Reichweiten-Check
Akkugesundheit bei E-Autos bestimmen
Der Gebrauchtwagenmarkt für E-Autos ist noch jung. Für Kaufinteressenten steht ein Kriterium ganz oben: Reichweite. Die wiederum hängt direkt von der Gesundheit des Akkus ab. Doch wie findet man heraus, wie viel Energie dieser noch speichert? Wir haben den Akku eines Zoe auf drei Arten getestet.
Man kennt es vom Smartphone: Der Akku ist die Komponente, die über Wohl wie Weh entscheidet und meist auch das Lebensende des Geräts bestimmt. Die Ladeanzeige zeigt zwar bisweilen noch alle Balken, aber rauscht viel zu schnell gegen null – der Akku ist platt, ein Wechsel oft zu teuer.
Nicht anders schaut es bei E-Fahrzeugen aus. Scheinbar verschleißfrei lassen sie sich über Tausende Kilometer bewegen, doch die Batterie leidet still: Durch das ständige Be- und Entladen verändert sich die Zellchemie und die Kapazität sinkt. Am wohlsten fühlt sich ein Akku bei 20 Grad, 50 Prozent Kapazität und leicht massierendem Stromfluss – der E-Auto-Alltag indes sieht oft anders aus.
Fährt man nach dem Motto „bis dass der TÜV uns scheidet“, dürfte man die langsam sinkende Akkukapazität ins eigene Nutzungsverhalten einbauen und wenig vom Verschleiß mitbekommen. Vollkommen anders schaut es beim Kauf von gebrauchten E-Autos aus. Hat ein älteres Fahrzeug schon 15 Prozent der Ladekapazität eingebüßt, führt dies durch die ohnehin schmaler dimensionierten Akkus älterer Fahrzeuge zu einem deutlichen Einbruch der Reichweite. Kein Wunder also, dass der ADAC in seinen Musterverträgen für den Kfz-Verkauf E-Autos mit einem gesonderten Dokument abdeckt. „Besonders wichtig ist die Prüfung des Batteriezustandes“, ist dort im Einleitungstext zu lesen. Leichter gesagt als getan.
Auch wenn die Ladeanzeige des Fahrzeugs muntere 100 Prozent anzeigt, steht vielleicht längst nicht mehr die Nennkapazität des Neuwagens zur Verfügung. Doch die aktuell maximal nutzbare Kapazität kann man nicht feststellen, denn leider sind die Hersteller nicht verpflichtet, den Zustand der Fahrbatterie ähnlich wie den Kilometerstand für Kunden sichtbar zu dokumentieren. Das Batteriemanagementsystem des E-Autos (BMS) protokolliert zwar das Ergebnis aller Lade- und Entladevorgänge – mithin den schleichenden Verfall – und ermittelt daraus den sogenannten „State of Health“ (SOH) in Prozent der Nennkapazität, behält diese Information aber für sich.
Das gilt übrigens ebenso für Plug-in-Hybride (PHEVs). Deren Batterien sind oftmals sogar größerem Stress ausgesetzt als die reiner E-Fahrzeuge: Von Elektrofreunden werden die kleineren Akkus der PHEVs leichter ganz leer gefahren und auch wieder ganz vollgetankt. Wer den Elektro-Teil nur als Booster nutzt, generiert viele interne Be- und Entladezyklen, obwohl das Fahrzeug vielleicht nie an der Wallbox steht. Beides stresst den Akku.
Grundsätzlich kann es nicht schaden, den SOH-Wert bei jeder Inspektion in der Werkstatt abfragen und dokumentieren zu lassen. Ist das Fahrzeug am Diagnosegerät der Fachwerkstatt, fällt der Wert ohnehin ab. Er wird längst nicht immer an den Kunden weitergegeben, denn zu starke Degeneration der Batterie könnte in Garantieansprüche münden. Die meisten Hersteller sichern dem Kunden im Rahmen der Batteriegarantie eine Kapazität von mindestens 80 Prozent der Nennkapazität auf sieben Jahre zu, aber was der Kunde nicht weiß, macht ihn nicht heiß.
SOH selbst ausgelesen
Glücklicherweise ist es auch Laien möglich, den SOH-Wert auszulesen – sie benötigen nur ein Smartphone und einen passenden OBD-Adapter. Die meisten Fahrzeuge kommunizieren (noch) unverschlüsselt über ihre Diagnoseschnittstelle. Ein OBD-Dongle verbindet sich mit der Bordelektronik, liest Informationen aus und überträgt sie per Bluetooth oder WLAN an eine Analyse-App auf dem Smartphone. Passende OBD-Adapter findet man für rund 20 Euro bei Amazon oder eBay.
