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BLEI-SÄURE-BATTERIEN SIND TEIL DER E-MOBILITÄT
WARUM IST DIE BLEI-SÄURE-BATTERIE FÜR ELEKTROAUTOS SO RELEVANT?
Elektromobilität ist ein Megatrend der Zukunft, vor allem auf der Kurz- und Mittelstrecke. Bei Elektroautos denkt man zuerst an die Lithium-Ionen-Antriebsbatterie, dabei wird gerne übersehen, dass (fast) jedes Elektroauto auch mit einer 12V Blei-Säure-Bordnetzbatterie ausgestattet ist.
Die Bordnetzbatterie wird umgangssprachlich auch als Auxiliary-, Backup-, Stütz-, Zusatz- oder Zweitbatterie bezeichnet.
Die Lithium-Ionen-Antriebsbatterie ist puncto wording auch als Hochvoltakku bzw. Hochvoltbatterie (HV = Hochvolt) bekannt.
Blei-Säure-Batterien sind Teil der Elektromobilität.
Bei Elektroautos denkt man zuallererst an die eingebaute Hochvolt-Antriebsbatterie mit Lithium-Ionen-Technologie, oft mit Nennspannungen von 288 bis weit über 400V! Das erste Elektroauto mit 800V Bordnetzspannung ist der Porsche Taycan (Concept Car Mission E). Die Formel E setzt auf ein 900V System!
Gerne wird übersehen dass (fast) jedes Elektroauto auch mit einer 12V Blei-Säure-Batterie ausgestattet ist.
Denn nach wie vor kommt kaum ein Elektrofahrzeug ohne Blei-Säure-Batterie für die Unterstützung und Versorgung des Bordnetzes aus. Neben zukunftsweisenden Start-ups setzen auch renommierte Fahrzeughersteller wie die BMW Group auf eine Batterie auf Blei-Säure-Basis zur Bordnetzversorgung. Das Bordnetz des rein elektrisch betriebenen BMW i3 wird beispielsweise mit einer Banner Blei-Säure-Batterie stabilisiert, welche die 12V Verbraucher im Auto versorgt.
In Puncto Technologie kommen hier je nach E-Autohersteller konventionelle Batterien, aber auch EFB- bzw. AGM Batterien zum Einsatz.
EFB = Enhanced Flooded Battery, die zyklenfeste Starterbatterie
AGM = Absorbent Glass Mat, die Säure ist im Glasvlies aufgesaugt und somit gebunden
Hauptaufgaben der Bordnetzbatterie in einem Elektroauto
1. 12V Bordnetzversorgung - bei abgestelltem E-Auto und während der Fahrt
Natürlich arbeiten auch in Elektroautos jede Menge Verbraucher mit 12V Spannung (z.B. Zentralverriegelung, Innenlicht, Instrumente, ...). Diese sind über Jahrzehnte optimiert worden und kommen jährlich in Millionen neuer Autos zum Einsatz (Verbrenner und Elektroautos). Klar, dass die kein E-Auto-Hersteller neu entwickeln will, zumal sie alle keine allzu großen Leistungen brauchen. Das 12V Bordnetz ist also auch in Elektroautos gesetzt. Derzeit bewirken die Stabilität, Verfügbarkeit und das geringere Risiko, dass in alle E-Autos für das 12V Bordnetz eine Batterie auf Blei-Säure-Basis eingesetzt wird. Diese Bordnetzbatterie übernimmt zwar keine Starterfunktion, versorgt aber die 12V Verbraucher im Fahrzeug und damit auch den Bordcomputer, welcher letztendlich die Hochvoltbatterie steuert.
2. Sicherheit erfordert Redundanz - bei abgestelltem E-Auto
Denn die 12V Stützbatterie dient auch als Puffer, um für funktionale Sicherheitsaspekte Redundanz zu schaffen. So muss beispielsweise auch beim E-Auto sichergestellt sein, dass die Lenkhilfe (Servolenkung) weiter funktioniert, wenn der Motor aus ist, damit die Manövrierfähigkeit erhalten bleibt. Nicht nur beim Elektroauto arbeiten Servolenkungen heute meist elektrisch.
