Maxad spänning – är 800 volt framtiden?

Premium Elbilstekniken rusar framåt i rasande takt och den senaste tiden har 800 volt varit en av de största snackisarna. Hur viktigt är steget till högre spänning? Vad är det som gör 800 volt bättre än 400? Eller är alltihop bara ett marknadsföringstrick?

Maxad spänning – är 800 volt framtiden?

Det som gör att vissa tillverkare har valt 800 volt över 400 volt är kort och gott det faktum att man inte behöver lika hög strömstyrka för att uppnå samma effekt. Spänningen (volt) gånger strömmen (ampere) ger effekten (kilowatt). 

Lägre strömstyrka innebär att resistansen i kretsen inte är lika hög. Det leder i sin tur till att energiförlusterna, i form av värme, minskar och det för med sig ytterligare positiva effekter.

Fördelen är alltså inte i huvudsak den högre spänningen utan snarare att man kan höja effekten utan att röra strömstyrkan. Men så enkelt är det inte. Det finns givetvis en del nackdelar med högre spänning i bilar. Kan det positiva överväga de negativa sidorna?

Vilka bilar använder 800 volt?

Koenigsegg Regera var den första produktionsbilen med ett 800-voltssystem. Sedan dess har tekniken hamnat i ett gäng mer lättillgängliga bilar. På den svenska marknaden finns det för tillfället fyra elbilsmodeller som använder sig av ett 800-voltssystem.

Vi har Kia EV6 och släktingen Hyundai Ioniq 5 som båda två är byggda på den gemensamma E-GMP-plattformen. De har ett lyxigare syskon i form av Genesis GV60. Men den finns inte Sverige. 

De andra två 800-voltarna som går att köpa i Sverige är nära släkt även de. Det gäller Porsche Taycan och Audi e-tron. 

Både Volvo och Nissan har sagt att de kommer komma med elbilar med batterier på 800 volt.

Gensis GV60 är byggd på samma plattform som Kia EV6 och Hyundai Ioniq 5. Vilket innebär att batteriet är på 800 volt.

Laddinfrastrukturen – sämre för 800-voltsbilar 

Idag är många av de snabbladdare som går att hitta längs vägarna på mellan 400 och 500 volt. Även om det dessutom finns många laddplatser som arbetar med 800 volt eller mer. Exempelvis är alla Ionitys laddstationer på upp till 1 000 volt. 

Vid en laddare som har en spänning på under 800 volt måste en bil med 800-voltssytem konvertera elen till rätt spänning. Denna enhet kan vara olika kraftfull och på vissa 400-voltsladdare (som egentligen jobbar med lite mer än 400 volt) kan det bli för mycket och effekten måste strypas. I de fallen kan vissa bilar med 400-voltssystem hålla högre laddeffekt. 

Är infrastrukturen ett hinder? Inte direkt. Problemet ovan är ovanligt att stöta på. Vi har dessutom haft kontakt med ett antal företag som har hand om laddstationer och de flesta är överens om att det inte kommer att byggas speciellt många nya laddare som ligger på under 800 volt. Tvärtom verkar laddare på 400–500 volt väljas bort av en klar majoritet av de som bygger nytt. 

För tillfället finns det alltså en viss risk att man fastnar med sin 800-voltare vid en laddstolpe där man får spö av 400-voltsbilar. Men ju fler nya laddare som sätts upp desto mer minskar den risken och alla 800-voltsbilar som finns idag klarar närapå den maximala effekten hos dessa 400-voltsstolpar.

Hur Tesla gör kan man dock fråga sig. Deras Supercharger V3 ligger på runt 500 volt och en eventuell fjärde generation ser ut att ligga en bra bit fram i tiden. Så när de öppnas även för andra märken blir elbilarna med extra hög spänning plötsligt något mindre intressanta.

Cellerna avgör laddhastigheten – inte spänningen 

Dubblar man spänningen får man alltså dubbla effekten om strömstyrkan är densamma som innan. Med allt snack är det lätt att tro att den högre spänning som vissa nya spännande elbilar lanseras med ska ge ofantliga vinster vid laddstolpen. Då kan man fråga sig varför så pass få tillverkare än så länge har valt att gå över till 800 volt.

