Betrachtet man die Formel für elektrische Energie E = U ⋅ I ⋅ t, lässt sich die Ladezeit t = E / (U ⋅ I) bei konstanter Stromstärke I durch eine Erhöhung der Spannung U reduzieren. Demzufolge kann durch eine Spannungsverdopplung von 400 Volt auf 800 Volt die Ladezeit bei gleicher elektrischer Belastung halbiert werden.
Beispiel
Die 80 kWh (E) Hochvoltbatterie eines Elektroautos soll an einer HPC-Ladestation aufgeladen werden. Die Ladesäule liefert eine Stromstärke (I) von 500 Ampere.
Ein Elektroauto mit 400 Volt-Technik (U) benötigt für den Ladevorgang somit:
Ladezeit t = 80 kWh / (400 V ⋅ 500 A) = 0,4 h = 24 Minuten
Für ein E-Auto mit 800 Volt-Ladetechnik ergibt sich folgende Rechnung:
Ladezeit t = 80 kWh / (800 V ⋅ 500 A) = 0,2 h = 12 Minuten
So weit die Theorie. Vergleicht man die Peak-Ladeleistung von Elektroautos, lag die Spitzenladeleistung der ersten E-Autos mit 800 Volt-Ladetechnik nicht viel höher als bei E-Autos mit 400 Volt-Bordnetz. Das erste Serienfahrzeug mit 800 Volt-Ladetechnik war der Porsche Taycan, der 2019 mit einer Spitzenladerate von 270 kW auf den Markt kam. Mittlerweile schaffen Fahrzeuge wie der Xpeng G9 Werte von über 500 kW.
Limitierender Faktor für die Ladeleistung von E-Autos mit 400 Volt-Ladetechnik sind die Ladestecker der Ladesäulen. Die Stromstärke von DC-Ladestationen ohne Kühlung beträgt etwa 250 Ampere. Durch den Einsatz von gekühlten Ladesteckern können HPC-Lader von Ionity eine Stromstärke von 500 Ampere liefern. Da die elektrische Leistung (P) das Produkt von Spannung (U) und Stromstärke (I) ist, beträgt die rechnerische Dauer-Ladeleistung von Elektroautos mit 400 Volt-Ladetechnik somit 400 Volt ⋅ 500 Ampere = 200 kW.
Bei gleicher Stromstärke ist die Ladeleistung eines Elektroautos mit 800 Volt-Architektur doppelt so hoch: 800 Volt ⋅ 500 Ampere = 400 kW. Hier wird die Ladeleistung momentan durch die Batteriezellen begrenzt.
Alle E-Autos mit 800 Volt Ladetechnik
In Zukunft wird die 400 Volt-Technik weiterhin für Pendlerfahrzeuge und bei E-Autos im Stadtverkehr relevant sein, während die 800 Volt-Ladetechnik bei Langstrecken-Elektroautos und Hypercars eingesetzt werden wird. Ziel der Entwickler ist eine Ladezeit von unter 20 Minuten für eine nachgeladene Reichweite von 400 km. Die Ladepause eines Elektrofahrzeuges wäre damit kaum länger als die heute gewöhnliche Tankpause.
Als erste Fahrzeughersteller haben Audi, Genesis, Hyundai, Kia und Porsche in ihren Elektroautos die 800 Volt Ladetechnik eingesetzt. Alle fünf Fahrzeughersteller vertrauen dabei auf das vom kroatischen Sportwagenbauer und Zulieferer Rimac entwickelte 800-Volt-System.
