AGM gegen AGM muss nicht mehr sein

Nach AGM und EFB gibt es nun einen weiteren Batterietyp, der in Fahrzeugen mit Start-Stopp-System verbaut werden kann: die AFB-Batterie. Sie kann die beiden bisherigen Typen ersetzen und soll zwei entscheidende Vorteile im Ersatzgeschäft bieten.

Neugier kam sofort auf, als sich Moll an die Krafthand-Redaktion wandte, um einen völlig neuen Batterietyp für das Ersatzgeschäft für Start-Stopp-Anwendungen vorzustellen. Was soll es neben AGM und EFB noch geben? Vor allem: Was ist mit der Kompatibilität zum Batteriemanagement? Und woraus ergeben sich die beiden Hauptvorteile der „AFB start-stop", die preiswerter als eine AGM-Batterie ist und zugleich die Lagerhaltung vereinfachen soll? Dabei ist die AFB-Batterie nicht nur als günstige Alternative zur AGM geeignet, sondern kann auch als Ersatz für eine defekte Enhanced Flooded Battery dienen, die im Werkstattjargon nur EFB-Batterie heißt. Die daraus resultierende einfachere Lagerhaltung ist für Werkstätten nicht zu verachten. Schließlich macht bei der Pannenursache Nr. 1 „defekte Batterie" oft der das Geschäft, der einen Ersatzakku sofort verfügbar hat und spontan einbauen kann. Nicht umsonst haben die gelben Engel des ADAC immer Batterien an Bord und schnappen Werkstätten solche Aufträge häufiger mal weg.

Getarnte AGM

Aber zurück zur neuen AFB (= Advanced Flooded Battery), aus deren Bezeichnung hervorgeht, dass es sich hier wie bei der EFB um eine Nassbatterie handelt. Im Gegensatz zur AGM-Batterie, bei der bekanntlich das Elektrolyt in Glasmattenseparatoren gebunden ist. Nicht zuletzt wegen dieser unterschiedlichen Technologieansätze stellt sich die Frage: Kommt das Batteriemanagement eines Fahrzeugs mit einer AGM als Serienausstattung überhaupt mit der AFB klar?

Dr. Klaus Eichhorn, Geschäftsführer des Batterieherstellers und Erstausrüsters von VW, Audi, Škoda, INEOS Grenadier und Mercedes-Benz, Moll, redet beim Besuch von Krafthand nicht lange um den heißen Brei: „Natürlich verstehe ich diese Frage. Doch mit unserer AFB verliert die Faustformel AGM nur gegen AGM ihre Gültigkeit." Vereinfacht ausgedrückt ist die AFB durch Modifizierungen im Innenleben „eine getarnte AGM, die vom Batteriemanagement auch als solche erkannt wird". Das sagt er nicht zuletzt mit dem Verweis darauf, dass Moll nicht nur in Sachen Batterietechnologie, sondern auch bezüglich des Energiemanagements über entsprechendes Know-how verfügt. So hat der Zulieferer mit Hauptsitz im fränkischen Bad Staffelstein vor gut einem Jahrzehnt an der Entwicklung des integrierten Bordnetzes für Fahrzeuge des Volkswagen-Konzerns mitgewirkt und den Algorithmus zur Erkennung des Batteriezustands eingebracht.

Zudem haben die Entwickler von Moll mit dem Aufkommen der Start-Stopp-Systeme die EFB-Batterie für die Wolfsburger konzipiert, um die deutlich teurere AGM-Batterie für die Serienanwendungen einsparen zu können. Ein weiterer Pluspunkt der EFB, die quasi die Basis für die AFB bildet: Sie lässt sich auch in heißere Bereiche im Motorraum verbauen, für die AGMs aufgrund ihrer höheren Temperaturempfindlichkeit weniger geeignet sind. Das liegt am komplett anderen Innenaufbau der AGM, bei der wie erwähnt die Säure nicht flüssig, sondern in den Separatoren gebunden ist.

Trick mit der Ruhespannung

Um zu verstehen, wie ein Batteriemanagementsystem (BMS) für AGM auch mit einer AFB klarkommt, muss man sich dessen Wirkweise vor Augen halten. Zwei wesentliche Faktoren sind für die „Batterietyp-Erkennung entscheidend": die Stromaufnahme der Batterie sowie deren Ladezustand (SoC), welchen das BMS nicht unter 60 Prozent absinken und nicht über 90 Prozent aufladen lässt. Wobei das BMS den SoC nicht direkt messen kann, sondern diesen anhand von entsprechenden Parametern ermittelt. Eine sehr wichtige Kenngröße dafür ist die Ruhespannung.

Bei einer AGM ist diese im Vergleich zur EFB etwas höher. Würde demnach eine EFB in ein System für eine AGM-Batterie verbaut und es erfolgt keine Umstellung auf EFB (sofern überhaupt möglich), kommt es zu einer fehlerhaften Ladung und einer verkürzten Lebensdauer der Batterie. Vereinfacht ausgedrückt wird der Batterie zu viel Strom zugeführt, weil das Batteriemanagementsystem – ausgehend von einer AGM – aufgrund der niedrigeren Ruhespannung der EFB von einem zu geringen Ladezustand ausgeht (detaillierte Erklärung im Kasten Seite 14).

