Ob rund, ob eckig oder als Flachzelle: Jeder kennt sie aus dem täglichen Gebrauch- die Batterie. Äußerlich seit Jahrzehnten unverändert, ist Batterie schon lange nicht mehr gleich Batterie – denn das Innere hat’s in sich: Die Bandbreite reicht heute von der guten alten Blei-Säure-Batterie, die schon seit 1881 zu haben ist und auch heute noch als Starterbatterie in jedem Auto zu finden ist, über Nickel-Metallhydridbatterien, die in den 1990ern zuerst als Mobiltelefonakkus aufkamen, bis hin zur Familie der modernen Lithiumbatterien, die die elektromobile Zukunft antreiben werden. Die Eigenschaften der verschiedenen Batterien werden meist durch abgekürzte englische Fachbegriffe charakterisiert. Fachchinesisch war gestern- in diesem Fachchinesisch-Wörterbuch bekommen Sie jetzt einen Crashkurs über die wichtigsten Begriffe:
SOC bedeutet „State of Charge“. Das deutsche Synonym ist „Ladezustand“. Der SOC beschreibt den „Füllgrad“ der Batterie als Energiespeicher in Prozent. Ein SOC von 100% entspricht demzufolge einer voll geladenen Batterie.
SOH bedeutet „State of Health“. Das deutsche Synonym ist etwa „Gesundheitszustand“. Der SOH beschreibt den Gesundheitszustand einer bereits gealterten, gebrauchten Batterie im Sinne der Fähigkeit, die geforderten Leistungsparameter im Vergleich zu einer neuen Batterie zu erreichen. Der SOH bezeichnet also den Alterungszustand einer Batterie.
SOF bedeutet „State of Fitness“. Das deutsche Synonym ist etwa „Fitnesszustand“. Der SOF bezeichnet die Fähigkeit einer Batterie, die aktuell geforderten Leistungsparameter im aktuellen Zustand liefern zu können. Der SOF wird naturgemäß durch Faktoren wie Ladezustand, Gesundheitszustand und Batterietemperaturen beeinflusst.
BMS bedeutet „Batterie Management System“. Das BMS ist eine Elektronikkomponente, die die Aufgabe hat, das Batteriepaket vor zu hohen Lade- und Entladeströmen, vor zu hohen oder zu niedrigen Betriebstemperaturen und vor zu hohen Lade- und Entladespannungen zu schützen. Außerdem hat es meist die Aufgabe, die einzelnen Zellen im Batteriepaket zu balancen (s. Balancing) und den Zustand der Batterie über einen Datenbus an den Fahrzeugsteuercomputer zu übergeben.
DOD bedeutet „Depth of Discharge“. Das deutsche Synonym ist „Entladungstiefe“. Sie bezeichnet im Prinzip das Gegenteil der SOC. Von praktischer Bedeutung ist der Begriff „maximale DOD“. Damit ist die Entladungstiefe gemeint, die von der Batterie bei bestimmungsgemäßem Einsatz niemals unterschritten wird. Die Größe ist deshalb von Bedeutung, weil sich der maximale DOD stark auf die Lebensdauer der Batterie bzw. die erreichbaren Vollzyklen auswirkt.
LFP bedeutet „Lithium Ferrum Phosphate“, zu deutsch Lithium Eisenphosphat, und bezeichnet einen Batteriezelltyp aus der Familie der Lithium-Ionen-Batterien. LFP Batteriezellen weisen im Vergleich zu den meisten anderen Batteriezellen aus der Familie der Lithium-Ionen-Batterien über eine längere Lebensdauer und ein deutlich höheres Maß an Sicherheit vor unbeabsichtigter Selbstentzündung auf. LFP Batterien gelten als Favorit für die Elektroautos der Zukunft. Sie können in der Praxis ca. 2000 mal wieder aufgeladen werden.
LTO bedeutet „Lithium Titanium Oxide“, zu deutsch Lithiumtitanoxid, und bezeichnet einen Batteriezelltyp aus der Familie der Lithium-Ionen-Batterien. LTO Batteriezellen weisen im Vergleich zu den anderen Lithiumbatterietypen eine deutlich höhere Lebensdauer auf. In der Praxis erreichen sie bis zu 10.000 Ladezyklen und mehr.