Eine gute Anlaufstelle für den persönlichen Batterie-Check ist die für iOS und Android erhältliche App „Car Scanner“, bei der eine umtriebige Community Profile für zahlreiche Fahrzeuge hegt und pflegt – Verbrenner, Hybrid und Elektro. Mit dem Car Scanner lassen sich unter anderem die verbreiteten ID-Modelle von Volkswagen auslesen. Was genau die App preisgibt, hängt vom jeweiligen Fahrzeugmodell ab und ob das Profil wirklich alle per OBD auslesbaren Informationen abbildet.
Die App muss man über das Einstellungsmenü per Bluetooth oder WLAN mit dem Dongle verbinden und ein Fahrzeugprofil anlegen. Ist die Verbindung hergestellt, findet man unter dem Menüpunkt „Sensoren“ eine Liste aller auslesbaren Parameter, deren aktuelle Werte im Rotationsverfahren aktualisiert werden. Hier wirft die App etwa für einige Fahrzeuge der Volkswagengruppe den maximalen Energiegehalt der Traktionsbatterie in Wattstunden aus. Setzt man ihn mit der Nennkapazität des Fahrzeugs ins Verhältnis, lässt sich der prozentuale SOH leicht bestimmen.
Manche Fahrzeuge geben den SOH-Wert über ihre Diagnoseschnittstelle direkt aus. Auf Hersteller spezialisierte Apps wie CanZE (Renault) oder Leaf Spy (Nissan Leaf) kitzeln noch etwas mehr Informationen aus den Steuergeräten heraus, etwa Spannungsdifferenzen zwischen den Zellen im Akkublock. Das Batteriemanagement unseres Testfahrzeugs, ein Zoe der 2. Generation mit 52-kWh-Akku, wirft über die CanZE-App einen SOH-Wert von 90,15 Prozent aus. Bei einem Kilometerstand von 41.000 hätte das Fahrzeug in etwa drei Jahren also rund 10 Prozent Reichweite eingebüßt. Das klingt plausibel.
Externer Gesundheits-Check
Einige Dienstleister führen aufwendigere Akkutests durch, die praktikablere Werte ermitteln sollen als nur die SOH-Prozentzahl. Wir haben den Test von Aviloo und der DEKRA ausprobiert. Ein Ortsbesuch führt uns zur Prüfstelle von DEKRA in Hannover, die mit dem Gebrauchtwagen-Check schon viele Jahre Prüfzertifikate für Endkunden anbietet. Brandneu ist der DEKRA-Batterietest, den man für rund 100 Euro künftig bundesweit an allen Prüfstellen absolvieren kann. Er ist zur Zeit für rund 80 Modelle erhältlich. Die Batterie des E-Fahrzeugs oder Plug-in-Hybriden muss zum Zeitpunkt des Tests mindestens zu 30 Prozent geladen sein und der Akku sollte sich in einem Temperaturfenster zwischen 10 und 30 Grad befinden. Bei unserem Termin ist es unter null Grad, der Akku hat sich durch die Anfahrt und einen einstündigen Ladevorgang knapp bei 11 Grad eingependelt.
Das Diagnosegerät ROSI ist eine Eigenentwicklung von DEKRA. Es wird wie ein OBD-Dongle mit dem Diagnosesystem des Fahrzeugs verbunden. Der DEKRA-Test ist ein Dynamik-Test, das Fahrzeug muss also vom Prüfer bewegt werden. In unserem Fall passiert das auf einer abgelegenen Straße in der Nähe der Teststation.
Die Box verbindet sich per Mobilfunk mit dem DEKRA-Server und übermittelt die Messdaten in die Cloud. Dort werden sie mit den Referenzdaten zum jeweiligen Prüfling verknüpft und bewertet. Jeder gelistete Fahrzeugtyp stand bei DEKRA zuvor auf dem Rollenprüfstand und wurde unter verschiedenen Vortemperierungen getestet – die sogenannte Parametrierung. ROSI genügt eine kurze Beschleunigungsphase, um die Energieentnahme und die Reaktion im Akkublock aufzuzeichnen und mit der Datenbank abzugleichen. Dabei geht es vor allem um das Glätten von Messabweichungen durch unterschiedliche Temperaturen im Akkublock. Durch den Rückgriff auf die Datenbank soll das System auf eine Messungenauigkeit von ±2,5 Prozent kommen.
