Mikrowandler-Technologie transformiert Batteriemanagement

Revolution in der Hochvolt-Architektur? Mikrowandler-Technologie transformiert Batteriemanagement

02.12.2024 Von Dipl.-Ing. (FH) Michael Richter 2 min Lesedauer

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Durch Mikrowandler möchte Mercedes-Benz mit einzelnen Batteriezellen bis zu 800 Volt liefern. Somit wäre es in Zukunft möglich, konstante Ausgangsspannungen von Bordnetzen zu liefern. Quasi eine Batterie, welche unabhängig vom Ladezustand, Zellchemie oder Alter eine konstante Ausgangsspannung liefert.

Programmierbare Power Converter für die Hochvolt-Architektur der Zukunft bieten zahlreiche Vorteile: höhere Energieeffizienz, schnelleres Laden, mehr Reichweite.(Bild: Mercedes-Benz AG) — Programmierbare Power Converter für die Hochvolt-Architektur der Zukunft bieten zahlreiche Vorteile: höhere Energieeffizienz, schnelleres Laden, mehr Reichweite.
(Bild: Mercedes-Benz AG)

Mercedes-Benz gab während des Technik-Workshops „Mercedes Future Experience“ tiefe Einblicke in die Entwicklungen im Bereich der Leistungselektronik. Ein programmierbarer Mikrowandler soll die Spannung direkt auf der Ebene einzelner Batteriezellen regeln.

Der Ansatz basiert auf der Integration von Mikrowandlern auf Zellebene. Somit lässt sich jede einzelne Batteriezelle individuell regeln und laden. Die Mikrowandler ermöglichen eine direkte Kommunikation zwischen den Zellen. Somit können Lade- und Entladeprozesse gesteuert werden. Konventionelle Batteriemanagementsysteme regeln die Zellen in Gruppen von in Serie geschalteten Batterien. Hingegen erlaubt das neue System, dass jede Zelle als eigenständige Einheit betrachtet wird. Somit wird ein flexibleres und effizienteres Energiemanagement erreicht.

Konstante Spannung unabhängig vom Ladezustand

Die Technologie erlaubt die Bereitstellung einer konstanten Ausgangsspannung von 800 Volt. Diese ist dabei unabhängig vom Ladezustand (State of Charge, SoC), Zellchemie, oder dem Alter der Batteriezellen (State of Health, SoH). Erreicht wird das durch die Parallelschaltung der Zellen in Kombination mit dem Power Converter. Dieser besteht aus einer Vielzahl von Mikrowandlern. Bisher war die Ausgangsspannung abhängig von der Anzahl der in Reihe geschalteten Zellen. Stattdessen wird jetzt die Zellenanzahl lediglich durch die gewünschte Leistungs- und Kapazitätsklasse definiert.

Weitere Vorteile

Die konstante Ausgangsspannung erhöht die Effizienz des elektrischen Antriebsstrangs. Dieser muss nicht wie bisher für einen großen Spannungsbereich ausgelegt werden. Elektromotoren besitzen ideale Betriebspunkte, bei denen sie am effizientesten arbeiten. Denn diese sind abhängig von Drehmoment, Strom und Spannung.

Der Mikrowandler ermöglicht außerdem einen schnelleren Ladevorgang sowie geringere Energieverluste während des Vorgangs. Neben diesen Vorteilen verbessert die Steuerung der einzelnen Zellen die Lebensdauer der Batterie. Normalerweise sind einzelne defekte Zellen für den Ausfall eines Moduls verantwortlich. Diese Zellen können so isoliert oder gezielt ersetzt werden, ohne das gesamte System zu beeinträchtigen.

Zukunftsperspektiven

Mercedes-Benz zielt darauf ab, die Effizienz von Elektrofahrzeugen weiter zu steigern. Ob jedoch der Ansatz in naher Zukunft Einzug in die neuen Modellen halten wird oder ob auch andere Hersteller ähnliche Konzepte entwickeln wird sich zeigen. (mr)

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Stand: 08.12.2025

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