29.01.2016 / Mit 19 E-Bikes 42 000 Kilometer in drei Jahren

Foto: FHWS

Das dreijährige Forschungsprojekt „Pedelec - Pendler-eBike Dauertest mit elektrischen und elektrochemischen Untersuchungen“, durchgeführt von der Winora Group, dem Batterie Montage Zentrum BMZ, der Modellstadt Elektromobilität Bad Neustadt an der Saale, dem Fraunhofer ISC und dem Bad Neustädter Technologietransferzentrum Elektromobilität TTZ der Hochschule Würzburg-Schweinfurt, fand seinen Abschluss. Untersucht wurden die Batteriebelastung und der Zustand der Batteriezellen unter realen Pendlerbedingungen und im Labor mit dem Ziel, eine fundierte Datenbasis für die Verbesserung von Akkus für die Elektromobilität zu schaffen.

 

Das Projekt belegte den schon vorher vermuteten, signifikante Temperatureinfluss auf die Akkus. Die getesteten Lithium-Ionen-Akkus sind demnach bei Raumtemperatur (20 - 25 Grad Celsius am langlebigsten. Akkus, die hingegen bei fünf Grad Celsius oder darunter, sowie bei 40 Grad Celsius betrieben werden, verschleißen schneller. Wird der Akku häufig bei solch hohen oder niedrigen Temperaturen betrieben, wirkt sich das negativ auf die Lebenszeit aus. Grund hierfür sind chemische Prozesse in der Batterie.

 

Basierend auf den Fahrdaten hat das Projekt aber auch gezeigt, dass der Fahrstil (lange, kurze Strecken oder auch hohe, niedrige Unterstützung) überraschenderweise einen deutlich geringeren Einfluss auf die „Gesundheit“ der Batterie hat als erwartet. Belegt wurde außerdem, dass die Häufigkeit des Ladens und Entladens (Anzahl der Ladezyklen) Einfluss auf die Alterung hat.

 

Daraus leiteten die Projektteilnehmer Tipps für E-Bike-Besitzer ab. die sollten wegen der auffälligen Temperatursensibilität den Akku ihres E-bikes in der kalten Jahreszeiten bei Raumtemperatur lagern, aber den Akku auch nicht in der Sommerhitze liegen lassen. Dabei wäre es ideal, den Akku bei mittlerem Ladezustand zu lagern, also zwischen halb- und dreiviertelvoll. Ungünstig ist es dagegen, den Akku voll aufzuladen und danach so lange unbeachtet zu lassen, bis er total entleert ist. Empfehlenswert sei es, bei längerer Lagerung gelegentlich etwas „nachzuladen“.

 

Eine weitere Erkenntnis betrifft die Hersteller. Es zeigte sich, dass die Ladeschlussspannung, der Bereich, bei dem das Ladegerät die Ladung beendet, einen signifikanten Einfluss auf die Batterielebensdauer hat. Diese Information ist für E-Bike-Hersteller von großer Bedeutung, da sie dadurch großen Einfluss auf die Lebensdauer des Akkus nehmen können. Außerdem zeigte sich, dass es wichtig ist, ein gutes BMS (Battery Management System) einzusetzen, das den Zustand der einzelnen Zellen überwacht.

 

Wie Jürgen Schmitz vom Batterie Montage Zentrum erklärt, wurden für das vom Bayerischen Staatsministerium für Wirtschaft, Infrastruktur, Verkehr und Technologie geförderte Vorhaben standardisierte Testzyklen erarbeitet. Professor Ansgar Ackva, Sven Bayer und Frank Halbig vom Technologietransferzentrum Bad Neustadt führten gezielte Alterungsprozesse der Akkus bei verschiedenen Temperaturen im Labor durch und dokumentierten diese. Darüber hinaus entwickelten Kollegen aus der Fakultät für Informatik und Wirtschaftsinformatik mit dem TTZ eine Handy-App zur Fahrstrecken- und Tourenaufzeichnung, mit der die erfassten Daten zur Analyse an einem Server übertragen wurden.

 

Das Fraunhofer Institut ISC in Würzburg ermittelte darüber hinaus Daten zur Einzelzellenforschung, wertete sie statistisch aus, stellte Labor- und Feldversuchsdaten gegenüber und präsentierte eine Post-Mortem-Analyse von gealterten Batterien. Die Winora Group stellte für das Projekt 19 E-Bikes für Pendler in Bad Neustadt und Würzburg zur Verfügung sowie Batteriepacks für die Labor- und Feldversuche und übernahm die Wartung der Fahrräder. Die legten in der Projektlaufzeit eine Fahrstrecke von 42 000 Kilometern zurück.

 

Die gewonnenen Erkenntnisse werden in die Weiterentwicklung sowie in das Schulungsmaterial für Fachhändler und in Betriebs- sowie Systemanleitungen eingehen.

 

Quelle: Mainpost, Hubert Herbert