Batterietechnik mit Tücken

Laut Pannenstatistik ist eine defekte Spannungsversorgung die häufigste Pannenursache. Zwischen 30 und 35 Prozent der Fälle werden der Starterbatterie zugeordnet, die  Dunkelziffer liegt wohl noch höher. Pkw-Starterbatterien mit modernem Innenleben fallen deutlich häufiger aus als ihre Vorgänger mit konventioneller Blei-Säure-Technik. Das liegt womöglich an Vorschäden (u. a. Überlagerung), zu geringer Ladung im Fahrbetrieb oder zu hoher Entladung in Ruhephasen.

Während Blei-Säure-Akkus bei geeigneter Pflege eine Lebensdauer von bis zu zwölf Jahren erreichten, ist die Lebensdauer vieler Batterien mit moderneren Technologien wie Calcium-Calcium deutlich geringer. Batteriewechsel nach bereits zwei, drei oder vier Jahren sind leider keine Seltenheit.

Die Batteriehersteller ermitteln die Nenndaten ihrer Produkte unter günstigen Laborbedingungen, die im Praxisbetrieb kaum realisierbar sind. Zudem hängt die Kapazität einer Starterbatterie von vielen Faktoren, wie z.B. Typ, Alter, Temperatur, Ladetechnik und nicht dem Fahrverhalten ab. Daher stehen die Automobilhersteller vor dem Problem einer Batterie unabhängig von den Bedingungen immer einen ausreichenden Ladezustand zu ermöglichen. Ein sogenanntes Batteriemanagement soll  diese Mammutaufgabe in modernen Fahrzeugen bewältigen.

Hauptsächliche Ursachen für eine entladene Batterie sind in der Regel:
- vorgeschädigte Batterie (überlagert oder Produktionsfehler)
- mangelnde Ladung (Generator)
- zu hoher Ruhestrom im Fahrzeug

Beträgt die Lagerdauer einer Batterie nicht mehr als ein oder zwei Monate, kann ein Ladegerät ihr wieder zu rund 100 Prozent Ladezustand verhelfen. Längere Lagerzeiten bei niedrigen Temperaturen begünstigen die vorzeitige Sulfatierung, verbunden mit irreversiblem Kapazitätsverlust. Viele Händler und Werkstätten prüfen die Batterien nach Erhalt nicht, doch bereits mit Einfüllen der Säure beim Hersteller beginnt die Batterie zu leben - und zu altern.

Wird die Batterie in der warmen Jahreszeit erneuert, fällt die reduzierte Kapazität, zumindest bei Startvorgängen, nicht sofort auf. Gerade Fahrzeuge mit komplexer Elektronik können aber empfindlich auf reduzierte Batteriekapazitäten reagieren. Mit anderen Worten: Die Ursache von Elektronikproblemen kann durchaus in einer schlecht geladenen Starterbatterie liegen.

Setzt man die Startleistung einer neuen, voll aufgeladenen Batterie bei einer Außentemperatur von 20 Grad Celsius auf etwa 100 Prozent fest, sinkt diese bei 0 Grad Celsius auf rund 65 Prozent. Gleichzeitig steigt die vom Starter aufzubringende Leistung auf etwa 150 Prozent. Bereits bei einem Ladezustand von ca. 80 Prozent setzt ein leichter Sulfatierungsprozess ein. Im Fahrzeug und unter günstigen Voraussetzungen erreicht die Batterie in der Regel einen Ladezustand von nur etwa 80 bis 85 Prozent.

Häufig werden der in den letzten Jahren angestiegene Energiebedarf im Fahrzeug, Kurzstreckenfahrten und die Vielzahl von Verbrauchern für die Entleerung der Batterie verantwortlich gemacht. Doch vielfach taucht das Problem der reduzierten Batterielebensdauer erst nach der Umrüstung auf Batterien mit modernem Innenleben auf, obwohl sich am Fahrverhalten des Kunden nichts geändert hat. Solche Fahrzeuge öfter an ein Ladegerät anzuschließen, wenn die Ladebilanz bei Kurzstrecken negativ ausfällt, widerspricht jedoch der Nutzungsrealität.