Weiters erfolgt die Versorgung der Fahrassistenzsysteme mit der 12V Stützbatterie. In der internationalen Automobilindustrie hat sich der englische Ausdruck "Adaptive Cruise Control (ACC)" etabliert, also "Adaptive Geschwindigkeitsregelung". Hierbei stehen oft Sicherheitsaspekte, aber auch die Steigerung des Fahrkomforts im Vordergrund. Ein weiterer Aspekt ist die Verbesserung der Wirtschaftlichkeit.
3. Hochvoltsicherheit - bei abgestelltem E-Auto
Bevor auf den Hochvoltakku zugegriffen werden kann, muss die Hochvoltsicherheit gegeben sein. Damit dies geprüft werden kann, müssen Steuergeräte in Betrieb sein, diese ziehen die gesamte Energie aus der 12V Bordnetzbatterie auf Blei-Säure-Basis.
Ist die 12V Stützbatterie entladen, kann der Bordcomputer nicht hochfahren. Somit wird der Frequenzumrichter nicht gesteuert und ein Start ist unmöglich!
4. Zustandsänderungen durchführen - bei Ausfall vom Hochvoltsystem
Es ist eine zweite Energiequelle im Fahrzeug nötig um gegebenenfalls aus dem sicheren Zustand "Hochvolt aus" den sicheren Zustand "Fahrzeug steht" zu erreichen. Dazu benötigt es: Scheibenwischer, Licht, Bremse, Lenkung, … Das ist eine grundsätzliche Sicherheitsanforderung.
All diese Funktionen müssen garantiert sein, damit das Hochvoltsystem im Sicherheitsfall bei voller Fahrt abgeschaltet werden kann. Viele sicherheitsrelevante Bauteile werden weiter mit Strom versorgt, beispielsweise Abblendlicht, Audio-, Autopilot- und Sicherheitssysteme, alle Motoren die nicht zum Antrieb gehören – Fensterheber, Scheibenwischer, Seitenspiegel, Lenkhilfe, Sitzmotoren, …; weiters Bremskraftverstärker, Innenlicht, Instrumentencluster samt Hauptdisplay, Servolenkung und einige mehr.
5. Mit Elektroauto keine Starthilfe geben! (BEV Battery Electric Vehicle)
Aus technischen Gründen sind die Starthilfepunkte von Elektroautos, falls überhaupt vorhanden, nicht dafür ausgelegt anderen Kfz Starthilfe zu leisten. In diesem Fall bitte besser die Hilfe eines Pannendienstes in Anspruch nehmen. Umgekehrt darf aber ein Verbrenner einem Elektroauto richtig Starthilfe geben.
Noch kurz zum Tag der offenen Türen beim Elektroauto.
Folgende Situation ist gar nicht so selten zu beobachten: Beim Ladevorgang der Li-Ion Antriebsbatterie bleiben die Autotüren offen, die Heizung oder Innenbeleuchtung an, dann kann sich die 12V Bordnetzbatterie entladen, bevor der Li-Ion Antriebsakku vollständig aufgeladen ist. Resultat? Der Ladestecker kann nicht mehr abgezogen werden!
Banner Tipp: Diese Funktion wird über das Bordnetz gesteuert, dieses ist wie der Name schon sagt auch mit der Bordnetzbatterie verbunden.
Gut zu wissen: Je nach E-Auto-Hersteller wird die 12V Starter- und Bordnetzbatterie während der Fahrt durch die Rekuperation (Bremsenergierückgewinnung) geladen und während dem Ladevorgang des Hochvoltakkus immer mit aufgeladen - also unabhängig vom Ladezustand (SOC State Of Charge) - oder erst wenn der Hochvoltakku zu ca. 80% aufgeladen ist. Ein Blick in die Bedienungsanleitung des jeweiligen Elektroautos kann da echt hilfreich sein. Manche E-Autohersteller empfehlen den Hochvoltakku nicht 100% vollzuladen, genau das könnte dann eine mögliche Ursache für teil- bzw. tiefentladene 12V Starter- und Bordnetzbatterien sein.
