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E-Auto-Batterien altern durch aggressiven Fahrstil schneller
Starkes Beschleunigen und hohe Batterieströme könnten die Alterung von Elektroauto-Akkus deutlich beschleunigen. Eine Analyse realer Fahrdaten verknüpft aggressive Fahrweisen mit mehr als 2,5-mal so hohem modelliertem Kapazitätsverlust wie besonders sparsames Fahren. Entscheidend scheint dabei weniger die Durchschnittsgeschwindigkeit als die elektrische Belastung der Batterie zu sein.
Shanghai (China). Lithium-Ionen-Akkus verlieren mit zunehmender Nutzung allmählich einen Teil ihrer speicherbaren Energie. Wie schnell das geschieht, hängt unter anderem von Temperatur, Ladezustand und Belastung ab. Der Einfluss des Fahrstils lässt sich deshalb nur schwer von anderen Bedingungen trennen.
Forscher der Shanghai Dianji University (SDJU) um Zhongwei Gu haben nun reale Betriebsdaten von Elektroautos mit einem physikgestützten Verfahren zur kausalen Inferenz ausgewertet. Ziel war es, den statistischen Einfluss des Fahrverhaltens von Faktoren zu trennen, die gleichzeitig auf die Batteriealterung wirken.
„Diese Arbeit schlägt einen physikgestützten kausalen Inferenzrahmen vor, um den Einfluss von Fahrstilen auf die Alterung von EV-Batterien zu quantifizieren“, schreiben Hao Cheng und Wangqiang Gao von der Shanghai Dianji University (SDJU) gemeinsam mit Zhongwei Gu.
Die Analyse stützt sich auf ein Jahr Betriebsdaten von 15 Elektroautos desselben Modells in Guangzhou. Geschwindigkeit, Batteriestrom, Ladezustand, Spannung und Temperatur wurden im Jahr 2022 alle zehn Sekunden erfasst. Für die Auswertung fasste das Team die Daten in 60-Sekunden-Abschnitte zusammen und ordnete sie fünf Fahrstilen vom sparsamen bis zum besonders aggressiven Fahren zu.
Der methodische Kern kombiniert maschinelles Lernen mit einem elektrischen Batteriemodell. Ein Thevenin-Ersatzschaltbild bildet dabei das Spannungsverhalten des Akkus physikalisch ab. Eine sogenannte Gradientenumkehrschicht soll gleichzeitig Einflüsse wie Temperatur, Ladezustand und Leerlaufzeit aus der gelernten Darstellung herauslösen. Anschließend schätzt eine kontrafaktische Analyse, wie sich die Batteriebelastung verändert hätte, wenn unter ansonsten ähnlichen Bedingungen nur der Fahrstil anders gewesen wäre.
Zur Kontrolle rekonstruierte das Modell die Klemmenspannung der Batterie mit einem mittleren absoluten prozentualen Fehler von 0,55 Prozent. Das spricht für eine gute Abbildung des elektrischen Verhaltens, beweist für sich genommen aber noch keinen ursächlichen Alterungseffekt.
Im zentralen Vergleich fällt der Unterschied deutlich aus. Für besonders aggressives Fahren ergibt das Alterungsmodell nach 1.000 Lade- und Entladezyklen einen Kapazitätsverlust von 53,22 Prozent. Beim sparsamsten Fahrstil sind es 21,15 Prozent. Damit liegt der vorhergesagte Verlust in der aggressivsten Gruppe mehr als 2,5-mal so hoch.
Die hohe Belastung zeigt sich auch beim Batteriestrom. Der Effektivwert lag in der aggressivsten Gruppe bei 66,02 Ampere, beim sparsamen Fahren dagegen bei 20,56 Ampere. Die mittlere Fahrgeschwindigkeit beider Gruppen war dennoch ähnlich. Das deutet darauf hin, dass nicht einfach schnelles Fahren entscheidend ist, sondern vor allem starke Leistungsanforderungen mit hohen Strömen.
Die Zahlen nach 1.000 Zyklen stammen nicht aus einem mehrjährigen Dauertest, sondern aus einem Alterungsmodell. Die Studie zeigt deshalb keinen direkt gemessenen Kapazitätsverlust um den Faktor 2,5. Sie beschreibt eine modellgestützte kausale Assoziation, die auf realen Fahrdaten und kontrollierten Störgrößen beruht.