Pass-through charging: tegelijk opladen en stroom leveren, zonder de batterij te slopen
Stel je voor: je sluit 's avonds een powerbank aan op het stopcontact om hem op te laden, en tegelijk hangt je telefoon aan diezelfde powerbank om ook op te laden. Bij een gewone powerbank gebeurt er dan iets onhandigs: de stroom uit het stopcontact vult eerst de batterij van de powerbank, en die batterij geeft vervolgens weer stroom af aan je telefoon. De powerbank wordt dus voortdurend een beetje leeg- en volgeladen, ook al staat hij gewoon in het stopcontact. Dat is alsof je een emmer water eerst vult om er daarna een tuinslang mee te vullen, terwijl je de tuinslang net zo goed rechtstreeks op de kraan had kunnen aansluiten.
Pass-through charging (letterlijk: "doorvoerladen") is de techniek die dat laatste mogelijk maakt. De binnenkomende stroom wordt rechtstreeks doorgeleid naar het apparaat dat stroom nodig heeft, terwijl de interne batterij van het laadapparaat zoveel mogelijk buiten schot blijft of slechts een klein beetje wordt bijgevuld. Je vindt deze techniek inmiddels in powerbanks, laptops, noodstroomvoorzieningen voor computers en steeds vaker ook in de draagbare accu's die mensen thuis gebruiken bij zonnepanelen. Het klinkt als een detail, maar het raakt aan een van de grootste knelpunten van moderne elektronica: batterijen die na een paar jaar merkbaar minder capaciteit hebben.
Wat is het precies?
Om te snappen waarom dit ertoe doet, moet je eerst weten hoe een oplaadbare batterij, meestal een lithium-ion-batterij, veroudert. Elke keer dat zo'n batterij wordt vol- en leeggemaakt, noem je dat een laadcyclus. Batterijen kunnen maar een beperkt aantal cycli aan voordat hun capaciteit merkbaar afneemt. Ook warmte, die vrijkomt bij het laden en ontladen, versnelt die veroudering.
Bij een apparaat zonder pass-through-functie loopt alle stroom altijd via de batterij, ook als het apparaat gewoon aan het stopcontact hangt en niet per se batterijstroom nodig heeft. Dat betekent onnodige cycli en onnodige warmte.
Een pass-through-schakeling doet in essentie drie dingen. Eerst herkent een klein regelcircuit of er stroom binnenkomt via de oplaadaansluiting. Vervolgens splitst het die stroom: een deel gaat rechtstreeks naar de uitgang, naar het apparaat dat je wilt voeden, via een spanningsomvormer die de stroom op de juiste spanning en sterkte houdt. Alleen het eventuele overschot, of soms helemaal niets, gaat nog naar de batterij. Bij sommige systemen wordt de batterij zelfs volledig "omzeild" (vandaar dat fabrikanten soms spreken van bypass charging): zolang er netstroom is, doet de batterij dan even niet mee.
Bij moderne USB-C-apparaten wordt dit proces vaak geregeld via USB Power Delivery (USB-PD), een standaard waarbij lader en apparaat elkaar "vertellen" hoeveel stroom en spanning er nodig zijn, zodat de doorvoer soepel en veilig verloopt.
Wat wil men ermee bereiken?
Het belangrijkste doel is simpel: de levensduur van batterijen verlengen. Fabrikanten geven zelden exacte cijfers over hoeveel extra jaren dit oplevert, want dat hangt sterk af van het gebruik, maar het principe (minder cycli en minder hitte betekent minder slijtage) is breed geaccepteerd in de batterij-industrie.
Een tweede doel is continuïteit. Bij noodstroomvoorzieningen voor bijvoorbeeld serverruimtes moet de stroom naar aangesloten apparatuur onder alle omstandigheden doorlopen. Pass-through zorgt ervoor dat de netstroom in normale omstandigheden direct doorstroomt, terwijl de batterij op de achtergrond paraat staat en alleen inspringt zodra het net uitvalt.
Een derde reden is comfort en veiligheid bij zwaar gebruik. Gaminglaptops bijvoorbeeld verbruiken tijdens intensief gebruik soms meer stroom dan de oplader kan leveren; zonder pass-through zou de batterij dan voortdurend moeten bijspringen en warm worden, precies op het moment dat de laptop toch al onder hoge belasting staat.
