Ermüden Akkus oder gehen eher einzelne Zellen kaputt?

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Ermüden Akkus oder gehen eher einzelne Zellen kaputt?

Beitragvon DonDonaldi » So 12. Jun 2016, 07:34

Wir sind uns noch nicht ganz sicher und es geht indirekt wieder mal ;) um das Thema Akku Haltbarkeit.
Der Austausch einzelner Zellen ist logischerweise günstiger als der ganze Akku. Und wenn es nach maximal 3-5 Jahren passiert greift ja evt. auch oft die Garantie. Dann wird eine (oder bei Bedarf) mehrere neue Zellen eingebaut.
Nur das Umfeld sprich die anderen Zellen sind ja trotzdem schon bis 5 Jahre in diesem Fall alt. Welchen Nutzen hat dann eigentlich der Tausch einzelner Zellen langfristig? Ermüden die blöd gesprochen nicht mehr oder weniger gleichmäßig?

Uns ist auch klar das jeder Akku wie eine CPU auch ein "Individuum" ist.

Abgesehen davon ist unterm Strich doch sicher teurer am Ende alle Zellen alle getauscht zu haben als einen neuen Akku zu verbauen?

Oder geht es darum die Kosten zu im Vergleich homöopathischen Kosten aufzuteilen und so zumindest gefühlt abzumildern?
Wenn am Ende jede Zelle ermüdet wäre es doch vorteilhaft wenn dies so gleichmäßig geschieht, dass man dann nach einer gewissen Anzahl Ladezyklen den ganzen Akku tauscht und bei Null anfängt und der alte Akku eine Second life Karriere hinlegen kann.

Aber beim mitlesen haben wir den Eindruck das es dazu zumindest zwei versch. Ansichten zu geben scheint. Natürlich muss man eine defekt Zelle tauschen aber darum geht es nicht. Was ist eher die Regel? Der gesamte Akku ermüdet gleichzeitig, oder einzelne Zellen geben vorher den Geist auf und erzwingen Handlungsbedarf?
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Re: Ermüden Akkus oder gehen eher einzelne Zellen kaputt?

Beitragvon PowerTower » So 12. Jun 2016, 08:21

Ein qualitativ hochwertiger und homogener Akkusatz, bei dem alle Zellen aus der gleichen Produktionscharge stammen, altert normalerweise sehr gleichmäßig, so dass dieser nach vielen Jahren planmäßig komplett ersetzt werden kann. Manchmal kommt es aber vor, dass einzelne Zellen ein Eigenleben entwickeln und aufgrund eines Qualitätsmangels in der Produktion oder auch aufgrund unterschiedlicher thermischer Eigenschaften im Akkupack - einige Zellen werden besser gekühlt als andere - ein abweichendes Alterungsverhalten aufweisen. Folgende zwei Szenarios sind dazu hier im Forum beschrieben.

Szenario 1: inhomogener Akkusatz (=absolute Katastrophe)
Ich kann dir dazu nur meine persönlichen Erfahrungen schildern, die ich auch hier niedergeschrieben habe.

2012 stand für mich fest: ich will ein Elektroauto für wenig Geld. Bekommen habe ich das auch. Bereits im ersten Winter konnte ich der BMS Anzeige einen enormen Drift der Zellspannungen sowohl unter Last als auch im Ruhezustand entnehmen. Was ich zum damaligen Zeitpunkt nicht wusste war, dass der Akkusatz keineswegs homogen zusammengestellt wurde. Also haben wir den Akku geöffnet und analysiert, gefunden haben wir 2007er, 2008er und 2011er Zellen. Scheinbar hat der Vorbesitzer seine Restbestände loswerden wollen und die Zellen eingebaut, die er gerade im Regal finden konnte.