Balancing nennt man den Vorgang beim Wiederaufladen eines Batteriepakets aus mehreren miteinander in Serie verschalteten Zellen, bei dem der Ladezustand der Zellen aneinander angeglichen wird. Das Balancing ist erforderlich, da die einzelnen Batteriezellen infolge von Fertigungstoleranzen, aber auch von Temperaturunterschieden im Batteriepack und anderen äußeren Einflußfaktoren mit zunehmendem Gebrauch unterschiedlich schnell altern. Dadurch nimmt die nutzbare Kapazität in den verschiedenen Zellen unterschiedlich schnell ab. Beim Laden des Akkupacks würde dann eine Zelle, die im Vergleich zu den anderen Zellen schneller gealtert ist und deshalb eine geringere nutzbare Kapazität hat, schneller vollgeladen werden als die anderen Zellen. Dies würde bei Fortsetzung des Ladevorgangs zur Überladung dieser Zelle und damit zur Schädigung bis hin zur Zerstörung, möglicherweise unter Selbstentzündung, führen. Daher wird der Zustand der einzelnen Zellen beim Laden genau überwacht und der Ladevorgang für Zellen mit geringerer nutzbarer Kapazität so gestaltet, dass eine Überladung nicht vorkommt.
„C“, oft „1C“ oder „0.2C“, die Entladerate, ist ein Begriff zur spezifischen Beschreibung des Lade- und Entladevorgangs einer Batterie unabhängig von ihrer Kapazität in Ah und von den fließenden Strömen in Ampere. Eine Entladerate von „1C“ bedeutet, dass die Batterie innerhalb von einer Stunde komplett entladen wird. Eine Entladerate von „2C“ entspricht einer Entladung innerhalb einer halben Stunde; die Entladerate von „10C“ entspräche einer Entladung innerhalb von sechs Minuten.
Ladeendspannung: Die Ladeendspannung bezeichnet die vom Hersteller vorgegebene maximale elektrische Spannung, der eine einzelne Batteriezelle beim Aufladen ausgesetzt werden darf. Bei LFP-Zellen sind dies z.B. häufig 3.6V. Wird die Ladeendspannung überschritten, wird die Batteriezelle irreparabel geschädigt.
Entladeendspannung: Die Entladeendspannung bezeichnet die vom Hersteller vorgegebene minimale elektrische Spannung, auf die eine einzelne Batteriezelle entladen werden darf. Bei LFP-Zellen sind das z.B.häufig 2-2.5V. Wird die Zelle tiefer entladen, kommt es zur Tiefentladung und ebenfalls zu einer irreparablen Schädigung der Batteriezelle.
Leistungskennlinie: Die Leistungskennlinie stellt das Verhalten einer Batteriezelle oder eines Akkupacks in Abhängigkeit verschiedener Betriebsparameter dar. Die gebräuchlichste Leistungskennlinie zeigt den Spannungsverlauf bei Entnahme eines konstanten Stromes als Funktion der entnommenen Kapazität in Ah an. Die wichtigsten Randbedingungen, die die Leistungskennline beeinflussen, sind die Umgebungs- bzw. Akkupacktemperatur und die Entladerate.
Vollzyklus: Zyklen ergeben sich durch das Laden und Entladen einer Batterie. Ein Vollzyklus wurde erreicht, wenn eine Energiemenge entsprechend der Speicherkapazität der Batteriezelle einmal umgeschlagen wurde. Die beim Umschlagen erreichte Entladungstiefe wird bei der Berechnung berücksichtigt. Das kann am anschaulichsten an einem Beispiel erläutert werden. Ein Vollzyklus wurde zum Beispiel durchlaufen, wenn…
-die Batteriezelle einmal komplett aufgeladen und wieder entladen wurde, oder
-die Batterizelle zweimal komplett aufgeladen und zweimal zur Hälfte (SOC=50%) entladen wurde, oder
-die Batteriezelle zweimal von einem Ladungszustand von SOC=30% nach SOC=80% aufgeladen und wieder zum Ausgangsladezustand zurück entladen wurde.
Der Begriff des Zyklusses ist für die Beschreibung der Lebensdauer einer Batteriezelle oder eines Akkupacks besonders wichtig.
