In der Elektromobilität werden Batterie-Ruhephasen zum Balancen genutzt. Doch die beginnen erst mit reichlich Verzögerung nach dem Ladeschluss. Bei E-Autos, die täglich gefahren werden, ist die Frage, ob sie jemals in einer wirklichen Ruhephase ankommen. Dann sind Batteriemanagement-Systeme (BMS) von Vorteil, die nicht spannungsbasiert balancen, sondern leveln, also Wirkungsgrad-Korrekturen durchführen. Denn das passiert innerhalb von Sekunden und dafür sind keine Ruhephasen nötig.
Das Balancing soll Leistung und Lebensdauer von Batterien erhöhen. Herkömmliche BMS greifen dabei spannungsbasiert ein, um Ungleichheiten der einzelnen Zellen des Batteriesystems auszugleichen. Der ideale Zeitpunkt fürs Balancen sind Ruhephasen. Doch stationäre Energiespeicher, die während der Sommermonate im Dauereinsatz sind – sie laden tagsüber und entladen nachts –, kommen in keine Ruhephase; deshalb findet das Balancing in solchen Anwendungen während des Ladens gegen Ende des Ladevorgangs statt. Gibt es jedoch regelmäßig Zeitintervalle, in denen Batterien weder am Ladegerät sind noch Strom entnommen wird, wie beispielsweise in der E-Mobilität, ist das Balancing oft in diesen Phasen vorgesehen.
Wann beginnt die Ruhephase einer Batterie?
Doch bis in allen Zellen sämtliche dynamischen Reaktionen abgeklungen sind, dauert es lange. „Messungen zeigen, dass bis zu 24 Stunden gewartet werden müsste, bis die Zellen wirklich Ruhestrom erreicht haben“, so Frederik Fuchs, Geschäftsführer der Benning CMS Technology GmbH. „Bei E-Autos, die täglich – vielleicht sogar mehrfach – gefahren werden, ist also die Frage, ob sie überhaupt jemals tatsächlich in eine Ruhephase kommen.“ Denn herkömmliche BMS messen nicht, ob Ruhestrom erreicht wurde, sondern legen kurz nach Ladeschluss mit dem Balancen los – was dann nicht den gewünschten Zweck erfüllt.
Fokus auf der Wirkungsgrad-Korrektur
Beim Leveling liegt der Fokus auf Wirkungsgrad-Korrekturen, anstatt auf spannungsbasierten Eingriffen, wie beim Balancen. Denn die Wirkungsgrade einzelner Zellen innerhalb eines Batterieblocks verändern sich im Zeitablauf unterschiedlich stark. Dadurch hervorgerufene geringste Unterschiede der Ladezustände entstehen bereits mit den ersten Ladevorgängen und sorgen so für eine beschleunigte individuelle Zellalterung, die in der Anwendung aber erst sehr viel später spürbar wird. Der springende Punkt ist: Obwohl sich diese Zellen in einer Reihenschaltung befinden, kann ETA-Leveling mit einer Wirkungsgrad-Korrektur jede einzelne Zelle so behandeln, als wäre sie in einer Einzelzellanwendung. Dadurch gewinnt der komplette Batterieblock langfristig immens an Lebensdauer. Der Eingriff dauert jedoch nur wenige Sekunden und findet während des Ladevorgangs statt. Das Warten auf Ruhephasen, wie es bei herkömmlichen BMS notwendig ist, entfällt.
ETA-Leveling kann per Lizenz erworben werden. Der Algorithmus lässt sich ohne Hardware-Änderung für Batterie-Blöcke aller Art verwenden. Weitere Informationen unter https://cms-technology.de.
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Bildnachweis: BENNING CMS Technology GmbH
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