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Batterien und Akkumulatoren – Hier wohnt der Kupferwurm!

Die Batterie ist ein typisches Plug'n'Forget Teil – Einbauen und nicht wieder drum kümmern! Doch das rächt sich meistens immer dann, wenn es gerade so gar nicht passt. Denn ohne eine funktionierende Batterie, können wir unseren mehrrädrigen Freund nicht starten. Doch was macht die Batterie und warum  geht sie kaputt?

Die Batterie ist ein äußerst träger elektrischer Energiespeicher. Eine Batterie im Kraftfahrzeug besteht im Regelfall aus mehreren Zellen (6Stück je 2V) die in Reihe geschaltet sind um so die benutzte Spannung von 12V zu erhalten. Die Zellen sind klassisch mit Blei-Elektroden in Plattenform versehen die von Schwefelsäure umhüllt sind. Die positiv geladenen Platten bestehen im aufgeladenen Zustand aus Bleioxid, die negativ geladenen Platten bilden einen Bleischwamm (sog. Aktive Masse). Durch die Schwefelsäure reagieren beim Entladen (sprich: im Gebrauch wenn elektrische Energie benötigt wird) Blei und Bleioxid und bilden somit Bleisulfat und Wasser. Beim Laden der Batterie kehrt sich diese Reaktion entsprechend um. Der mittlerweile vorgeschriebene Gasauslass verhindert, dass eventuell entstehender Wasserstoff sich im Gehäuse sammelt und gezündet werden kann. Batterien dieser Bauart sind in der Normenserie der EN50342 genormt. Etwas detaillierter: Grundsätzlich besteht eine Zelle aus einem Plattenblock (Plus- und Minusplattensatz), aufgebaut aus Bleiplatten (Bleigitter und aktive Masse) und mikroporösem Isoliermaterial  (sog. Separatoren) das die verschieden gepolten Platten voneinander trennt. Als Elektrolyt dient Schwefelsäure (~37%), die den freien Zellraum und die Mikro-Poren von Platten und Separatoren ausfüllt. Die außenliegenden Endpole und die Zellen- und Plattenverbinder bestehen aus Blei. Die aktive Masse ist ein Gemisch aus Bleioxid, Blei, Wasser, Schwefelsäure, Kunststoff-Fasern und oft nicht näher spezifizierten zusätzlichen Materialien die beim erstmaligen laden durch den stattfindenden elektrochemischen Prozess aktiviert wird.

Der typische Zyklus einer Batterie sieht so aus, dass beim Start sehr viel Energie für einen recht kurzen Zeitraum von wenigen Sekunden benötigt wird, danach eine gewisse Grundlast für die notwendigen Verbraucher abgerufen wird, zeitgleich jedoch die Batterie über die Lichtmaschine nachgeladen wird. Da jedoch auch speziell im Winter oft mit Licht, heutzutage mit Sitzheizung, Heckscheibenheizung, Motor-Zuheizer, Radio, Endstufen und tausend Assistenten gefahren wird, erhöht sich der Energiebedarf extrem und für einen längeren Zeitraum. Hier ist die Lichtmaschine gefragt die Batterie wieder entsprechend schnell nachzuladen und die Verbraucher zu versorgen. Gerade im Kurzstreckenbetrieb und bei tiefen Temperaturen kommt dieses System an seine Grenzen. Ist die Batterie zu diesem Zeitpunkt nicht mehr vollständig aufladbar, kommt es zum Kollaps bzw. der Motor kann irgendwann nicht mehr gestartet werden. Die bereits erwähnte Reaktion der Schwefelsäure mit den Bleiplatten ist ein irreversibler Prozess, sprich Verlust- oder Verschleissbehaftet. Bitte nicht von der Irreversibilität verwirren lassen, denn man kann die Batterie ja aufladen, jedoch nicht mehr auf den vollen Ursprünglichen Wert. Jeder Lade- und Entladezyklus verschleißt die Batterie.

Batterien werden oft auch Starterbatterien genannt. Dies kommt daher, dass Batterien im Kraftfahrzeug die zum starten benutzt werden, einen sehr hohen Kaltstartstrom besitzen, den "normale" Batterien nicht haben. Batterien mit niedrigen Kaltstartstrom würde man als Starterbatterie sehr schnell zerstören.