Damit fing das Dilemma an. Wir tauschten die offensichtlich zwei schlechtesten Zellen, gegen neue 2012er Modelle. Das war zum damaligen Zeitpunkt eine reine Kostenfrage, denn alle 2007er und 2008er Zellen zu ersetzen wäre locker eine vierstellige Summe geworden. So konnte ich dann auch gut ein Jahr weiterfahren, aber es war nach wie vor ein großer Drift der Zellspannungen vorhanden und es konnten kaum 70% der Nennkapazität entnommen werden. Ich habe also nebenbei etwas Geld angespart und dann entschieden, für 2.500 Euro eine größere Umrüstung vorzunehmen. Danach hatte ich nur noch 2011er, 2012er und 2013er Zellen im Auto. Jetzt erst merkte ich, dass die 2011er Zellen auch nicht mehr im einwandfreien Zustand waren, da dies vorher von den noch viel schlechteren Werten der 2007er und 2008er Zellen verschleiert wurde. Vor Allem im Winter wiesen die 2011er Zellen einen deutlich höheren Innenwiderstand auf und beschränkten Leistungsfähigkeit und Reichweite des Fahrzeugs. Natürlich trotzdem auf einem viel besseren Niveau, als dies vor der Umrüstung der Fall war.

Seitdem habe ich mir geschworen, keine inhomogenen Akkusätze mehr zu verwenden, weil man dann aller 1-2 Jahre in der Werkstatt steht und wieder nur Kosmetik betreibt, wohlwissend, dass das Ergebnis nicht 100% nachhaltig und auf Dauer zufriedenstellend sein wird. Es kam dann nochmal die Idee auf, alle Zellen gegen 2015er Modelle zu tauschen und damit dauerhaft für Ruhe zu sorgen. Das hätte aber mal eben 8.000 Euro an Investitionen bedeutet - für einen 13 kWh Akku. In Anbetracht des Fahrzeugalters musste ich dann leider feststellen, dass es besser ist sich nach einer Alternative umzusehen. Die gebrauchten Zellen fanden trotz teilweise nur 60% Restkapazität für einen fairen Preis immer einen dankbaren Abnehmer.

Szenario 2: homogener Akkusatz mit Ausreißer
Eine andere Erfahrung machte Forenmitglied me68 bei seinem C-Zero. Hier schwächelte bei einem homogenen Akkusatz eine Zelle und diese wurde gegen ein anderes Modell getauscht. Das scheint gut funktioniert zu haben. Andererseits sind erst Langzeittests wirklich aussagekräftig. Wenn auch er dann anfängt, aller paar Jahre Zellen zu tauschen, dann führt das letztendlich zur gleichen Situation wie bei mir. Bin gespannt.

-----------------------------------

In einem aktuellen Elektrofahrzeug gibt es teilweise parallele Stränge von zwei (z.B. ZOE, Leaf, e-up!), drei (e-Golf) oder vielen (Model S) Zellen, so dass in diesem Fall ein Absinken der Leistungsfähigkeit einer einzelnen Zelle in Maßen abgefedert werden kann. Bei einer reinen Reihenschaltung von Zellen wird ein solcher Mangel unmittelbar aufgedeckt.
Zuletzt geändert von PowerTower am So 12. Jun 2016, 09:07, insgesamt 1-mal geändert.
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Re: Ermüden Akkus oder gehen eher einzelne Zellen kaputt?

Beitragvon bm3 » So 12. Jun 2016, 09:07

Hängt auch bei allen Zellen aus einer Produktionscharge noch von der Fertigungsqualität,also den Fertigungsbedingungen und Toleranzen beim Zellhersteller ab. Da gibt es erfahrungsmäßig große Unterschiede. Beispielsweise hat das LG Chem bisher ganz wunderbar im Griff, Samsung vermutlich auch, dass sind Profis, manche CN-Hersteller dagegen an deren LiFe-Akkus man als Bastler so kommt, naja. :?
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Re: Ermüden Akkus oder gehen eher einzelne Zellen kaputt?

Beitragvon DonDonaldi » Mo 13. Jun 2016, 16:41

@bm3
Was ist ein CN-Hersteller? China?

@PowerTower
Ja das mit den inhomogenen Akkusätzen klingt in der Tat alptraumhaft. Aber wenn Zellen defekt sind werden die ja getauscht (z.B. in der Garantie). Wer garantiert einem das es dann nicht auch inhomogen wird und am Ende der erste Tausch nur der Anfang vom Ende war?
Wenn man keine Möglichkeit hat den Akku selbst zu untersuchen ist man ja auf den Händler bzw. die Werkstatt angewiesen.
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Re: Ermüden Akkus oder gehen eher einzelne Zellen kaputt?

