Een constante spanning van 800 volt, ongeacht hoe vol of hoe oud de accu is. Geen aparte ingebouwde lader om wisselstroom om te zetten in gelijkstroom. En misschien zelfs verschillende chemische samenstellingen van de cellen binnen één accupakket. Mercedes-Benz heeft de Power Converter onthuld, een onderzoeksproject dat tot doel heeft de aandrijfaccu in elektrische auto’s opnieuw uit te vinden.

Een EV-accu van 800 volt levert niet altijd zijn volledige spanning. In een conventionele accu worden de cellen in serie geschakeld om de spanning op te bouwen; deze stijgt en daalt afhankelijk van de resterende lading.

Veroudering kan ook zijn tol eisen, waardoor de capaciteit en prestaties afnemen. En net zoals een ketting slechts zo sterk is als de zwakste schakel, kan één enkele cel die achteruitgaat het hele batterijpakket belemmeren.

Een parallelle opstelling

Mercedes heeft onderzocht hoe de accu van de toekomst zijn typische zwakke punten kan overwinnen en heeft ‘Power Converter’ onthuld, een concept dat baanbrekende technologie voor aandrijfaccu’s introduceert. 

Om te beginnen hebben de Duitse ingenieurs het principe van in serie geschakelde cellen volledig omgegooid. Ze sluiten ze nu parallel aan. Tegelijkertijd regelt een reeks programmeerbare microconverters, die rechtstreeks op cellen of celparen zijn gemonteerd, de energiestroom.

Samen leveren ze een stabiele uitgangsspanning van maximaal 800 volt, ongeacht de laadtoestand (SoC), de conditie (SoH) of de chemische samenstelling van de cellen. Het aantal cellen is niet langer bepalend voor de spanning, maar alleen voor het vermogen en de capaciteit van het accupakket.

In de prullenbak: aparte ingebouwde lader

Naar verluidt zou Mercedes die systeemspanning later zelfs via een software-update kunnen aanpassen, zonder ingrepen in de hardware van de accu. Daardoor wordt het accupakket minder een vast energieopslagsysteem en meer een door software aangestuurd systeem.

Het biedt een andere kijk op wat een batterij is: niet langer een vaste opstelling van cellen, maar een flexibel pakket dat de spanning, het opladen en de energiestromen aanpast aan elke situatie.

Maar een van de meest veelbelovende kenmerken van het pakket heeft betrekking op het opladen. De Power Converter kan zowel wisselstroom (AC) als gelijkstroom (DC) verwerken. Dat betekent dat de aparte ingebouwde lader, die in elke elektrische auto tegenwoordig de wisselstroom van de wallbox omzet, overbodig wordt. Dit biedt ook de mogelijkheid om andere hoogspanningscomponenten te verkleinen of helemaal weg te laten, wat gewicht en ruimte bespaart.

Voordelen voor de productie

Een ander – zij het nogal voor de hand liggend – onderdeel van het ontwerp is bidirectioneel laden, waardoor energie vanuit de accu terug kan stromen naar een apparaat, het huis of het elektriciteitsnet. Bovendien wijst Mercedes op sneller laden, minder laadverliezen en een langere levensduur doordat elke cel afzonderlijk wordt aangestuurd. En wat betreft het nadeel van de zwakste schakel: een defecte cel kan worden uitgeschakeld of omzeild, in plaats van dat het hele pakket hierdoor wordt vertraagd.

Ook op productiegebied zijn er voordelen. Omdat elke cel afzonderlijk wordt aangestuurd, zijn grotere toleranties tussen de cellen aanvaardbaar en worden er minder cellen op de productielijn afgekeurd.

Maar het grootste voordeel is waarschijnlijk dat, zodra de spanning losgekoppeld is van de chemische samenstelling van de cellen, verschillende chemische samenstellingen kunnen worden gecombineerd. Mercedes noemt die mogelijkheid expliciet.

Een accupakket zou goedkope, robuuste LFP-cellen kunnen combineren met NMC-cellen met een hoge energiedichtheid, of later met solid-state-cellen, waarbij software voor elke situatie de meest geschikte cellen selecteert. Ingenieurs hebben eerder werkende prototypes op een testbank gedemonstreerd. Dat biedt nieuwe mogelijkheden voor AMG-modellen die piekvermogen willen combineren met een groot bereik.

Is het goedkoop genoeg?

De nieuwe batterijtechnologie, die tot nu toe nog beperkt blijft tot laboratoriumexperimenten, komt net op het moment dat Mercedes voor zijn elektrische modellen grotendeels overschakelt op 800 volt. Maar de meeste van deze auto’s, van de nieuwe CLA tot de C-Klasse, hebben een optionele 400-volt-omvormer nodig om snel op te laden bij oudere snellaadstations.

Een accu waarvan de spanning via software kan worden ingesteld, zou dergelijke compromissen overbodig maken. Sterker nog: volgens Mercedes kan het systeem ook worden ingezet bij spanningen van meer dan 800 volt. De vraag blijft of de Power Converter uiteindelijk goedkoper uitkomt dan de huidige oplossingen.