Austausch einer Bordnetzbatterie
Die Stützbatterie muss je nach E-Autohersteller alle 2-3 Jahre beim Jahresservice ausgetauscht werden. Es ist DER sicherheitsrelevante Bauteil.
Angenommen, wenn nachts auf der Autobahn bei Tempo 130 das Hochvoltsystem aus Sicherheitsgründen abgeschaltet werden würde, muss die Stützbatterie z.B. die Fahrzeugbeleuchtung weiter zuverlässig mit Energie versorgen!
Spätestens wenn am Bordcomputerdisplay die Fehlermeldung „ELEC System prüfen“ (=elektrisches/elektronisches System checken) erscheint, oft in Kombination mit der roten Batteriewarnleuchte ist es höchste Zeit an den Austausch der Stützbatterie zu denken.
Bitte beachten Sie:
Verbauen Sie keinesfalls eine konventionelle Nassbatterie in einem Elektroauto, das serienmäßig mit einer EFB- bzw. AGM-Batterie ausgestattet wurde. Hier ist im Bedarfsfall unbedingt wieder eine EFB- bzw. AGM-Batterie einzusetzen! In identem Gehäuse und ähnlicher Leistungsklasse.
PS: Geringe Abweichungen bei Kapazität bzw. Kaltstart haben keine Auswirkungen auf sichere und optimale Bordnetzversorgung!
Vorbereitung
- Das Elektroauto muss sich im elektrischen/elektronischen „Tiefschlaf“ befinden, um keine Fehlermeldungen zu produzieren.
- Entriegeln Sie als erstes die Fronthaube (aber noch nicht öffnen), zumindest ein Seitenfenster offen lassen*, dann Auto schließen (lassen) und (mit der Keycard in sicherer Entfernung) in etwa 20 Minuten warten. Erst dann Fronthaube öffnen, natürlich ohne eingesteckter Keycard. Bitte beachten: Viele Steuergeräte im Fahrzeug gehen schon in Bereitschaft, wenn die Keycard nur in der Nähe des E-Autos ist!
- Suchen Sie nach der Bordnetzbatterie bzw. entnehmen Sie diese Information der Fahrzeugbetriebsanleitung. Nicht immer ist die Batterie vorne verbaut, sondern kann sich auch im Innenraum/Fahrgastraum bzw. im Kofferraum befinden. Das Procedere puncto Batterietausch bleibt aber unverändert!
- Die Batterie ist in zahlreichen Autos mit einer Plastikabdeckung versehen. Entfernen Sie die Abdeckung.
- Noch ein hochspannender Hinweis: Trennen Sie jetzt die Backupbatterie vom Bordnetz, meist ist eine (orange) Steckverbindung auseinanderzuziehen, das Hochvoltsystem ist somit deaktiviert! Nicht vergessen: Nach erfolgtem Batterietausch Steckverbindung wieder zusammenstecken. Ansonsten gilt generell: Hände weg von Hochvoltkomponenten und -leitungen (an oranger Farbe erkennbar)! Das ist Kfz-Fachleuten mit entsprechender Ausrüstung und Zusatzqualifikation vorbehalten (HV Hochvoltausbildung). Ganz egal ob es sich um nichtelektrotechnische, elektrotechnische Arbeiten oder elektrotechnische Arbeiten unter Spannung handelt (oft mit Nennspannungen von 288 bis über 800V)!
*Noch besser: Lassen Sie eine Tür abgestützt offen, sodass Sie bei Bedarf wieder in das E-Auto reinkommen. Wieso? Abhängig von der Reparatur könnte die 12V Starter- und Bordnetzbatterie abgeklemmt werden. Passiert dies ohne externe Spannungserhaltung, könnten je nach Automodell die Türen verschlossen bleiben! Im schlimmsten Fall dauert jetzt der Werkstattbesuch sonst etwas länger als geplant. Diese Informationen gelten auch für DIY (do it yourself) Service- und Reparaturarbeiten.