Crashkurs: Batterie-Fachchinesisch
Ob rund, ob eckig oder als Flachzelle: Jeder kennt sie aus dem täglichen Gebrauch- die Batterie. Äußerlich seit Jahrzehnten unverändert, ist Batterie schon lange nicht mehr gleich Batterie – denn das Innere hat’s in sich: Die Bandbreite reicht heute von der guten alten Blei-Säure-Batterie, die schon seit 1881 zu haben ist und auch heute noch als Starterbatterie in jedem Auto zu finden ist, über Nickel-Metallhydridbatterien, die in den 1990ern zuerst als Mobiltelefonakkus aufkamen, bis hin zur Familie der modernen Lithiumbatterien, die die elektromobile Zukunft antreiben werden. Die Eigenschaften der verschiedenen Batterien werden meist durch abgekürzte englische Fachbegriffe charakterisiert. Fachchinesisch war gestern- in diesem Fachchinesisch-Wörterbuch bekommen Sie jetzt einen Crashkurs über die wichtigsten Begriffe:
SOC bedeutet „State of Charge“. Das deutsche Synonym ist „Ladezustand“. Der SOC beschreibt den „Füllgrad“ der Batterie als Energiespeicher in Prozent. Ein SOC von 100% entspricht demzufolge einer voll geladenen Batterie.
SOH bedeutet „State of Health“. Das deutsche Synonym ist etwa „Gesundheitszustand“. Der SOH beschreibt den Gesundheitszustand einer bereits gealterten, gebrauchten Batterie im Sinne der Fähigkeit, die geforderten Leistungsparameter im Vergleich zu einer neuen Batterie zu erreichen. Der SOH bezeichnet also den Alterungszustand einer Batterie.
SOF bedeutet „State of Fitness“. Das deutsche Synonym ist etwa „Fitnesszustand“. Der SOF bezeichnet die Fähigkeit einer Batterie, die aktuell geforderten Leistungsparameter im aktuellen Zustand liefern zu können. Der SOF wird naturgemäß durch Faktoren wie Ladezustand, Gesundheitszustand und Batterietemperaturen beeinflusst.
BMS bedeutet „Batterie Management System“. Das BMS ist eine Elektronikkomponente, die die Aufgabe hat, das Batteriepaket vor zu hohen Lade- und Entladeströmen, vor zu hohen oder zu niedrigen Betriebstemperaturen und vor zu hohen Lade- und Entladespannungen zu schützen. Außerdem hat es meist die Aufgabe, die einzelnen Zellen im Batteriepaket zu balancen (s. Balancing) und den Zustand der Batterie über einen Datenbus an den Fahrzeugsteuercomputer zu übergeben.
DOD bedeutet „Depth of Discharge“. Das deutsche Synonym ist „Entladungstiefe“. Sie bezeichnet im Prinzip das Gegenteil der SOC. Von praktischer Bedeutung ist der Begriff „maximale DOD“. Damit ist die Entladungstiefe gemeint, die von der Batterie bei bestimmungsgemäßem Einsatz niemals unterschritten wird. Die Größe ist deshalb von Bedeutung, weil sich der maximale DOD stark auf die Lebensdauer der Batterie bzw. die erreichbaren Vollzyklen auswirkt.
LFP bedeutet „Lithium Ferrum Phosphate“, zu deutsch Lithium Eisenphosphat, und bezeichnet einen Batteriezelltyp aus der Familie der Lithium-Ionen-Batterien. LFP Batteriezellen weisen im Vergleich zu den meisten anderen Batteriezellen aus der Familie der Lithium-Ionen-Batterien über eine längere Lebensdauer und ein deutlich höheres Maß an Sicherheit vor unbeabsichtigter Selbstentzündung auf. LFP Batterien gelten als Favorit für die Elektroautos der Zukunft. Sie können in der Praxis ca. 2000 mal wieder aufgeladen werden.
LTO bedeutet „Lithium Titanium Oxide“, zu deutsch Lithiumtitanoxid, und bezeichnet einen Batteriezelltyp aus der Familie der Lithium-Ionen-Batterien. LTO Batteriezellen weisen im Vergleich zu den anderen Lithiumbatterietypen eine deutlich höhere Lebensdauer auf. In der Praxis erreichen sie bis zu 10.000 Ladezyklen und mehr.
