Dadurch, dass halb so viele Zellen parallel geschaltet sind, dafür aber doppelt so viele in serie, verringert sich die Kapazität des Akkus bei einem Zellausfall um das Doppelte bei 800v vs 400v…
Mit anderen Worten - die Zuverlässigkeit der Module/Zellen bei 800v muss mindestens doppelt so hoch sein, um für das Gesamtsystem die gleiche Zuverlässigkeit zu ermöglichen bei 800v im Vergleich zu 400V.
(Um mal den einen massiven und offensichtlichen Nachteil zu nennen)
…bei jeweils doppelt so viel in Serie als Annahme, muss aber nicht sein.
Ja, je nach zellchemie und zielspannung können es auch mehr sein, was also den kapazitätsverlust bei ausfall eines moduls oder zelle entsprechend verschärft (zb nmc vs lfp haben underschiedliche ladeendspannungen).
Ändert aber nix an der systemischen zuverlässigkeits- bzw kapazitätsverlustrechnung.
Bei dieser Betrachtung muss man aber berücksichtigen, was beim Ausfall der einzelnen Zelle technisch passiert. Wird sie hochohmig oder oder niederohmig. Im ersten Fall würde der String ausfallen, im zweiten ändert sich „nur“ seine Spannung und er bleibt mit Einschränkungen aktiv.
Die Zusammenhänge sind dabei nicht linear und es besteht auch noch die Möglichkeit der Überbrückung eine hochohmig gewordenen Zelle.
Bei 800V hat der Ausfall der einzelnen Zelle nur den halben Einfluss auf die String Spannung mit all seinen Konsequenzen.
Je höher die Zellenzahl in der Reihenschaltung, je besser kann das BMS den einzelnen String „ausregeln“.
Übrigens reden wir bei 400V beim Ausfall einer Zelle über rund 1% der Stringspannung bei 800V über die Hälfte.
Außerdem wird beim BEV oft mit zwei „Batterieblöcken“ gearbeitet um wahlweise mit 400 und 800V arbeiten zu können.
Auch stellt sich die Frage, werden Zellen mit wachsender Größe eigentlich zuverlässiger oder ist das Gegenteil der Fall.
Es ist also beim genaueren Hinschauen bei der Zuverlässigkeit doch etwas komlexer, als es auf den Ersten blick erscheint.
Ähm, wenn Du 4 Fahrzeuge als häufig bezeichnest. Mir sind nur die PPE von Audi/Porsche und der CT bekannt, die das können.
Der Taycan, der Air und die eGMP Fahrzeuge haben einen Stepup-Converter der die Spannung anhebt.
Nein das ist nicht korrekt. Eine zelle die hochohmig wird, ist genauso verloren für die Kapazität wie eine die niederogmig wird. In letzterem Fall brennen (hoffentlich) die Zellensicherungen (dünne Nickeldrähtchen) durch und damit wird die Zelle für immer aus dem Pack genommen.
Was das BMS nun macht ist das die Ladeendspannung überwacht wird (und mit einem sehr sehr viel kleineren Strom ein Balancing gemacht wird, was jetzt erst einmal unerheblich ist da es die nutzbare Kapazität nicht beeinflusst und nur die Lebensdauer der restlichen zellen verlängert).
Die Gesamtkapazität ist nun also einfach N mal die Kaptität der schwächsten Bank (alle Zellen einer Bank sind parallel).
Angenommen es sind 10S10P mit 1Ah / 1V Zellen, dann hat dieser Akku erst einmal 10Ah * 10 V = 100 Wh.
Ein Akku mit 20S5P hat 5 Ah * 20 V = 100Wh.
Fällt nun eine Zelle aus, verändert sicn in der schwächsten Bank die Ladeendspannung nicht, aber die Energie reicht in den verbliebenen einfach nicht mehr, um die restlichen voll zu laden.
Vereinfacht: 9Ah * 10 = 90 Wh für den Akku mit kleinerer Spannung, und 4 Ah * 20 = 80 für den mit der höheren Spannung.
Und die Ausfallswahrscheinlichleit pro Zelle, und pro Schweisspunkt , wenn diese in beiden ident ist, kann man auch einfach ausrechnen. Da muss man nicht spekulieren und sich was ausmalen, das ist simple Mathematik - die sagt das bei mehr Dingen hintereinander (seriell) die alle funktionieren müssen es häufiger ist dass das gesamtsystem ausfällt, als wenn gleich viele Dinge parallel zur Gesamtwahrscheinlichkeit eines Ausfalls beitragen.
Daher muss die absolute Wahrscheinlichkeit eines einzelversagens bei einem Akku mit doppelter Spannung halb so hoch sein, damit das Gesamtsystem in Summe gleich (un)wahrscheinlich defekt wird.
Mit anderen Worten - erst wenn man die Herstellung von Akkus mit niedriger spannung perfekt beherrscht, sollte man daran gehen, solche mit hoher spannung zu bauen.
