 5 vor, der jedoch mit an die 150kW saugt.

Peinlich? - Ja irgendwie schon.

Gar nicht wahr. Selbst mit CCS Adapter schaffen Teslas an den "bis 150 kW" Säulen ca. 140 kW.

Nur beim Model 3 kommt man nicht weit über 190 kW an den HPCs der Drittanbieter, weil denen bei 400 Volt der Strom ausgeht. Für die vollen 250 kW muss man an einen SuC, der auch bei CCS und 400 Volt genug Strom liefern kann.

Auf die maximale Ladeleistung hat die Spannung nur an schwachen Säulen einen Einfluss. Ansonsten bringen 800 Volt nur Vorteile beim Kabelduchmesser und bei der Abwärme.

Was nützen die Spitzenleistungen für ein paar Minuten?

Die Ladekurve sieht bei Tesla nicht nur so aus weil die Zellen das (thermisch) nicht mitmachen, sondern auch weil die Steckerkontakte überlastet werden und bei hohem Strom über die volle Ladedauer noch schneller verschleißen würden.

Die NMC Zellen der anderen Hersteller können problemlos mit 2-4 C über längere Zeit geladen werden, ohne die Lebensdauer zu stark zu reduzieren.

Ich glaube dass Tesla momentan von 800 V noch wenig Nutzen hätte, weil die Zellen auch mit den maximal 250 kW schon an ihrer Grenze sind.

Zitat:

@egn schrieb am 28. Mai 2021 um 11:25:48 Uhr:

Was nützen die Spitzenleistungen für ein paar Minuten?

Fragst du das wirklich? Ich dachte du bist Akku-Profi? :rolleyes:

Dann solltest du wissen, dass das Model 3 bezogen auf Reichweitenzuwachs der schnellste 10-80% Lader und einer der besten 10-90% Lader ist, die es Stand heute zu fahren gibt.

https://www.youtube.com/watch?v=-3IF26OoKJ0

Gegen Taycan und e-tron GT muss sich das Model 3 jedenfalls trotz nur 400 Volt System nicht verstecken. Wenn der "Fat e-tron" nicht so viel saufen würde, wäre er natürlich schneller, weil er länger hohe Leistung halten kann und das auch mit nur mit 400 Volt.

800 Volt bringen bei der Ladegeschwindigkeit rein gar nichts, da die nur von den Zellen abhängt. 800 Volt sorgen vor allem für niedrigere Kosten in der Säule und bei der Verkabelung in den Autos .

 

Themenstarteram 28. Mai 2021 um 12:40

Zitat:

@MartinBru schrieb am 28. Mai 2021 um 09:59:05 Uhr:

Gar nicht wahr. Selbst mit CCS Adapter schaffen Teslas an den "bis 150 kW" Säulen ca. 140 kW.

Nur beim Model 3 kommt man nicht weit über 190 kW an den HPCs der Drittanbieter, weil denen bei 400 Volt der Strom ausgeht. Für die vollen 250 kW muss man an einen SuC, der auch bei CCS und 400 Volt genug Strom liefern kann.

Auf die maximale Ladeleistung hat die Spannung nur an schwachen Säulen einen Einfluss. Ansonsten bringen 800 Volt nur Vorteile beim Kabelduchmesser und bei der Abwärme.

Martin, ich sags mal so: Wenn ein Charger "bis 150kW" schafft, dann muss er das nicht zwangsläufig auch schon bei 400V tun ;) Das ist so wie 16MBit Internet - hab ich hier nie erreicht (Berlin, am Fuße des Leuchtturms....).

Es gibt drei Stellen in der Ladetechnik für Limitierung:

a.) die Leistungselektronik (Strom)

b.) das DC-Kabel (Verlustwärme, Energieverluste)

c.) der Stecker (Temperatursensor)

Ich kenne einige dieser Kandidaten. Hängt man eben e-tron und TESLA ran, trennt sich die Spreu vom Weizen. Kann die CCS Ladesäule jedoch tatsächlich 150kW bei 400V, müssen eben auch 300A durch. Ungekühlt z.B. bei Phoenix-contact Steckern offiziell unmöglich.

Thema Stecker: die meisten Stecker (Phoenix, BRUGG..) halten 250A Dauerbelastung ohne Kühlung aus. Wird es zu warm (Temperatursensor) regelt die Ladesäule ab, sieht man wunderbar in der Parameterkurve.

Kurz: 400V sind für die Ladetechnik eine ziemliche Herausforderung.

Dass die TESLA-SC derzeit diese Sorgen nicht kennen, liegt an deren großzügiger Dimensionierung

ABER: 800V Technik erfordert eben halbe Querschnitte und/oder geringere oder gar keine Kühlung und beim Stecker werden kritische Temperaturen später oder nicht erreicht.

