Vergleich Eigenerwärmung bei Ladung/Entladung mit 3,5A
Jetzt soll das Thema geklärt werden, ob eine Ladung mit einer bestimmten Stromstärke zu der gleichen oder einer stärkeren Eigenerwärmung führt, als das entladen mit selbiger Stromstärke.
Für den Test habe ich mich für 3,5A, also für ca 1C entschieden. Im Graphen sind Ladung sowie Entladung erkennbar. Die Ladung hab ich dabei mit positiven Werten und die Entladung mit negativen Werten dargestellt.
-hellblau/dunkelblau ist jeweils der rein- bzw rausfließende Strom auf sekundärer Y-Achse
-hellgrün/dunkelgrün ist jeweils die ein- bzw ausgeladene Kapazität ebenfalls auf sekundärer Y-Achse
-hellrot/dunkelrot sind die Temperaturverläufe auf primärer Y-Achse
Der Temperaturverlauf ist beim entladen grundlegend anders, da der Innenwiderstand erst zum Ende der Entladung deutlich ansteigt. Vorher bleibt die Zelle deutlich kühler. Das Fazit lautet also:
Bewegt man sich in der Mitte bzw etwas abseits der Grenzen des Akkus, dann führt die Ladung zu einer größeren Erwärmung als die Entladung. Diese Differenz wird sich mit steigendem Strom noch vergrößern.
… und wieder lichten sich einige Nebelschwaden des Batteriewissens
In diesem Fall war die Zelle aber nicht mit Isoliermaterial eingepackt? Man sieht ja, dass die Zelle recht gut Wärme abgeben konnte. Insbesondere nach Ende der Ladung, wo die Kurve fast als Gerade wieder der Ausgangstemperatur entgegenstrebt.
Die abgegebene Verlustwärme an die Umgebung (15°C?) dürfte bei 0,32W liegen.
Berechnungsrundlage für die 320mW:
t = 12 Minuten (720s) von Minute 47 bis 59
DeltaT = 5K (absinken der Temperatur von 28°C auf 23°C)
m=0,046kg (Masse einer 18650er Zelle)
Die spezifische Wärmekapazität c einer LiIon Zelle nehme ich nach verschiedenen Quellen gemittelt mit 1 kJ/(kg*K) an.
In einem ungekühlten geschlossenen Pack addiert sich diese Leistung im worst case durch den „Pinguineffekt“ noch mit drauf.
Für mich endlich mal verständlich, der Innenwiderstand ist nicht nur vom Ladezustand und Temperatur, sondern definitiv auch von der Stromrichtung abhängig.
Ich hatte ne lose Lage Luftpolsterfolie drum, damit der außen auf dem Zellenbecher angebrachte Temperatursensor und auch die Zelle selbst keine Zugluft bekommen. Auf übermäßige Isolation hatte ich diesmal verzichtet, denn ich wollte ja keine bestimmte Umgebungstemperatur erzeugen, sondern nur zweimal möglichst gleiche Umstände erzeugen. Die knappen 15°C waren dementsprechend diesmal auch nicht per Peltier erzeugt, sondern einfach die Raumtemperatur.
Ja, irgendwie hat der Ingo Vorfahren, die irgendetwas mit dem YETI zu tun hatten. Bei Ingo muss die Kühlschranktür immer fest geschlossen sein, sonst wirds im Zimmer zu warm
Aus dem Diagramm ist zu entnehmen, dass Δt bei 1C ~13°C beträgt. Für eine einzelne Zelle.
Auf der AB bewegt man sich von SuC zu SuC mit ??? denke mal ~0,4-0,5C wenn man mit den üblichen ~140km/h (durchschnittliche Optimalgeschwindigkeit, um die geringst mögliche Reisezeit in Bezug auf Geschwindigkeit<->Ladedauer zu erreichen) unterwegs ist. Details dazu findet man in einem sehr ausführlich beschriebenen Thread.
Wie sieht es dabei mit der Erwärmung des gesamten Akkus aus?? Ich denke, dass man kaum über +15° kommen wird.
