E-Auto’s bleiben bei 0° mit leerem Akku stehen ….

Oder, wie man mit falscher Fehlermeldung unnötig in die Werkstatt getrieben wird. Betrifft Renault Twingo Z.E, aber wohl auch Renault Zoe. Wir fahren neben dem Tesla auch seit nunmehr etwas über 3.5 Jahren einen Renault Twingo Z.E. Anzumerken: Nach 3.5 Jahren das erste Problem mit dem Wagen.

Nun hatten wir plötzlich die morgens bei Temperaturen unter 0° beim Startversuch folgende Anzeige im Display und nichts ging. Es leuchtete die „Warnleuchte Antriebsbatterie“; Oje, da ist wohl nun hier ein größeres Problem zu erwarten.

Kurz überlegt – Hauptschütze der Antriebsbatterie ziehen nicht an, ergo, muss möglicherweise ein Problem der 12V Stromversorgung vorliegen. Zumal der Wagen am Vortag noch tadellos lief.

Eigentlich sollte dann eigentlich die „Warnleuchte 12V-Batterie“ aufleuchten, tat sie aber nicht. Also die Motorhaube auf und Spannung an der 12V-Batterie messen, 10.4V, also Batterie leer.

 

Womit bewiesen wäre,

das E-Auto’s bei unter 0° Celsius mit leerem Akku stehen bleiben,

die ewig Gestrigen und Anti-E-Auto-Schwurbler haben also recht!

 

Schritt 1

Also Ladegerät geholt und angehängt. Spannung steigt recht schnell auf  über 14V, aber es fließt kaum Ladestrom (gemessen mit DC-Stromzange) ca. 0.5A. OK dachte ich, liegt wohl an der Temperatur, warten wir mal ein Weilchen.

Anmerkung: In einschlägigen Foren liest man, das kein externes Ladegerät angeschlossen werden darf – das ist Nonsense – ob die Batterie Spannung bringt oder ein Ladegerät ist völlig egal, der OnBoard-Lader kann das nicht unterscheiden. OK, Ladegerät anschließen und dann dieses erst einschalten, so treten definitiv keine zu hohe Leerlaufspannungen auf. Und halt was „G’scheites“ als Ladegerät verwenden, ein 30 Jahre alter „Brumm“-Lader (Trafo mit Selen-Gleichrichter) kann schon die Elektronik des OnBoard-Chargers zerstören.

Nach zwei Stunden Laden dann Zündschlüssel rumgedreht, Fahrzeug startet – Hochvoltschütze ziehen an. Ladegerät am 12V-Akku zuvor abgehängt und nach Starten des Fahrzeuges die Spannung an der 12V-Batterie gemessen, genau 13.65V, der OnBoard-Charger liefert genau die optimale Erhaltungsladespannung. Aber mit dem Wert für 20°C Temperatur, bei 0° Celsius (was wir in etwa hatten) sollte diese bei etwa 13.90V liegen, Temperaturanpassung der Ladespannung beträgt etwa -12mV/K für Bleibatterien mit 6 Zellen (im Bereich +40°C bis -10°C). Also mal wieder ein „dummes“ Ladegerät.

Alleine dieser Umstand kann/könnte im Winter schon dazu führen, das die 12V-Batterie nicht ausreichend nachgeladen wird. Ich dachte zu diesem Zeitpunkt, der OnBoard-Charger wäre nur zweistufig, das geht, auch mit Erhaltungsladespannungswert wird ein Bleiakku voll, meist aber nur zu 95% – die restlichen 5% brauchen extrem lange. Vorteil hier, man treibt die Batterie nicht in die Gasung, der Wasserverlust ist deutlich niedriger. Wäre hier machbar, denn die Batterie muss keine Start-Ströme liefern – ein E-Auto hat ja keinen Anlasser. Es müssen nur die Hochvoltschütze anziehen, danach wird sofort der OnBoard-Charger für die 12V aktiv und übernimmt den zu liefernden Strom.

