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Wieviel Energie wird pro Grad Akkutemperatur verheizt?

bei mir läuft das Video. Es zeigt, dass die Wärmepumpe den Akku nicht heizen kann.

Edit: Nachdem ich mir das neue Video angeschaut habe muss man die Aussage revidieren: Also in Mode 5+6 kann die Abwärme des WP-Kompressors auch zusätzlich als Akkuheizung eingesetzt werden. Allerdings ohne Wärmetauscher, also ist die Wärmepumpe effektiv nicht in Betrieb. Irgendwie kann ich mir dabei nicht vorstellen, dass der Kompressor in COP=1 nennenswert zur Wärmeerzeugung beitragen kann. Der muss ja immerhin gegen bis zu 7kW von den Motoren gewichtet werden.

bei 7.45 wird der Akku vom Motor geheitzt.

Die anderen 11 Heizfunktionen sehe ich mir jetzt nicht mehr alle an.

Man kann einfach durch die drei Spulen des WP Motors z.B. ein bisschen Gleichstrom jagen, und ganz fluggs und ohne jeglichen Lärm erzeugt der WP Motor ein paar 100W an Wärmeleistung :grin:

Genau so macht es Tesla auch mit den Antriebsmotoren, die je 3,5kW an Wärmeleistung generieren können, auch im Stand.

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Nun ich denke das macht es speziell im Stand im Modus Vorheizen und wenn man an einen SUC per Navi fährt (Vorkonditionierung). Während einer normalen Fahrt sehe ich in meinen SMT Aufzeichnung nicht, dass die Motoren über Blindleistung den Akku heizen. Das machen sie eher mittels normaler Abwärme (pre refresh). Ich habe oben eine Darstellung einer meiner Fahrten ins Büro eingehängt. Da sieht man wie träge der Akku erwärmt wird. Ich habe mir diesen Datensatz nochmals angesehen und kann bestätigen, dass bei dieser Fahrt die Klimaanlage (A/C) komplett aus und nur die Heizung an war. Das 5WV stand auch die komplette Zeit auf 135° (Kühlmittelfluß von Motoren über Akku und zurück - der Radiator war immer gebypasst). Ein Wärmeabfluß in den Innenraum oder in die Abluft gibt es also nicht - eine Temperierung des Akkus ist also nur über den Antrieb und durch eigene Wärmeentwicklung möglich. Oben sieht man schön, wie die Temperierung des Akkus den Motortemperaturen folgt. Bleibt die Frage ob die Motoren noch zusätzliche Scheinleistung erzeugen um den Akku zu wärmen. Anhand von SMT bekommt man das nicht direkt heraus da Scheinleistung nicht dargestellt wird. Ich habe mir also die Batterieleistung dieser Fahrt angesehen. An Ampeln erkennt man gut die Leistung im Stand. Das sollte dann ja der Grundbedarf plus PTC-Heizer plus eventuelle Scheinleistung sein. Unten erkennt ihr, dass im Stand die Batteriegesamtleistung vom ausfahren aus der Garage (kalt) mit gut 3kW schnell ab nimmt auf 2,25kW und nach ca. 15min. sich bei 1,75kW einpendelt bis ich nach einer Std. Fahrt das Auto abstellte. Die Scheinleistung wäre damit also meistens unter 2kW. Das scheint mir aber eher der PTC-Heizer zu sein weshalb ich mir noch ein paar sehr vergleichbare Fahrten herausgesucht habe. Da erkenne ich, dass egal ob ich vorheize (also Bat. vor Fahrt schon warm habe) oder nicht (Bat. kalt) der Gesamtenergieverbrauch nicht ändert. D.h. für mich, dass der Akku eben keine zusätzliche Heizung über Scheinleistung sonder rein über die „eh’ da“ Abwäre des Antriebes bekommt.
Mein Summary können wir gerne diskutieren, aber ich sehe in den Videos Sonderfälle der Konditionierung des Akkus (Vormärmung, SUC-Konditionierung). Hier heizen die Motoren per Scheinleistung, ansonsten wird während der Fahrt über Abwärme der Motoren der Akku beheizt.


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Wobei mir ein COP von 3 bezüglich 4°C etwas zu hoch erscheint:

T [°C] COPWP COPPTC
-20 0,81 0,87
-15 1,15 0,88
-10 1,40 0,88
-5 1,64 0,88
0 1,90 0,89
5 2,26 0,90
10 2,78 0,93
22 3,10 0,95

Ja wirst du wohl Recht haben. War damals nur eine grobe Schätzung wie ich mich für die Effizienz der viel diskutierten WP in meiner Standardfahrt interessiert hatte.

verstehe ich Dich und Deine Daten richtig wenn ich zusammenfasse, dass ein Vorheizen des Akkus im Stand eigentlich Energieverschwendung ist?