Diese Argumente kennen wir aus der PV und die kommen immer wieder auf, Das würde aber auch bedeuten dass 400V Systeme schon zu groß sind denn mit 200V wären die Ausfälle noch kleiner und mit 100V nochmals… Warum es jetzt gerade beim System mit 800V zu einem großen Problem werden soll kann ich nicht erkennen.
Aber es ist im Leben wie so immer… Es gibt Vor- und Nachteile… In der Leistungselektronik haben sich bisher sehr häufig höhere Spannungen durchgesetzt. Ob das sich auch hier niederschlagen wird, wird man sehen… Wenn man das ganze System vom 400V AC Netz zum Akku sieht klingt für mich 800V viel sinnvoller im Gesamtsystem inkl. AC/DC Wandler… Aber wie gesagt… Es wird die Zukunft zeigen… Im Moment geht ein gewisser Trend in Richtung 800V… Ob es das wird, muss die Masse zeigen… Mir ist das am Ende auch egal wie das technisch umgesetzt werden kann…
Im Stromnetz gibt es ja auch mehrere Spannungsebenen, ähnlich wie wie einem Baum mit Stamm, Ästen und Zweigen. Bei Elektrofahrzeugen wird das sicher genauso. Ein 40 Tonner wird sicher eine andere Betriebsspannung haben, als ein Elektrofahrrad. Großspeicher in riesigen Schiffen oder Stationär in Verbundnetzen sind dann sicher noch mal eine andere Liga. Wichtig ist, dass dabei einheitliche Normen entstehen, denn sonst haben wir Kompatibilitätsprobleme über viele Jahre.
Bei dem Reaktorunglück in Fukushima wurde z.B. bei der Notversorgung plötzlich die Kompatibilität die 50 und 60 Hz Netze an den Schnittstellen zum Problem. Es fehlten genügend leistungsstarke Wandler an den Schnittstellen.
In der Lokomotivtechnik, wo der Leistungselektronik bis zu 15kV (und mehr) zur Verfügung stehen könnte, haben sich seit Jahren folgende Werte etabliert: 2000V - 2800V für die 4QS der Fahrmotoren, 680V für die Hilfsantriebe und 440V für den Rest.
Es ändern sich die Halbleiter, das Kühlkonzept etc., was den Wirkungsgrad steigert, aber das Spannungsniveau blieb seit der Einführung der BR 120 fast gleich.
Bild: Einer der 4QS Umrichter BR120
Wünschenswert wäre es, wenn anstatt der frequenzstarren Kupfer-Transformatoren auch hier Halbleiter-Trafos kommen würden. Aber in der Leistungsklasse ist das heute noch undenkbar.
Und das ist ja auch so.
Tesla hat nun einfach den Zeitpunkt abgepasst (und tw. getrieben), wo die Skalenfertigung von großen Zellpacks ausreichend zuverlässig geworden ist, um bereits eine ausreichend geringe Ausfallswahrscheinlichkeit hinzubekommen.
Genau da hat man den Roadster gebaut.
Kurz danach, mit wieder etwas besserer Produktionszuverlässigkeit dann das Model S
Und danach dann das Model 3.
Die jeweils immer mehr seriell von einander abhängende Systemkomponenten aufwiesen (daher zB im alten Model S noch die 24V Blöcke, die modular tauschbar waren - zumindest im Prinzip).
Nur bleibt halt die individuelle Ausfallswahrscheinlichkeit eben nicht konstant, sondern verbessert sich - und damit kann man bei gleichbleibender Wahrscheinlichkeit über das Gesamtsystem, auch mehr seriell voneinander abhängiger Komponenten verbauen, die für sich betrachtet aber deutlich zuverlässiger sind.
Aber das invalidiert nicht die Grundlagen - sondern ist nur ein Zeichen, wie der technologische Fortschritt weitergeht und man diese bessere Effektivität zB in vollvergossene Akkus investieren kann (M3 / MY) ohne die Zuverlässigkeit zu reduzieren.
Ich denke auch, dass die Systemspannungen weiter steigen werden - aufgrund der Kupfereinsparungen. Aber diese punktuellen Betrachtungen sind einfach zu kurz gegriffen, da es sich um ein Gesamtsystem handelt.
Wenn jemand im Jahr 2008 einen 1000 V Akkupack (zB 27p230S statt 74p6s x14s) monolithisch wie einen Model 3 Akku gebaut hätte, wäre dessen Zuverlässigkeit grob 40% derjenigen eines Model S Akkus gewesen (oder eigentlich noch schlechter) - und das wäre für eine Firma wohl kaum zu überleben gewesen.
