Moderne Fahrzeuge benötigen weiterhin eine 12-Volt-Batterie, um kritische Systeme wie die Zündung, Beleuchtung und Sicherheitseinrichtungen zuverlässig mit Strom zu versorgen. Auch in Elektro- und Hybridfahrzeugen ist sie unverzichtbar für den Startvorgang und die Funktion der Niedervolt-Elektronik, die unabhängig vom Hochvoltsystem agieren muss.
Die Rolle der 12-Volt-Batterie in Verbrennungsmotoren
In Fahrzeugen mit Verbrennungsmotor ist die 12-Volt-Batterie traditionell für den Start des Motors zuständig. Sie liefert den hohen Strom, den der Anlasser benötigt, um die Kurbelwelle in Bewegung zu setzen. Nach dem Start übernimmt die Lichtmaschine die Stromversorgung des Bordnetzes und lädt gleichzeitig die Batterie wieder auf. Darüber hinaus versorgt die 12-Volt-Batterie eine Vielzahl von Systemen, die auch bei ausgeschaltetem Motor oder vor dessen Start funktionieren müssen. Dazu gehören die Zentralverriegelung, das Infotainmentsystem, die Innenbeleuchtung, die Warnblinkanlage und verschiedene Steuergeräte. Ohne eine funktionierende 12-Volt-Batterie wäre ein Start des Motors nicht möglich und viele Komfort- und Sicherheitsfunktionen blieben inaktiv.
Warum Elektro- und Hybridfahrzeuge eine 12-Volt-Batterie benötigen
Obwohl Elektrofahrzeuge (EVs) und Plug-in-Hybride (PHEVs) über ein großes Hochvolt-Batteriesystem verfügen, das den Antriebsmotor speist, benötigen sie ebenfalls eine separate 12-Volt-Batterie. Diese dient nicht dem Antrieb, sondern der Versorgung des Niedervolt-Bordnetzes. Das Hochvoltsystem arbeitet mit Spannungen, die für die empfindliche Bordelektronik zu hoch wären. Ein DC/DC-Wandler im Fahrzeug wandelt die Hochvolt-Energie in 12 Volt um, um die 12-Volt-Batterie zu laden und das Niedervolt-Bordnetz zu versorgen.
Die 12-Volt-Batterie erfüllt in EVs und PHEVs mehrere entscheidende Funktionen:
- Initialisierung der Hochvoltsysteme: Beim Einschalten des Fahrzeugs ist die 12-Volt-Batterie erforderlich, um die Steuergeräte zu aktivieren, die wiederum das Hochvoltsystem sicher hochfahren. Ohne diese Initialisierung kann das Fahrzeug nicht „starten“ und fahrbereit gemacht werden.
- Sicherheitsrelevante Systeme: Airbags, ABS, ESP, Servolenkung und Bremskraftverstärker sind auf eine stabile 12-Volt-Versorgung angewiesen. Diese Systeme müssen auch bei einem Ausfall des Hochvoltsystems oder des DC/DC-Wandlers funktionsfähig bleiben, zumindest für eine kurze Zeit.
- Komfortfunktionen: Beleuchtung, Infotainment, Fensterheber, Scheibenwischer und Klimaanlage werden ebenfalls über das 12-Volt-Netz versorgt.
- eCall-System: Gemäß der Europäischen Kommission ist das automatische Notrufsystem eCall seit 2018 in allen neuen Pkw und leichten Nutzfahrzeugen Pflicht. Dieses System muss auch nach einem Unfall funktionsfähig bleiben, um einen Notruf absetzen zu können. Die 12-Volt-Batterie stellt hierfür die notwendige Energieversorgung sicher.
Die Bedeutung für Fahrerassistenzsysteme und Sicherheit
Moderne Fahrzeuge sind mit einer Vielzahl von Fahrerassistenzsystemen (ADAS) ausgestattet, die die Sicherheit und den Komfort erhöhen. Dazu gehören adaptive Geschwindigkeitsregler, Spurhalteassistenten, Notbremsassistenten und Parkassistenten. Diese Systeme basieren auf komplexer Elektronik, Sensoren und Aktuatoren, die eine zuverlässige 12-Volt-Stromversorgung benötigen.
