DALY BMS: Aktive vs. Passive Balancierung in Energiespeichern

DALY BMS, ein Unternehmen, das auf Batteriemanagementsysteme (BMS) spezialisiert ist, hat einen informativen Artikel veröffentlicht, der die Unterschiede zwischen aktiver und passiver Zellbalancierung für Energiespeichersysteme (ESS) verdeutlichen soll. Der Artikel beschreibt Szenarien, in denen die robustere aktive Balancierungsmethode unerlässlich ist, und solche, in denen eine einfachere passive Balancierung ausreichend ist.

Die passive Balancierung, die überschüssige Energie von voll geladenen Zellen in der Regel als Wärme ableitet, eignet sich für leichtere Anwendungen wie E-Bikes oder Elektrowerkzeuge. Bei diesen Anwendungsfällen sammeln sich Zellungleichgewichte aufgrund seltener Vollladezyklen oder Ruhephasen nicht wesentlich an. Energiespeichersysteme, die tägliche Tiefzyklisierung erfahren, oft in Verbindung mit Solarenergie, sind jedoch einer beschleunigten Anhäufung von Ungleichgewichten im Laufe der Zeit ausgesetzt.

Über Tausende von Zyklen können ESS mit Tiefzyklisierung eine Verringerung der einzelnen Zellkapazität und der gesamten nutzbaren Systemkapazität erfahren. Wenn die schwächste Zelle ihre Schutzspannungsgrenze erreicht, muss das BMS den Betrieb unterbrechen, wodurch in anderen Zellen noch einwandfreie Kapazität ungenutzt bleibt. Die Grenzen der passiven Balancierung liegen darin, dass sie nur am oberen Ende des Ladezustands (top-of-charge) funktioniert und einen geringen Balancierungsstrom (ca. 100 mA) hat, der möglicherweise nicht ausreicht, um Ungleichgewichte zu korrigieren, die sich schneller ansammeln, als sie in anspruchsvollen Anwendungen behoben werden können.

Die aktive Balancierung hingegen überträgt Energie zwischen den Zellen, anstatt sie als Wärme abzuleiten. Dies ermöglicht einen höheren Balancierungsstrom (typischerweise 1 A oder mehr) und eine Funktionalität über einen breiteren Ladezustandsbereich (SOC). Die aktive Balancierung kann dazu beitragen, dass die Zellspannungen während der gesamten Lebensdauer des Systems einheitlicher bleiben, was die Gesamtkapazität und Langlebigkeit verbessert. DALY BMS betont, dass die aktive Balancierung eine gerechtfertigte Spezifikation für Systeme mit hoher erwarteter Lebensdauer, größeren Konfigurationen oder bemerkenswert häufigen Arbeitszyklen ist.

Der Artikel hebt hervor, dass die aktive Balancierung kein universelles Upgrade ist. Für leichtere Systeme, wie z. B. kleine Notstromversorgungen oder Telekommunikations-USV-Batterien, bleibt die passive Balancierung die kostengünstigste Lösung. DALY BMS rät den Anwendern, ihren spezifischen Arbeitszyklus sorgfältig zu bewerten und die Balancierungsmethode zu wählen, die den Systemanforderungen und wirtschaftlichen Überlegungen am besten entspricht.