Beitragvon me68 » Mo 13. Jun 2016, 17:18

Hallo!

In meinem Fall war wirklich die Zelle 23 defekt: der Isolator wird m.W. unter Reinraumbedingungen produziert und fertige Zellen werden auch getestet - ob stichprobenmässig oder alle, kann ich allerdings nicht sagen. Dennoch kann dabei, wie bei mir, eine Zelle mit einem "Gen-Defekt" verbaut werden, welche dann früher oder später über den Jordan wandert. Also ein echter Defekt. Jetzt kommt es natürlich noch auf die Werkstätte an soetwas auch richtig zu diagnostizieren. Hmmmm .... da hapert es z.Zt. gewaltig. Und - im meinem Fall - waren die Garantieansprüche auch schon verwirkt: 5 Jahre oder 50.000km. Mit 64.000km auf der Uhr war nur mehr Kulanz möglich - das Angebot war aber nicht sonderlich kundenfreundlich, würde ich mal formulieren.

Mit der Werkstätte hatte ich wenig gute Erfahrung gemacht. Hätte mich eigentlich auch überrascht, wenn es anders gewesen wäre. Das Autohaus hat eine Handvoll Autos verkauft und macht Standard-Service - konkret Sichtkontrollen. Was soll man da schon groß von dem Hyper-Exoten wissen. So waren die Augen des Werkstatt-Meisters auch entsprechend groß, als ich ihm gebeten habe die Zelle 23 zu tauschen. Woher ich das wisse und überhaupt ...

Üblich sollte - bei entsprechend hochwertiger Produktion und gleichmässigen Temperaturbedingungen für alle Zellen im Betrieb - auch ein gleichmässiger Verschleiss sein.

Martin
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Re: Ermüden Akkus oder gehen eher einzelne Zellen kaputt?

Beitragvon iOnier » Mo 13. Jun 2016, 17:49

.cn ist im Internet die top-level-domain China.
Aber wenn Zellen defekt sind werden die ja getauscht (z.B. in der Garantie). Wer garantiert einem das es dann nicht auch inhomogen wird
Niemand :-) Aber:
und am Ende der erste Tausch nur der Anfang vom Ende war?
Warum sollte das so sein? Wenn Du in Deiner Fahrbatterie einen Akkusatz mit ab Werk einzelnen defekten Zellen hast, dann wird das recht schnell auffallen, da sie ja rapide degradieren und bei einer reinen Reihenschaltungsbatterie (wie bei den Drillingen) die schwächste (und dann halt sehr schnell sehr schwache) Zelle die Gesamtkapazität allein bestimmt. Der Nachteil dieser Technik: eine defekte Zelle versaut Dir die Reichweite rapide. Der Vorteil: Du merkst es schnell :-) - und kannst daher frühzeitig für Ersatz sorgen. Zu einem Zeitpunkt, zu dem die anderen (ja intakten) Zellen im Rahmen ihrer "normalen" Degradation noch nicht weit fortgeschritten sind. Du hast dann halt einen "fast" neuen Akku mit z.B. einer oder zwei "ganz" neuen Zellen. So what? Bei Batterien mit mehreren parallel geschalteten Strängen von in Reihe geschalteten Zellen sieht das auf der "Diagnose"-Seite etwas schlechter aus, man merkt halt die Degradation nicht so schnell, da einzelne schlechte Zellen nicht so großen Einfluss auf die Gesamtkapazität der Batterie haben. Hier helfen dann tatsächlich nur regelmäßige Messungen zur Früherkennung. Die ja aber dank BMS und CAN-Bus heutzutage nicht bedeuten, dass man die Batterie dafür ausbauen und zerlegen muss. Mit unserem caniOn vergleichbaren Diagnosetools kann man auch da einzelne Zellen im Auge behalten.
Wenn man keine Möglichkeit hat den Akku selbst zu untersuchen ist man ja auf den Händler bzw. die Werkstatt angewiesen.
Dafür haben wir ja - den Entwicklern sei Dank! - Tools wie caniOn, Leaf Spy usw. Schwieriger dürfte es für den absoluten "Nicht-Schrauber" sein, in seiner Nähe jemanden zu finden, der das für oder mit ihm macht. Also den Zellentausch. Denn die Herstellerfirmen und ihre Vertragswerkstätten scheinen uns da ziemlich im Regen stehen zu lassen. Ich denke aber, dass mit zunehmender Verbreitung von E-Autos auch zunehmend Werkstätten sich genau dieses Problems professionell annehmen werden. Ist ja ein sich zunehmend vergrößerndes Geschäftsfeld und derzeit noch eine ziemliche Marktlücke. Bis dahin können wir uns glücklich schätzen, dass es dieses Forum gibt, wo man "geholfen wird".
Gruß
Werner
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Re: Ermüden Akkus oder gehen eher einzelne Zellen kaputt?