Batterien unterscheiden sich im groben durch die Bauart, Bauform und die Leistungsdaten. Bei älteren Fahrzeugen als auch bei normalen jungen gebrauchten reicht eine klassische Batterie, man muß nur noch wissen welche Befestigung und Baugröße die Batterie hat und natürlich die Leistungsdaten um eine neue Batterie zu kaufen. Die Baumaße einer Batterie sind in DIN EN50342-2 (früher: DIN EN60095-2) beschrieben.

Startprobleme können aber auch von einer defekten oder zu kleinen Lichtmaschine kommen. Sollte diese nicht in der Lage sein, die Batterie während des Betriebs wieder ausreichend aufzuladen, reicht es am Ende nicht mehr zum starten.

Eine interessante Alternative stellen sogenannte EFB oder AGM Batterien dar. AGM Batterien sind verschlossene Batterien die eine Entgasung erst ab einem bestimmten Druck zulassen. Weiterhin ist das Elektrolyt in einem Glasfaservlies gebettet, was gerade dein Einsatz mit erhöhten Vibrationen bevorteilt. Nicht umsonst werden AGM Batterien mittlerweile standartmäßig bei namhaften Baumaschinen-Herstellern serienmäßig oder als Option eingesetzt bzw. angeboten.

Fahrer von Oldtimer, Youngtimern, Saisonfahrzeugen und Power-User sollten sich beim künftigen Batteriekauf für AGM Batterien entscheiden. Jeglicher Ärger mit tiefentladenen Batterien sollte sich so auf ein minimum reduzieren lassen. Natürlich sollte bei längerer Standzeit die Batterie abgeklemmt und/oder durch ein entsprechend geeignetes Ladegerät  unterstützt werden. Auch Fahrzeuge die öfter mit Startschwierigkeiten zu kämpfen haben und mit lahmen Gleichstromlichtmaschinen ausgestattet sind, kommen AGMs zu gute.

EFB Batterien sind einer Zwitterkategorie zuzuordnen, nicht umsonst heissen sie Enhanced Flooded Battery, also im weiteren Sinne eine verbesserte Nasszellenbatterie. Der Unterschied liegt im Separator, hier wird zusätzlich ein Polyester-Scrim zur Unterstüzung des Separator Materials benutzt. Wir wollen hoffen, dass Polyester Scrim kein neuer Anglizismus wird, denn es ist nichts anderes als ein Glasfasergewebe das aufgetragen wird. EFBs versprechen höhere Leistungsfähigkeit als Standard-Akkus, liegen preislich aber nicht so weit von AGMs entfernt, weshalb es sich empfiehlt eher auf AGMs zu gehen.

Auswirkungen von Start+Stopp Systemen

Der Motor muss statt der früher üblichen 30.000 bis 40.000 Startvorgänge in seinem Leben jetzt 200.000 bis 400.000 Start-Stopp-Vorgänge verkraften – je nach installierter Technik und individuellem Fahrprofil. Bei reinen Hybridfahrzeugen sind es sogar bis zu eine Million Startvorgänge. Diese Zunahme verändert natürlich das Lastkollektiv der Motorbauteile (z.B. Lager Kurbel- oder Nockenwelle) extrem. Geschmierte Teile wie Lager müssen viel öfter ein Mischreibungsgebiet durchlaufen, bevor ein stabiler hydrodynamischer Schmierfilm aufgebaut wurde. Mischreibung ist bei Gleitlagern besonders schädlich. Mischreibung tritt i.d.R. zu Beginn der Bewegung  auf, wenn die Gleitfläche noch nicht vollständig von einem Schmierfilm benetzt ist.

Besonders im PKW Segment stellen sich bei der Entwicklung ganz simple Fragen sind: Welche mit Öldruck gesteuerten Funktionen können aufrechterhalten werden, wenn der Motor nicht läuft und die Ölpumpe nicht fördert? Wie wird der elektrische Starter verbessert, damit der Startvorgang schneller erfolgt? Wo können (an sich oft gewünschte) träge drehende Massen verkleinert werden? Welche Auswirkungen gibt es auf das Gesamtsystem oder Subsysteme die direkt nichts mit der Start-Stop-Funktion zu tun haben? Wie sieht es mit der Kühlfunktion der Kühlwasser- und Ölkreisläufe aus? Können sich auf Dauer gefährliche Hot-Spots bilden?

