Diverse Informationen über Batteriesysteme in Elektrofahrzeugen
Einführung:
Das zentrale Element eines Elektrofahrzeugs ist die Batterie (fachlich korrekt: Ein Akkumulator oder kurz Akku genannt). In diesem Artikel möchte ich einige interessante Informationen zu diesen Batterien liefern.
Batteriegesundheit
Das Maß, um die Alterung (Fachbegriff: Degradation) einer Batterie zu beurteilen, ist die Batteriegesundheit (Englisch: State of Health = SoH). Dieser Begriff taucht immer wieder auf, wenn von der Haltbarkeit von Hochvoltbatterien in Elektrofahrzeugen die Rede ist. Der SoH wird in % gemessen und liegt bei einem neuen Akku bei 100 %. Dieser Wert vermindert sich über die Jahre und über die Laufzeit. Weiter hängt die Gesundheit von einigen weiteren Parametern ab, die aber vom Fahrer beeinflusst werden können.
Mittlerweile gibt es diverse Untersuchungen und Erfahrungen zur Haltbarkeit von Hochvolt-Akkumulatoren. Diese sind deutlich robuster als noch vor 10 Jahren gedacht. Langzeitstudien über die Haltbarkeit von Akkus in Elektrofahrzeugen zeigen dies eindrucksvoll. Damit sind Hochvolt-Akkus in einem E-Fahrzeug mittlerweile so robust, dass sie die normale Haltbarkeit eines Fahrzeugs überdauern. Laufzeiten von mehr als 300.000 km z.B. bei Taxiunternehmen sind keine Seltenheit.
Warum ist der SoH so wichtig?
Der Bordcomputer des E-Fahrzeugs soll dem Fahrer eine möglichst genaue Vorhersage liefern, welche Fahrstrecke das Fahrzeug noch zurücklegen kann. Dazu wertet der Computer diverse Daten aus, wie z.B. die Außentemperatur, die gegenwärtige Temperatur des Akkus, die Fahrweise der letzten Fahrten und natürlich die Alterung der Batterie, also dem SoH. Der derzeitige SoH ist damit ein von einem Computer errechneter Wert und kann von den tatsächlichen Gegebenheiten abweichen. Eine solche Abweichung und die Korrektur des falschen SoH erkläre ich noch in einem genaueren Artikel. Wenn man eine genauere Messung der Batteriegesundheit durchführen möchte, bietet sich u.a. der weiter unten genannte Aviloo-Test an.
Wie sieht es mit der Garantie von Hochvolt-Akkus aus?
Die übliche Garantie für einen Hochvolt-Akku beträgt derzeit 160.000 km bzw. 8 Jahre. In dieser Zeit garantieren die Hersteller einen SoH von mindestens 70 % oder gar 80 %. Wenn dieser Wert in der Garantiezeit unterschritten wird, wird der Akku in der Regel durch einen reparierten Akku ersetzt (also keinen neuen Akku!), der reparierte Akku hat dann einen SoH von mehr als die oben genannte Grenze. Ein SoH-Wert von z.B. 80 % bedeutet nicht, dass das Fahrzeug nicht mehr fahrtüchtig ist, sondern lediglich, dass es z.B. 20 % seiner ursprünglichen Reichweite eingebüßt hat!
Reparatur eines defekten Hochvolt-Akkus
Hochvolt-Akkus sind mit Abstand die wertvollste Komponente eines E-Fahrzeugs. Da ein solcher Akku aus vielen einzelnen Modulen (z.B. 16 Stück) besteht, kann ein defektes Modul eines Akkus separat ausgetauscht werden. Neben den Fahrzeugherstellern haben sich immer mehr unabhängige Betriebe entsprechend zertifizieren lassen, um diesen Austausch vorzunehmen. Das größte Unternehmen dieser Art ist die EV-Clinic aus Kroatien. Von diesem Institut sind im Internet diverse Studien zum Thema veröffentlicht worden. Mittlerweile gibt es auch eine deutsche Niederlassung der EV-Clinic in Berlin.
Test des Batteriezustands eines E-Autos
Die modernen Autos verfügen über eine genormte Diagnoseschnittstelle (OBD), an welcher mit speziellen Messgeräten der Zustand des Fahrzeugs überprüft werden kann.
Bei E-Autos kann über diese Schnittstelle auch der Zustand des Akkus gemessen werden. Der ADAC, TÜV und andere Organisationen bieten einen Service an, mit dem ein Batteriecheck für Elektroautos durchgeführt werden kann. Dieser Service wird in verschiedenen Städten angeboten, um den Zustand der Batterie unabhängig zu prüfen. Auch kann man beim Kauf eines gebrauchten E-Autos diesen Nachweis vom Verkäufer (Autohaus) verlangen.
Das oben unter dem Link vom ADAC genannte Verfahren wurde von der Firma Aviloo entwickelt. Es gibt dabei zwei unterschiedliche Testverfahren: Den Aviloo Flash Test, welcher primär für Autohäuser etc. gedacht ist, und den Aviloo Premium Test. Daneben gibt es auch Testverfahren der jeweiligen Fahrzeughersteller und auch von Herstellern von Diagnosegeräten, wie z.B. die Firma Mahle.
Der Aviloo Premium-Test bietet sich an, wenn einem das Fahrzeug für eine längere Zeit bzw. für eine ausgedehnte Testfahrt (über hunderte von Kilometern!) zur Verfügung steht und kann auch von Privatleuten durchgeführt werden. Dieses Verfahren habe ich bei meinem Fahrzeug angewandt.
Das Aviloo Premium Batteriezertifikat
Der Aviloo Premium Test unterscheidet sich von allen anderen Messverfahren zur Bestimmung des SoH, durch eine lange Testfahrt unter realen Bedingungen. Das dort angewendete Verfahren zur Messung der verbliebenen Restreichweite eines Elektrofahrzeuges ist quasi die Referenz bei Batteriezertifikaten.
Nebenstehend, das Ergebnis für einen etwas mehr als vier Jahre alten VW ID. 4 mit knapp 70.000 km. Dieses Fahrzeug hat gegenüber einem Neufahrzeug gerade mal 35 km Reichweite eingebüßt!
Die für den Test erforderliche Fahrtstrecke dauerte einige Stunden und erforderte mehrere Hundert Kilometer.
Wie der Test genau durchgeführt wird, ist auf der obigen Aviloo Seite beschrieben.
Zukünftige Technologien bei den Akkus für E-Autos
Ein Beispiel für eine innovative Akkutechnologie liefert der chinesische Hersteller BYD mit seiner Blade Technologie.
Wie ein Bericht in der Zeitschrift Focus erwähnt, ist in der Zukunft noch einiges an Innovationen im Bereich der Technologien für E-Autos zu erwarten.
Haltbarkeit, Umweltverträglichkeit, die leichte Verfügbarkeit von Rohstoffen, die Steigerung von Kapazität, Ladeleistung sowie die Verringerung des Gewichts sind dabei die Forschungsziele.
In diesem Zusammenhang möchte ich auf die diversen Berichte und Videos im Internet verweisen. So wird in vielen Labors in der Welt an neuen Technologien für Batterien gearbeitet, so zum Beispiel an der Universität in Würzburg, wie das folgende YouTube-Video zeigt.
Die Fortschritte in der Batterietechnologie ermöglichen mittlerweile Reichweiten von mehr als 700 km mit einer Ladung. Die garantierte Lebensdauer eines Akkus wird bei einigen Herstellern demnächst mit einer Million Kilometer angegeben!
Diesen Beitrag werde ich bei Bedarf mit neuen Informationen ergänzen.