Daraus kann man einiges ableiten:
im Winter kommt die zusätzlich erforderliche Energie „zum Warmhalten“ aus der Kühlung vom Antrieb. Der Akku alleine würde es nicht schaffen bei z.B. -10°C rein durch seinen Innenwiderstand die zum SuC-Laden erforderliche Betriebstemperatur zu erreichen.
Die letzten ~10km zum SuC möge (wenn geht) schneller gefahren werden, damit jede Abwärme zur höchstmöglichen Akkutemp genutzt werden kann
im Sommer ist es umgekehrt: ein zu heißer Akku müsste am SuC zuerst runter gekühlt werden, bevor die volle Ladepower angelegt werden kann.
—> die letzten ~5-10km kann man es ruhiger angehen lassen, z.B. max 120km/h.
Beide Maßnahmen berücksichtigt, hatte ich noch nie das Thema einer anfänglich reduzierten Ladeleistung. Nur wenn ich der Slave eines Laders sein musste, aber dagegen hilft auch die beste thermische Strategie nichts
Da seit ihr beide nicht ganz falsch dran
Einerseits spare ich schon wo es auf vernünftige Weise möglich ist, um es an anderer Stelle dann spaßbringend wieder auszugeben. Dabei kommt es auch vor, dass ich Räume in denen ich mich vielleicht 1 Std am Tag aufhalte, nicht auf 20°C heize. Allgemein ist bei mir zu Hause die Heizung aus, wenn ich in der Woche von kurz vor 6:00 bis mindestens 17:00 unterwegs bin. Ein großer Heizkörper im Wohnzimmer schafft dann abends mit 30 min Vorlaufzeit locker Wohlfühlatmosphäre. Die urban legend, dass ein hochheizen mehr Energie benötigt als das halten der Temperatur rund um die Uhr ist sowas von quatsch, das teste nichtmal ich
So komme ich mit 4600-4700 kWh Energie für Heizung und Warmwasser übers Jahr - in einem Altbau. Da soll erstmal einer gleichziehen, ohne vorher etliche Unsummen in Isolation oder ähnliche PlusEnergie-Utensilien versenkt zu haben
Meinen Kühlschrank stelle ich im Winter auch meistens auf die „holiday“-Funktion, da er sonst aufgrund der geringen Temperaturdifferenz nach außen schon mal überschwingt und den Inhalt gefriert
So, nach der Exkursion zurück zum Thema:
Schau einfach, ein welcher Zeit Du wieviel Prozent bzw kWh verbraucht hast. Nach Geschwindigkeit zu gehen ist auch bei dem Thema „kürzeste Reisezeit“ schlecht, der Verbrauch in Wh/km entscheidet hier.
Wenn ich mal eine übliche AB-Strecke annehme, in der ich in 2 Std von 90% auf 10% runter fahre, sind das 40% pro Stunde. Bei angenommenen 80 kWh vom 90 kWh Akku sind das 32 kWh, also 32 kW mittlere Leistung. Die C-Rate bezieht sich auf die Kapazität (Ah) des Akkus, nicht den Energiegehalt (Wh). Sie verschiebt sich (steigt) über die Entladung mit fallender Akkuspannung, eine Annahme über den Energiegehalt des Akkus ist daher sehr unsauber. Gemittelt käme es dann aber etwa auf knappe 0,4C, also 1,4 A Entladestrom für die Zelle.
Der Löwenanteil der Abwärme kommt vom Motor (Wirbelstromverluste) und vom Umrichter (Spannungsabfall über den IGBTs), der Akku macht unter den Umständen kaum was, das ist schon so.
Schau einfach, ein welcher Zeit Du wieviel Prozent bzw kWh verbraucht hast. Nach Geschwindigkeit zu gehen ist auch bei dem Thema „kürzeste Reisezeit“ schlecht, der Verbrauch in Wh/km entscheidet hier.
