Elektrofahrzeuge sind mit hochmodernen Lithium-Ionen-Batterien ausgestattet, die Spannungen von bis zu 800 Volt liefern und primär für den Antrieb konzipiert sind. Überraschenderweise verfügen jedoch nahezu alle E-Autos zusätzlich über eine konventionelle 12-Volt-Bordnetzbatterie, wie sie auch in Verbrennungsfahrzeugen zum Einsatz kommt. Diese scheinbar anachronistische Komponente erfüllt entscheidende Funktionen: Sie aktiviert das Batteriemanagementsystem, versorgt die gesamte Bordelektronik inklusive Sicherheits- und Komfortfunktionen, ermöglicht den Betrieb des Fahrzeugs im Stand und fungiert als essentielle Sicherheitskomponente bei Ausfall der Hauptbatterie. Die bewährte 12-Volt-Technologie bietet zudem erhebliche Kostenvorteile durch die Nutzung standardisierter Komponenten und gewährleistet Zuverlässigkeit auch nach längeren Standzeiten.

Grundlegende Funktionen der 12-Volt-Batterie im E-Auto

Steuerung des Hochvoltsystems

Ein überraschender Aspekt der 12-Volt-Batterie in Elektrofahrzeugen ist ihre fundamentale Rolle bei der Steuerung des Hochvoltsystems. Tatsächlich wird das Batteriemanagementsystem, das für das Starten, Abschalten und Überwachen des Hochvolt-Akkus verantwortlich ist, durch die 12-Volt-Batterie gespeist [1]. Ohne eine funktionierende 12-Volt-Batterie kann das Managementsystem den Hauptakku nicht aktivieren oder regulieren. Dies ist ein entscheidender Sicherheitsmechanismus, da der Hochvolt-Akku bei fehlender Sicherheitsprüfung vom Rest des Fahrzeugs elektrisch getrennt bleibt [1]. Die 12-Volt-Batterie fungiert somit als "Schlüssel", der erst den Zugang zur enormen Energiemenge im Hauptakku ermöglicht und kontrolliert.

Versorgung der Bordelektronik

Die gesamte Bordelektronik eines Elektroautos wird über die 12-Volt-Batterie betrieben. Dies umfasst ein breites Spektrum an Systemen und Komponenten:

• Sicherheitssysteme wie ABS und ESP
• Bremskraftverstärker
• Airbags
• die gesamte Fahrzeugbeleuchtung
• Anzeigeinstrumente
• Servolenkung
• Türen- und Scheibenwischersteuerung
• Infotainmentsysteme
• Sitzheizungen
• und zahlreiche weitere Komfort- und Sicherheitsfunktionen [1][3].

Diese Komponenten wurden über Jahrzehnte für 12-Volt-Bordnetze entwickelt und optimiert. Die 12-Volt-Batterie versorgt auch die Zentralverriegelung, das Innenlicht und weitere Instrumente mit Energie [2]. Ein weiterer wichtiger Aspekt ist die Versorgung des Fahrzeugcomputers und der Diagnosesysteme, die für den reibungslosen Betrieb des E-Autos unerlässlich sind [4].

Betrieb im Stand und bei ausgeschaltetem Fahrzeug

Eine der wichtigsten Funktionen der 12-Volt-Batterie ist die Energieversorgung des Fahrzeugs, wenn es nicht in Betrieb ist. Während die Hochvoltbatterie bei verriegeltem Auto im Stand vom Hochvoltnetz getrennt wird, bleibt die 12-Volt-Batterie aktiv und versorgt wichtige Systeme wie die Alarmanlage, die Zentralverriegelung und andere Sicherheitsfunktionen [2][4]. Dies gewährleistet, dass das Auto selbst nach längeren Standzeiten von bis zu sechs Wochen betriebsbereit bleibt [2]. Ohne diese separate Stromquelle müsste die Hauptbatterie ständig aktiv bleiben, was zu einer erheblichen Selbstentladung führen würde. Zudem ermöglicht die 12-Volt-Batterie das Starten des Fahrzeugs, indem sie den initialen Strom für die Aktivierung des Elektromotors beim Drehen des Schlüssels oder Drücken des Startknopfes bereitstellt [6].