Ett av svaren, och kanske den främsta anledningen, är att det kostar mer. Men det kan det förstås vara värt om nu vinsterna hade varit så pass stora som vissa vill hävda. Där skiljer sig tillverkarnas åsikter åt. 

Nya BMW iX har en spänning på 400 volt och ingenjörerna säger att det är den bästa kompromissen. Tesla har inte heller satsat på 800 volt och vi kan ta Model 3(cirka 400 volt) som ett exempel. Den kan ta emot 250 kW som mest. Porsche Taycan, med sina 800 volt, klarar endast 20 kW mer. Långt ifrån det dubbla alltså. Det beror på att battericellerna inte kan ta emot hur mycket el som helst. 

Generellt sett kan man säga att alla celler i ett elbilsbatteri alltid laddas med den maximala strömstyrkan som tillverkaren har kommit fram till är okej för batteriets hälsa. Och som det ser ut idag har ingen tillverkare tillgång till några mirakelceller som kan ta emot mycket mer el än vad konkurrenternas klarar. Högre spänning löser inte det problemet. 

Vad är det då som gör att vi ser olika laddhastigheter och laddeffektkurvor hos olika bilar? Det kan vara en så enkel sak som att vissa tillverkare godkänner lite högre batteridegradering än andra. Hur stor buffert bilen har begåvats med är en annan faktor. Hur tillverkarna vill ha sina respektive laddkurvor och hur de då anpassar mjukvaran efter det hör också till ekvationen. Batterikapaciteten är en stor del i det hela. Ett batteri med högre kapacitet har (oftast) fler celler och alla dessa kan ta emot laddning samtidigt.

Har man undermålig kylning av batteriet kan temperaturen vara en begränsande faktor och i det fallet kan 800 volt vara en fördel. Som sagt, högre spänning gör att det inte krävs lika hög strömstyrka för samma laddeffekt och med lägre ström är förlusterna i form av värmeenergi lägre.

I slutänden finns det många anledningar till varför elbilar laddar olika fort men för tillfället är högre spänning troligtvis bara en liten del av en stor helhet. Även om de bäst presterande i våra laddtest är just Audi e-tron GT och Porsche Taycan. Men de har förstås stora batterier och vanliga e-tron med 400-voltssystem är inte mycket sämre.

Combo 2-kontakten består av två delar där den övre används till laddning med växelström och de två lägsta och större piggarna används till snabbladdning med likström.

EU-standarden som tvingar fram 800 volt 

EU har bestämt att alla snabbladdare som installeras måste ha en Combo 2-kontakt. Ungefär samtidigt drog flera tyska företag igång initiativet CharIN (Audi, BMW, Daimler, Opel, Volkswagen med flera) som arbetar för att främja användandet av CCS-standarden vid snabbladdning. Volvo, Tesla och Toyota har också gått med. CCS-standarden använder sig av Combo 2-kontakten. 

CCS är specificerad för som mest 350 kW, en maximal strömstyrka om 500 ampere och en spänning på upp till 1 000 volt. Begränsningen på 500 ampere innebär att en elbil med ett 400-voltssystem kan få en maximal laddeffekt på 200 kW. Det är troligen anledningen till att Mercedes EQS, BMW i4 och BMW iX xDrive50 alla har just 200 kW som maximal laddeffekt. 

Tesla verkar ha valt att gå aningen utanför denna standard med sin Supercharger V3 som använder samma kontakt och som arbetar med cirka 480 volt men ändå kan ge vissa bilar upp till 250 kilowatt. Det skulle innebära att det krävs som lägst 520 ampere och alltså mer än vad CCS-standarden, för tillfället, är gjord för.

Tung trafik driver utvecklingen

För personbilar är steget till högre spänning inget som gör någon enorm skillnad med de battericeller som används idag. Men ju större batterier och högre förbrukning desto högre laddningseffekt krävs. Många eldrivna bussar och lastbilar kör redan idag med en bra bit över 400 volt och det mesta tyder på att man framöver även kommer gå ännu längre. Över 1 000 volt är troligt.