Im Bereich der mobilen Arbeitsmaschinen sieht es meist etwas anders aus, hier ist jede Maschine anders und auch jeder Fahrer und Flottenbetreiber hat ein anderes Verständnis und andere Wünsche. Auch gibt es Maschinen die niemals den Motor stoppen dürfen oder können, da die Anwendung es verlangt. Aber das ist ein anderes Thema J

Das Sparpotenzial der Start-Stop-Technik war schon in den neunziger Jahren zum Beispiel im VW Golf III Ecomatic bekannt. Später waren der 3-Liter-Lupo und der LeichtbauMini Audi A2 mit dieser Technik serienmäßig ausgerüstet. Die zu dieser Zeit aus heutiger Sicht noch moderaten Kraftstoffpreise und auch die spürbaren Komfortschwächen verhinderten den Durchbruch zu der Zeit.

Neben der reinen Technik sind auch die Batterien selbst zum neuen Ziel der (Marken-)Werkstätten auserkoren worden. Denn durch die Statusüberwachung der Batterie gibt es ein neues Steuergerät in der Familie: Das Batterie Monitoring System (BMS). Allerdings ist es mit der Intelligenz nicht weit her, im Hintergrund sind überwiegend Vergleiche mit Datensammlungen und einer Menge Annahmen zu Grunde gelegt, die durchschnittlich öfter einen Batteriewechsel anzeigen als real notwendig. Der Hauptgrund ist, dass der OEM vermeiden will, dass das Start-Stop-System aktiv ist, aber den Motor nicht mehr aufgrund einer leeren Batterie gestartet werden kann. Gerade bei der immer noch relativ neuen Technik muß die Marktakzeptanz erstmal erarbeitet werden. Die Werkstätten freuen sich, denn der Do-It-Yourself Tausch der Batterie kommt mit dem resetten bzw. neuanlernen des BMS wieder an Kunden, die es schon lange nicht mehr gab. Konnte man sich das Spezialwerkzeug noch schlimmstenfalls selber bauen oder für kleines Geld kaufen, so sieht es mit den Testern anders aus. Wobei dies mit der Zeit bestimmt auch neue Tester für Batterie-Steuergeräte auf dem Markt schwemmen wird. Die Frage ist, für welchen Kurs? Warum sollte sich der Chinese mit der Entwicklung und Herstellung von Batterie-Testern beschäftigen, die er zu Hause noch gar nicht absetzen kann und für die es ausserhalb Festland-China auch erst einen sehr begrenzten Markt gibt?

Natürlich haben all diese tollen neuen Technologien auch Auswirkungen auf den Customizer. Es fängt schon an, wenn man aufgrund von Erweiterungen der HiFi Installation eine größere Batterie und/oder größere Generatoren (Lichtmaschinen) verbauen möchte. Mit BMS an Bord klappt das nicht so ohne weiteres, denn die Batterie muß passend zum BMS getauscht werden und viele Fahrzeuge lassen nur eine Batterietype zu. Auch ist es kritisch im Start-Stop-Betrieb höhere Leistung für musikalische Verstärkung und Multimedia (PC-Betrieb, Monitore, TV, Videokonsole, etc.) zur Verfügung zu stellen, da diese Anwendungen eher empfindlich auf Stromnetzschwankungen reagieren. Im schlimmsten Fall gehen die Geräte hart aus oder haben wenn das BMS nicht schnell genug war, die Batterie leer gesaugt. Auch bleibt es abzuwarten welche Kosten im künftigen Leben nach dem ersten oder zweiten Besitzer auftauchen, ob die dann heute teuren Fahrzeuge nicht eher die Ladenhüter werden, da enorme Reparaturkosten auf einen zu kommen. Dies wären dann die Schlachtfahrzeuge von übermorgen.

