Geheimnisse der Elektromobilität entschlüsseln: Der Leitfaden für Ingenieure zur Fahrzeugscanner-App

Um zu verstehen, warum die Car Scanner App in der E-Auto-Community so beliebt ist, müssen wir zunächst die Schwächen herkömmlicher Diagnoseverfahren beleuchten. Die älteren OBDII-Protokolle wurden primär für die Abgasreinigung von Fahrzeugen mit Verbrennungsmotor (ICE) entwickelt. Schließt man ein Standard-Diagnosegerät an einen Ford Mustang Mach-E oder einen Hyundai Ioniq 5 an, versagt die generische „Motor prüfen“-Logik oft, da kein Motor vorhanden ist, der überprüft werden könnte.

Das PID-Problem

Elektrofahrzeuge kommunizieren über spezifische Parameter-IDs (PIDs), die selten dem von Benzinern verwendeten Standard-SAE-J1979-Protokoll entsprechen. Eine herkömmliche App fragt das Fahrzeug beispielsweise nach „Drehzahl“ oder „Lambdasondenspannung“ und erhält keine Antwort – oder schlimmer noch, fehlerhafte Daten.

Car Scanner zeichnet sich durch die Verwendung von von der Community erstellten und von Ingenieuren geprüften Verbindungsprofilen aus. Diese Profile teilen der App im Wesentlichen Folgendes mit:

• „Dies ist ein VW ID.4.“

• „Wenn Sie die Adresse ‚220101‘ anfordern, interpretieren Sie die Hexadezimalzeichenfolge als Batterietemperatur.“

Ohne diese Übersetzungsschicht empfängt Ihr OBD2-Dongle lediglich Rauschen. Die Möglichkeit, spezifische Verbindungsprofile zu importieren, zu bearbeiten und zu nutzen, verwandelt Ihr Smartphone von einem passiven Bildschirm in ein vollwertiges Ingenieurswerkzeug.

Der Erfolg mit der Car Scanner App hängt zu 90 % von der Vorbereitung ab. Bevor Sie sich überhaupt mit dem Fahrzeug verbinden, müssen Sie die Softwareumgebung an Ihre spezifische Elektrofahrzeugplattform anpassen. Ich habe unzählige Forenbeiträge gesehen, in denen Nutzer behaupten, ihr Dongle sei „defekt“, nur um dann festzustellen, dass sie versucht hatten, ein Tesla Model 3 mit einem generischen CAN-Protokoll auszulesen.

Schritt 1: Hardware-Handshake

Stellen Sie sicher, dass Ihr OBDII-Dongle Bluetooth 4.0 (LE) oder WLAN-fähig ist. Die App übernimmt den Handshake, Sie müssen jedoch in den Einstellungen den korrekten Schnittstellentyp auswählen.

Schritt 2: Verbindungsprofile

Dies ist der entscheidende Schritt. Navigieren Sie in den App-Einstellungen zu Verbindungsprofil. Dort finden Sie eine Liste der Marken.

• Hyundai/Kia (E-GMP): Suchen Sie nach spezifischen Profilen mit der Bezeichnung „EV“ oder „BMS-Überwachung“. Die Datenpunkte für einen Ioniq 5 unterscheiden sich deutlich von denen eines Kona Electric.

• Volkswagen-Konzern (MEB): Besitzer eines ID.3/ID.4 oder Skoda Enyaq benötigen spezielle MEB-Profile, um die detaillierten Zellspannungen anzuzeigen.

• Tesla: Erfordert einen speziellen Adapterkabelbaum. Das App-Profil muss jedoch auf die CAN-Decodierungslogik des Model 3/Y abgestimmt sein.

Profi-Tipp: Falls Ihr Modelljahr nicht aufgeführt ist, suchen Sie nach der zugrundeliegenden Plattform. Beispielsweise teilt sich der Audi Q4 e-tron die MEB-Architektur mit dem VW ID.4; oft funktioniert das ID.4-Profil auch für den Audi einwandfrei.

Für die meisten von uns ist der „Gesundheitszustand“ (State of Health, SOH) der wichtigste Messwert für Elektrofahrzeuge. Dieser Wert gibt die verbleibende Kapazität Ihrer Batterie im Vergleich zum Neuzustand an. Allerdings sind die Anzeigen im Armaturenbrett bekanntermaßen oft beschönigt und optimistisch. Die Car Scanner App ermöglicht es uns, die Marketingaussagen zu umgehen und die Rohdaten des Batteriemanagementsystems (BMS) einzusehen.

