Batterien, die für einen Second-Life-Einsatz vorgesehen sind, verfügen – je nach Anwendung, aus der sie stammen – noch über circa 60 bis 80 Prozent ihrer ursprünglichen Nutzkapazität. Wurden sie mit einem herkömmlichen Batteriemanagementsystem (BMS) betrieben, befinden sie sich in einer State-of-Charge-(SoC-)Schieflage. Die lässt sich beseitigen, was die maximale Nutzkapazität spürbar erhöht beziehungsweise überhaupt erst verfügbar macht. Das geschieht mit ETA Flex Pro automatisch und in kurzer Zeit – und zwar über das Ladeverfahren ETA-Leveling.
ETA Flex Pro kommt als Schaltschrank: ein 19-Zoll-Rack mit ein paar Einschüben, oben darauf eine Arbeitsplatte, auf der das zu levelnde Batteriemodul platziert wird. Einstecken, Knöpfchen drücken – dann läuft der Vorgang autark ab. Zum Schluss erscheint eine Meldung, wie hoch die Nutzkapazität des Moduls nach Beseitigung der SoC-Schieflage ist. Die im Laufe des bisherigen Batterielebens entstandenen Kapazitätsverluste können beim Leveln nahezu halbiert werden. Die anschließend verfügbare nutzbare Kapazität entspricht dann den Angaben des Zellherstellers – was zeigt, dass die Schieflage aufgrund der Betriebsweise entstanden, also durch Reihenschaltung und BMS bedingt ist.
Der Clou an ETA Flex Pro ist, dass der Vorgang eine praxistaugliche Dauer hat und dass es sich um ein automatisiertes Verfahren handelt, sodass die Batteriemodule für die Qualifizierung nicht physisch zerlegt werden müssen. Nach dem Leveln befinden sich die Module im bestmöglichen Ausgangszustand, der sich erreichen lässt, um sie in eine Second-Life-Anwendung einzubringen. Käme im weiteren Betrieb ein BMS mit dem Algorithmus ETA-Leveling zum Einsatz, würden sich neu auftretende SoC-Schieflagen komplett vermeiden lassen.
Kurz, kürzer, ETA Flex Pro
Wie lange die Qualifizierung von bestimmten Batteriemodulen tatsächlich dauert, hängt im Wesentlichen davon ab, welches BMS darin verwendet wird, mit welchen Leveling-Widerständen gearbeitet werden kann und wie stark die SoC-Schieflage ausgeprägt ist. Es kann von wenigen Stunden bis zu einigen Tagen dauern. „ETA Flex Pro ist kein Standard-Produkt. Es wird von uns jeweils kundenspezifisch beziehungsweise auf die zu levelnden Batteriemodule ausgelegt. Nur so lässt sich die Qualifizierung in praktikabler Kürze durchführen“, so Frederik Fuchs, Geschäftsführer des ETA-Flex-Pro-Herstellers, der Benning CMS Technology GmbH. Um die Module auf andere Weise zu qualifizieren, müssten sie zerlegt werden, um dann jede Zelle einzeln zu prüfen, zu kalibrieren und zu laden. Das allerdings würde bisher zertifizierte Batterien zu Bastel-Produkten machen – die niemand mehr ernsthaft einsetzen wollte. Und das Balancen mit herkömmlichen BMS würde zwar grundsätzlich funktionieren, aber in der Regel pro Modul wochenlang dauern, also viel zu lange.
SoC-Schieflage: die Hintergründe
Etwa die Hälfte der Kapazitätsverluste entstehen bei Verwendung eines Standard-BMS im Laufe der Zeit durch SoC-Schieflagen – und diese Hälfte lässt sich mit ETA Flex Pro durch individuelle Korrekturen beheben. Nach dem Leveln unterscheidet sich die Nutzkapazität der Batteriemodule lediglich noch in dem Ausmaß, das sich aus der unvermeidbaren Degradation der Zellen gemäß Datenblatt ergibt. Anhand der nach dem Leveln vorhandenen Nutzkapazität können die Module sortiert werden: Diejenigen mit jeweils ähnlicher Nutzkapazität werden dann in einer Anwendung betrieben. „Wir haben sogar Kunden, die Batteriemodule aus bereits bestehenden Second-Life-Anwendungen herausholen und erstmals mit ETA Flex Pro leveln, weil sie aufgrund der SoC-Schieflage bereits nach kurzer Zeit in die Knie gegangen sind. Die werden dann nachträglich qualifiziert und gehen anschließend in bestmöglichem Zustand wieder in die Anwendung“, so Fuchs. Der Vorgang sei quasi mit einer Reparatur gleichzusetzen.
Skalieren mit dem ETA Flex Pro Reiferegal
Mit dem ETA Flex Pro Reiferegal existiert eine Variante, die den Qualifizierungsprozess parallelisiert. Damit lassen sich mehrere, in einem Regal oder Hochregal gelagerte Batteriemodule parallel mithilfe kleiner Elektronikeinheiten leveln bis ein vordefinierter Zustandskorridor erreicht ist. Nur die abschließende Kapazitätsbestimmung der Module erfolgt dann an einer separaten Hardware. „Auf diese Weise lässt sich mit ETA Flex Pro bei Bedarf ein höherer Durchsatz erreichen, ohne dass sich der Investitionsbedarf gleichermaßen vervielfacht“, erklärt Fuchs.
