Batterievorkonditionierung

Die Batterievorkonditionierung ist der Vorgang, bei dem die Hochvoltbatterie eines Elektrofahrzeugs kurz vor einem Schnellladevorgang gezielt in ihr optimales Temperaturfenster gebracht wird. Lithium-Ionen-Zellen reagieren empfindlich auf Temperatur: Sind sie zu kalt, wird der Elektrolyt zähflüssiger und die Lithium-Ionen wandern träger zwischen den Elektroden, was das Batteriemanagementsystem zwingt, die Ladeleistung zum Schutz der Zellen zu begrenzen. Die Vorkonditionierung beseitigt diesen Engpass, sodass der Akku betriebsbereit am Lader ankommt und seine volle Nennleistung aufnehmen kann, statt nur Energie aufzunehmen, während er sich langsam selbst erwärmt.

In der Praxis nutzt das System die Thermomanagement-Hardware des Fahrzeugs, um das die Zellen umströmende Kühlmittel zu erwärmen, und greift dabei auf Widerstandsheizer, eine Wärmepumpe oder die Abwärme von Motor und Leistungselektronik zurück. Die Energie stammt aus der Traktionsbatterie selbst oder, im Idealfall, aus dem Netz, solange das Fahrzeug noch angesteckt ist oder fährt. Die meisten modernen E-Autos lösen die Vorkonditionierung automatisch aus, sobald der Fahrer im Navigationssystem einen Schnelllader als Ziel wählt: Das Fahrzeug berechnet die Fahrzeit und beginnt einige Minuten vor der Ankunft mit dem Aufwärmen des Akkus, damit dieser die Zieltemperatur, typischerweise um die 20 bis 30 Grad Celsius, genau in dem Moment erreicht, in dem der Stecker eingesteckt wird.

Am deutlichsten zeigt sich der Nutzen bei Kälte. Eine Batterie, die einen Ladevorgang nahe dem Gefrierpunkt beginnt, ist womöglich auf einen Bruchteil ihrer Spitzenleistung beschränkt und muss erst während des Ladens aufgewärmt werden, während ein vorkonditionierter Akku von Anfang an eine deutlich höhere und flachere Ladekurve aufrechterhalten kann. Praxistests zeigen regelmäßig, dass die Vorkonditionierung die an einem Schnelllader bei Kälte verbrachte Zeit etwa halbieren kann und einen ärgerlichen vierzigminütigen Stopp in einen weit kürzeren verwandelt.

Es gibt einen Kompromiss, den man kennen sollte. Das Erwärmen des Akkus verbraucht Energie, sodass die Vorkonditionierung etwas Reichweite kostet, besonders wenn das Fahrzeug schon lange im Voraus zu heizen beginnt. Für die meisten Fahrer ist das ein günstiger Tausch, weil die aufgewendete Reichweite gegenüber der eingesparten Ladezeit gering ausfällt. Das Verhalten unterscheidet sich auch zwischen den Herstellern: Manche erlauben eine manuelle Aktivierung über ein Menü oder eine geplante Abfahrtszeit, was hilfreich ist, wenn man zu einem nicht ins Navi eingegebenen Lader fährt, während andere nur bei navigationsgeführten Stopps vorkonditionieren.

Die Vorkonditionierung ist ein Bestandteil der umfassenderen Thermomanagement-Strategie eines Fahrzeugs und eng mit dem DC-Schnellladen und der Form der Ladekurve verknüpft. Ein Fahrzeug mit effizienter Wärmepumpe kann oft mit geringerem Energieaufwand vorkonditionieren, und ein ordentlich konditionierter Akku hält einen höheren Ladestand, bevor die Leistung abnimmt. Fahrer in warmen Regionen müssen kaum daran denken, doch im Winter zählt sie zu den wertvollsten Funktionen für alle, die auf längeren Fahrten auf öffentliche Schnelllader angewiesen sind.