Kleine Ursache, große Auswirkung
Verlust von Nutzkapazität durch Zelldrift in Batterien
Wie viel der Einsatz dieses Algorithmus bringt, der sich ohne Änderungen an der bestehenden Hardware einsetzen lässt, zeigt ein konkretes Beispiel: Im Batterie-Leveling-Labor der Benning CMS Technology GmbH wurde eine gebrauchte Traktionsbatterie aus der E-Mobilität geprüft: Sie verfügte noch über 80 Prozent ihrer Nutzkapazität, hatte damit also ihr EoL (End of Life) für die Anwendung in einem E-Auto erreicht. Nachdem sie mittels ETA-Leveling reanimiert (kurz: gelevelt) wurde, stehen dieser Batterie schätzungsweise rund 900 zusätzliche Ladezyklen zur Verfügung, bevor die Nutzkapazität erneut auf 80 Prozent sinken wird.
Keine Zelldrift mit ETA-Leveling
Ist ETA-Leveling von vornherein innerhalb eines BMS vorhanden, verhindert es die vorzeitige Alterung einzelner Zellen, unterbindet also die Zelldrift und den dadurch entstehenden Verlust von Nutzkapazität. Bei Batterien, die in der E-Mobilität zum Einsatz kommen, ist Nutzkapazität gleichzusetzen mit Reichweite. Dieser Reichweitenverlust durch Zelldrift spielt sich zwar im niedrigen einstelligen Prozentbereich ab (bei der untersuchten Batterie betrug er 3,5 Prozent), doch diese kleinen Zahlen können nicht darüber hinwegtäuschen, welch große Auswirkungen die Verluste mit sich bringen – speziell in der E-Mobilität, wo es um jeden einzelnen Kilometer geht. „Die Verluste an Reichweite und bei der Zahl der Ladezyklen entstehen durch Unzulänglichkeiten des BMS“, so Frederik Fuchs, Geschäftsführer von Benning CMS Technology. „Wir sorgen mit ETA-Leveling dafür, dass bei den gleichen Rahmenbedingungen mehr nutzbare Energie zur Verfügung steht.“ Denn ETA-Leveling lässt sich für Batterieblöcke aller Art verwenden, kann per Lizenz erworben und ins BMS implementiert werden.
Mit ETA-Leveling erhöht sich die Nutzkapazität, was zu deutlich mehr verfügbaren Ladezyklen führt. Am Beispiel der gelevelten Batterie sind es schätzungsweise 900 zusätzliche Ladezyklen.
ETA-Leveling – und was es leistet
Zellen, die zum ‚Defekt‘ eines Batterie-Blocks führen, sind meist vorzeitig gealtert. Das heißt: Sie haben im Vergleich mit ihren Nachbarn einen deutlich größeren Teil ihres Wirkungsgrades eingebüßt und somit unterschiedliche Ladezustände (State of Charge, SoC). Auf diese Weise bringen sie den Block in Schieflage. Wenn sie regelmäßig definierte Abschaltgrenzen im oberen oder unteren Spannungsbereich überschreiten, verhindern sie damit irgendwann, dass der Block für seine Anwendung ausreichend ge- und entladen werden kann. Spätestens dann wird der komplette Block aussortiert. Mit ETA-Leveling lässt sich innerhalb dieser Problematik an mehreren Punkten ansetzen: Als von vornherein verwendetes BMS verhindert es die vorzeitige Alterung einzelner Zellen und verlängert so die Lebensdauer von Batterieblöcken ganz erheblich. Wenn dieses Ladeverfahren bei defekten Blöcken zum Einsatz kommt, kann es die Zellen im besten Fall wieder leveln, sodass der Block weiterbetrieben werden kann. Auch für Second Life ist ETA-Leveling geeignet: Patchwork-Batterien, die aus beliebig zusammengestellten Zellen bestehen, lassen sich damit in Reihe geschaltet betreiben.