Am Ende erhalten wir ein Prüfzertifikat: Die „Hochvolt-Batterie Diagnose“ der DEKRA ermittelt einen Index von 100, unsere Batterie wäre damit quasi neuwertig. Das freut den Kunden, scheint aber bei unserem Nicht-Mehr-Ganz-Neuwagen fast schon zu gut, um wahr zu sein. Genauere Auskunft gibt uns Kai Maywald, der bei DEKRA maßgeblich an der Entwicklung von ROSI beteiligt war. „Die Batteriealterung verläuft grob in vier Phasen, das Testfahrzeug befand sich eindeutig noch in der ersten Phase“, so Maywald. In dieser Phase gehe die Akkukapazität in Einzelfällen sogar über den SOH von 100 hinaus.
Das liegt daran, dass einige Hersteller Überkapazitäten oberhalb der Nennkapazität einbauen, die erst im Laufe des Fahrzeuglebens aktiviert werden, um die Garantiekriterien zu erfüllen – ein Verfahren, das beispielsweise auch einige Smartphonehersteller einsetzen. Der Akku unseres Testfahrzeugs ist demnach gerade mal „eingefahren“. Unser Fahrzeug stand nie dauerhaft an der Wallbox, ist ein Garagenwagen und nicht schnellladefähig (maximal 22 kW AC). Alles Faktoren, die das Akkuleben verlängern (siehe Kasten). Im Alltag sind keine Reichweiteneinbußen spürbar – so betrachtet ebenfalls ein plausibles Ergebnis, das auch nicht im Widerspruch zum SOH-Wert von 90 Prozent steht: Denn der bezieht sich auf die tatsächlich eingebaute Überkapazität.
Leergefahren
Das österreichische Unternehmen Aviloo beschäftigt sich seit fünf Jahren mit der Batteriegesundheit. Mitgründer und CTO Nikolas Mayerhofer hat mit seinem Team einen Batterietest entwickelt, der einen realistischen Gesundheitswert liefern soll. Die Herstellerangaben zur Batteriekapazität sind laut Aviloo von unterschiedlicher Qualität. Im Falle des Zoes stimmt die für den Kunden entnehmbare Energie von 52 kWh immerhin mit dem im Prospekt ausgewiesenen Wert überein. Messungen im Aviloo-Labor haben für die im Zoe verbauten Zellen sogar eine Brutto-Energie von 54,7 kWh ergeben. Aber das ist längst nicht bei jedem Hersteller so.
„Wir haben Fahrzeuge in der Datenbank, wo zwar 82 kWh Brutto verbaut sind, von den 77 kWh, die der Prospekt ausweist, aber nur 72 kWh vom Kunden nutzbar sind“, so Mayerhofer im Gespräch mit c’t. Für jedes Fahrzeug in der Aviloo-Datenbank wird daher, unabhängig von den Herstellerangaben, zunächst ein realistischer Nettowert ermittelt.
Der Premium-Test von Aviloo richtet sich wie der DEKRA-Batterietest an Endkunden und kostet 100 Euro. Man bekommt hierzu ein Diagnosegerät zugeschickt, das man über die beigelegten Adapterkabel mit der Diagnoseschnittstelle des Fahrzeugs verbindet; hierüber bekommt sie auch Strom. Nach dem Test schickt man die Box wieder an den Hersteller.
Um die Kapazität zu ermitteln, fährt man das Fahrzeug von 100 Prozent Batterieanzeige auf unter 10 Prozent, speziell beim Renault Zoe auf 5 Prozent. Das gelingt recht stressfrei, denn man hat hierfür mehrere Tage Zeit. Nur die Endphase ist spannend, da man mit fast leerem Akku eine Ladesäule treffen muss. Die Box übermittelt Fahrdaten per integrierter SIM an die Aviloo-Server, während man den Verlauf des Tests über einen Weblink verfolgen kann. Die Seite zeigt Live-Daten an und gibt Bescheid, sobald das Testende erreicht ist. Danach kann man die Box wieder vom Fahrzeug trennen und erhält später per E-Mail das Batteriezertifikat zugeschickt, das eine Angabe zur nutzbaren Kapazität enthält. Für das Leerfahren des Akkus nahmen wir uns zwei Tage Zeit, bei denen eher winterliche Bedingungen herrschten.
