Darauf kommt es an
Weichen die Ladezustände einzelner Zellen in einer Hochvoltbatterie voneinander ab, kann das die nutzbare Kapazität des gesamten Speichers begrenzen. Das Cell-Balancing soll diese Unterschiede reduzieren.
Warum ist der Zellausgleich wichtig?
In einer Hochvoltbatterie sind zahlreiche Zellen beziehungsweise Zellgruppen in Reihe geschaltet. Erreicht eine davon beim Laden oder Entladen ihre zulässige Spannungsgrenze früher als die übrigen, muss das Batteriemanagementsystem eingreifen. Dadurch kann weniger Energie genutzt werden, obwohl andere Zellen noch Reserven haben.
Unterschiede entstehen unter anderem durch Fertigungstoleranzen, Temperatur, Nutzung und Alterung. Eine abweichende Zellspannung bedeutet jedoch nicht automatisch, dass eine Zelle defekt ist. Auch Ladezustand, Belastung und Messzeitpunkt beeinflussen die Werte.
Wie funktioniert Cell-Balancing?
Das Batteriemanagementsystem überwacht die Zellspannungen. Bei vielen Fahrzeugen kommt passives Balancing zum Einsatz: Zellen mit einem höheren Ladezustand werden über Widerstände geringfügig entladen. Beim aktiven Balancing wird Energie zwischen Zellen oder Zellgruppen übertragen.
Balancing kann Unterschiede im Ladezustand ausgleichen. Eine gealterte oder beschädigte Zelle wird dadurch nicht repariert.
Wann wird Balancing für die Werkstatt relevant?
Im regulären Betrieb übernimmt das Fahrzeug den Zellausgleich automatisch. Für die Werkstatt wird das Thema vor allem bei auffälligen Zellspannungen, entsprechenden Fehlereinträgen oder beim Austausch eines Batteriemoduls wichtig.
Ein Ersatzmodul muss je nach Fahrzeug vor dem Einbau auf das vom Hersteller vorgegebene Spannungs- oder Ladezustandsniveau gebracht werden. Dafür sind das vorgeschriebene Diagnoseprogramm und gegebenenfalls ein spezieller Modul-Balancer erforderlich. Allgemeingültige Grenzwerte für zulässige Spannungsabweichungen gibt es nicht.
Praxistipp
Zellspannungen sollten nie isoliert betrachtet werden. Entscheidend ist, ob die Werte unter vergleichbaren Bedingungen erfasst wurden und wie sie sich unter Belastung entwickeln. Eine auffällige Spannungsdifferenz ist zunächst ein Diagnosehinweis – noch kein Beweis für ein defektes Modul.
Arbeiten am geöffneten Hochvoltspeicher dürfen nur mit der erforderlichen Qualifikation und nach Herstellervorgabe durchgeführt werden. Kann der spannungsfreie Zustand nicht sichergestellt und eine elektrische Gefährdung nicht ausgeschlossen werden, ist gemäß DGUV Information 209-093 die Qualifikation Stufe 3S erforderlich.