Inzwischen werden Zellen in Reinräumen hergestellt, ähnlich wie ältere / gröbere Halbleiter (das war 2008 NICHT Stand der Technik, damals wurden Zellen typischerweise in normalen Hallen ohne gefilterte Luft und kontrollierten Luftströmen hergestellt). Damit steigt die Zellzuverlässigkeit, und man kann dies „investieren“ indem man „fragilere“ Systeme baut…
Aber auch hier muß klar sein, dass dies nur ein Teilaspekt einer multidimensionalen Optimierungsaufgabe ist. Da einen Punkt herauszugreifen und dies als alles bestimmendes Thema zu erklären, liegt wohl an der post-faktischen populistischen Zeiten
Richtig, und da spielen dann auch solche Dinge rein wie die Kosten und der Aufwand, der benötigt wird, um Autos mit einer höheren Systemspannung kompatibel mit Ladeinfrastruktur mit einer eigentlich zu niedrigen Systemspannung zu machen. Da haben wir momentan auf dem Markt 3 Lösungen:
Von daher macht für mich eine höhere Systemspannung beim E-Auto nur da endgültig Sinn, wo man sich um so etwas nicht mehr kümmern muss oder sich einfach nicht mehr drum kümmert, weil einem die paar CCS-1.0-Ladesäulen, die noch irgendwo stehen (und die Tesla-Supercharger momentan) egal sind.
Wenn ich nicht schon einen Tesla hätte, würde ich heute ohne weiteres ein Auto kaufen, das CCS 2.0 zwingend voraussetzt. Das könnte dann wirklich billiger und einfacher sein…
Diese Diskussion und Argumente sind 1:1 mit dem DC Mid Stecker vergleichbar… Man hatte damals auch so argumentiert, dass ja CSS keinen Vorteil brächte da die Autos so oder so nur 130kW können.
Wie viele Ladepunkte gibt es denn mit 400V? Dann müssen die halt ausgetauscht werden… Sonst machen die kein Geschäft mehr, ganz einfach. Die neuen sind alle samt 1000V (außer Tesla) denen traue ich aber zu, das schnell und geräuschlos zu machen.
Ich denke das wird einfacher sein die Lader auf 1000V zu pushen als irgendwelche Basteleien im Auto.
Alles Supercharger können nur bis 500V. Und das wird dann eher teuer werden…
Da wird Tesla aber sowieso nicht drumherum kommen. Die Supercharger sind offen für alle, dafür wurden alle möglichen, auch teuren, Maßnahmen ergriffen, z.B. überhaupt die Einführung der V4-Ladesäulen mit Display und Kartenlesern. Die fehlende CCS-2.0-Konformität ist das letzte Manko, das die Supercharger aus der Sicht der Fahrzeugkunden anderer Marken noch haben. Das ist sehr ärgerlich, denn sonst ist am Supercharger fast alles besser, als bei der Konkurrenz: Preise, Anzahl Ladepunkte, Zuverlässigkeit, Bedienung…
Na ja, alle 400V Autos bekommen bis 250kW Peak, so sie es können.
Die neuen eGMP können 145kW am SuC, für die älteren soll es ein Update geben. Taycan/etron GT können 150kW, die PPE 135kW. Und das von 10-80%. Von daher verlieren auch 800V Autos wenig Zeit.
Bei einem Ioniq 5 verlängert sich die 10 auf 80 Zeit von 18 auf 25 Min., wenn das jetzt wirklich schlimm ist, dann ist das so.
JP hat die Herausforderung, das die Insel(n) oft zwei parallele Systeme betreiben, mit 50Hz UND 60 Hz. Die Umwandlung läuft da traditionell für Motor-Generator Kombinationen, mit einem Verhältnis von 5:6 bei der Anzahl der Spulen - und beide Seiten können motorisch oder generatorisch betrieben werden.
Ähnlich waren die (wenigen) Übergabepunkte zwischen dem Westen in den ehemaligen Ostblock - da dort die Frequenz deutlich stärkeren Schwankungen unterlag wurden da wohl auch asynchronmaschienen (nur in eine Richtung) betrieben. Inzwischen aber nicht mehr (selbst UA ist nun Netzsynchron mit dem Rest Europas).
Nun sind wir ja über das Stadium der Spekulationen hinaus, inzwischen ist Fakt: Tesla wird Supercharger mit 1000-V-Technik anbieten:
Was jetzt nicht wirklich überrascht.
Das wird Voraussetzung gewesen sein, damit Hyundai NACS einführt.
Hier haben wir die Bestätigung: Der Praxisvorteil von 800V bei großen Akkus 
PS: Ich weiß, dass man das auch hätte erreichen können, mit dickeren Kabel & Steckern oder mehr Kühlung. In der Praxis war 800V-Technik dann aber offenbar der bessere Ansatz.
Du meinst also ernsthaft, daß eine Fremdmarke in dieser Sache Forderungen stellen konnte … 
Ich vermute eher, daß alle Fremdmarken froh waren, daß Tesla sein SuC-Netz für sie geöffnet hat … 