So oder ähnlich funktioniert der Batteriewechsel bei einem Elektroauto.
Unsere Empfehlung nach einigen Testfällen in der Praxis:
1. Die alte Batterie ausbauen
Die Bordnetzbatterie erkennen Sie an ihrer Kastenform und den zwei Polen, an welchen Kabel angeschlossen sind. Bei Batterien sind die Polanschlüsse oftmals rot und blau bzw. rot und schwarz gefärbt - der Pluspol ist hierbei immer rot markiert.
Banner Tipp:
Wir empfehlen ausnahmslos, vor dem Abklemmen und Ausbau der Altbatterie, den Einsatz von einem Spannungserhaltungsgerät. Dieses verhindert zuverlässig den Verlust von Fahrzeugdaten. Durch eine Spannungsversorgung über den OBD Stecker (On Board Diagnose) im Fahrzeug.
So bleiben beim Batteriewechsel Fahrzeugdaten wie Navi-Einstellungen, Telefonbuch, Radiosender, elektrische Sitzposition, … erhalten. Weiters erspart diese Vorgangsweise oft die anschließende Löschung des Eintrags "Spannungsunterbrechung" im Fehlerspeicher.
Beim Batteriewechsel ist noch darauf zu achten, dass die alte Batterie durch eine gleichwertige Batterie, bezogen auf die Technologie, Leistungsklasse und Baugröße, ersetzt wird.
Erst Plus oder Minus abklemmen?
Immer den Minuspol zuerst abklemmen! Andernfalls kann es zum Funkenflug oder sogar zum Kurzschluss kommen.
Gehen Sie wie folgt vor:
- Bordnetzbatterie vom Hochvoltakku trennen, meist ist eine Steckverbindung auseinander zu ziehen.
- Schrauben Sie die Mutter vom Minuspol ab und ziehen Sie das schwarze Verbindungskabel ab.
- Lösen Sie die Mutter vom Pluspol, um hier das rote Kabel entfernen zu können.
- Lösen Sie die Schrauben des Halterungssystems.
- Falls vorhanden den Entgasungsschlauch samt Winkelstück von der Batterie entfernen.
- Ist die Batterie nun freigelegt, können Sie diese herausnehmen.
- Achtung: Eine Bordnetzbatterie wiegt ca. zwischen 3 bis 15 Kilogramm. Dies unbedingt berücksichtigen, wenn Sie die Batterie tauschen.
2. Die neue Batterie einbauen
Haben Sie die Altbatterie ausgebaut, gilt es nun, die neue fachgerecht einzubauen. Hierfür setzen Sie den neuen Akku in das Batteriefach ein. Anschließend sollten Sie die Batterie mithilfe des Halterungssystems fixieren und die Halterungsschrauben festziehen. Nun können Sie die neue Batterie anschließen.
3. Die neue Batterie anschließen
Um die neue Batterie anzuschließen, müssen Sie unbedingt in umgekehrter Reihenfolge vorgehen. Sie befestigen also erst das rote Kabel am Pluspol und ziehen die Mutter fest. Anschließend befestigen Sie das schwarze Kabel am Minuspol und ziehen hier ebenfalls Mutter und Schraube fest. Jetzt noch Polfett oder Polspray benutzen, das ist der richtige Zeitpunkt dafür! Bordnetzbatterie mit Hochvoltakku verbinden, meist ist eine Steckverbindung zusammen zu drücken.
Weitere Tipps:
- Eventuell benötigte Poladapter von der alten auf die neue Batterie montieren bzw. vorhandene Polabdeckungen wieder aufsetzen! So können die Pole sicher abgedeckt und vor Kurzschlüssen geschützt werden.
- Wir schreiben die Verwendung eines Entgasungsschlauches bei allen Blei-Säure-Batterien, welche im Innenraum/Fahrgastraum verbaut werden, zwingend vor.