Wenn ich mal eine übliche AB-Strecke annehme, in der ich in 2 Std von 90% auf 10% runter fahre, sind das 40% pro Stunde. Bei angenommenen 80 kWh vom 90 kWh Akku sind das 32 kWh, also 32 kW mittlere Leistung. Die C-Rate bezieht sich auf die Kapazität (Ah) des Akkus, nicht den Energiegehalt (Wh). Sie verschiebt sich (steigt) über die Entladung mit fallender Akkuspannung, eine Annahme über den Energiegehalt des Akkus ist daher sehr unsauber. Gemittelt käme es dann aber etwa auf knappe 0,4C, also 1,4 A Entladestrom für die Zelle. Der Löwenanteil der Abwärme kommt vom Motor (Wirbelstromverluste) und vom Umrichter (Spannungsabfall über den IGBTs), der Akku macht unter den Umständen kaum was, das ist schon so.
Die Geschwindigkeit alleine ist natürlich nicht der entscheidende Parameter für die bestmöglich optimierte Reisezeit im Hinblick auf Vortrieb & Laden. Sie ist jedoch der am einfachsten zu kontrollierende Größe: „Tempomat rein & los geht’s“.
Bei meinem P85+ (weniger effizient als ein 85D) bewege ich mich auf der AB im Fenster „~80%—>10%“ (SuC >200km entfernt) bis zu
„~65%–10%“, wenn sie weniger weit auseinander sind. Im Winter wegen der Heizung etwas mehr rein laden & den Speed evtl minimal runter fahren. Dabei entstehen die von mir genannten durchschnittlichen ~0,4-0,5C. Der Umweg über die Energie ist natürlich etwas unsauber - von anderen Parametern noch deutlich abhängiger (Höhenprofil / Windverhältnisse / Windschatten / Regen / …). Als Größenverhältnis taugt es allemal.
Was für mich dabei am wichtigsten ist: bei diesem Reiseverhalten geht es dem Akku gut
Ich will eine Batterietemperaturanzeige, außerdem will ich einen Knopf „Med Battery Power“…wer will denn schon immer auf 55°C hochheizen, es wäre doch schon ein Fortschritt, wenn man per Handy App die Batterie auf 30°C vorheizen könnte, statt nur den Innenraum…bei Kalter Batterie fahren sich auch die Performance Modelle nicht so aggressiv wie mit warmer (nicht heißer!) Batterie…
Wo wir schon dabei sind: Sitzheizung vorheizen und Lenkrad vorheizen per App!
Im TMC gibts nen Fred wo gesagt wird dass er jetzt (aktuelle Firmware) nicht mal mehr die Batterie vorheizt wenn man mit der App vorklimatisiert und er dabei an der Dose nuckelt…deckt sich mit meinen Erfahrungen, gelbe Linie in Reku auch mit Stecker drin nach 30min Vorklimatisieren mit App…
Bei mir mit Sicherheit, wenn ich derzeit morgens bei Rangemode OFF vorheize habe ich nach 30min ca. 30kW reku. Wenn ich vergesse vorzuheizen oder den Rangemode auf ON habe dann habe ich 0-10kW kommt auf die Aussentemperatur an.
dito. Akku heizt vor mit Rangemode Off, egal ob am Kabel oder nicht.
Die Batterieheizung für volle Power im P scheint aber mehr Leistung zu geben als beim Vorklimatisieren. Da hört man die Heizung (oder was auch immer das ist).
Das wäre neu. Eigentlich ist es so: Akku-Heizung ist an, wenn Auto an der Wallbox/UMC hängt und man per App vorheizt (egal welcher RANGE MODE). Akku-Heizung ist sporadisch (alle paar Minunten) an, wenn man mit RANGE MODE OFF fährt (und Temperaturen unter 3 Grad). Akku-Heizung ist aus, wenn man mit RANGE MODE ON fährt. Der Akku erwärmt sich trotzdem langsam, wenn man rekuperiert - scheinbar wird in diesen Moment die Akku-Heizung auch eingeschaltet.
Hatten wir ja inzwischen schon einige Threads zu. Per Web-API sieht man wohl, wann die Akku-Heizung an ist.
Bei Rangemode off, Auto geparkt, nicht am Kabel und dann per App vorheizen --> Akku erwärmt sich definitiv. Sieht man gut an der verfügbaren Reku Leistung.
