Batterie-Analyse: Die Vermessung der HV-Batterie

Es gibt immer mehr gebrauchte Elektroautos auf dem Markt. Deren Restwert lässt sich allerdings nur schwer bestimmen, denn im Gegensatz zum klassischen Verbrenner gibt es beim Elektroauto einen gewaltigen Unsicherheitsfaktor, der bis zu 50 Prozent des Fahrzeugpreises ausmachen kann: die Traktionsbatterie. Diese ist nicht nur groß, schwer und teuer, sondern zugleich auch seine Achillesferse. Was nutzt schließlich ein gepflegter gebrauchter Stromer, wenn die Batterie verschlissen ist und die Reichweite beim Fahren nur so dahinschmilzt? Die Gesundheit der Traktionsbatterie ist daher eines der wichtigsten Kriterien beim Kauf eines gebrauchten Elektroautos. Umgekehrt kostet die Unkenntnis über den Zustand der HV-Batterie bares Geld, schließlich muss, wer den Zustand der Batterie nicht kennt, vom Schlimmsten ausgehen. Gerade auf dem Gebrauchtwagenmarkt ist das Wissen um den Zustand der HV-Batterie also Gold wert - und muss ähnlich aufwendig geschürft werden. Zwei, die sich auf die Suche nach diesem Batterie-Gold gemacht haben, sind Dr. Stephan Rohr und Dr. Michael Baumann. Gemeinsam gründeten sie im Jahr 2018 den Analytik-Software-Hersteller Twaice. "Wir sind der festen Überzeugung, dass alle Marktteilnehmer davon profitieren, wenn es mehr Transparenz über die Batterielebensdauer von Elektrofahrzeugen gibt. Denn das sorgt für mehr Vertrauen", erklärt Rohr. Und Vertrauen braucht es, denn aktuell ist die Batteriegesundheit eine Art Blackbox - und Möglichkeiten, diese nachhaltig zu schädigen, gibt es genug. Besonders hohe Temperaturen, besonders tiefe Temperaturen und auch das schnelle Laden an der DC-Ladesäule haben beispielsweise einen negativen Einfluss auf die Batteriegesundheit, um nur einige wenige Faktoren zu nennen. Welchen Belastungen die Batterie im Elektroauto tatsächlich ausgesetzt ist und wie sich das ganz konkret auf deren Lebensdauer und Gesundheit auswirkt, ist für die Fahrzeughersteller aufgrund der verschiedenen Nutzerprofile schwierig vorauszusagen. Dies führt dazu, dass sie die im Fahrzeug verbauten Stromspeicher überdimensionieren. Große Unterschiede bei der Batteriegesundheit Im Zusammenhang mit der Ermittlung der Batteriegesundheit kommt dabei noch ein weiteres Problem hinzu: Elektroautos werden in zahlreiche Länder mit unterschiedlichen klimatischen Bedingungen verkauft, und auch das Fahr- und Ladeverhalten ihrer Nutzer kann sich stark unterscheiden. "Der Stress auf die Batterie ist ganz unterschiedlich", fasst Rohr die Problematik zusammen. Ein Unterschied in der verbleibenden Restkapazität der Batterie von sieben Prozentpunkten nach wenigen Jahren sei selbst in ähnlichen Breitengraden bei ähnlichen Fahrprofilen durchaus möglich. Ungleich höher fällt der Unterschied aus, wenn die Bedingungen, unter denen das Elektroauto betrieben wird, divergieren. Gründe, den Zustand der HV-Batterie genau zu kennen, gibt es also genug. Bei der Ermittlung desselben hapert es aktuell allerdings noch, denn so einfach wie beim Smartphone funktioniert dies nämlich längst nicht. "Nach unseren Erfahrungen zeigen sich in SoH-Werten aus BMS-Daten oft saisonale Effekte, da die verfügbare Kapazität durch die Außentemperatur beschränkt wird und damit im Winter geringere Batteriekapazitäten zur Verfügung stehen als im Sommer. Allerdings ist dies nicht durch einen verminderten Gesundheitszustand geschuldet, sondern durch die zugrundeliegende Physik. Da das BMS diese Effekte allerdings nicht komplett berücksichtigen kann, ergeben sich Ungenauigkeiten im Betrieb", so Rohr. Eine präzise Ermittlung des SoH ("State of Health") ist damit also nicht möglich - und muss es auch nicht, denn das BMS (Batterie-Managementsystem) dient vorrangig dazu, den sicheren Betrieb der Traktionsbatterie sicherstellen. Der Ansatz von Twaice ist daher ein anderer: ein digitaler Zwilling der Traktionsbatterie. Digitaler Zwilling Beim digitalen Zwilling von Twaice handelt es sich im Prinzip um ein modellbasiertes Abbild der Traktionsbatterie, welches laufend mit Messdaten aktualisiert wird. Die Basis hierfür bildet eine detaillierte Nutzungsanalyse der Traktionsbatterie. Die gesammelten Daten werden dann von analytischen Algorithmen und künstlicher Intelligenz aufbereitet. "Jede Zelle bilden wir so ab. Diesen digitalen Zwilling kann man in der Entwicklung nutzen, um Benchmarks oder Ähnliches zu machen, man kann ihn aber auch im In-Life nutzen", erklärt Rohr. Das Ergebnis ist ein Einblick in das Innenleben der Batterie, mit dem sich nicht nur präzise Aussagen zum SoH treffen, sondern auch eine zuverlässige Prognose der Restlebensdauer abgeben lassen. TÜV Rheinland als Partner Die Batterie-Expertise des Münchener Start-ups hat man auch beim TÜV Rheinland erkannt. In seinem frisch gegründeten Tochterunternehmen Batterie Check GmbH fungiert Twaice als Technologiepartner. Ziel der Kooperation ist es, den State of Health und damit den wirtschaftlichen Restwert von Elektroautos zu bestimmen. In Autohäusern und Werkstätten soll das System via Dongle nach einer kurzen Ladephase innerhalb von 60 Minuten dazu in der Lage sein, einen Einblick in die Batteriegesundheit zu gewährleisten. Das Ergebnis wird mittels TÜV-Zertifikat bestätigt. "Das ist Intelligenz, die wir mitbringen", erklärt Rohr. Ein solches Zertifikat kann im Zweifel auch Klarheit darüber schaffen, ob es sich, beispielsweise aufgrund einer deutlich unterdurchschnittlichen Gesundheit der Traktionsbatterie, um einen Garantiefall handelt oder nicht. Andere Wettbewerber ent- und beladen die Traktionsbatterien hingegen komplett, um anschließend Rückschlüsse auf die Leistungsfähigkeit der Batterie zu ziehen. "Das ist verrückt", so Rohr, "schließlich sind es mitunter 100 kWh und mehr, die hier umgewälzt werden müssen." Kurzfassung Beim Analytik-Software-Hersteller Twaice analysiert man das wichtigste Bauteil eines Elektroautos: die Batterie. Gemeinsam mit dem TÜV Rheinland haben die Münchener einen Batterietest entwickelt, der einen genauen Einblick in die Gesundheit der Traktionsbatterie gewährt.

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