Die 12-Volt-Batterie als Sicherheitskomponente

Redundanz bei Ausfall der Hauptbatterie

Ein zentraler Sicherheitsaspekt der 12-Volt-Batterie ist ihre Funktion als Redundanzsystem. Bei einem Ausfall oder einer Störung der Hochvoltbatterie sorgt die 12-Volt-Batterie dafür, dass kritische Fahrzeugfunktionen weiterhin verfügbar bleiben [3][5]. Diese zweite Stromquelle gewährleistet die unterbrechungsfreie Funktion sicherheitskritischer Systeme wie der Beleuchtung oder der Lenkunterstützung [3]. In modernen Fahrzeugen mit zahlreichen elektronisch gesteuerten Sicherheitssystemen ist diese Redundanz von entscheidender Bedeutung, um die Sicherheit der Fahrzeuginsassen auch in Ausnahmesituationen zu gewährleisten.

Sicherstellung kritischer Fahrzeugfunktionen

Die 12-Volt-Batterie spielt eine entscheidende Rolle bei der Gewährleistung kritischer Fahrzeugfunktionen. Sie sorgt dafür, dass wichtige Sicherheitsfunktionen wie ABS und ESP jederzeit funktionieren [3]. Diese Systeme sind für die Fahrsicherheit unerlässlich und müssen auch dann zuverlässig arbeiten, wenn Probleme mit der Hauptbatterie auftreten. Die 12-Volt-Batterie stellt sicher, dass die Beleuchtung, Warnblinker und andere für die Sicherheit relevante Systeme unter allen Umständen funktionsfähig bleiben. Dies ist besonders wichtig in Notfallsituationen oder bei unerwarteten Problemen mit dem Hochvoltsystem.

Puffer für Sicherheitssysteme

Die 12-Volt-Batterie fungiert auch als Puffer für funktionale Sicherheitsaspekte [2]. Wenn beispielsweise die Servolenkung, die über einen Spannungswandler von der Hauptbatterie versorgt wird, ausfällt, wird die zweite Batterie zur Bereithaltung der Energie benötigt [2]. Diese Pufferfunktion sorgt für eine stabile Stromversorgung sicherheitsrelevanter Systeme, selbst bei Spannungsschwankungen oder kurzzeitigen Ausfällen im Hauptsystem. Zudem hilft die 12-Volt-Batterie, Schwankungen in der Ausgabe der Hochvoltbatterie auszugleichen und sorgt so für eine konstante Stromversorgung der elektrischen Systeme des Fahrzeugs [4].

Praktische und wirtschaftliche Vorteile

Kompatibilität mit bewährten Standardkomponenten

Die Verwendung einer 12-Volt-Batterie bringt erhebliche praktische Vorteile mit sich, da 12-Volt-Bordnetze seit Jahrzehnten der Standard im Automobilbereich sind. Elektroautohersteller können sich an den gängigen Teilen der Zulieferer bedienen, wenn sie weiterhin auf 12-Volt-Komponenten setzen [1]. Diese Standardisierung ermöglicht die Nutzung bewährter und ausgereifter Komponenten, was sowohl die Entwicklungszeit als auch die Produktionskosten reduziert. Zudem vereinfacht es die Wartung und Reparatur, da entsprechende Komponenten und Fachwissen weit verbreitet sind.

Kosteneffizienz und bewährte Technologie

Die Nutzung der 12-Volt-Technologie bietet erhebliche Kostenvorteile. Die etablierte Technik ist ausgereift, zuverlässig und vergleichsweise kostengünstig in der Herstellung. AGM- und EFB-Batterien haben ihre Zuverlässigkeit seit Jahren unter Beweis gestellt, was sie zum perfekten Begleiter bei der Unterstützung des 12-Volt-Bordnetzes von Elektro- oder Hybrid-Elektrofahrzeugen macht [3]. Diese bewährten Lösungen spielen ihre Stärken aus, wenn die Hochspannungsbatterie ausfällt oder abgeschaltet wird [3]. Im Gegensatz dazu würde die Entwicklung völlig neuer Systeme für die Bordelektronik, die direkt mit der Hochvoltbatterie kompatibel sind, erhebliche Entwicklungskosten verursachen und möglicherweise zu weniger zuverlässigen Lösungen führen.

