Schwedische Forscher finden Lösung zur Verlängerung der Batterielebensdauer in Elektroautos

Fertigungstoleranzen und ungleichmäßige Alterung führen dazu, dass manche Zellen eines Akkus schneller an Kapazität verlieren. In einem herkömmlichen System mit fester Verbindung bedeutet dies, dass das gesamte Fahrzeug seine Leistung an die Zelle mit dem schlechtesten Zustand anpassen muss. Die Forscher vergleichen dies mit einer Gruppe von Wanderern, die durch ein Seil verbunden sind und sich alle mit der Geschwindigkeit des langsamsten Mitglieds fortbewegen müssen.

Die neue Systemlösung, sogenannte „adaptive“ oder „rekonfigurierbare Akkupacks“, ermöglicht es, die Verbindungen zwischen einzelnen Zellen oder Zellgruppen mithilfe von Schaltern und Steuerungssystemen zu verändern. Sobald eine einzelne Zelle ihre Leistung einschränkt, trennt das System sie einfach vom Stromkreis, sodass der Rest des Akkupacks weiterläuft. Daten zeigen, dass eine ideale Steuerung auf Einzelzellenebene die Batterielebensdauer in Hochvoltfahrzeugen um mehr als 20 Prozent verlängern kann. In der Praxis wird jedoch häufiger die Steuerung auf Zellgruppenebene eingesetzt, was die Hardware vereinfacht, aber einen etwas geringeren Effekt hat.

Modellrechnungen für ein Elektroauto mit einer 80-kWh-Batterie und einer jährlichen Fahrleistung von 12.000 Kilometern zeigen, dass der Batteriewechsel um etwa 14 Monate hinausgezögert werden kann. Während eine herkömmliche Batterie nach zehn Jahren ausgetauscht werden müsste, würde die flexible Architektur denselben Verschleißgrad erst nach etwa elf Jahren erreichen. Da die Vorteile mit zunehmender Anzahl in Reihe geschalteter Zellen deutlicher werden, ist die Technologie besonders interessant für Hochvolt-Fahrzeuge mit großer Reichweite und für Elektro-Lkw.

Eine techno-ökonomische Analyse zeigt, dass sich die zusätzlichen Investitionen in Schalter und Steuerelektronik amortisieren. Das System ist wirtschaftlich gerechtfertigt, wenn die zusätzlichen Produktionskosten etwa 7 Prozent nicht übersteigen und das Fahrzeug weniger als 12.150 Kilometer pro Jahr zurücklegt.