Balancing nennt man den Vorgang beim Wiederaufladen eines Batteriepakets aus mehreren miteinander in Serie verschalteten Zellen, bei dem der Ladezustand der Zellen aneinander angeglichen wird. Das Balancing ist erforderlich, da die einzelnen Batteriezellen infolge von Fertigungstoleranzen, aber auch von Temperaturunterschieden im Batteriepack und anderen äußeren Einflußfaktoren mit zunehmendem Gebrauch unterschiedlich schnell altern. Dadurch nimmt die nutzbare Kapazität in den verschiedenen Zellen unterschiedlich schnell ab. Beim Laden des Akkupacks würde dann eine Zelle, die im Vergleich zu den anderen Zellen schneller gealtert ist und deshalb eine geringere nutzbare Kapazität hat, schneller vollgeladen werden als die anderen Zellen. Dies würde bei Fortsetzung des Ladevorgangs zur Überladung dieser Zelle und damit zur Schädigung bis hin zur Zerstörung, möglicherweise unter Selbstentzündung, führen. Daher wird der Zustand der einzelnen Zellen beim Laden genau überwacht und der Ladevorgang für Zellen mit geringerer nutzbarer Kapazität so gestaltet, dass eine Überladung nicht vorkommt.
„C“, oft „1C“ oder „0.2C“, die Entladerate, ist ein Begriff zur spezifischen Beschreibung des Lade- und Entladevorgangs einer Batterie unabhängig von ihrer Kapazität in Ah und von den fließenden Strömen in Ampere. Eine Entladerate von „1C“ bedeutet, dass die Batterie innerhalb von einer Stunde komplett entladen wird. Eine Entladerate von „2C“ entspricht einer Entladung innerhalb einer halben Stunde; die Entladerate von „10C“ entspräche einer Entladung innerhalb von sechs Minuten.
Ladeendspannung: Die Ladeendspannung bezeichnet die vom Hersteller vorgegebene maximale elektrische Spannung, der eine einzelne Batteriezelle beim Aufladen ausgesetzt werden darf. Bei LFP-Zellen sind dies z.B. häufig 3.6V. Wird die Ladeendspannung überschritten, wird die Batteriezelle irreparabel geschädigt.
Entladeendspannung: Die Entladeendspannung bezeichnet die vom Hersteller vorgegebene minimale elektrische Spannung, auf die eine einzelne Batteriezelle entladen werden darf. Bei LFP-Zellen sind das z.B.häufig 2-2.5V. Wird die Zelle tiefer entladen, kommt es zur Tiefentladung und ebenfalls zu einer irreparablen Schädigung der Batteriezelle.
Leistungskennlinie: Die Leistungskennlinie stellt das Verhalten einer Batteriezelle oder eines Akkupacks in Abhängigkeit verschiedener Betriebsparameter dar. Die gebräuchlichste Leistungskennlinie zeigt den Spannungsverlauf bei Entnahme eines konstanten Stromes als Funktion der entnommenen Kapazität in Ah an. Die wichtigsten Randbedingungen, die die Leistungskennline beeinflussen, sind die Umgebungs- bzw. Akkupacktemperatur und die Entladerate.
Vollzyklus: Zyklen ergeben sich durch das Laden und Entladen einer Batterie. Ein Vollzyklus wurde erreicht, wenn eine Energiemenge entsprechend der Speicherkapazität der Batteriezelle einmal umgeschlagen wurde. Die beim Umschlagen erreichte Entladungstiefe wird bei der Berechnung berücksichtigt. Das kann am anschaulichsten an einem Beispiel erläutert werden. Ein Vollzyklus wurde zum Beispiel durchlaufen, wenn…
-die Batteriezelle einmal komplett aufgeladen und wieder entladen wurde, oder
-die Batterizelle zweimal komplett aufgeladen und zweimal zur Hälfte (SOC=50%) entladen wurde, oder
-die Batteriezelle zweimal von einem Ladungszustand von SOC=30% nach SOC=80% aufgeladen und wieder zum Ausgangsladezustand zurück entladen wurde.
Der Begriff des Zyklusses ist für die Beschreibung der Lebensdauer einer Batteriezelle oder eines Akkupacks besonders wichtig.