Summa summarum – Bry dig inte om spänningen

Spänningen är alltså bara en liten del av bilens prestanda. Ska du köpa elbil är det istället räckvidd, laddtid, laddkurvor och förbrukning som är det relevanta för dig. Spänningen i en elbil är ungefär som cylindervolymen hos en förbränningsmotor. Det är hästkrafts- och vridmomentskurvan som är viktigast för kunden. Men cylindervolym kan faktiskt påverka en motors karaktär och gångkultur. Spänningen kan inte påverka en elbil på samma sätt, så den är i grund och botten inget som en elbilsspekulant behöver fundera över. 

Högre spänning har dock potentialen att ge effektivare bilar med längre räckvidd och snabbare laddning. För tillfället är detta dock inget superfantastiskt framsteg. Det finns fördelar men de är inte så stora som tillverkarna vill få oss att tro.


SNABBFAKTA

FÖRDELAR
NACKDELAR

1. Snabbare laddning.

Högre spänning ger högre laddeffekter utan att man behöver höja strömstyrkan. Då är det lättare att ladda med riktigt hög effekt.

2. Sparar vikt

På grund av den lägre värmeutvecklingen krävs inte lika rejäla kablar vilket sparar vikt i bilarna och gör att sladdarna vid laddstationerna kan vara mer lätthanterliga.

3. Lägre kostnad (men inte än)

Mindre grova kablar och elkomponenter innebär att det krävs mindre mängd material till dessa delar. Vilket förstås sparar pengar men än så länge är 800-voltstekniken dyrare.

4. Effektivare

800 volt gör det möjligt att utveckla elmotorer med förbättrad verkningsgrad. På grund av att lägre strömstyrka ger mindre förluster finns det också en vinst vid laddning då mindre energi försvinner i form av värme.

1. Dyrare

Än så länge är 800-voltstekniken inte speciellt utbredd. Detta medför att vissa komponenter är dyrare än likvärdiga varianter gjorda för 400 volt. Detta gäller exempelvis övervakningssystem för batterier. 

2. Farligare

I praktiken finns det en ökad risk med 800 volt. Men hur många har du hört om som fått en chock av en elbil? Troligtvis ingen. Så länge man inte ger sig på batteriet med en vinkelslip klarar man sig fint. 

3. Färre laddare

Det finns redan en hyfsat utbyggd laddinfrastruktur med laddare på runt 400–500 volt där bilarna med 800 volt inte kan uppnå sin fulla potential. 

4. Långsammare laddning

Om en bil med ett 800-voltssystem laddar vid en laddare med för låg spänning kan laddeffekten bli sämre än för en bil med 400-voltsbatteri.

Ioniq 5 vs 400 volt

Hyundai Ioniq 5 gör vad den lovar.

För ett tag sedan hade vi Ioniq 5 inne på lån och vi passade då på att testladda den vid en stolpe som inte kunde ge den de 800 volt som krävdes för att nå maximal laddeffekt. Följande information fick vi av Hyundai när vi den gången frågade om bilens maximala effekt vid laddare med lägre spänning:

150 kW-laddare (500V/300A): 103,5 kW
100 kW-laddare (500V/200A): 90 kW
50 kW-laddare (500V/125A): 56,3 kW

Som ni kan se klarar Ioniq 5 inte riktigt att nå upp till den maxeffekt som är möjlig på 100 kW- och 150 kW-laddarna. Även om den på den förstnämnda inte alls är långt ifrån. Enligt Hyundai skulle laddkurvan vara plan i alla tre exemplen. Som vi ser i diagrammet stämmer det. Först efter 80 procent sjunker effekten. 

Vid en laddare på 100 kW (500V/200A) skiljer det inte mycket mot vad en eventuell 400-voltsbil ska klara. Men vid en 150 kW-stolpe (500V/300A) kan en bil med lägre spänning i batteriet få ut ett tiotal kilowatt högre effekt.