Heutige Elektroauto-Batterien liefern Gleichstrom, welcher im Inverter in Wechselstrom für den Elektromotor umgewandelt wird. Doch man kann das auch ganz anders machen, sagt Manuel Kuder vom Münchner Startup Bavertis. Er hat eine Wechselstrom-Batterie entwickelt. Wir erklären, wie es funktioniert.

Bei konventionellen Elektroauto-Batterien sind die Zellen entweder seriell (das heißt in Reihe) oder parallel geschaltet. Die Verschaltung der Zellen bleibt dabei über die ganze Lebensdauer der Batterie die gleiche. Bei der Bavertis-Batterie dagegen kann sie sich – von Software gesteuert – innerhalb von Mikrosekunden verändern. 

Während "schlechte" Zellen bei herkömmlicher Technik das Funktionieren der ganzen Batterie gefährden können, kann man sie bei der Bavertis-Batterie einfach ganz außen vor lassen – man schaltet einfach einen Shortcut um sie herum. Oder besser noch: Man lastet die Zellen so aus, dass sie erst gar nicht "schlecht" werden, das heißt nicht vorzeitig altern.

Sinusförmiger Wechselstrom durch variable Zellverschaltung (Bavertis)

Sinusförmiger Wechselstrom durch variable Zellverschaltung statt durch schnelles Hin- und Herschalten zwischen "an" und "aus" (Pulsweitenmodulation)

Da nur in Reihe geschaltete Zellen die Spannung erhöhen, lässt sich mit einer variablen Verschaltung die Batteriespannung variieren: Für hohe Spannung schaltet man viele Zellen seriell, für niedrige Spannung arbeiten sie parallel. So lässt sich die sinusförmige Wechselspannung erzeugen, die für den Elektromotor benötigt wird. Da sich die Speicherkapazität aus der Gesamtzahl der Zellen (multipliziert mit etwa 3,6 Volt, der Nennspannung einer Lithium-Ionen-Zelle) ergibt, bleibt das Speichervermögen des Akkus in Kilowattstunden dabei gleich.

Wie das Ganze funktioniert und was es bringt, erklärt Manuel Kuder von Bavertis im folgenden Video auf einer Veranstaltung von Electrive.net von 2022 auf verständliche Art und Weise:

Statt eines Inverters pro Motor braucht man bei der Bavertis-Technik drei elektronische Schalter für jede Zelle. Da eine Elektroauto-Batterie typischerweise aus Hunderten von Zellen besteht, klingt das zunächst nach einem hohen Elektronik-Aufwand. Aber während der Inverter Spannungen von 400 oder 800 Volt verkraften muss, sind es hier nur die 3,6 Volt der einzelnen Zelle. Und solche Niederspannungs-Mosfets sind sehr günstig zu haben.

Vor ein paar Jahren hat Bavertis einen Strandbuggy mit der Technologie auf die Beine gestellt – als Proof of Concept sozusagen. Das Ganze funktioniert also. Auch eine Lösung für das Tesla Model Y mit zylindrischen 4680-Zellen (46 mm Durchmesser, 80 mm Länge) hat das Team schon ausbaldowert. Mit Abt e-line, der Elektroautosparte der Kemptner Tuners, kooperiert Bavertis ebenfalls.

Das Konzept wird übrigens durchaus nicht nur von dem Münchner Startup verfolgt. Unter der Bezeichnung Multilevel-Batterie oder softwaredefinierte Batterie arbeiten daran zum Beispiel auch ein Forschungsteam des renommierten Karlsruher Instituts für Technologie KIT.   

Was sind die Vorteile der Technik? Nun, die Batterielebensdauer soll sich um 60 bis 80 Prozent erhöhen, und man spart sich den Inverter sowie andere Teile wie den Bordlader oder das Batteriemanagement. Wenn das Auto nicht lädt oder fährt, hat die Batterie zudem keine gefährliche Spannung, man braucht also keine Werkstattmechaniker mit Hochvolt-Schulung wie heutzutage. Zudem kann man die Batterie auch mit sinusförmigem Gleichstrom laden, wodurch ein höheres Ladetempo möglich wird.

Wie bei jeder Technik gibt es auch Nachteile, die Kuder in einem neueren Video-Vortrag von Weka Events aufzählt. Dazu gehört, dass das System nur bei einem Elektromotor sinnvoll ist, nicht bei zwei oder mehr Maschinen. Und man ist beschränkt auf Systeme mit 120 Zellen oder mehr, weil sonst das Ladegerät nicht entfallen kann.

Unter dem Strich

Bavertis hat die ganze Technik des Elektroautos neu durchdacht. Zunächst klingt das Ganze ziemlich abenteuerlich; auch wir wollten erst nicht glauben, dass eine Wechselspannungs-Batterie möglich ist. Aber wenn man es einmal kapiert hat, klingt es plausibel. Interessierte Laien wie wir dürfen sich einfach über die interessante Technik freuen. Ob eine Anwendung technisch und wirtschaftlich Sinn ergibt, müssen andere beurteilen.