Für die Akkus ist das alles egal, 150kW Ladung sind gerade 1,5C (MS, M3, e-tron)also fast "Normalladung" 250kW beim M3LR sind auch nur 3C, also alles cool.

Zitat:

@MartinBru schrieb am 28. Mai 2021 um 11:38:25 Uhr:

Dann solltest du wissen, dass das Model 3 bezogen auf Reichweitenzuwachs der schnellste 10-80% Lader und einer der besten 10-90% Lader ist, die es Stand heute zu fahren gibt.

Der P3 Charging Index sagt was Anderes.

https://www.p3-group.com/.../...ormation_P3-Charging-Index_Bild_03.jpg

Das M3 kann auch nur an den V3 Superchargern noch einigermaßen mithalten. An den dem CCS Standard entsprechenden HPCs kann es mit den Fahrzeugen mit 800 V nicht mehr mithalten, da es dort nur mit maximal 200 kW laden kann.

Ich weiß aber auch nicht warum Du Dich so echauffierst. :rolleyes:

Ich habe doch auch geschrieben, dass Tesla momentan keinen Nutzen von 800 V hat.

Aber schön dass Du zugibst, dass der e-tron anscheinend eine bessere Batterietechnologie verbaut hat als das M3. Du vergisst allerdings dann auch mit diesem unsinnigen Vergleich, dass der e-tron in einer höheren Fahrzeugklasse als das M3 ist, und er deshalb durchaus auch mehr als das M3 verbrauchen darf.

Mach doch mal einen echten Vergleich mit dem Model X. Da ist kein Vorsprung von Tesla mehr erkennbar. Schau Dir doch die Ergebnise von TB zum 1000 km Test mal an. Da ist kein Vorsprung von Tesla zu sehen.

Tesla gerät mittelfristig mit der Beschränkung auf 400 V immer weiter ins Hintertreffen. Ionic 5 und Kia EV6 sind erste Beispiele dafür. Bei den Top-Fahrzeugen MS/MX sieht es momentan mau aus. Ob der Facelift mit nur 400 V hier aufschließen kann ist ungewiss.

 

Zitat:

@Audi-gibt-Omega schrieb am 28. Mai 2021 um 12:40:54 Uhr:

Für die Akkus ist das alles egal, 150kW Ladung sind gerade 1,5C (MS, M3, e-tron)also fast "Normalladung" 250kW beim M3LR sind auch nur 3C, also alles cool.

Zumindest für die alten NCA Akkus ist das nicht egal, sonst bräuchte es die durch Tesla im Laufe der Lebenszeit eingeführte zunehmende Verschlechterung der Ladekurve nicht.

Die Zellen haben schon bei normalen AC Laden ein Einschränkung der verfügbaren Kapazität, dass bei einem MX100D mit 30.000 km nur noch 85 kWh nutzbar übrig bleiben. Wenn die Zellen jetzt auch noch ständig schnell geladen würden wären die Einschränkungen noch viel schlimmer.

Wie ich schon schrieb, Tesla könnte mit 800 V gar keinen so großen Nutzen. Wenn die Zellen es aushalten würden könnten sie auch erst mal bis zu 80 % mit höherer Leistung laden.

Zitat:

@egn schrieb am 28. Mai 2021 um 13:31:53 Uhr:

Ich weiß aber auch nicht warum Du Dich so echauffierst. :rolleyes:

Was meinst du mit echauffieren? :rolleyes: Man wird doch noch sagen dürfen, dass die beiden mit 800 Volt gar keinen Vorteil haben und nur der "Fat e-tron" die ganz schnellen Zellen hat, die bis zu hohem SoC die Leistung halten. Wenn dich das "Fat e-tron" stört, diese Bezeichnung ist von Bjørn als Unterscheidung zwischen e-tron GT und e-tron SUV.

Zitat:

Aber schön dass Du zugibst, dass der e-tron anscheinend eine bessere Batterietechnologie verbaut hat als das M3.

Schön dass du das schön findest. Ein bisschen beleidigt könnte ich da jetzt auch sein, weil ich immer die Vorzüge von den verschiedenen Autos benenne. Da gibt es überhaupt nichts zuzugeben, das ist einfach so wie es ist.

Zitat:

Mach doch mal einen echten Vergleich mit dem Model X. Da ist kein Vorsprung von Tesla mehr erkennbar.

In Europa nicht, weil der CCS Adapter der limitierende Faktor ist. In Amerika mit dem proprietären Tesla-Stecker laden die S und X auch problemlos mit 200 kW oder sogar schon 250 kW mit den ganz neuen Zellen. Da bin ich mir jetzt aber nicht ganz sicher, ob die wirklich schon ausgeliefert werden.

