Mercedes Mikrowandler: Revolution im Batteriemanagement

Hochvolt-Architektur Mikrowandler-Technik transformiert Batteriemanagement

04.12.2024 Von Dipl.-Ing. (FH) Michael Richter 2 min Lesedauer

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Mercedes möchte durch Mikrowandler dem Antriebsstrang eine konstante Ausgangsspannung bereitstellen. Unabhängig vom Ladezustand, Zellchemie oder Alter einer Zelle.

Hochintegrierte Batterie für die MMA-Plattform von Mercedes. Die Forschungsabteilung arbeitet an neuartigen Batteriemanagementtechniken. Zum Einsatz kommen dabei Mikrowandler.(Bild: Mercedes-Benz AG) — Hochintegrierte Batterie für die MMA-Plattform von Mercedes. Die Forschungsabteilung arbeitet an neuartigen Batteriemanagementtechniken. Zum Einsatz kommen dabei Mikrowandler.
(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.

Für diesen Ansatz werden Mikrowandler auf Zellebene integriert. 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 Akkus. 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

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

Mit dieser Technik könne eine konstante Ausgangsspannung von 800 Volt bereitgestellt werden. 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 Leistungswandler. Dieser besteht aus einer Vielzahl von Mikrowandlern. Bisher war die Ausgangsspannung abhängig von der Anzahl der in Reihe geschalteten Zellen. Stattdessen wird hier die Zellenanzahl lediglich durch die gewünschte Leistungs- und Kapazitätsklasse definiert.

Die konstante Ausgangsspannung erhöht laut Mercedes 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.

Claire Magne ist globale Produktmanagerin bei TE Connectivity. (Bild: Benjamin Schenk)

Einzelne Zellen bei Defekt isolieren

Der Mikrowandler ermöglicht außerdem einen schnelleren Ladevorgang sowie geringere Energieverluste während des Ladens. 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.

Mercedes-Benz zielt darauf ab, die Effizienz von Elektrofahrzeugen 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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