Gerade bei älteren Fahrzeugen ohne Batteriemanagement beträgt die nominelle Reglerspannung etwa 14,4 Volt. In der Praxis können mehrheitlich jedoch nur Werte von etwa 13,8 bis 14,2 Volt gemessen werden. Wird der Blei-Säure-Akku durch eine Calcium-Calcium-Batterie ersetzt, erhöht sich die Ladeschlussspannung auf 14,8 Volt (Durchschnittswerte). Mit der Kombination aus ca. 14 Volt Ladespannung und 14,8 Volt Ladeschlussspannung wird daher insbesondere auf Kurzstrecken schnell ein Ladedefizit erreicht. Zudem zeigen entsprechende Tabellen, dass bei niedrigeren Temperaturen eine noch höhere Ladespannung erforderlich ist.

Zonen unterschiedlicher Säuredichte
Verliert eine neue Batterie innerhalb weniger Wochen Einsatzdauer 40 Prozent und mehr ihrer Nennkapazität, ist dies die Folge einer sogenannten Säureschichtung. Gerade in vollgepackten Batterien mit nur geringen Plattenabständen ist, solange die Batterie unterhalb der Ladeschlussspannung geladen wird, keine gleichmäßige Durchmischung der Säure möglich. Daher bilden sich Zonen unterschiedlicher Säuredichte, verbunden mit deutlichem Kapazitätsverlust. Ein Phänomen, das übrigens bei allen Batteriebauarten auftritt. Passive Mischelemente, die die Massenträgheit des Elektrolyts nutzen, wären eine Lösung, die aber bisher nicht umgesetzt wird. Hersteller empfehlen stattdessen, die Batterie extern mit einer Spannung von 15,8 bis 16 Volt über 24 Stunden zu laden, um wieder eine gleichmäßige Säureschichtung zu erzielen.
Normalerweise sollte sich die Stromaufnahme moderner Pkw nach dem Verriegeln und innerhalb kurzer Zeit auf einen Wert zwischen zehn und 40 Milliampere einpendeln. Doch die Batterie am nächsten Tag dennoch entladen ist, die Überprüfung in der Werkstatt aber keinen Fehler ergibt, lautet die Diagnose meist: Batterie defekt. Das ist sie dann tatsächlich, weil sie tiefentladen ist. Daraufhin wird die Batterie geladen (billige Variante) oder erneuert (teure Variante) und der Kunde verlässt die Werkstatt. Nach drei bis vier Tagen ist er mit dem gleichen Problem zurück. Die wiederholte Prüfung ergibt keinen neuen Befund. An aufgeschnittenen Akkus mit hoher Packungsdichte kann es  bei Temperaturschwankungen zu Plattenverzügen und somit zu Zellenschlüssen kommen.

Fällt die Batterie noch unter die Gewährleistung, wird sie zum Hersteller geschickt, der "Batterie in Ordnung" zurückmeldet. Spätestens jetzt muss tiefer geforscht werden. Die genannte Situation kann zwei Ursachen haben: Einen tatsächlichen, vom Hersteller nicht erkannten Batteriedefekt oder einen elektrischen Verbraucher, der sich sporadisch selbst einschaltet und die Batterie über die Zeit entleert.

Die Vielzahl von Elektronikkomponenten im Fahrzeug birgt die Möglichkeit, dass eine aktivierte Komponente die Batterie entleert, was nicht selten über Nacht geschieht. Derartige Fälle sind aus der Praxis bekannt, aber nur schwer zu lösen, zumal wenn das  Phänomen nur sporadisch auftritt. Dann hilft nur eine Langzeitaufzeichnung über mehrere Tage oder Wochen.