Nun eine Probefahrt gemacht, die Warnleuchte „Antriebsbatterie“ blieb aber an – da müssen wir wohl in die Werkstatt um den Fehler rücksetzen zu lassen.

Schritt 2

Die 12V Batterie dann nochmals 24h geladen, bei Temperaturen um die 0° Celsius. Dies führte dann zu einem Ladezustand, der rund eine Woche ausreichte, bis nun wirklich die richtige Warnleuchte aufleuchtete, nämlich das die 12V-Batterie leer sei.

Zwischenzeitlich wurde der Antriebsakku auch an der Wallbox geladen und siehe da, die Fehlermeldung „Antriebsbatterie“ verschwand. Hierbei habe ich auch überprüft, ob beim Laden der Hochvoltbatterie auch die 12V-Batterie geladen wird, dies kann bejaht werden, allerdings hatte ich wieder nur die 13.65V Ladespannung gemessen, bei Ladeströmen unter einem Ampere.

Am Fahrzeug verbaut ist/war eine normale offene Blei-Starterbatterie mit 50Ah und einem Startstrom von 540A (eine „wartungsarme“, d.h. kein Wasser nachfüllbar), flüssiger Elektrolyt.

Für diese Anwendung wäre aber eine VRLA-Batterie (als Starterbatterie auch als AGM bezeichnet, VRLA – Valve Regulated Lead Acid – ventilgeregelte Blei-Säure Batterie) jedoch die Richtigere. Diese ist dicht (Überdruckventil) und verliert somit kein Wasser (auch eine VRLA mit im Glasvlies gebundenen Elektrolyt kann Wasser verlieren, wenn sie über das Überdruckventil abbläst) und ist somit wesentlich zyklenfester als eine Offene. Und nein, eine VRLA braucht keine anderen Ladeparameter im Vergleich zur offenen Bleibatterie mit flüssigem Elektrolyt. Normale VRLA halten den Gasdruck aus, der bei Ladung mit bis zu 14.4/14.8V entsteht und blasen nicht über ihr Überdruckventil ab. VRLA mit der Benennung AGM sind meist für Fahrzeuge mit Start-/Stopp-System gebaut, diese halten dann kurzzeitig Ladespannungen bis 16V aus, d.h. ihr Überdruckventil hält noch höherer innere Drücke aus (Diese hohen Ladespannungen werden verwendet um in kürzester Zeit die Energie eines Start-Vorgangs wieder einzuladen (ca. 1-1.5Ah), es könnte ja gleich der nächste Stopp mit Motorabschaltung kommen).

Schritt 3 – Neue 12V-Batterie

Zurück zum VRLA, ich habe eine solche bestellt. Das es eine Exide wurde, lag einfach an der Verfügbarkeit und dem Preis. Im Renault-Kundendienst würde die Batterie sowieso zum nächsten Kundendiensttermin getauscht, laut Serviceplan alle vier Jahre fällig. Und so sind auf jeden Fall die aktuellen kältebedingten Kapazitätsprobleme beseitigt. 

Beim Einbau habe ich dann als erstes festgestellt, das die neue Batterie deutlich schwerer ist, als die alte verbaute. Die neue hat zwar 60Ah, also etwas dickere Bleiplatten, aber dennoch war die alte Batterie im Vergleich zu leicht. Habe dann an dieser mal die Zellen geöffnet und siehe da – totgekocht – massiver Wassermangel und somit natürlich auch Elektrolytmangel. Daher so leicht und nun auch klar, warum sie keine Kapazität mehr hat und auch kaum noch Ladestrom aufnimmt.

Nach Einbau der neuen Batterie, die ich zuvor 24h mit 13.65V bei Raumtemperatur nachgeladen hatte und somit sicher zu 95% voll war, den Zündschlüssel rumgedreht und festgestellt, das der OnBoard-Charger doch dreistufig (Konstantstrom – Überladephase – Erhaltungsladephase) ist, also eine Überladephase hat, allerdings mit 14.70V – zu viel für eine offene Bleibatterie mit flüssigem Elektrolyt, also ist hier eine VRLA definitiv die Richtige. Kein Wunder, das die dann maximal 4 Jahre hält, die wird mit den vielen Zyklen durch den Kurzstreckenverkehr und das im Schnitt alle 2 Tage Antriebsakku laden, regelrecht tot gekocht.

