Sanierung von Niederspannungs-Li-Ionen-Batterien in Hybridfahrzeugen

Bei einer kritischen Entladung einer Niederspannungsbatterie (12–48 V) verhindert die Elektronik das Aufladen, da dies bei Li-Ionen-Batterien gefährlich ist. Der Hersteller empfiehlt, völlig intakte Batterien zu entsorgen und durch neue zu ersetzen. Das ist kostspielig. Wir zerlegen die Batterien, deaktivieren die Sperre, laden die Akkus unter Aufsicht, programmieren sie neu und setzen sie wieder zusammen. Ein Austausch ist nicht erforderlich.

Hybride sind eine Klasse von Autos, die etwas zwischen «voll» Elektroautos und klassischen Autos mit Verbrennungsmotor sind. Daher ähneln Betrieb und Reparatur von Hybridautos teilweise dem einen oder anderen Typ. Es gibt jedoch Besonderheiten, die nur bei Hybridautos oder überwiegend bei Hybridautos auftreten. Zum Beispiel Probleme mit Niederspannungsbatterien.

Hybride sind nicht die Einzigen.

Normalerweise geben wir in unserem Portfolio Beispiele für die Reparatur von Autos eines bestimmten Modells. Dieses Mal fassen wir die Fälle zu einem Thema zusammen: die Reparatur von Niederspannungs-Lithium-Ionen-Batterien in Hybridfahrzeugen. Wir sind von den Besitzern mehrerer dieser Fahrzeuge mit solchen Problemen angesprochen worden

• BMW X5 (G05)
• Audi A6 C8
• Mercedes-Benz GLE-Klasse (W167)

Die Art der Probleme war in allen Fällen in etwa gleich: Die Batterie war vollständig entladen, aber die Elektronik erlaubte es nicht, sie über das Bordnetz aufzuladen. Sobald der Ladezustand unter den Normalwert sinkt, gibt das BMS ein Signal an ein Relais, das den Batteriestromkreis unterbricht, um mögliche Probleme mit Lithium-Ionen-Batterien zu vermeiden: Überhitzung und sogar Feuer.

Der Hersteller sieht keine Möglichkeit vor, diese Art von Batterie wiederherzustellen, sie muss lediglich ausgetauscht werden. Die Kosten für diesen Akku sind jedoch sehr hoch. Selbst für eine kleine, weniger als 5 kg schwere 12-Volt-Batterie LG für BMW, gebraucht, beginnt der Preis bei 500 Euro. Allerdings kann es von STS-Spezialisten repariert werden.

Auf diese Weise sparen wir nicht nur unseren Kunden Geld, sondern leisten auch einen Beitrag für die Umwelt, da die Menschen noch nicht gelernt haben, wie man Lithium aus gebrauchten Batterien recycelt.

Wie repariert man eine LG 12V Niedervoltbatterie aus einem BMW X5 Hybrid (G05)

Zunächst einmal sollten wir darüber sprechen, wie Niederspannungsbatterien normalerweise versagen. Meistens geschieht dies entweder durch langes Parken, wenn die Batterie langsam an Ladung verliert und sich nicht mehr erholen kann, oder durch Unachtsamkeit - durch Beleuchtung, Multimedia- und Fremdgeräte, die bei nicht laufendem Motor in die Zigarettenanzünderbuchse eingesteckt werden. Wenn der Motor nicht läuft, wird die Aufladung der Niederspannungsbatterie über das Stromnetz blockiert, um die Antriebsbatterie nicht zu entladen. Danach ist möglicherweise nicht mehr genügend Ladung vorhanden.

Nun haben wir die Batterie aus dem BMW ausgebaut, es ist eine koreanische LG Chem Li-Ion 10Ah 132Wh, und die Spannung beträgt 13,2V. Ein Beweis dafür, dass der Hersteller sie als Einwegbatterie betrachtet, ist das nicht demontierbare Gehäuse. Im Inneren befindet sich ein eigenes BMS (Battery Management System), das die Batteriepole bereits spannungsfrei geschaltet hat - wenn man sie anschließt, zeigt das Voltmeter fast Null an.

Die Spannung der Batterie ist fast Null.