„Bei der AFB kann das nicht passieren", erläutert Eichhorn. „Wir haben durch konstruktive Maßnahmen die Ruhespannungskurve angehoben. Damit erkennt das System die AFB als AGM-Batterie und es kommt zu keinen Fehlinterpretationen und falschen Ladeszenarien."

Konstruktive Maßnahmen

Welche Maßnahmen im Innern der Batterie dazu beitragen, skizziert er ebenfalls:

- Verwendung von besonders korrosionsfesten Legierungen
- geringere Selbstentladung und niedrigerer Elektrolytverbrauch durch Calcium-Gitter-Technologie
- speziell entwickelte Aktivmassen
- robuste Fallgusstechnik mit verstärktem Gitterdesign

Letztlich, so Eichhorn, haben die genannten Modifizierungen sogar dazu geführt, dass die AFB von Moll bei Tests zur Kapazitätsreserve und zur Startleistung etwas besser als eine AGM abschneidet und bei der Lebensdauer beziehungsweise beim sogenannten Mikrohybridtest (wichtigste Prüfung für Start-Stopp-Fähigkeit) ebenfalls Vorteile bietet. Auch zeigt er Krafthand ein Diagramm, das Tests zur Stromaufnahme (u.a. wichtig für Rekuperation) bei drei verschiedenen Ladezuständen widerspiegelt. Bei allen drei Szenarien hat die AFB gegenüber der AGM die Nase vorn.

Dem Moll-Geschäftsführer zufolge können Werkstätten also die AFB bedenkenlos in Autos mit einer AGM-Batterie oder einer EFB einbauen. Das eröffnet ihnen die Möglichkeit, ihren Kunden Geld zu sparen. Rund 20 Prozent weniger koste eine AFB als eine vergleichbare AGM. Letztlich geht es immer mehr um zeitwertgerechtes Reparieren, sagt Eichhorn und untermauert das zum Abschluss des Gesprächs mit einer interessanten Aussage: „Die AGM wurde ursprünglich als Versorgungsbatterie entwickelt, etwa für Verbraucher im Wohnbereich von Wohnmobilen. Mit dem Aufkommen der Start-Stopp-Systeme wurde diese dann aufgrund ihrer hohen Zyklenfestigkeit auch als Starterbatterie entdeckt. Als eine sehr teure allerdings." Was der Experte damit meint: AGMs verfügen ohne Zweifel über eine sehr hohe zyklische Belastbarkeit bei großen Lade- und Entlademengen, doch diese „Überperformance" würde in modernen Fahrzeugen gar nicht benötigt, muss aber mitbezahlt werden. Letztlich war das der Anreiz für Moll, AFB als Alternative zur AGM zu entwickeln.

WISSEN: Zusammenhang BMS und Ladezustand, wenn AGM gegen EFB oder umgekehrt getauscht würden

Wie im hier abgebildeten Fallbeispiel zu sehen, würde bei einem Tausch EFB gegen AGM das Bordmanagementsystem (BMS) auf Basis der unterschiedlichen Ruhespannung der beiden Batterietypen (bei 70% SoC: AGM = 12,58V, EFB = 12,53V) von einem falschen Ladezustand der vermeintlich im Fahrzeug befindlichen AGM ausgehen und einen fehlerhaften Ladestrom einstellen. Das Problem: Die tatsächlich verbaute EFB verfügt in diesem Beispiel über einen Ladezustand von 73% (rote Linie), während ein BMS für AGMs aufgrund des Spannungslevels dieser Batterie von 70% ausgeht (blaue Linie). In der Folge kann die EFB einerseits nicht so viel Strom aufnehmen, wie vom BMS angenommen, da mit zunehmendem Ladezustand die Stromaufnahmefähigkeit sinkt. Andererseits interpretiert das BMS die vermeintlich zu niedrige Stromaufnahme als Alterung/Verschleiß der Batterie und versucht permanent, das Ladeverhalten und den Ladestrom anzupassen. Aufgrund des Regelkreises kommt es zu einem Missmanagement, das etwa zum Deaktivieren von bestimmten (Komfort-)Funktionen und der Start-Stopp-Automatik führt. Im Endeffekt wirkt sich die fehlerhafte Erkennung der Ruhespannung negativ auf die Lebensdauer der Batterie aus.

Im umgekehrten Fall, also wenn eine AGM gegen eine EFB getauscht würde, verhält es sich gegensätzlich. Dann hat die AGM-Batterie einen kleineren Ladezustand als das System erwartet, folglich ist die Stromaufnahme aufgrund des geringeren Ladezustands höher als erwartet. Dies wäre für die Batterie selbst jedoch weniger problematisch, da eine vermeintlich bessere Stromaufnahme nicht kritisch bewertet wird.

Hinweis

Für den Vertrieb plant Moll ein Werkstattpartnerkonzept, bei dem interessierte Kfz-Betriebe eine Grundausstattung an Batterien bekommen, mit einem wohl großzügigen Zahlungsziel. Da zum Redaktionsschluss noch nicht alle Details feststanden, gibt es mehr dazu in einer der nächsten Ausgaben.