Ausbau der HV-Batterie
Wie bei allen elektrotechnischen Arbeiten müssen die Sicherheitsregeln unbedingt eingehalten werden. Dies bedeutet, unter anderem, dass das HV-Fahrzeug freigeschaltet, gegen Wiedereinschalten gesichert und die Spannungsfreiheit festgestellt wurde.
Beim Ausbau der HV-Batterie sind grundsätzlich die Herstellervorgaben und die aktuellen gesetzlichen Bestimmungen zu beachten. Es besteht dabei kein Anspruch auf Vollständigkeit!
Der Ausbau der HV-Batterie wird beispielhaft an einem VW ID4 unter Berücksichtigung des Reparaturleitfadens dargestellt.
Absicherung und Kennzeichnung
Folgendes Kapitel ist nur für HV-Batterien, die aufgrund eines Fehlerspeichereintrages instandgesetzt werden, gültig. Bei beschädigten HV-Batterien, z.B. durch einen Unfall, ist je nach Schädigungsart unterschiedlich zu verfahren (Herstellerinformationen). Dies geht unter Umständen so weit, dass eine Herstellermeldung durchgeführt und hier speziell gehandelt werden muss.
Bei der Lagerung der Batterie müssen folgende Punkte berücksichtigt werden:
- ebenerdiger Stellplatz
- ausreichend belüfteter Werkstattbereich
- außerhalb von Verkehrswegen und nicht in Durchgangsräumen
- Abschrankung (Schutzabstand mindestens 1,0 m)
- Kennzeichnung mit entsprechenden Hinweisschilde
Quelle: Reparaturleitfaden VW
Hauptkomponenten
Eine HV-Batterie besteht auf folgenden Komponenten:
- HV-Schütze
- Vorladewiderstand
- Temperatursensor
- Spannungssensoren
- Stromsensoren
- Evtl. Service-/Wartungsstecker
- Batteriemanagementsystem
- Schmelzsicherung
- Batteriemodule
- Batteriemodulsteuergeräte
Der Vorladewiderstand dient zum langsamen Hochfahren des HV-Systems indem der Ladestrom begrenzt wird.
Batteriemanagement
Im Rahmen des Batteriemanagements gehen wir an dieser Stelle nur auf das Balancieren der Zellen ein. Zur Erhöhung der Lebensdauer der einzelnen Zellen, dürfen diese den SOC (state of charge = Ladezustand) nicht über- bzw. unterschreiten, da dies zu einer massiven Schädigung der Zellen führen kann. Die Wahrscheinlichkeit, dass vereinzelte Zellen verschiedene Ladungszustände besitzen (Zelldrift), steigt mit zunehmendem Zyklenalter.
Um diesen Vorgang entgegenzuwirken und die Batterie durch die bestimmungsgemäße Nutzung nicht zu schädigen, übernimmt das Batteriemanagementsystem die Aufgabe, die Spannung der einzelnen Zellen zu überwachen.
Sollten beim Laden bzw. Entladen eine Zelle die Grenzwerte erreicht, würde ohne Modulsteuergerät der Lade- bzw. Entladevorgang für die komplette Batterie abgebrochen werden. Durch diesen Vorgang würde sich im Laufe der Zeit die nutzbare Kapazität verringern. Ein Angleichen der einzelnen Zellen durch das Modulsteuergerät wirkt dem entgegen und gewährleistet die gleichmäßige Ladung aller Zellen in der HV-Batterie.
Man unterscheidet verschiedene Möglichkeiten die Zellenspannung anzugleichen: Eine Variante besteht darin, bei höher geladenen Zellen einen Teil des Ladestroms während des Ladevorganges zu einem jeder einzelnen Zelle parallel geschaltetem Widerstand zu leiten und dort in Wärme umzuwandeln. Anderweitig können die Ladezustände der Zellen auch durch eine gezielte Entladung einzelner Zellen angeglichen werden.
Austausch defekter Module
Zu Beginn der Arbeiten wird über den Diagnosetester die defekte Zelle bzw. das defekte Batteriemodul ermittelt. Um diese innerhalb der Batterie zu finden, sind alle Batteriemodule fortlaufend nummeriert. Hier sind unbedingt die Herstellerinformationen zu beachten.
pdf: Batteriemodultausch
Nach Ausbau und Transport (Bild 1) an eine geeignete Stelle erfolgt der Austausch der defekten Zelle. Diese Arbeit wird unter Spannung durchgeführt und darf deshalb nur von speziell geschulten Fachkräften mit persönlicher Schutzausrüstung (PSA), zum Beispiel isolierende Schutzhandschuhe, Gesichtsschutz und Spezialwerkzeug erledigt werden. Nach dem Ersetzen des defekten Batteriemoduls muss es noch mit einem herstellerspezifischen Ladegerät (Modul-Balancer) an die restlichen Spannungen der verbliebenen Batteriemodule angepasst werden.
pdf: Batteriemodul-ersetzen-VW
Quarantänebestimmungen
Unter bestimmten Voraussetzungen, wie z. B. ein verunfalltes Fahrzeug, eine defekt oder stark verformte HV-Batterie, müssen die Quarantänebestimmungen des Fahrzeugherstellers eingehalten werden.
Im ungünstigen Fall einer schweren Beschädigung, kann sich eine HV-Batterie entzünden und einen Thermal-Runaway der gesamten HV-Batterie hervorrufen.
Im Link ist hierzu ein Dokument zu den Quarantänebestimmungen der Volkswagen AG hinterlegt.
pdf: Quarantäne-VW