Die EU-Verordnung 2019/2144 (General Safety Regulation) schreibt für neue Fahrzeugtypen ab Juli 2022 und für alle Neufahrzeuge ab Juli 2024 eine Reihe von Sicherheitsmerkmalen vor, darunter Notbremsassistenzsysteme, Spurhalteassistenzsysteme und Müdigkeitswarner. Diese Systeme müssen unter allen Betriebsbedingungen zuverlässig funktionieren. Euro NCAP bewertet die Leistung dieser Sicherheitssysteme in seinen Protokollen, was die Bedeutung einer stabilen Energieversorgung unterstreicht. Eine Unterbrechung oder Schwankung der 12-Volt-Versorgung könnte die Funktion dieser kritischen Systeme beeinträchtigen und somit die Fahrzeugsicherheit gefährden.
Grenzen der 12-Volt-Batterie und alternative Ansätze
Die 12-Volt-Batterie hat ihre Grenzen in Bezug auf Kapazität und Leistungsabgabe. Für den Antrieb von Hochleistungskomponenten oder zur Speicherung großer Energiemengen ist sie ungeeignet. Hier kommen Hochvoltsysteme zum Einsatz.
Es gibt Bestrebungen, die Abhängigkeit von der traditionellen 12-Volt-Blei-Säure-Batterie zu reduzieren oder alternative Technologien einzusetzen. Lithium-Ionen-Batterien als 12-Volt-Ersatz bieten Vorteile wie geringeres Gewicht, höhere Zyklenfestigkeit und bessere Kaltstartleistung. Einige Fahrzeughersteller setzen bereits auf diese Technologie für die 12-Volt-Versorgung.
Einige Konzepte sehen auch eine stärkere Integration der 12-Volt-Versorgung in das Hochvoltsystem vor, um die separate 12-Volt-Batterie zu verkleinern oder sogar ganz zu eliminieren. Dies würde jedoch eine noch robustere und ausfallsicherere DC/DC-Wandlung erfordern, die auch bei einem Ausfall des Hochvoltsystems die Notfunktionen aufrechterhalten kann. Solche Systeme sind komplex und müssen höchste Sicherheitsstandards erfüllen, um die Zuverlässigkeit der kritischen Fahrzeugfunktionen zu gewährleisten. Die UNECE-Regulierung Nr. 171, die sich mit Fahrerassistenzsystemen befasst, betont die Notwendigkeit einer zuverlässigen Funktion dieser Systeme, was indirekt die Bedeutung einer stabilen Stromversorgung unterstreicht.
Überprüfung der Kompatibilität und Wartung
Fahrzeughalter können die spezifischen Anforderungen und die Art der verbauten 12-Volt-Batterie in der Betriebsanleitung ihres Fahrzeugs nachlesen. Dort finden sich Informationen zur empfohlenen Batteriegröße, zum Batterietyp (z.B. Blei-Säure, AGM, EFB oder Lithium-Ionen) und zu den Wartungsintervallen. Bei einem Batteriewechsel ist es wichtig, den vom Hersteller vorgeschriebenen Typ zu verwenden, da moderne Fahrzeuge oft spezielle Batterien für Start-Stopp-Systeme oder Rekuperationsfunktionen benötigen. Eine falsche Batterie kann zu Fehlfunktionen oder einer verkürzten Lebensdauer führen.
Für Elektro- und Hybridfahrzeuge ist es ratsam, die 12-Volt-Batterie regelmäßig von einer Fachwerkstatt überprüfen zu lassen, da sie im Vergleich zu Verbrennern anders belastet wird. Während sie bei Verbrennern ständig von der Lichtmaschine geladen wird, ist sie in EVs und PHEVs auf den DC/DC-Wandler angewiesen. Eine schwache 12-Volt-Batterie kann auch bei einem voll geladenen Hochvoltsystem dazu führen, dass das Fahrzeug nicht fahrbereit ist, beispielsweise auf einer hypothetischen Fahrt von Berlin nach Hamburg.
Die Notwendigkeit einer 12-Volt-Batterie in modernen Fahrzeugen, unabhängig von ihrer Antriebsart, ist eine Folge der komplexen Anforderungen an Sicherheit, Komfort und Funktionalität. Sie bleibt ein essenzieller Bestandteil des Bordnetzes, der die zuverlässige Funktion zahlreicher Systeme gewährleistet.
