Es ist eine häufige Frage: Brauche ich einen Ausgleich, wenn meine Zellen bereits ausgeglichen sind, und wie viel Ausgleichsstrom benötige ich?

Um das Beste aus Ihrem Akku herauszuholen, muss jeder Akku von Zeit zu Zeit ausbalanciert werden. Auch wenn die Zellen übereinstimmen.

Mehrere Batterieeigenschaften haben Einfluss auf das Zellungleichgewicht, beispielsweise der Selbstentladestrom und der Coulomb-Wirkungsgrad. Lassen Sie uns eine dieser Eigenschaften besprechen: die Selbstentladung.
Jede Zelle hat ihre eigene Selbstentladung. Der genaue Wert variiert immer von Zelle zu Zelle. Insbesondere wenn eine Zelle in einer Batterie durch eine neue ersetzt wird, kann die Selbstentladung dieser neuen Zelle stark von der der anderen Zellen abweichen. Das Ergebnis ist, dass sich eine Zelle schneller entlädt als die andere. Dadurch entsteht ein Ungleichgewicht. Eine Zelle ist voller als die andere. Wenn die Zellen vollständig geladen sind, stoppt der Ladevorgang, sobald die erste Zelle voll ist, damit diese Zelle nicht beschädigt wird. Die leere(n) Zelle(n) wird(n) nicht vollständig gefüllt sein. Dadurch verringert sich die nutzbare Kapazität. Dieser Effekt macht sich immer deutlicher bemerkbar: Die nutzbare Kapazität nimmt immer mehr ab.

Durch das Balancing wird sichergestellt, dass jede Zelle vollständig geladen werden kann, sodass auch die nutzbare Kapazität maximiert wird.
Dies geschieht in der letzten Phase des Ladevorgangs: dem sogenannten Top-Balancing. Wenn die Zelle fast voll ist, steigt die Spannung der Zelle. Dadurch entsteht ein Spannungsunterschied zu den anderen Zellen und das BMS beginnt mit dem Ausgleich.

Ausgleichsmethoden #

Es gibt zwei Ausgleichsmethoden:

Passives Balancieren #

Bei diesem Prozess wird Energie aus den volleren Zellen verbrannt. Dadurch kann das Ladegerät den Ladevorgang fortsetzen. Die Zellen, die sich im Gleichgewicht befinden, werden daher langsamer aufgeladen, während leere Zellen schneller aufgeladen werden. Nach einer gewissen Zeit sind alle Zellen vollständig geladen und das Ladegerät kann stoppen.

Diese Methode wird in den meisten BMS verwendet, da beim Laden nur wenig Energie verloren geht.

Aktives Balancieren #

Anstatt Energie abzuführen, wird die Energie einer vollen Zelle in eine magerere Zelle geleitet. Dies kann je nach Balancing-Hardware auf unterschiedliche Weise erfolgen:

• Eine nach der anderen: von der vollsten bis zur leersten Zelle im Akku.
• Von einer volleren zu einer leereren Nachbarzelle. Jede Zelle empfängt oder liefert Energie an einen Nachbarn.
• Zelle zu Batterie. Die Energie aus der vollsten Zelle geht gleichzeitig an alle Zellen.
• Von Zelle zu Zelle. Energie aus den vollsten Zellen geht in die leersten Zellen.

Der Vorteil dieser Methode besteht darin, dass sie effizienter ist und weniger aufheizt als passives Auswuchten. Der Nachteil ist, dass die Hardware recht teuer ist.

Ausgleichsstrom #

Obwohl viele BMS ausgleichen können, verfügen viele Systeme nur über einen begrenzten Ausgleichsstrom, der häufig in der Größenordnung von 40–100 mA liegt. Das bedeutet, dass es lange dauert, bis das System wieder ins Gleichgewicht kommt. Insbesondere bei größeren Zellkapazitäten reicht dieser kleine Ausgleichsstrom nicht aus.
Der 123\SmartBMS balanciert bei 1A pro Zelle, sodass das Balancieren schneller erfolgt und auch große Zellkapazitäten balanciert werden können.

Ausgleichszeit #

Die für den Ausgleich benötigte Zeit hängt von der Ausgleichsmethode, dem Ausgleichsstrom und dem Ungleichgewicht zwischen den Zellen ab.
Im folgenden Berechnungsbeispiel gehen wir von passivem Balancing und 1A Balancing-Strom aus, über den das 123SmartBMS verfügt. Die leerste Zelle hat eine Ladung von 38 Ah und die vollste hat eine Ladung von 41 Ah.

Das Ungleichgewicht ist 41-39,5 Ah = 1,5 Ah. Bei einem Ausgleichsstrom von 1A dauert der Ausgleich ca 1,5 Ah/1 A = 1,5 Stunden.
Hinweis: Ein BMS mit einem Ausgleichsstrom von nur 100mA (0,1A) würde 15 Stunden benötigen!