- Einige Fahrzeuge sind mit einem Schlauch, mit aufgestecktem Winkelstück, zur Ableitung der Batteriegase versehen. Trifft das auf Ihr Fahrzeug zu, ist der Schlauch über das Winkelstück in die entsprechende Entgasungsöffnung der Batterie einzustecken. Wenn eine Entgasungsöffnung auf der anderen Seite vorhanden ist, so muss diese mit einem Verschlussstopfen verschlossen werden!
- Schließlich können Sie die Batterieabdeckung wieder anbringen.
4. Nach getaner Arbeit Fronthaube schließen
Fronthaube schließen, Auto öffnen, Spannungserhaltungsgerät entfernen und Bordcomputerdisplay checken. Im Normalfall scheint keine Fehlermeldung auf und Sie können das Elektroauto wie gewohnt starten.
Sollte im Ausnahmefall eine Registrierung der neuen Batterie im Batterie-Energiemanagement-System (BEM) erforderlich sein, ist dies mit unserem BBST Banner Battery Service Tool machbar.
Was sollte man noch beachten:
- Unbedingt die Hinweise auf der Batterie, in der Gebrauchsanweisung und in der Fahrzeugbetriebsanleitung beachten.
- Tragen Sie beim Batterietausch immer Schutzbrille und Handschuhe!
- Ein Halterungssystem ist sinnvoll. So sorgen Sie beim korrekten Einbau dafür, dass die Stützbatterie weder verrutschen noch herausfallen kann.
- Sind die Batterieklemmen korrodiert, sollten diese vor dem Einbau der neuen Batterie gereinigt werden. Dafür können Sie einen Pinsel oder eine kleine Drahtbürste verwenden. Jetzt noch Polfett oder Polspray benutzen, das ist der richtige Zeitpunkt dafür!
- Achten Sie darauf, dass die beiden Pole niemals miteinander verbunden werden. Ein daraus resultierender Kurzschluss sollte versehentlich des öfteren schon passiert sein!
- Nicht immer ist die Stützbatterie vorne verbaut, sondern kann sich auch im Innenraum/Fahrgastraum bzw. Kofferraum befinden. Das Procedere puncto Batterietausch bleibt aber unverändert!
- Feuer, Funken, offenes Licht und Rauchen ist bei diesen Arbeiten verboten!
- Bei Fahrzeugen mit "Keyless-Go" Systemen ist darauf zu achten, dass viele Steuergeräte im Fahrzeug schon in Bereitschaft gehen, wenn die Keycard bzw. der Schlüssel nur in der Nähe des Fahrzeugs sind!
- Bei Batteriewechsel ohne externe Spannungsversorgung bitte beachten: Durch die kurzzeitige Abwesenheit der 12V Bordnetzbatterie und daraus resultierender Spannungsunterbrechung verliert bei manchen E-Automodellen der Bordcomputer die Werte der Tageskilometerzähler A und B und somit auch alles, was damit zusammenhängt, insbesondere den aktuellen Durchschnittsverbrauch und die verbrauchte Energiemenge seit dem letzten Reset. Diese Werte sollte man sich gegebenenfalls vorher notieren, wenn man sie braucht. Nach dem Batterietausch ist der Bordcomputer zurückgesetzt und fängt wieder neu an, den Durchschnittsverbrauch zu ermitteln und die Reichweitenprognose zu individualisieren.
Ansonsten gilt generell: Hände weg von Hochvoltkomponenten und -leitungen (an oranger Farbe erkennbar)! Das ist Kfz-Fachleuten mit entsprechender Ausrüstung und Zusatzqualifikation vorbehalten (HV Hochvoltausbildung). Ganz egal ob es sich um nichtelektrotechnische, elektrotechnische Arbeiten oder elektrotechnische Arbeiten unter Spannung handelt (oft mit Nennspannungen von 288 bis über 800V)!
Weitere informative Details werden wir noch zeitnah im Selbstversuch abklären und diese Informationen speziell für Sie laufend aktualisieren.
Eine Altbatterie richtig entsorgen.
Sie, als Konsument, können die alte Bordnetzbatterie unentgeltlich bei jedem Banner Vertriebspartner zurückgeben, unabhängig welcher Marke. Umweltschonendstes Recycling ist somit garantiert.
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