Mercedes möchte mit dieser cleveren neuen Technologie die EV-Batterien neu überdenken.

Mercedes-Benz arbeitet an einer neuen Technologie, die die Funktionsweise zukünftiger Batterien für Elektrofahrzeuge verändern könnte.

Der Leistungsumwandler kann einzelne Zellen oder Zellgruppen steuern, wodurch die Lebensdauer des Batteriepakets potenziell verlängert werden kann.

Zudem ermöglicht er die Verwendung verschiedener Zellchemien und Spannungen innerhalb desselben Pakets.

Mercedes-Benz möchte die bisherige Funktionsweise der Hochvoltbatterien in Elektrofahrzeugen umkehren. Sein neuer Leistungsumwandler, der sich noch in der Entwicklungsphase befindet, kann die Lade- und Entladevorgänge der einzelnen Zellen in der Batterie steuern – was einen großen Unterschied zu der Funktionsweise der überwiegenden Mehrheit der heutigen EV-Batterien darstellt.

Seit Jahrzehnten verfügen Antriebsbatterien über Tausende von einzelnen Zellen, die in Zellgruppen oder Module angeordnet sind. Das „Gehirn“ des Autos kann die Spannung jeder Zelle oder jedes Moduls überwachen, doch bei der Lade- oder Entladevorgang wird alles gleich behandelt. Benötigt der Elektromotor 100 Kilowatt? Dann liefert das gesamte Batteriepaket 100 kW. Ladevorgang bei 150 kW? Alle Zellen werden gleich behandelt.

Mercedes-Benz Power Converter

Bild von: Mercedes-Benz

Durch Mercedez’ neue Technologie kann jedoch jede Zelle innerhalb des Akkupacks nicht nur überwacht, sondern auch durch einen programmierbaren Mikro-Wandler gesteuert werden. Theoretisch bietet dieser Ansatz viele Vorteile, darunter eine Verlängerung der Lebensdauer der Autobatterie, die Verwendung verschiedener Zellchemien im selben Akkupack sowie das Entfernen der sperrigen Leistungselektronik, die die Umwandlung von Wechsel- in Gleichstrom übernimmt.

Betrachten wir zunächst den Aspekt der Langlebigkeit. Wenn eine Batterie eines Elektrofahrzeugs versagt, liegt das in der Regel daran, dass eine oder mehrere Zellen im Akkupack nicht mehr denselben Spannungswert wie ihre Nachbarn aufrechterhalten können. Das Auto zeigt eine beunruhigende Fehlermeldung auf dem Bildschirm, und der Händler oder Servicecenter empfiehlt den Austausch der gesamten Batterie – was bei abgelaufener Garantie viel Geld kostet.

Durch den neuen Ansatz von Mercedes-Benz kann eine Zelle, wenn sie nicht mehr die erforderliche Spannung aufrechterhalten kann, einfach über ihren Mikro-Wandler deaktiviert werden. Zwar nimmt die Akkukapazität etwas ab, doch das Auto funktioniert weiterhin wie zuvor.

Keine voluminösen Komponenten mehr

Durch den Einsatz mehrerer Wandler in Reihe kann das System den Energiefluss einzelner Zellen oder Zellgruppen regulieren, wodurch ein einziger großer Wandler überflüssig wird. Zudem können Mikro-Wandler sicherstellen, dass Zellen unterschiedlicher Chemie oder Alters in derselben Packung alle ordnungsgemäß aufgeladen werden – wenn auch mit unterschiedlichen Leistungsstufen. Dasselbe gilt für die Hochspannungsausgabe, die künftig nicht mehr von der Anzahl der seriell verbundenen Zellen abhängt, sondern von den Wandler sowie deren softwarebasierten Steuerungssystemen.

Diese Technologie ermöglicht außerdem einen modularen Ansatz bei der Nutzung der Batterie. Wenn beispielsweise eine Hochkapazitätsbatterie nicht die ganze Zeit über zu 100 Prozent ausgenutzt wird – sagen wir, der Fahrer fährt nur 50 Meilen pro Tag – kann das „Gehirn“ des Autos einen Teil der Batterie in den Standby-Modus versetzen, um die Zellen auf dem richtigen Niveau für die Erhaltung zu halten. Wenn anschließend eine lange Autoreise geplant wird, kann der Computer die volle Kapazität freischalten.

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Die bidirektionale Ladefunktion ist bereits im Leistungsumwandler integriert. Das bedeutet, dass die Umwandlung von Wechsel- in Gleichstrom sowie die bidirektionale Ladefunktion direkt von den Mikro-Umwandlern gesteuert werden, wodurch eine genauere Kontrolle über die Nutzung der Batterie möglich ist.

Mercedes-Benz gab an, die neue Technologie habe das Potenzial, die Reichweite und Effizienz zukünftiger Plug-in-Modelle zu steigern – allerdings gibt es einen großen Haken, den das Unternehmen bewusst wegließ. Da Tausende von Mikro-Wandlern in einem Akkupaket untergebracht sind, bedeutet das unweigerlich, dass es Tausende von Komponenten gibt, die versagen können. Wenn es jedoch richtig umgesetzt wird, kann dies eine neue Stufe an Modularität und Feinabstimmung für Elektrofahrzeug-Akkus bringen.

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