SOH vs. Angezeigte Kapazität

Ihr Armaturenbrett zeigt möglicherweise 100 % an, aber Ihr BMS kennt die Wahrheit. Mit der App können Sie den tatsächlichen SOH-Prozentsatz abrufen.

• SOH (Gesundheitszustand): Ein Wert von 94 % bedeutet, dass Sie 6 % Ihrer gesamten chemischen Speicherkapazität verloren haben.

• Verbleibender Energieinhalt: Wird üblicherweise in Wattstunden (Wh) angezeigt.

Analyse der Zellenungleichgewichte

Als Ingenieur interessiere ich mich oft mehr für die Zellspannungsabweichung als für den reinen SOH-Wert. Die Leistungsfähigkeit des Akkus hängt von der Stärke seiner schwächsten Zellen ab.

1. Öffnen Sie die Liste „Alle Sensoren“ in der App.

2. Filtern Sie nach „Zellspannung“. Sie sehen die Spannungen der Zellen 1 bis 96 (oder mehr, je nach Architektur).

3. Suchen Sie nach „Delta“ oder „Max./Min. Trennung“.

Ein intakter Akku sollte im Ruhezustand eine Spannungsdifferenz (Delta) von weniger als 0,01 V bis 0,02 V zwischen der Zelle mit der höchsten und der Zelle mit der niedrigsten Spannung aufweisen. Eine Delta von 0,05 V oder höher deutet auf ein Zellungleichgewicht hin, das das Batteriemanagementsystem (BMS) nur schwer ausgleichen kann. Dies ist ein frühes Warnzeichen für eine beginnende Akkualterung.

Während sich alle auf die Traktionsbatterie konzentrieren, ist die einfache 12-V-Blei-Säure-Batterie (oder Lithium-Zusatzbatterie) die Achillesferse moderner Elektrofahrzeuge. Wenn die 12-V-Batterie ausfällt, können die Schütze des Hochvolt-Packs nicht schließen, und Ihr 50.000-Dollar-Elektrofahrzeug wird unbrauchbar.

Die Car Scanner App ist unerlässlich, um dies zu überwachen, da Elektrofahrzeuge keine Lichtmaschine besitzen; sie sind auf DC/DC-Wandler angewiesen, um das 12-V-System aufzuladen.

Überwachung des Ladezustands (SOC) der 12-V-Batterie

Anders als bei einem Verbrenner, wo die Spannung in etwa dem Ladezustand entspricht, verhält sich die 12-V-Batterie eines Elektrofahrzeugs aufgrund der DC/DC-Ladezyklen unregelmäßig.

Was Sie in Ihrem Dashboard einstellen sollten:

• 12-V-Batteriespannung: Momentane Anzeige.

• 12-V-Batteriestrom: Zeigt an, ob die Batterie geladen (positiv) oder entladen (negativ) wird.

• Ladezustand der Zusatzbatterie: Einige Profile (z. B. Hyundai/Kia) zeigen einen berechneten Prozentsatz an.

Ich empfehle, die 12-V-Spannung während einer 30-minütigen Fahrt zu protokollieren. Sie sollten eine konstante Spannung (üblicherweise 13,5 V – 14,8 V) ablesen, die anzeigt, dass der DC/DC-Wandler aktiv ist. Liegt die Spannung bei 12,2 V, während das Fahrzeug im Fahrmodus ist, arbeitet Ihr DC/DC-Wandler möglicherweise nicht korrekt oder die Batteriemanagement-Logik (BMS) löst kein Ladeereignis aus.

Rohdaten sind nutzlos, wenn man sie nicht schnell interpretieren kann. Eine der größten Stärken der Car Scanner App ist die Möglichkeit, individuelle Dashboard-Seiten zu erstellen. Da ich eine übersichtliche Benutzeroberfläche bevorzuge, empfinde ich die Standard-Listenansichten während der Fahrt als unübersichtlich.

Empfohlene Dashboard-Layouts

Seite 1: Die Ansicht „Alltagsfahrer“

• SOC (Anzeige): Große Anzeige.

• Batterieleistung (kW): Anzeige von Rekuperation und Verbrauch in Echtzeit.

• Batterietemperatur (Min./Max.): Wichtig für die Vorhersage der Schnellladegeschwindigkeit.

