800V: la soluzione tecnologica diventa marketing!
Nata come soluzione riservata alle elettriche di fascia più alta, l’architettura a 800 volt o 800V si sta progressivamente diffondendo anche oltre il segmento di nicchia. Pur non essendo ancora uno standard di massa, è già adottata da un numero crescente di modelli premium, come Audi A6 e-tron, Smart #5 e la nuova Mercedes CLA elettrica.
I costruttori cinesi, come BYD o XPeng, puntano su questo aspetto come elemento distintivo. Il Gruppo Volkswagen, invece, ha scelto di non intervenire sulla piattaforma MEB, mantenendo anche nel restyling della Cupra Born atteso nel 2026 un sistema di alta tensione a 400 volt, lo stesso adottato dalla sorella ID.3.
Seguendo una lettura puramente orientata al marketing, questa scelta colloca il modello in una posizione di chiaro svantaggio rispetto a concorrenti tecnicamente comparabili ma dotati di architettura a 800V, come Hyundai Ioniq 5 e Ioniq 6, oltre alle Kia EV6 ed EV9.
Ma veramente si può parlare di svantaggi?
Con questo articolo faremo un piccolo viaggio nel meraviglioso mondo dell’elettricità per capire come un costruttore automobilistico prende la primissima decisione che determinerà il futuro del suo modello. Per farlo, ci metteremo dal punto di vista dei produttori, ci concentreremo su una decisione fondamentale che si pone all’inizio della progettazione di un’auto.
Quale architettura elettrica adottare
Una decisione di questo tipo è cruciale per tutto lo sviluppo futuro del modello e deve quindi essere presa con grande attenzione.
I vantaggi e gli svantaggi di ogni scelta devono guidare la decisione, ma soprattutto sono il contesto e i vincoli esterni a determinarne una buona parte.
Esistono molti aspetti che non sono tutti sotto il controllo del costruttore e non tenerne conto porta spesso o a un prodotto inadatto, oppure a un percorso di progettazione molto più complesso del previsto.
Il contesto
Quando si sceglie un’auto, lo si fa in base alle proprie abitudini ma anche ai vincoli della vita quotidiana. Per questo ci dobbiamo focalizzare sui principali criteri tecnici:
- La quantità di energia immagazzinabile, che equivale alla dimensione del “serbatoio” in kWh.
- Il consumo, che si misura in kWh/100 km.
- La sua potenza di ricarica in AC (corrente alternata), limitata dal caricatore di bordo AC/DC.
- La sua potenza di ricarica in DC (corrente continua), la potenza è limitata dal BMS del pacco batteria.
È importante consultare anche la curva di ricarica in DC. Perché se sul listino si promettono 110 kW di potenza di ricarica, non è che questo valore è costante per tutta la durata della ricarica ad alta velocità. Questa infatti rappresenta solo il picco massimo raggiungibile quando la batteria è in genere ben al di sotto del 20%. E senza un'infrastruttura adeguata da 350-400 kW, i vantaggi dell’architettura a 800 V sono limitati.
La ricarica HPC (ultra fast) è veramente utile?
Bisogna poi considerare che per molti proprietari di BEV, la ricarica rapida è una possibilità che non viene utilizzata ogni giorno. Sono poche le persone che percorrono in una sola giornata ben oltre l’autonomia prevista dal proprio veicolo e la maggior parte degli utenti può ricaricare a casa o al lavoro dove la potenza è limitata in AC (7-11 kW o persino 22 kW). Resta però il fatto che la potenza di ricarica è importante per alcuni utenti e poter ricaricare rapidamente mentre si fa la spesa o durante un lungo viaggio è una situazione abbastanza comune per i professionisti e per chi vive in abitazioni collettive.
Quando l’alto voltaggio è solo un fatto di marketing...
In linea generale, un’auto elettrica si basa su un’architettura detta a 400V, con tensioni di batteria comprese tra 300V e 400V a seconda della capacità.