Tot slot speelt duurzaamheid mee: minder batterijslijtage betekent dat apparaten en accupacks minder snel vervangen hoeven te worden, wat grondstoffen en afval scheelt.
Voorbeelden uit de praktijk
Noodstroomvoorzieningen (UPS'en, van uninterruptible power supply) van fabrikanten als APC, opgericht in 1981 en sinds 2007 onderdeel van het Franse Schneider Electric, gebruiken al decennia een vorm van doorvoer tussen stopcontact en aangesloten computers, waarbij de interne batterij alleen inspringt bij stroomuitval.
Powerbanks van merken als Anker, RAVPower en Xiaomi adverteren sinds pakweg het midden van de jaren 2010 expliciet met "pass-through charging" als los te vermelden productkenmerk, juist omdat oudere modellen dit niet of niet veilig ondersteunden.
Gaminglaptops van ASUS uit de ROG-lijn hebben in hun BIOS een instelling die vaak "Bypass Charging" wordt genoemd, geïntroduceerd bij een deel van de modellen rond 2020, waarmee stroom rechtstreeks naar de zware onderdelen van de laptop gaat zonder eerst via de accu te lopen tijdens langdurig gamen op netstroom.
Draagbare accu's en zogeheten "solar generators" van merken als EcoFlow (opgericht in 2017), Bluetti en Jackery bieden inmiddels een vergelijkbare functie, soms een UPS-stand genoemd, waarmee het apparaat tegelijk kan worden opgeladen via zonnepanelen of stopcontact én stroom kan leveren aan aangesloten apparatuur in huis.
Ook in de opkomende markt van thuisbatterijen bij zonnepanelen wordt gewerkt aan vergelijkbare doorvoerfuncties, zodat huishoudens stroom rechtstreeks kunnen gebruiken zonder de accu onnodig te belasten wanneer dat niet nodig is.
Hoe ver is de techniek?
Bij UPS-systemen is dit een volwassen, decennialang beproefde techniek die nauwelijks nog wordt gezien als innovatie; het is standaardpraktijk in datacenters en kantoren.
Bij powerbanks was pass-through lange tijd onbetrouwbaar: oudere circuits konden oververhit raken of de functie werkte simpelweg niet goed, waardoor sommige fabrikanten expliciet waarschuwden tegen gelijktijdig laden en ontladen. De afgelopen jaren is dit merkbaar verbeterd door betere batterijmanagementchips.
Bij laptops is de ondersteuning nog wisselend. Niet elk merk of model biedt de functie, en waar hij wel bestaat, moet je hem vaak zelf activeren in de BIOS of een fabrikantprogramma. Dat maakt de techniek voor de gemiddelde gebruiker minder zichtbaar dan hij zou kunnen zijn.
Bij draagbare accu's en thuisbatterijen is dit een groeiend aandachtsgebied, gedreven door de opmars van zonnepanelen en de wens om bij stroomuitval toch apparatuur te kunnen blijven gebruiken. De grootste obstakels zijn hier niet zozeer technisch als wel praktisch: de extra elektronica maakt apparaten iets duurder, er bestaat geen uniforme norm voor hoe pass-through precies moet werken, en fabrikanten communiceren zelden transparant over hoeveel levensduurwinst hun implementatie daadwerkelijk oplevert.
Wie werken eraan?
Op het gebied van noodstroom is APC/Schneider Electric een van de bekendste namen, naast concurrenten als Eaton en Vertiv. In de consumentenelektronica zijn Anker, RAVPower en Xiaomi bepalend geweest voor pass-through in powerbanks, terwijl ASUS met zijn ROG-lijn een van de eerste laptopmerken was die de functie breed toepaste bij gaminglaptops. In de markt van draagbare accu's en solar generators lopen EcoFlow, Bluetti en Jackery voorop.
Op standaardisatieniveau speelt het USB Implementers Forum (USB-IF), de organisatie achter de USB-PD-standaard, een sleutelrol: hoe beter apparaten met elkaar kunnen "onderhandelen" over stroom, hoe eenvoudiger fabrikanten betrouwbare pass-through-functies kunnen bouwen. Daarnaast doen batterijonderzoekers aan universiteiten en bij chipfabrikanten voortdurend onderzoek naar hoe laadpatronen de veroudering van lithium-ion-batterijen beïnvloeden, kennis waar deze industrie op leunt.