Mercedes Power Converter entkoppelt Hochvolt-Spannung von Akkuzustand

Mercedes arbeitet an neuer Technologie zur konstanten Bereitstellung einer Spannung von 800 Volt in E-Autos. Mit aktueller Technik ist die Systemspannung direkt abhängig von dem Zustand der Batteriezellen. Mercedes möchte künftig einen sogenannten Power Converter einsetzen, der diese Abhängigkeit durch einzelne Mikrowandler pro Zelleinheit umgeht.

Bild: Mercedes-Benz

Mercedes hat eine neue Architektur für E-Autos angekündigt, die durch den Einsatz neuer Leistungselektronik die Abhängigkeit der Hochvolt-Spannung vom Batteriezustand aufheben soll.

In konventionellen Elektroautos ergibt sich die Systemspannung aus der Anzahl der in Reihe geschalteten Batteriezellen. Bei sinkendem Ladestand fällt diese Spannung im Betrieb ab. Auch alternde oder geschwächte Zellen beeinträchtigen die Leistung des gesamten Akkupacks.

Dezentrale Mikrowandler statt konventioneller Zellverschaltung

Die sogenannten Power Converter von Mercedes sollen als einzelne dezentrale Mikrowandler fungieren und Akkuzellen oder Zellverbände ansteuern. Mehrere parallel geschaltete Power Converter können so die Energieflüsse koordinieren und Spannungsschwankungen durch eine stabil gehaltene DC-Hochvoltspannung verhindern.

Schwächere Zellen werden von der Steuerung gezielt entlastet, sodass die Gesamteffizienz erhöht wird. Zudem können in die Elektronik auch Funktionen wie Wechselstrom- und Gleichstrom-Laden sowie bidirektionales Laden integriert werden. Derzeit ist hier eine Leistung von bis zu drei Kilowatt möglich.

Entfall des Bordladegeräts spart Gewicht und Bauraum

Der wesentliche Vorteil dieser Bauweise liegt in der Zusammenlegung bisher getrennter Komponenten. Da die Mikrowandler die Umwandlung der Wechsel- und Gleichspannung direkt übernehmen, kann das klassische, separate Ladegerät (On-Board-Charger) im Fahrzeug entfallen. Das spart Gewicht, Bauraum und Produktionskosten.

Gleichzeitig erhält der Antriebs-Wechselrichter (Inverter) stets eine gleichbleibende Einspeisung von 800 Volt und muss nicht mehr auf schwankende Eingangsspannungen ausgelegt werden. Das verbessert seinen Wirkungsgrad und erleichtert es, identische Antriebskomponenten in unterschiedlichen Antriebskonzepten einzusetzen.

Potenzial für OTA-Features und digitale Geschäftsmodelle

Neben offenen Fragen zum Reparaturaufwand der komplexeren Technik direkt am Akku, zeigt sich noch ein weiterer Aspekt: Da die Mikrowandler die physischen Voraussetzungen bereits ab Werk mitbringen, lassen sich nicht nur Funktionen wie das bidirektionale Laden, sondern auch die maximale Ladeleistung rein über die Software steuern. Das dürfte dem Hersteller neue Spielräume für kostenpflichtige Over-the-Air-Freischaltungen eröffnen.