Hierbei auch festgestellt, das nun vernünftige Ladeströme von 5-7 Ampere, trotz des hohen Ladezustandes der neune Batterie, fließen.

Fazit 1  

• Traurig ist, das die Fahrzeughersteller immer noch ungeeignete Ladesysteme verwenden, eine Ladespannungsanpassung über die Temperatur sichert die Ladung bei Kälte, aber verhindert auch die Überladung bei höheren Temperaturen (Oder soll man unterstellen, das ja dadurch für die Werkstätten Umsatz generiert wird).
• Ebenso traurig ist, das eine Batterietype verbaut wird, die eigentlich nicht zu den Ladespannungen des OnBoard-Chargers passt, 14.7V in der Überladephase sind definitiv zu viel für klassische Bleibatterien mit flüssigem Elektrolyt.
• Damit produziert man nur unnötig Müll (auch wenn Batterien recycelt werden), mit korrekter Typenauswahl und korrekter Ladetechnik würde solch eine Batterie durchaus 6-8 Jahre halten. Stichwort: Resourcen schonen durch lange Nutzungsdauer
• Gut ist, das nun eine passende Batterietype verbaut werden konnte, im Renault-Kundendienst hätten sie (mit Sicherheit) wieder eine offene mit flüssigem Elektrolyt verbaut und sie wäre garantiert mindestens doppelt so teuer geworden, zzgl. der Einbaukosten.
• Wichtig ist, immer zuerst das 12V-System überprüfen, auch wenn ein Fehler an der Hochvoltbatterie (Antriebsbatterie) angezeigt wird.

Fazit 2

Nahezu alle BEV haben im 12V-System immer noch altmodische und eigentlich viel zu große (und somit unnötig schwere) 12V-Batterien verbaut.

Allen gemeinsam ist, das diese Batterien meist keine vier Jahre halten – die Fahrzeug-Foren im Internet sind voll mit Foreneinträgen zu Problemen mit der 12V-Batterie.

Betrifft auch Fahrzeuge in der Preisklasse jenseits der 50k€ Marke.

Es würde hier eigentlich eine kleine LiION oder LFP (Vorsicht hier mit den Anwendungstemperaturbereichen, es müssen LFP sein, die auch bei Temperaturen unter 0°C geladen werden können) reichen, denn es muss ja nur abgesichert sein, das die Hochvoltschütze angesteuert werden können. Natürlich müssen die Ruheströme (Vampirströme)der Bordelektrik auch niedrig sein, um eine kleine Batterie verwenden zu können, wie sie z.B. jeder TESLA ab Baujahr 2022 in allen Modellen verbaut.

TESLA kann übrigens den 12V-Akku (ist dort ein 16V-System, da der Akkupack aus vier LiION-Zellen besteht, die zwecks Haltbarkeit nur auf 15.9V maximal geladen werden) auch dann laden, wenn die Hochvoltschütze abgeschaltet sind, kann also den kleinen Akku auch laden, wenn das Fahrzeug lange inaktiv steht.

P.S. Ich hatte überlegt, die 12V-Batterie gegen eine LFP zu tauschen, hier favorisiert ein 12V-Zellpack von Winston (ohne BMS), die LiFeYPo4 Zellen dieses Herstellers kann man bis -25°C laden. Allerdings hat diese Batterie den Pluspol links. Den seitenverkehrten Einbau hätte ich erst prüfen müssen, ob die Anschlüsse dann noch passen. LFP-Batterien mit Heizung sind in den notwendigen Abmessungen zwar zu bekommen, aufgrund der hohen Kapazitäten (ab 80Ah) aber sehr teuer.

Daher dann doch die Wahl der „veralteten“ Batterietechnik – halt optimiert als VRLA – muss reichen.