Waarom accu's nu als één geheel worden aangestuurd
Bij de meeste elektrische auto's bestaat de hoogspanningsaccu uit duizenden afzonderlijke cellen. Die cellen zijn gebundeld in modules en groepen. Het batterijmanagementsysteem meet de spanning van elke cel of module, maar bij laden en ontladen worden alle cellen gelijk behandeld. Vraagt de elektromotor 100 kW, dan levert het hele pakket 100 kW. Laadt de auto met 150 kW, dan krijgen alle cellen dezelfde belasting.
Mercedes-Benz wil dit model doorbreken met de Power Converter. Die technologie bevindt zich nog in de ontwikkelfase, maar het uitgangspunt is duidelijk. Elke cel of celgroep krijgt een eigen, programmeerbare micro-omvormer. Daarmee wordt niet alleen de spanning bewaakt, maar ook de stroom bij laden en ontladen geregeld. Voor de sector is dat een verschuiving van passief meten naar actief sturen.
Een defecte cel hoeft niet meer het hele pakket te vervangen
Een accu van een elektrische auto gaat meestal niet defect als geheel. Meestal kan één of een paar cellen de spanning van hun buren niet meer aanhouden. Het voertuig geeft dan een foutmelding en een werkplaats adviseert vaak een volledige accuvervanging. Buiten de garantie kan dat een flinke kostenpost zijn. Met de nieuwe aanpak kan een zwakke cel volgens Mercedes-Benz eenvoudig worden uitgeschakeld door de bijbehorende micro-omvormer. De totale capaciteit daalt dan iets, maar de auto blijft rijden zoals voorheen.
Voor de tweedehandsmarkt is dit relevant. Een accu van bijvoorbeeld 80 kWh die door één verslechterde cel onbruikbaar is, zou in een systeem met celregeling nog grotendeels bruikbaar blijven. Het verschil met de huidige situatie is groot, omdat een vervanging nu vaak al snel duizenden euro's kost. Ook is het mogelijk om cellen met verschillende chemie of leeftijd in één pakket te combineren, waarbij de omvormers elke cel op het eigen niveau laden.
Minder componenten en een modulair accusysteem
In de huidige opzet zit de omzetting van wisselstroom naar gelijkstroom in aparte, zware vermogenselektronica. Bij de Power Converter nemen meerdere omvormers die taak parallel over. Daardoor is één grote omvormer niet meer nodig. Ook de hoogspanning aan de uitgang is niet langer gekoppeld aan het aantal cellen in serie, maar aan de omvormers en hun softwarematige aansturing. Dat maakt het ontwerp van een accu flexibeler.
Mercedes-Benz noemt ook een modulair gebruik. Stel dat een eigenaar gemiddeld slechts 80 km per dag rijdt. De auto kan dan een deel van het pakket in de stand-bystand zetten, zodat die cellen op een geschikt niveau blijven. Voor een lange reis kan de volledige capaciteit weer vrijkomen. Zo wordt de accu niet elke dag volledig benut, wat de slijtage op lange termijn kan beperken.
Daarnaast is tweerichtingsladen in de Power Converter geïntegreerd. Wisselstroom- en gelijkstroomconversie gebeuren dan rechtstreeks in de micro-omvormers. Dat geeft meer controle over hoe de accu wordt gebruikt, bijvoorbeeld bij laden vanuit een thuisinstallatie of het terugleveren van energie aan het net.
De keerzijde: duizenden componenten extra
Mercedes-Benz stelt dat de technologie het bereik en de efficiëntie van toekomstige plug-in modellen kan verbeteren. Het bedrijf laat echter een belangrijk aandachtspunt weg. Met duizenden micro-omvormers in één accupakket neemt het aantal mogelijke storingspunten fors toe. Elke omvormer moet betrouwbaar, warmtebestendig en goed afgeschermd zijn tegen trillingen en vocht. Hoe die betrouwbaarheid op lange termijn uitpakt, is op dit moment nog onbekend.
Voor de EV-markt is dit de belangrijkste vraag. Als de Power Converter op grote schaal de levensduur verlengt, betaalt die zich terug in lagere kosten per kilometer. Als de elektronica zelf vaker faalt, verschuift het probleem alleen van de cel naar de omvormer. Het is daarom zaak om te volgen of Mercedes-Benz de technologie in serieproductie brengt en hoe de garantievoorwaarden eruitzien. Voor kopers van een elektrische auto is de komende jaren het verschil tussen een echte innovatie en een complexe oplossing die vooral op papier goed uitziet.
