Irgendwie fehlt ein allgemeiner Technik-Bereich
Nun gut. Da wir in letzter Zeit in verschiedensten Threads Diskussionen zB über Erwärmung der Batterie durch Heizung, Innenwiderstände bei tiefen Temperaturen, Reserven zur Ladung am SuC usw usf hatten, hab ich mir am gestrigen Sonntag mal ein wenig Zeit genommen und ein paar Punkte davon real überprüft. Die Tests macht eine NCR18650GA, welche der Zelle im 90 kWh Pack nahe kommt. Weiterhin hab ich auch in Zukunft vor, weitere aufkommende urban legends hier ein wenig zu hinterleuchten.
Um zwischen den ganzen Kommentaren dazu ein wenig den Überblick über die Themen zu wahren, füge ich hier ein kleines Inhaltsverzeichnis dazu an:
Hier im ersten Post:
-Eigenerwärmung durch Stromentnahme
-Innenwiderstand vs Temperatur
Auf den folgenden Seiten:
Vergleich Eigenerwärmung bei Ladung/Entladung mit 3,5A: viewtopic.php?p=342001#p342001
Da der Winter mal wieder kein Winter ist und ich mangels Bedarf an solchen Speisen keinen Gefrierschrank habe, mussten Peltierelemente und eine kleine Styroporumhausung zur Erschaffung einer kühlen Umgebung herhalten… ja, bei mir liegen Peltierelemente rum, aber kein Gefrierschrank
Zuerst die These, dass der Akku ja allein durch die Stromentnahme beim einschalten der Vorheizung im Winter mit erwärmt werden würde. Dort hatte ich ja schon grob überschlagen, dass die Abwärme im Akku dabei nahe null ist. Allerdings hatte ich formal betrachtet nicht berücksichtigt, dass der Innenwiderstand bei Kälte noch steigt. Dass das trotzdem nahezu keine Auswirkung hat, soll hier untermauert werden:
Wenn wir mal von 6 kW Heizleistung ausgehen, leistet jede von den 7104 Zellen im 90 kWh Pack etwa 0,84 W. Bei einer mittleren Spannungslage unter leichter Belastung bei etwa 75% Ladezustand macht das um die 200-250 mA, also irgendwas bei 0,06C = nichts
Nachdem sich die Temperatur (rot) bei um die -9°C bis -10°C nicht mehr ernsthaft veränderte, hab ich den Entladevorgang mit 300 mA (grün) gestartet und eine knappe halbe Stunde laufen lassen. Die Peaks kommen vom minütlichen Akkucheck des Ladegerätes. Man sieht, dass der Innenwiderstand (blau) gaaanz minimal sinkt, was für eine winzige Erwärmung im Inneren der Zelle spricht. Die Temperatur an der Außenhaut verändert das aber nicht wirklich:
Um mal zu gucken was es denn für sichtbare Ergebnisse braucht, gehts nun direkt mal mit 2,5A Entladestrom weiter, was bezogen auf das 90 kWh Pack in etwa einer Entnahme von 60 kW DAUERHAFT entspricht. Den Test hab ich ebenfalls ne knappe halbe Stunde laufen lassen. Los gehts wieder von um die -10°C. Den Strom (grün) hab ich diesmal im Graph nach unten verbannt, interessiert ja nicht soo sehr. Die Temperatur steigt gegen Ende knapp über 0°C, der Innenwiderstand fällt entsprechend:
Zusammenfassend dafür lässt sich also sagen:
Der Akku selbst erfährt durch seine eigene Verlustwärme beim Entladen kaum eine Erwärmung. Die Verluste sind zwar da, aber einfach zu gering. Es mag durch den Pinguin-Effekt bei 7104 Zellen auf recht engem Raum noch anders aussehen, aber dafür kommen ja auch noch mehr Metall und Wasser dazu.
Die Erwärmung des Akkus, welche man beim fahren oder vorheizen feststellt, kommt also zum allergrößten Teil entweder von der aktiven Batterieheizung (falls aktiv), oder sonst durch die vergleichsweise großen Verluste in den IGBTs des Antriebsumrichters und auch der Abwärme des Motors.
Um jetzt trotzdem nochmal ne warme Zelle zu bekommen, bin ich mit dem Gedöns an die Heizung umgesiedelt und habe nach runter kühlen einen Entladevorgang mit mittelmäßigen 1A gestartet und die Zelle auf die Heizung gepackt. Strom spare ich mir im nächsten Graph mal. Es gibt nur Temperatur (rot) vs Innenwiderstand (blau). Da lässt sich nochmal gut erkennen, welche Wirkung der Knopf „maximale Batterieleistung“ entfalten kann. In Richtung 50°C halbiert sich der Innenwiderstand nochmal locker, selbst ausgehend von einer schon sommerlichen Temperatur:
Demnächst gibts mit der Zelle nochmal SuC-Versuche (jetzt wo sie ein bisschen eingeweiht ist), ähnlich wie meine Tests mit der NCR18650B damals.