Um den Stromkreis zu öffnen und das Relais zu deaktivieren, müssen wir das Gehäuse öffnen. Dies geschieht vorsichtig mit einer Mini-Elektrosäge, die Kontakte werden manuell geöffnet und jede Batterie wird nacheinander mit einem externen Gerät geladen, wobei der Ladezustand und die Temperatur ständig überwacht werden. Die Batterie geladen, das Relais angeschlossen, die Spannung an den Klemmen beträgt 13,32 Volt. Abgewartet, ob sich das System abschaltet, erneut die Spannung geprüft, das Gehäuse zusammengebaut. Die Batterie ist bereit, in das Auto eingebaut zu werden.

Reparatur von 48V Audi und Mercedes-Benz Li-Ion Batterien

Die nächsten beiden Batterien sind die Stromquellen in «soft» Hybriden. Obwohl sie oft als Starterbatterien bezeichnet werden, treiben sie den Starter-Generator des MHEV-Systems an und versorgen auch einige andere leistungsstarke Verbraucher (wie die Klimaanlage und die Kühlmittelpumpe). Kaltstarter und andere 12-V-Verbraucher werden von einer anderen Batterie versorgt.

Und die Kaltstarter und andere 12-V-Verbraucher werden von einer anderen Batterie gespeist.

Neben den für 12-Volt-Lithiumbatterien charakteristischen Ursachen kann bei Mild-Hybrid-Fahrzeugen die Ursache für die Entladung von 48-Volt-Batterien auch eine Fehlfunktion des Starter-Generators oder der Verlust der Kommunikation mit ihm sein. Darüber hinaus kann sich die Batterie abschalten, wenn sie einen schweren Verkehrsunfall erkennt.

Die Batterie kann sich auch abschalten, wenn sie einen schweren Verkehrsunfall erkennt.

Ein ungeschickter Eingriff kann ebenfalls zu einer Ladeblockade führen: das Öffnen und Verändern von Parametern. In diesem Fall können die Wandler- oder BMS-Geräte einen fatalen Fehler registrieren und ein wartungsfähiges und teures Gerät ersetzen.

 

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Aber auch hier blockiert das BMS die Möglichkeit, Li-Ion-Akkus zu laden, aber das Zerlegen solcher Akkus ist einfacher. Sie müssen nicht zerschnitten und dann zusammengeklebt werden, das Gehäuse, die Standardbefestigung ist vorhanden.

Die erste 9,5Ah-Batterie, die in den Audi-Fahrzeugen verwendet wird, wird von demselben Unternehmen LG Chem hergestellt, so dass der Ladevorgang ähnlich ist wie der vorherige: ein externes Gerät und ständige Überwachung. Am Ende muss die Batterie neu programmiert und in das Auto eingebaut werden.

Etwas interessanter ist die Situation bei der Batterie des Mercedes-Benz. Hier konnten wir nicht nur auf die Erfahrung der STS-Mitarbeiter zurückgreifen, sondern auch auf selbst entwickelte Geräte. Diese Batterie ist in einem ebenfalls leicht zerlegbaren Aluminiumgehäuse untergebracht, auf dessen Oberseite ein Abwärtswandler - ein DCDC-Block - installiert ist. Darunter befinden sich zwölf Batterien mit je 4V.

Wir haben kleine Drähte an die Pole der Zellen gelötet und sie mit dem MS800-Ständer verbunden, der speziell für die Wartung und Wiederaufbereitung von Lithium-Ionen-Batterien entwickelt wurde. Dieses Gerät kann gleichzeitig mit 36 Zellen arbeiten: Laden, Entladen und Ausgleichen. Darüber hinaus verfügt es über Temperatursensoren, die den Kanal im Falle einer Überhitzung abschalten, so dass es sehr sicher in der Anwendung ist.

Wie in den vorherigen Fällen wurde die Batterie vollständig aufgeladen und in das Auto eingebaut. Es sollte keine Probleme damit geben.

Die vollständige Entladung von Niederspannungs-Hybridbatterien ist also kein Urteil, sondern nur ein Grund, das STS-Team aus erfahrenen Technikern kennen zu lernen. Für die oben genannten Arbeiten nehmen wir uns einen Tag Zeit, und sie kosten mit Sicherheit weit weniger als eine neue Batterie.