Wenn die Energie versagt: Praxisbericht über Batteriedefekte bei einem Elektrofahrzeug

Ein Batteriedefekt kann den reibungslosen Ablauf einer Fahrt mit einem Elektrofahrzeug erheblich beeinträchtigen. Doch wie äußert sich ein solcher Defekt tatsächlich in der Praxis, und welche Auswirkungen hat er konkret auf den Fahrer?

DI Nikolaus Mayerhofer

In diesem Blogbeitrag werfen wir einen genauen Blick auf die Realität von Batteriedefekten. Von ersten Anzeichen bis hin zu den unmittelbaren Konsequenzen für den Fahrer beleuchten wir die verschiedenen Facetten dieses technischen Problems.

Im diesen Beitrag präsentieren wir in einem detaillierten Prüfbericht technische Erkenntnisse sowie wertvolle Empfehlungen zur Behebung. Diese basieren auf unseren Tests an einem Fahrzeug, das im November 2023 unter die Lupe genommen wurde.

Bleiben Sie am Ball, um mehr über die Welt der Elektrofahrzeuge und die Herausforderungen im Umgang mit Batteriedefekten zu erfahren. Das Verständnis kann nicht nur die Fahrerfahrung verbessern, sondern auch dazu beitragen, mögliche Probleme frühzeitig zu erkennen und zu bewältigen.

AVILOO Box Nummer: AB-21-04-00077 (Prüfgerät)
Baujahr 2021
Berichtersteller: DI Nikolaus Mayerhofer, CTO
PRÜFBERICHT zu XXXXXXXXXXU009001
Fehlerbild: Geringe Reichweite
Ursache: Niedriger SOH

Kurzfassung der Analyse:

Der Kunde äußerte Bedenken hinsichtlich der geringen Reichweite seines Fahrzeugs und eines erheblichen Reichweitenverlusts innerhalb von 8 Monaten. Ein erstmaliger PREMIUM Test am 6. März 2023 ergab einen akzeptablen State of Health (SoH) von 91% bei einem Kilometerstand von 50.571 km. Acht Monate später, bei einer erneuten PREMIUM-Testdurchführung, wurde ein SoH von 80% festgestellt, während der Kilometerstand 74.706 km betrug. Die signifikante Verschlechterung des SoH ist deutlich abweichend von normalen Erwartungen.
Die Zellspannungsspreizung betrug bei einem Ladezustand von 4% beachtliche 120 mV. Diese hohe Spreizung führt zu einer etwa 12%igen Verschlechterung des SoH und infolgedessen zu einer um 12% reduzierten Reichweite.
Zur Datenaufnahme wurde eine AVILOO Box am OBD-II-Port des Fahrzeuges angeschlossen, und ein PREMIUM Test durchgeführt. Vor dem Start jedes PREMIUM Tests wurde die Batterie auf 100% geladen und anschließend auf unter 10% entladen.
Die kontinuierliche Aufzeichnung der Batteriedaten während der Tests erfolgte für den ersten Test vom 6. März 2023 bis zum 13. März 2023 und für den zweiten Test vom 4. November 2023 bis zum 9. November 2023. Die vorliegenden Ergebnisse weisen auf potenzielle Probleme mit der Batterie hin, die eine eingehende Untersuchung und weitere Tests erfordern, um die Ursache der ungewöhnlichen Verschlechterung zu identifizieren und geeignete Maßnahmen zur Behebung einzuleiten.

Details

Während der Testfahrt wurde der Entladebereich von 6 bis 5% State of Charge (SoC) in einem Diagramm visualisiert. Der hellblaue Bereich im Diagramm zeigt die Zellstreuung, die durchgehend bei etwa 120 mV liegt. Die untere Linie repräsentiert die auffällige Zelle 109, die im gesamten Entladungsbereich die niedrigste Zellspannung aufweist. Die oberen blauen Linien repräsentieren willkürlich ausgewählte Vergleichszellen im Batteriepack. Sie liegen stets im oberen Bereich der Spannungswerte befinden.

Grafik 1.

Im folgenden Diagramm ist deutlich ersichtlich, dass die Zellspannung von Zelle 109 kontinuierlich die minimalen Spannungswerte beibehält und dabei durchgängig einen Offset aufweist. Zu Beginn dieses Entladungsbereichs, der von 35% bis 5% reicht, beträgt der Offset lediglich 20 mV. Es fällt auf, dass der Offset der auffälligen Zelle 109 mit fortschreitender Entladung zunimmt.

Grafik 2.

In den nachfolgenden Tabellen sind sämtliche Zellspannungen am Ende der Entladung bei einem SoC von 5% sowie nach einer Erholungsphase von etwa 1 Minute gelistet. Zu diesem Zeitpunkt lag der Laststrom im Bereich von -3A bis 0A, also äußerst gering.

Tabelle 1.

Folgende Auffälligkeiten sind zu bemerken:
- Mehrheit der Zellspannungen liegt bei 3,46V (grün markiert)
- Die Zellspanngen der Zellen 001 bis 006 liegen bei 3,50V (orange markiert)
- Die Zellspanngen der Zellen 091 bis 096 liegen bei 3,50V(orange markiert)
- Die Zellspannung 109 liegt bei nur 3,38V (rot markiert)

Tabelle 2.

In der obenstehender Tabelle sind die Auffälligkeiten am Ende zusammengefasst und rot hervorgehoben.
Bei der erstmaligen Durchführung des PREMIUM Tests am 6. März wurde bereits bei einem Ladezustand von 100% eine leichte Zellspreizung von 20 mV festgestellt. Bis zum Ende der Entladung (der Kunde fuhr bis 0,5%) erhöhte sich die Spreizung auf 40 mV.

Zertifikat 1.

Der Kunde wiederholte den PREMIUM Test acht Monate später und das Ergebnis lag nur mehr bei 80%. Auffällig sind hier die Zellspannungsspreizungen.

Zertifikat 2.

Conclusio:

Es liegt mindestens ein Defekt auf der Zellebene 109 vor, da die Zellspannung dort erheblich geringer ist als bei allen anderen Zellebenen. Zusätzlich sind auch die Zellebenen 1 bis 6 und 91 bis 96 auffällig, da ihre Zellspannungen leicht über dem Durchschnitt liegen. Es wird empfohlen zu prüfen, ob in letzter Zeit Module ausgetauscht wurden (Zellen 1 bis 6 und 91 bis 96 auffällig) und ob das integrierte Balancing die Ladezustände noch an die Mehrheit anpasst.
Basierend auf den vorliegenden Informationen lässt sich schließen, dass die Module auf den Zellenebenen 1 bis 6 sowie 91 bis 96 betroffen sind. Des Weiteren wird festgestellt, dass das Modul in dem Zellebene 109 integriert ist ausgetauscht werden muß. Nach dem Modultausch könnte sich ein erheblich verbesserter State of Health (SoH) ergeben, idealerweise bis zu 90 %. Es ist auf jeden Fall ratsam, nach der Reparatur zur Verifikation der erfolgreichen Reparatur einen erneuten PREMIUM Test durchzuführen.