Ihr wollte mehr aus der Welt des Kupferwurms lesen? Dann schaut mal im Bereich Customizing rein, dort gibt es

Kupferwurm oder Kurzschluss? - Die Kraftfahrzeugelektrik, kein Buch mit sieben Siegeln

Sparen beim Service - und es geht doch!

Nicht nur aktive Customizer sonder auch Fahrzeugliebhaber und Selberschrauber ärgern sich über steigende Kosten. Oft heisst es, billiger geht es nicht und das stimmt eben nur manchmal - aber nicht immer! Darum hier ein kleiner Versuch etwas mehr Licht in die Teilekiste zu werfen!

Fahrzeugservice kostet Geld. Daran gibt es nichts zu rütteln. Wer den Service selbst durchführt, kann am meisten sparen. Material muss aber trotzdem gekauft werden. Doch auch hier gibt es genug Einsparpotential.
Qualitativ hochwertige Produkte sind grundsätzlich notwendig. Wichtig ist, was zeichnet qualitativ hochwertige Produkte aus? Allein ein Markenname nicht - auch wenn dies die Platzhirsche einem glaubhaft machen wollen.

Ein Filterwechsel sollte entsprechend den Einbauanweisungen und vorgeschriebenen Wartungsintervallen der Fahrzeughersteller durchgeführt werden. Sorgfältiges Beachten des Anzugsdrehmoments bei Wechselfiltern, der sachgemäße Einbau von Dichtungen, sauberes Arbeiten, ohne die Reinseite zu verschmutzen, haben natürlich großen Einfluss auf die Wirkungsweise eines Filters und damit auf ein zuverlässiges und betriebssicheres Fahrzeug. Wer schonmal Filter getauscht hat, weiss auch warum man Filter regelmäßig tauschen sollte. Wobei beachtet werden sollte, allein die optische Verschmutzungsbeurteilung sagt noch nichts über die tatsächliche Verschmutzung im Sinne der Betriebsfähigkeit aus! Wann welcher Filter zu tauschen ist, sagt die Betriebs- oder Wartungsanleitung aus, genauso wann welches Fluid gewechselt werden sollte. Bei Unklarheiten zum letzten Wechsel lieber tauschen als einen defekt riskieren.

Im Regelfall macht man mit bekannten Marken nicht so viel verkehrt, doch auch hier gibt es neben verschiedenen Qualitätsniveaus auch schwarze Schafe. Leider sind die negativen Auswirkungen von qualitativ minderwertigen Filterprodukten meist nicht mit sofortigen Konsequenzen verbunden, sondern längerfristig angesiedelt. Viele Ersatzteile entsprechen jedoch nicht zwangsläufig der gleichen Lebensdauer wie der der Erstausrüstung. Wer glaubt, sich mit original-Herstellerteilen sicher versorgen zu können, der irrt. Je nach Anlaufphase werden vielleicht noch echte OE Produkte vertrieben, alsbald aber auf Zubehör-Qualität umgestellt. Bei vielen neuen Fahrzeugen werden seltenst neue Service-Komponenten verwendet. Meist sind es bereits vorhandene Teile und entpsrechend in echte Erstausrüstung und OE-Ersatzteilgeschäft eingestellt.

Es gibt jedoch auch manchmal genau das Gegenteil, das es sich lohnt auf gute Zubehörprodukte umzustellen die länger halten und womögliche preiswerter sind. Allerdings ist auch hier manchmal vorsicht geboten, oft wird nur eine HeavyDuty oder Schlechtwege oder Behörden oder Taxi-Ausführung verkauft, die es so auch von anderen Herstellern ggf. preiswerter gibt, weil sie eben nicht als besonders langlebig beworben werden. Qualitativ minderwertige Produkte erkennt man häufig an unsauber verklebten oder verschweissten Teilen und schlechter Passgenauigkeit. Vielleicht lässt sich noch erahnen ob die verwendete Gummimischung ähnlich ist oder ob die Materialien ähnlich sind. Vorsicht ist auf jedenfall geboten, wenn das neue Teil im Vergleich zum alten deutlich anders aussieht. Aber auch hier heisst es aufpassen, oftmals gibt es Verbesserungen die das Teil anders aussehen lassen, im einfachsten Fall hat z.B. die Dichtung eine andere Farbe oder die Beschichtungsart hat sich geändert.

