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SoC-Ausgleich von Batterien

1. Was ist SoC-Ausgleich​

SoC (State of Charge) bezeichnet den Ladezustand einer Batterie in Prozent. Wenn mehrere Batteriepacks in das Mikrospeicher-System eingebunden sind, können sich deren Ladezustände trotz gleicher Bauart im Laufe der Zeit unterscheiden – z. B. durch unterschiedliche Nutzungsdauer, Temperatur oder Lastverteilung.

In diesem Fall führt das System automatisch einen SoC-Ausgleich durch, um die Ladezustände der Batteriepacks anzugleichen.

Einfach gesagt: Batterien mit höherem SoC liefern mehr Leistung, Batterien mit niedrigerem SoC weniger – bis sich die Unterschiede ausgleichen.

2. Warum ist SoC-Ausgleich notwendig​

  • Verlängerung der Batterielebensdauer: Vermeidung ungleichmäßiger Zyklen
  • Höhere Betriebseffizienz: stabilerer Systembetrieb bei ähnlichen Ladezuständen
  • Mehr Sicherheit: geringeres Risiko von Überhitzung oder Schäden

3. Warum entstehen Ungleichgewichte​

Selbst Batteriepacks desselben Modells sind nie vollständig identisch.

Häufige Ursachen:

  • Fertigungstoleranzen bei Kapazität und Innenwiderstand
  • Unterschiedliche Lade-/Entladeleistungen im Betrieb
  • Mischung aus neuen und gealterten Batterien
  • Eigenverbrauch des Systems (Standby-Leistung), der unterschiedlich verteilt sein kann
  • Ungenauigkeiten der SoC-Berechnung bei niedriger Leistung über längere Zeit
  • Systemstrategien, bei denen bestimmte Batterien bevorzugt entladen oder nachgeladen werden

Mit der Zeit summieren sich diese Effekte und führen zu SoC-Abweichungen.

4. Probleme klassischer Batteriesysteme​

In traditionellen Speichersystemen werden mehrere Batterien meist in Serie, parallel oder als Mischform verbunden. Dabei sind die Batterien direkt gekoppelt, was hohe Anforderungen an ihre Gleichmäßigkeit stellt.

Serienverschaltung​

Die Gesamtkapazität wird durch die „schwächste Batterie“ begrenzt. Eine stärker gealterte Batterie bestimmt dadurch Lade- und Entladeende des gesamten Systems.

Parallelschaltung​

Bei Spannungsunterschieden fließt Ausgleichsstrom zwischen den Batterien. Dies führt zu internen Umlaufströmen, zusätzlicher Wärmeentwicklung und beschleunigter Alterung.

5. Wie DCDC diese Probleme löst​

Das Mikrospeicher-System nutzt eine DCDC-Architektur. Jeder Batteriepack ist über einen eigenen DCDC-Wandler angebunden.

Man kann dies als „intelligenten Regler“ pro Batterie verstehen – die Batterien sind nicht direkt miteinander verbunden.

Klassische VerbindungDCDC-Architektur
Direkte BatterieverbindungEinzelne Anbindung jeder Batterie
Hohe Anforderungen an GleichheitGeringere Abhängigkeit von Gleichheit
Gegenseitige BeeinflussungElektrische Trennung der Batterien
Schwierige LeistungsaufteilungPräzise Leistungsregelung möglich
Schwierige Mischung alter und neuer BatterienHohe Kompatibilität unterschiedlicher Zustände

Dadurch sind SoC-Abweichungen zulässig, und das System gleicht diese im Betrieb schrittweise aus.

6. Wie der SoC-Ausgleich erfolgt​

Das System nutzt DCDC-Module und das EMS (Energiemanagementsystem), um automatisch zu regeln:

  • Leistungsaufteilung je nach SoC-Unterschieden
  • Höherer SoC → mehr Entladung / weniger Laden
  • Niedrigerer SoC → weniger Entladung / mehr Laden

Im Betrieb bleibt eine SoC-Differenz typischerweise im Bereich von 3 % bis 15 % bestehen.

Beispiel:

  • Batterie 1: SoC 80 %
  • Batterie 2: SoC 40 %
  • Last: 900 W

Verteilung durch EMS:

  • Batterie 1 (höherer SoC): ca. 600 W Entladung
  • Batterie 2 (niedriger SoC): ca. 300 W Entladung

Mit der Zeit verringert sich die Differenz und die Batterien gleichen sich an.

7. Ausgleich bei niedrigem Ladezustand​

Bei niedrigem SoC priorisiert das System Sicherheit und Grundversorgung.

Notstromreserve anzeigen / einstellen

Schritte in der App: Geräte-Seite → entsprechendes Mikrospeichergerät auswählen → → SoC-Einstellungen → Notstromreserve (5 %–100 %)

7.1 Entladung​

  • Wenn ein Batteriepack die Notstromreserve erreicht, stoppt das System die Entladung und geht in den Standby-Modus
  • Andere Batterien mit höherem SoC versorgen weiterhin die Last

7.2 Laden​

◽ Bei PV vorhanden (PV / PV+AC)
Alle Batteriepacks werden gleichzeitig geladen

◽ Nur Netzladung (AC)

EMS-VersionVerhalten
< 1.01.05Wenn Gesamt-SoC unter Notstromreserve liegt: alle Batterien werden gemeinsam geladen; Stop bei Erreichen
≥ 1.01.05Batterien unterhalb des Notstromreserve werden bevorzugt geladen; Stop bei Erreichen

📌 Details: Erklärung zum Nachladeverhalten

7.3 Standby​

◽ Eigenverbrauch des Hauptgeräts

Ob ein AC-Hilfsmodul vorhanden ist, beeinflusst die Standby-Versorgung. Diese Information wird später in der App angezeigt.

Deep-Standby des Hauptgeräts: ca. 6 W

  • Ohne AC-Hilfsmodul: Versorgung über den eigenen Akku, wodurch der SoC der Haupteinheit schneller sinkt als der der Batteriepacks
  • Mit AC-Hilfsmodul: Versorgung über das AC-Hilfsmodul (bei Netzanschluss über das Stromnetz), wodurch der Batterieverbrauch reduziert wird

◽ Verbrauch des Batteriepacks

ca. 2 W, wird stets aus der eigenen Batterie gespeist

📌 Detaillierte Informationen zum Standby-Verbrauch finden Sie unter: Standby-Verbrauch