Quando si supera tale tensione, le case automobilistiche parlano di architettura a 800V ma in molti casi, questa definizione è fuorviante, poiché la tensione reale del pacco batteria può essere molto distante dal valore dichiarato.1
BYD o XPeng, ad esempio, parlano apertamente di architettura a 800V per sistemi che funzionano rispettivamente a 538V per BYD Sealion 7, oppure 551V per la XPeng G6, lo stesso vale per l'Audi A6 e-tron che raggiunge i 662V e anche la già menzionata Hyundai Ioniq 5 non supera i 653V.
Vantaggi dell’800V
L’aumento della tensione dell’architettura è invece particolarmente vantaggioso per il resto del sistema, soprattutto in termini di gestione termica. L’aumento della tensione riduce la corrente che fluisce nei cavi e i componenti ad alta tensione, riducendo così le perdite per effetto Joule, diminuendo la sezione trasversale dei cavi e riducendo lo stress termico sugli elementi di potenza. Ma in nessun caso, il semplice aumento della tensione consente di ricaricare più velocemente le celle. Tuttavia, con una corrente inferiore, è possibile sostenere potenze più elevate e per periodi più lunghi.
Fattore di carica C
Si tratta del rapporto tra la potenza di ricarica di picco in DC e la capacità della batteria. Su questo parametro i costruttori possono concedersi una certa libertà per ottenere tempi di ricarica più rapidi. Precisiamo però fin da subito che questo valore si basa sempre su un valore di picco e non offre quindi una visione completa delle prestazioni di una batteria. Le curve di ricarica hanno lo stesso andamento indipendentemente dalla tensione del pacco batterie: dopo un picco di potenza, iniziano a diminuire significativamente. In sintesi, non è tanto la tensione a 800V in sé a consentire ricariche più rapide, quanto l’insieme dei componenti che le sono associati.
Differenze tra una Tesla a 400V e una KIA a 800V
Vediamo quindi di quali prestazioni abbiamo bisogno per soddisfare la grande maggioranza dei clienti. Per farlo prenderemo come esempio due modelli interessanti del segmento familiare: Tesla Model 3, modello standard a trazione posteriore, e la Kia EV6, modello di nuova generazione sempre a trazione posteriore.
Perché scelgo questi veicoli? Perché sono utilizzati sia da privati che da professionisti. Vediamo come si comportano in termini di ricarica, dato che l’architettura a 400V o 800V è fortemente determinata proprio da questo aspetto. In entrambi i casi abbiamo una batteria da circa 60 kWh ma la Tesla ricarica a 400V, mentre la Kia a 800V. Dal punto di vista della potenza massima di ricarica, la differenza non è enorme: 170 kW per Tesla e 195 kW per Kia.
Per quanto riguarda invece le curve di ricarica, la storia è diversa. I dati forniti dai costruttori non sono direttamente confrontabili, quindi bisogna ragionare un po’ per ottenere una potenza media di ricarica paragonabile… o quasi.
Kia dichiara una ricarica dal 10 all’80% in 18 minuti, con una capacità utile della batteria di 64 kWh. Possiamo calcolare quindi la potenza media di una ricarica da 10 a 80%. La quantità di batteria che andrà ricaricata sarà pari al 70% di 64 kWh, quindi 44,8 kWh.
Dividendo l’energia immagazzinata (cioè i 44,8 kWh) per il tempo utilizzato per la ricarica (18 min) e moltiplicando per 60 minuti otteniamo una media di 149 kW. Un piccolo trucco: i kWh per ora si semplificano in kW, come in una frazione matematica.
Tesla invece comunica che si ricaricano 282 km in 15 minuti, dato molto più nebuloso. Per calcolare l’energia caricata bisogna usare il consumo dichiarato sul sito di Tesla e cioè: 13,2 kWh/100 km. Moltiplicando il dato di 13,2 kWh per 282 km diviso 100 km per adattarsi all’unità del consumo e otteniamo circa 37 kWh.
37 kWh in 15 minuti, portano a una potenza media di ricarica di circa: 37/15x60 = 148 kW.