Zuverlässigkeit bei verschiedenen Betriebsbedingungen

Die 12-Volt-Batterie zeichnet sich durch ihre Zuverlässigkeit unter verschiedenen Betriebsbedingungen aus. Im Gegensatz zu Lithium-Ionen-Batterien, die nicht so inhärent robust sind und kontinuierliche Überwachung erfordern, bieten Blei-Säure-Batterien eine bewährte Technologie für die Bordnetzversorgung [3]. Lithium-Ionen-Zellen benötigen Schutz vor Überladung, Tiefentladung und Kälte, ihre Spannung muss innerhalb sicherer Grenzen gehalten werden, und eine spezielle Schutzschaltung ist erforderlich [3]. Die 12-Volt-Batterie ermöglicht zudem, dass das Auto selbst nach sechs Wochen Stillstand betriebsbereit bleibt, während die Hochvoltbatterie bei verriegeltem Auto im Stand vom Hochvoltnetz getrennt ist [2].

Technische Limitationen der direkten Hochvoltnutzung

Unterschiedliche Anforderungen für Antrieb und Bordelektronik

Ein wesentlicher Grund, warum die Hochvoltbatterie nicht direkt für die Bordelektronik genutzt wird, liegt in den unterschiedlichen Anforderungen. Die Hauptbatterie ist für den Antrieb des Elektromotors und die Fortbewegung des Fahrzeugs konzipiert, nicht für die kontinuierliche Versorgung der elektrischen Systeme [1][4]. Der Hochvolt-Akku ist primär für den Antrieb, die Kabinenheizung und über einen Spannungswandler für das Laden der 12-Volt-Batterie zuständig [1]. Die Bordelektronik benötigt eine konstante, stabile Stromversorgung mit 12 Volt, was bei direkter Nutzung der Hochvoltbatterie komplexe Wandler und Sicherheitssysteme erfordern würde.

Sicherheitsaspekte der Hochvolttechnik

Die direkte Nutzung der Hochvoltbatterie für die Bordelektronik würde erhebliche Sicherheitsrisiken mit sich bringen. Die hohen Spannungen von bis zu 800 Volt erfordern besondere Sicherheitsmaßnahmen und spezialisierte Komponenten. Durch die Trennung von Hochvolt- und 12-Volt-System wird ein zusätzliches Sicherheitsniveau geschaffen, das Risiken minimiert. Es ist zwar theoretisch möglich, das 12-Volt-Netz über einen Wandler aus der Hauptbatterie zu versorgen, aber aufgrund von Sicherheitsaspekten nicht empfehlenswert [2]. Die 12-Volt-Batterie dient auch als Puffer, um funktionale Sicherheitsaspekte zu gewährleisten, beispielsweise wenn die Servolenkung ausfällt [2].

Technische Herausforderungen bei der Integration

Die Integration eines direkten Hochvoltsystems für die Bordelektronik würde zahlreiche technische Herausforderungen mit sich bringen. Starke Ströme benötigen sehr dicke Kabel und erhöhen das Gewicht des Fahrzeugs [2]. E-Autos mit weniger starken Strömen verfügen über einen Gewichts- und folglich auch einen Schnellladevorteil [2]. Die Nutzung der Hochvoltbatterie für die kleinen elektrischen Systeme im Auto würde zudem zu einer ineffizienten Energienutzung führen und könnte die Hauptbatterie zusätzlich belasten. Die Verwendung einer separaten 12-Volt-Batterie ermöglicht eine effizientere und spezialisierte Stromversorgung für die unterschiedlichen Systeme des Fahrzeugs.

Fazit

Die 12-Volt-Bordnetzbatterie ist trotz des Wandels zur Elektromobilität ein unverzichtbarer Bestandteil moderner Elektrofahrzeuge. Sie erfüllt wesentliche Funktionen, die über die bloße Stromversorgung hinausgehen: Sie ermöglicht die sichere Steuerung des Hochvoltsystems, versorgt die gesamte Bordelektronik, gewährleistet den Betrieb im Stand und fungiert als zentrale Sicherheitskomponente. Die Nutzung bewährter 12-Volt-Technologie bietet zudem praktische und wirtschaftliche Vorteile durch Kompatibilität mit Standardkomponenten und bewährte Zuverlässigkeit.

Die technischen Limitationen einer direkten Hochvoltnutzung für die Bordelektronik machen die 12-Volt-Batterie auf absehbare Zeit unverzichtbar. Während Elektrofahrzeuge in vielen Aspekten eine revolutionäre Technologie darstellen, zeigt die Beibehaltung der 12-Volt-Batterie, dass bewährte Lösungen weiterhin ihren Platz in der Automobilentwicklung haben. Die 12-Volt-Batterie ist somit kein Relikt der Vergangenheit, sondern ein essentieller Baustein für die sichere und zuverlässige Funktion moderner Elektrofahrzeuge.