• Momentaner Wirkungsgrad (mi/kWh oder km/kWh).

Seite 2: Die Ansicht „Laden“

• Ladeleistung (kW): Die tatsächliche Ladeleistung.

• Ladestrom (A): Nützlich zur Überprüfung der Grenzwerte der Ladestation.

• Batterieeingangstemperatur: Kühlt das Wärmemanagementsystem den Akku?

• Geschätzte Zeit bis zur vollständigen Ladung: (sofern vom PID-Regler unterstützt).

Seite 3: Die Ansicht für den Ingenieur

• Maximale Zellspannung

• Minimale Zellspannung

• Geladene Gesamtenergie (Gesamtlebensdauer)

• Entladene Gesamtenergie (Gesamtlebensdauer)

Doppeltippen Sie auf eine leere Stelle im Dashboard-Raster, um ein Element hinzuzufügen. Sie können zwischen Text, Messanzeigen oder Diagrammen wählen. Für die Batterietemperaturen bevorzuge ich Balkendiagramme, um die Unterschiede zwischen den heißesten und kältesten Modulen zu visualisieren.

Sobald Sie die Grundlagen beherrschen, bietet die Car Scanner App erweiterte Funktionen für alle, die experimentieren möchten.

Datenprotokollierung

Bei sporadischen Problemen reicht es nicht aus, nur den Bildschirm zu beobachten. Sie benötigen ein Protokoll. In den Einstellungen können Sie die CSV-Protokollierung aktivieren. Dadurch werden die Daten jedes ausgewählten Sensors in einer Datei auf Ihrem Smartphone gespeichert. Ich nutze diese Funktion häufig zur Diagnose von Problemen mit der thermischen Drosselung. Ich zeichne eine Sitzung während eines Schnellladevorgangs auf und exportiere die CSV-Datei anschließend nach Excel, um den Zusammenhang zwischen Kühlmitteltemperatur, Batterietemperatur und Laderate grafisch darzustellen. Dies beweist eindeutig, ob die Drosselung des Fahrzeugs auf Hitze oder Einschränkungen des Ladenetzes zurückzuführen ist.

Umfassende Codierung und Anpassungen (Warnung)

Auf bestimmten Plattformen (insbesondere VW MEB und MQB) ermöglicht Car Scanner die Codierung – also die Änderung von Fahrzeugeinstellungen, die dem Benutzer normalerweise verborgen bleiben.

• Beispiele: Aktivieren der Videoüberwachung während der Fahrt, Ändern des Spurhalteassistenten oder Anpassen der Lichtlogik.

Evelyns technischer Hinweis: Hier ist besondere Vorsicht geboten. Im Gegensatz zum Auslesen von Sensoren (passiv) schreibt die Codierung Daten in das Steuergerät. Erstellen Sie daher vor jeder Änderung unbedingt eine Sicherungskopie der ursprünglichen Codierung. Eine fehlerhafte Codierung kann zu Modulkonflikten führen, deren Behebung Fachkenntnisse einer Vertragswerkstatt erfordert.

Selbst mit der besten Software kann es zu Problemen kommen. Die drahtlose Verbindung zwischen Dongle und Smartphone ist störungsanfällig.

• Verbindungsabbrüche: Wenn die Daten einfrieren oder die App die Verbindung trennt, überprüfen Sie Ihre Abfragerate. In den Einstellungen können Sie die „Befehlsverzögerung“ anpassen. Eine zu niedrige Einstellung (zu schnelles Auslesen der Daten) kann den Puffer günstiger ELM327-Dongles überlasten. Erhöhen Sie die Verzögerung auf 10–20 ms, um Stabilität zu gewährleisten.

• Warnung „Fehlerhafter ELM327“: Wenn die Car Scanner App diese Warnung anzeigt, nehmen Sie sie ernst. Sie bedeutet, dass der Dongle nicht den vollständigen Befehlssatz für das gewählte Verbindungsprofil unterstützt. Ein Hardwaredefekt lässt sich auch durch Software-Optimierungen nicht beheben.

• Datenverzögerung: Wenn die Anzeigewerte nur langsam aktualisiert werden, reduzieren Sie die Anzahl der aktiven PIDs. Die gleichzeitige Abfrage von 50 verschiedenen Fahrzeugparametern verlangsamt die Aktualisierungsrate. Beschränken Sie sich auf die 5–10 wichtigsten Messwerte für die Echtzeitüberwachung.