Spätestens wenn Native-CCS kommt, werden auch die S/X in Europa wieder aufgeschlossen haben. Die Zellen geben das allemal her, auch sie 18650 schon.

Für nichts davon ist 800 Volt zwingend. Solange die Ladesäule genug Strom liefern kann natürlich. Wenn so "bis zu 150 kW" Säulen mit zu geringen Strömen im Spiel sind, hilft es natürlich nichts. Aber da kann der Fat e-tron auch nicht zaubern, da braucht es den e-tron GT, Taycan oder die 800-Volt-Koreaner, um hier an die maximale Leistung dieser Säulen zu kommen.

Zitat:

@Audi-gibt-Omega schrieb am 28. Mai 2021 um 12:40:54 Uhr:

ABER: 800V Technik erfordert eben halbe Querschnitte und/oder geringere oder gar keine Kühlung und beim Stecker werden kritische Temperaturen später oder nicht erreicht.

Genau da sind wir uns ja einig, bzw. liegt es auf der Hand, dass 800 Volt einen großen Vorteil in diesem Bereich bietet. Auf Zellebene macht es keinen Unterschied.

Und da sich Tesla anscheinend mit genug Kabelquerschnitt im Auto und mit aktiver Kühlung am SuC V3 auf große Ströme eingestellt hat, wäre es überraschend, wenn sie bei den PKW auf 800 Volt wechseln würden.

Beim Cybertruck und Semi schaut es ja schon wieder anders aus. Wer weiß schon wo und mit welcher Leistung die laden werden.

Zitat:

@MartinBru schrieb am 28. Mai 2021 um 15:38:58 Uhr:

Was meinst du mit echauffieren? :rolleyes: Man wird doch noch sagen dürfen, dass die beiden mit 800 Volt gar keinen Vorteil haben ...

Schön dass Du meine Aussage immer wieder bestätigst. :rolleyes:

Zitat:

Die Zellen geben das allemal her, auch sie 18650 schon.

Ja, deshalb wurde auch die Batteriegarantie von unbegrenzt km auf 240.000 km reduziert, obwohl die Garantie von Tesla überhaupt nichts wert ist, wie die Erfahrung mit den S85 gezeigt hat. :rolleyes:

Wenn Tesla beim Facelift MS/MX nicht auf 800 V und nicht auf Zellen mit mindestens der Qualität der Zellen im M3, geraten sie selbst gegenüber Fahrzeugen eine Klasse kleiner immer mehr ins Hintertreffen.

800 V wird wichtig für die zukünftigen HPC Ladeparks an Tankstellen. Denn diese sind für Stadtbewohner ohne eigene Wallbox unabdingbar. Dort muss man dann in 5 min mindestens 100 km Reichweite laden können, sonst ist das zu unbequem. Der Ionic 5/Kia EV6 zeigt wie das funktionieren muss. Das Model 3 kann das auch noch begrenzt an SuC3.

Was nutzen SuC3 in der Pampa an Fernstrecken, wenn die Leute in der Stadt ohne Wallbox wohnen, und hauptsächlich lokal unterwegs sind. Die AC Lademöglichkeiten mit Ladesäulen werden wegen der hohen Kosten immer unattraktiver, und haben den Nachteil dass man den Ladeplatz wieder frei machen muss, damit auch andere Laden können. Wer will schon mitten in der Nacht aufstehen und das Auto wegfahren, vor allem weil man dann auch wieder einen neuen Parkplatz suchen muss.

Wo die Entwicklung hin geht zeigt sich in Norwegen. Es gibt HPC Ladeparks und immer mehr Parkmöglichkeiten mit teilweise mehr als 100 Low-Cost Ladeanschluss, wo dann die Ladekosten schon in der Parkkosten mit enthalten sind. Man muss die Ladeplätze nicht mehr frei machen, sondern parkt so lange man (zahlen) will.

 

Zitat:

@egn schrieb am 29. Mai 2021 um 08:34:29 Uhr:

Was nutzen SuC3 in der Pampa an Fernstrecken, wenn die Leute in der Stadt ohne Wallbox wohnen, und hauptsächlich lokal unterwegs sind.

München hat schon 2 SuC mitten in der Stadt, vielleicht ist der Plan von Tesla heute ein anderer als zu Beginn.

Berlin hat auch bald vier Stück. Sie hatte die extra dafür gebaut, damit auch E Fahrer aus Mehrfamilienhäusern dort zum laden fahren. Der eine aktuell ist auch immer recht gut besucht. Tesla ist da halt wieder allen ein Schritt voraus.

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