Mayerhofer gewährt nachträglich Einblicke in die Testfahrt unseres Zoe: „In das Zertifikat sind rund eine Million Datenpunkte eingegangen.“ Die Box hat kontinuierlich alle Werte zur Zellspannung, Be- und Entladung sowie Temperaturwerte auf den Server geschickt. „41,8 kWh ist die entnommene Strommenge bei der Testfahrt des Zoes“, so Mayerhofer. „Die Kunst ist nun, den ermittelten Wert so zu modellieren, dass er annähernd WLTP-ähnlicher Fahrweise unter simulierter Temperatur von 25 Grad entspricht.“ Erreicht wird dies durch Abgleich mit der Aviloo-Datenbank, in der Informationen zum Zellverhalten unter verschiedenen Temperaturbereichen wie auch Vergleichsmessungen von baugleichen Fahrzeugen liegen.
Als normalisierte Wert spuckt der Premium-Test eine verbleibende Nettokapazität von 48,9 kWh aus und errechnet einen SOH von 94 Prozent – die WLTP-Reichweite unseres Zoe sinkt somit rechnerisch um 23 km gegenüber dem Auslieferungszustand. Der Akku hat eine höhere Kapazität als vom Batteriemanagement ausgewiesen. Das entspricht laut Mayerhofer einem Muster, das bei vielen Zoes zu beobachten ist.
Von Aviloo gibt es auch einen Schnelltest ähnlich dem Batterietest der DEKRA. Er kommt komplett ohne Fahrmanöver aus, richtet sich allerdings nur an Geschäftskunden. Flottenanbieter oder Händler müssen künftig Tausende gebrauchte E-Fahrzeuge evaluieren – man kann sie nicht alle von 100 auf 5 Prozent im Kreis fahren. Zwar gibt es von einigen Herstellern auch Verfahren, die umgekehrt während eines Ladevorgangs die Energiemenge von Minimum auf Voll bestimmen, aber auch die benötigen Zeit.
Der Schnelltest arbeitet ebenfalls über die Diagnosebox. Er liest Informationen aus, erweitert die Ergebnisse durch den Datenbestand auf den Aviloo-Servern und mündet in einem Score mit maximal 100 erreichbaren Punkten. In den Score gehen fünf Kategorien ein, die Analyse des ausgelesenen Fahr- und Ladeverhaltens ist mit 50 Prozent am stärksten gewichtet. Mayerhofer: „Der Flash Test hat den Anspruch, ohne lange Fahrten so dicht wie möglich an unseren Premium-Test heranzukommen.“
Der Mesh aus Fahrzeugdaten und Big-Data-Analyse funktioniert beim Testfahrzeug erstaunlich gut: Der Aviloo-Score landet mit 95 Punkten dicht am „erfahrenen“ SOH. Dabei muss man bedenken, dass unser Testfahrzeug im Vergleich zu neueren Modellen eher wenig statistische Informationen zur Akku-Historie bereitstellt.
Fazit
Akkugesundheit ist zweifellos ein zentrales Thema für künftige Autobesitzer. Früher konnte man die Lebensdauer seines Fahrzeugs vorrangig über das Fahrverhalten beeinflussen, heute kommt das Ladeverhalten als wichtige Stellschraube hinzu. Für Käufer gebrauchter E-Fahrzeuge empfiehlt es sich, nach einem Batteriezertifikat oder zumindest dem aus dem Fahrzeug ausgelesenen SOH-Wert zu fragen und diesen im Kaufvertrag festzuhalten. Wer schon ein Auto mit E-Antrieb besitzt, sollte den Wert zumindest im Blick behalten.
Für den DEKRA-Test war der Akku noch zu jung, um anzuschlagen. Der Premiumtest von Aviloo war gründlicher, aber auch mit deutlich mehr Aufwand verbunden. Er kann auch dann zurate gezogen werden, wenn es um Gewährleistungsfragen geht und der Hersteller sich ausschließlich auf den ausgelesenen SOH-Wert beruft.
Generell wäre zu wünschen, dass der Gesetzgeber die Hersteller bei derart entscheidenden Kennzahlen zu mehr Transparenz im Sinne der Kundschaft verpflichtet. (sha@ct.de)