A prima vista, la differenza tra i due risultati potrebbe sembrare poco significativa, ma in realtà è molto fuorviante, si tratta infatti di dati di marketing.
Nel caso della Tesla Model 3, i 37 kWh rappresentano circa il 61% della capacità della batteria e non il 70%. Inoltre è molto probabile che Tesla abbia considerato una ricarica dallo 0 al 61%, cioè la zona più favorevole alla ricarica rapida, perché la potenza di ricarica non è mai costante.
Una batteria è un po’ come uno pneumatico che si sta gonfiando e se all’inizio entra aria facilmente, poi diventa sempre più difficile. Più il pacco batteria è scarico, più è facile e veloce da ricaricare; più aumenta la “contropressione”, più il processo rallenta. Su una ricarica reale 10 a 80%, la Model 3 impiega piuttosto 24 minuti, circa 6 minuti in più rispetto alla Kia ma questo guadagno è importante? Dipende, in alcuni casi sì, in altri no, dipende a chi è destinato il veicolo prodotto.
Un’auto sportiva o una GT richiede elevate potenze di ricarica ma non una micro-utilitaria. Trovare il giusto compromesso tra costo di sviluppo e aspettative del cliente è fondamentale. Mettere 400 kW di ricarica su una Renault R5 farebbe esplodere il prezzo d’acquisto e limitare una Audi e-tron GT a 100 kW la renderebbe poco appetibile.
Entrano in gioco altri fattori
Oggi i costruttori non sviluppano più singoli modelli, ma piattaforme condivise. La piattaforma E-GMP di Kia, ad esempio, non è pensata solo per EV6, ma per molti modelli Kia e Hyundai, da quelli compatti a quelli molto sportivi. Se l’EV6 base non sfrutta appieno gli 800V, i modelli più potenti e con batterie più grandi ne beneficiano enormemente. Questa scelta iniziale evita di essere limitati sulle versioni di fascia alta.
Tesla, quando è entrata nel mercato nel 2009, non aveva alternative: 400V era già elevato per l’epoca. Le architetture a 800V sono arrivate molto dopo (Porsche nel 2019, Lucid nel 2021). Tesla ha quindi ottimizzato al massimo la piattaforma a 400V e oggi cambiare strategia richiederebbe investimenti enormi per benefici limitati su batterie sotto i 100 kWh. Per i Tesla Cybertruck e Semi, invece, l’800V diventa indispensabile.
Tesla quindi sviluppa nuove architetture per i modelli grandi, mantenendo i 400V per il resto della gamma.
Per i costruttori tradizionali, però, entra in gioco anche la disponibilità dei componenti presso i fornitori. Le tecnologie 800V sono spesso sviluppate su richiesta dei marchi premium. I componenti compatibili con 800V (convertitori, inverter, cavi, contattori, connettori, isolatori e dispositivi di protezione) sono più costosi e l'elettronica di potenza deve resistere a tensioni più elevate; ciò richiede soluzioni di isolamento, sicurezza e dissipazione del calore più sofisticate. Porsche Taycan ha trainato la disponibilità di componenti 800V, poi adottati anche da modelli più accessibili come Kia EV6 e Hyundai Ioniq 5.
Conclusione
La tecnologia "premium", da 800V ha senso se si hanno i mezzi per svilupparlo e ammortizzarne i costi su più modelli, implementando delle stazioni di ricarica in grado di sfruttare tale architettura. Il vantaggio tecnologico rimane relativo rispetto all'aumento del prezzo finale per l'acquirente. Attualmente, una piattaforma 400V appare una scelta razionale, una tecnologia più semplice e flessibile, soprattutto se si vuole proporre veicoli con pacchi batteria da 50 e 80 kWh a prezzi accessibili, lasciando aperta la possibilità di una evoluzione futura.
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Tecnico meccatronico, formatore automotive, professionista della mobilità. Aiuto i lettori a districarsi nel labirinto delle dinamiche che governano la transizione energetica, dalla burocrazia agli aspetti legati alla guida di veicoli elettrici e non solo, con accenni tecnici per una visione a 360°.