Beitragvon DonDonaldi » Sa 18. Jun 2016, 12:58

Danke Werner! Sehr verständlich geschrieben. Das hilft :)
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Re: Ermüden Akkus oder gehen eher einzelne Zellen kaputt?

Beitragvon TeeKay » Sa 18. Jun 2016, 14:22

Es wird wohl nie so sein, dass jede Werkstatt Batterie-Expertise entwickelt. Selbst Tesla hat wohl nur einziges Batteriezentrum in Europa: Tilburg. Obwohl es in Europa nur 48 Service Center gibt und die zusammen 34.169 Model S betreuen (=712 pro SeC), haben die alle keine Expertise in Sachen Batterie-Technik. Wenn ein Batteriedefekt vorliegt, der über eine kaputte Sicherung oder Schütz hinausgeht, wird die Batterie ausgebaut, eine Ersatzbatterie eingebaut und die defekte Batterie in die Niederlande gefahren. Das ist offenbar trotz der Entfernungen, der geringen Zahl von SeCs bei gleichzeitig hoher Zahl Model S und der Tatsache, dass eine Model S Batterie nicht per Post verschickt werden kann, günstiger, als in jedem SeC einen Batterie-Experten samt nötigem Werkzeug vorzuhalten.

Wir können also davon ausgehen, dass sich das erst bei mehr als 712 betreuten EV pro Werkstatt lohnt.
https://www.facebook.com/ElektroautoImAlltag/
Projekt Stromspeicher im Selbstbau mit BMW i3 & Passat GTE Batterien: http://www.stromspeicher.blog/
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Re: Ermüden Akkus oder gehen eher einzelne Zellen kaputt?

Beitragvon iOnier » Sa 18. Jun 2016, 18:19

Für eine Markenwerkstatt, ja. Aber mit zunehmender Anzahl an EVs auf den Straßen wird es auch immer mehr geben, die nicht zur Markenwerkstatt gebracht werden. Schon aus Kostengründen (der Gebrauchtmarkt wird ja auch größer, die Leute kaufen Gebrauchte wegen der Kohle, die sie nicht haben / für ein Auto ausgeben mögen und die sie auch nicht der Markenwerkstatt in den Rachen werfen können / wollen).

Damit wird es einen zunehmenden Markt für freie Werkstätten geben. Die sich dann (der Zahlen wegen) nicht auf eine Marke spezialisieren werden, sondern auf allgemeine Kompetenz in Sachen Akku / BMS / Motorsteuerung / E-Motor. Wie bei Verbrennern sind die technischen Grundlagen zwar in Detaillösungen unterschiedlich, aber im groben Ganzen ähnlich.

Persönlich habe ich übrigens mit guten freien Werkstätten (da muss man sich natürlich vorher umhören, klar gibt es da auch ganz üble Pfuscher) überwiegend bessere Erfahrungen gemacht als mit Marken-/ Vertragswerkstätten. Ich hätte also auch bei Problemen mit dem Akku (oder Motor, Leistungselektronik) genau gar keine Hemmungen, eben nicht zu einer Werkstatt meines Herstellers zu gehen.
Gruß
Werner
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