Gerade beim Youngtimer kann man noch viel ohne große Action selbst erledigen. Der Einsatz von Spezialwerkzeug hält sich hier meist in Grenzen und die normalen Servicezugänge sind problemlos zu erreichen. Viel wichtiger ist es, nicht nur für Youngtimer, sich vorab zu informieren ob es irgendwo etwas besonderes zu beachten gibt. Neben den klassischen Jetzt mach ich's mir selbst Ratgebern hilft auch eine großen Forengemeinde mit. Man muß nicht neue Beiträge schreiben, das meiste ist bereits gesagt, man darf nur nicht alles für bare Münze nehmen und je nach Qualität des Forums auf verlässliche Einstellwerte achten.

Um auf das Thema sparen zurückzukommen, hier gibt es regional große Unterschiede, auch hinsichtlich Lagerverfügbarkeit, Beschaffungszeit und Spezialanfragen. Manch ein lokaler Händler hat alles da oder kann es sehr schnell beschaffen und das zu fairen Preisen. Andere hingegen stönen schon wenn der Kunde mit Auftrag droht, es könnte ja in Arbeit ausarten. Spannend wird es wenn das große Service oder Reparaturpaket benötigt wird, hier gibts lokal oftmals noch ein paar % extra, doch das ist die Stunde der online Teilehändler. Hier lässt sich doch einiges an Geld sparen, gerade wenn man genau weiss was man benötigt und es zeitlich planen kann. Die Abwicklung empfiehlt sich entweder direkt im Shop oder z.B. auf einschlägigen Auktionsplattformen wie eBay. Aber Achtung, die meisten Händler haben bei eBay höhere Preise als im eigenen Shop, da ebay extreme Provisionen verlangt, die der Händler umlegt. Manchmal gibt es allerdings sowohl im Shop als auch bei eBay Spezialangebote ohne Versandkosten oder mit Spezialrabatten, die sich ab und an lohnen können - jeder Euro zählt ;-) Wenn man jedoch nicht genau weiss, ob die bestellten Teile passen ist der (online) Versandhandel eher zweite Wahl. Wer die Teile an einem bestimmten Tag benötigt, ist auch mit dem (online) Versandhandel eher unglücklich als mit dem lokalen Händler, wobei einem auch der lokale Händler im Regen stehen lassen kann - was leider passiert! Alles in allem, vergleichen lohnt sich, aber bitte die Verhältnismäßigkeit beachten, denn 4h suchen für 1,80€ Ersparnis deutet auf zu viel Zeit hin...

Man muß sich im Grunde nur mal anschauen, wie die Preisgestaltung zu stande kommt. Mittlerweile reden wir partiell über Teile, die selbst heute noch in der Serie verbaut werden und kaum noch etwas kosten. Oftmals wird das gleiche Teil von "damals" bei der Schwestermarke, die technologisch ein oder zwei Generationen weiter zurück steht, in großen Stückzahlen weiter verwendet. Die Werkzeuge und Entwicklungskosten sind abgeschrieben, billiger gehts nicht mehr. Dies ist mit ein Grund, warum mit jeder neuen Generation neue Verschleissteile geschaffen werden. Denn rein mit dem Neuwagenverkauf lässt sich nicht mehr so viel verdienen, im Ersatzteilgeschäft sieht die prozentuale Gewinnmarge deutlich größer aus. Und neben den Ersatzteilen liegt den Fahrzeugherstellern auch viel daran, den Umsatz in der eigenen Werkstattkette zu generieren. Problematisch ist es jedoch, wenn die eigene Kette keine Ahnung mehr von den ehemaligen Brot und Butter Autos hat und vergeblich eine Diagnosebuchse sucht, damit einem der Tester sagt "Bitte Bremsbeläge tauschen"... Klar, bei einem aktuellen Fahrzeug liegt der typische Preisaufschlag auf die Herstellkosten bei 1.000% oder gut Faktor 10! Denn der OEM oder OES will Geld verdienen, die Verpackung muß stimmen, der Kunde will es überall verfügbar haben, d.h. Lagerkosten entstehen, die Großhändler will verdienen und der Einzelhändler möchte auch noch ein paar Münzen in der Tasche haben. Und genau hier setzen die Internethändler an. Doch auf ausgewählte Produkte wie Sensoren, Lager oder spezielle Sport-Teile werden noch größere Aufschläge beobachtet. Ganz großes Kino hat man bei Bremsanlagen, denn hier läuft vieles nur anders gelabelt und/oder kleiner Stückzahlen aus dem gleichen Rohteil vom Band und der übliche Preisaufschlag wird nochmal verdoppelt. Selbst bei "kleineren" Stückzahlen ist dies schon fast abartig - aber der Markt zahlt!

Natürlich werden sämtliche Bauteile eines Fahrzeugs auf eine bestimmte Lebensdauer ausgelegt. Unterschieden wird hier nach typischen Verschleissteilen (Serviceteile) und erreichen der Lebensdauer. Verschleissteile sind z.B. Stoßdämpfer die nach ca. 60.000-80.000km Verschleiss aufweisen, aber noch benutzbar sind. Folgen der Bennutzung sind z.B. Sägezahnbildung am Reifen, erhöhtes Geräuschaufkommen oder erhöhter Verschleiss von anderen Fahrwerkskomponenten durch öfteres ausreizen der Kinematik. Verschleissteile sind natürlich auch Bremsscheiben und Bremsbeläge die extrem von der Fahrweise abhängen, genauso wie die Kupplungsscheibe und das Ausrücklager. Ein Defekt hier sorgt meist für einen Totalausfall, der jedoch bei gewissenhafter Wartung meist vermeidbar gewesen wäre. Ein Teil am Ende seiner Lebensdauer ist z.B. ein Steuergerät der Komfortelektronik, dass eine theoretische Lebensdauer von 8Jahren aufweist. In die gleiche Kategorie fallen z.B. viele Sensoren oder Schweinwerfer. Ähnlich sieht es mit z.B. Einspritzdüsen aus, die je nach Motor (Otto/Diesel) gut 150.000/250.000km reproduzierbar halten müssen. Diese Teile verschleissen zwar, jedoch ist eine gewissen Lebensdauer vorhergesehen. Hier fahren die OEMs ähnliche aber verschiedene Konzepte, selbst innerhalb einer Marke. Die Teile sind auf eine bestimmte Lebensdauer durch die erwartete Belastung ausgelegt, bei Mehrfachverwendung kann es in einem Fahrzeug länger halten als normalerweise vorgesehen. Bei alten Fahrzeugen ist dieses Verhalten in der damaligen Entwicklung noch nicht so stark ausgeprägt gewesen.

Es lässt sich darüber streiten, ob die Nutzungssdauer eines Fahrzeugs deutlich länger war oder nicht. Früher wurde tendenziell weniger mit den Fahrzeugen gefahren. Die Anzahl der verschleissenden Teile war geringer und meist einfacher austauschbar. Heute werden Fahrzeuge deutlich häufiger und länger benutzt, sind komplizierter Aufgebaut (Emissionen und Sicherheit sei dank) und sind mitunter häufig schwerer, d.h. mit Aufwand = Geld zu tauschen. Wer nicht selbst schraubt, kauft dann meist eher neu. Jedoch ist zu beobachten, dass genau durch die Nutzungsänderung die großen Reparaturen erst später kommen, wo sich die Anschaffung eines neuen Vehikels lohnen könnte - man ist den Ärger ja los... Ein Indiz hierfür sind die tollen neuen Rundumsorglos-Serviceverträge die einem ein neues Fahrzeug für 99€ im Monat für die nächsten 36Monate verschaffen - und falls doch mal was ist, greift die Garantie. Aber meist sind diese Verträge an eine äußerst geringe Fahrleistung von 10.000km gekoppelt, so dass es nahezu auch keinen Verschleiss geben kann. Größere Laufleistungen machen sich in einer deutlich teureren monatlichen Rate bemerkbar. Für den Gebrauchwagenkäufer kann es hier jedoch schnell zum Disaster werden, doch mit diesem Wissen beim Hersteller und beim Händler werden diese Fahrzeuge auch meist "günstig" angeboten.

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