Ja, ich sehe bei mir keinen Vorteil den Akku vorzuheizen.
Ein warmer Innenraum ist natürlich Komfortgewinn und wenn man ausschließlich in der Stadt oder zu Fahrtbeginn viel bergab fährt, dann bringt es natürlich mehr rekuperierte Energie. Habe ich in meinem Anwendungsfall nicht, also für mich kein Vorteil.

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Die beste aktive Akkuheizung ist eine beheizte Garage innerhalb eines Hauses. Ja ist natürlich ein Luxus, aber eine aktive Akkuheizung war schon immer eine Energieverschwendung, aber gut für dessen Lebensdauer.

und wie siehts aus, wenn man mit kalten Akku am Berg stehet und bergab die Rekuperation nutzen will? Lohnt sich der Mehrverbrauch für die Heizung gegen den Energiegewinn bergab?

Kommt auf die Höhe des Berges und den Ladestand des Akkus an.

Naja irgendwann ist man ja auch mal den Berg hochgefahren und hat zustätzlich potentielle Energie „verbraucht“, die dann Berg ab um den Betrag der aktiven Akkuheizung fehlen würde. In der Regel führt eine aktive Akkuheizung immer zu einen Mehrverbrauch.

Idealerweise würde dann die zurückgewpnnene Energie zur Heizung des Akkus verwendet werden. Macht Tesla dies?

Wenn der Akku kalt ist, wird bei jeder Rekuperation auch der Überschuss zum Heizen des Akkus verwendet.

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Einen E-Motor so anzusteuern, dass er ineffizient arbeitet, sollte kein Problem sein. Da könnten sie einfach die Software aus den ersten Model 3 nehmen, die waren ja weniger effizient.

Hallo rms69
aus meiner Sicht nicht.
Lass uns ein kleines Gedankenexperiment machen. Unser 2Tonner (LR) gewinnt/verliert pro 100m Höhendifferenz rd. 0,5kWh potentielle Energie. Wenn du nun bei kaltem Wetter deinen tiefgekühlten Akku (sagen wir 0°C) auf eine Temperatur aufwärmen möchtest bei der die Rekuperation voll da ist (Akku ca. 20°C), dann mußt du rd. 2,5 kWh (siehe oben Post 4) Heizenergie aufwenden. Wenn man mal vernachlässigt, dass du ja ein bisschen Rekuperation noch hast und vor Kurven bremst und der Akku sich während der Fahrt erwärmt usw., dann müsstest du 500m bergab vor dir haben um wieder auf die reingesteckte Heizenergie zu kommen. Das werden wohl die wenigsten von uns als Standardfall haben.

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Hallo MacAxel,

klar, denke auch dass das bei der Anfahrt an den SUC via Navi passiert

Das sehe ich nicht so.
Wenn ich Zuhause direkt vom Netz lade, hab ich keine Ladeverluste, was schon mal 20-25% ausmachen kann.
Außerdem wird der Akku weniger belastet und man hat mehr Reichweite.

Wenn man nur sehr kurze Strecken fährt, kann man auch den Reichweitenmodus einschalten.
Dann wird der Akku weniger, oder gar nicht geheizt und man spart wirklich Strom.

So hat alles sein Vor- und Nachteile.

Ich beziehe mich jetzt mal auf die Daten aus Youtube, vom @thom3 und Rechnungen / Fragen von @hithunter.

Dazu noch auf diesen Review:
https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1002007118307536
und diese Daten bei kalten Temperaturen:
https://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2019/ra/c9ra00490d#!divAbstract

Meine Zusammenfassungen zum Thema:

Wieviel Energie wird pro Grad Akkutemperatur verheizt?

  • Ein Model 3 LR benötigt ca. 0,18kWh/K für die „Akkuheizung“ im Stand und bei 0 Grad Außentemperatur. Dabei gilt: je kälter es wird, desto ineffizienter wird das System. Außerdem wird mehr Energie benötigt, während das Auto fährt, weil der Fahrtwind den Akku zusätzlich auskühlt.
  • Beispielsweise für einen Heizvorgang von 0-27 Grad bei „geplanter Abfahrt“ und 0 Grad Außentemperatur werden 6,1kWh oder rund 9% Akku (bei M3 LR 2020) verbraucht. Achtung: bei der geplanten Abfahrt vermischen sich die Verbräuche von Kabinen- und Akkuheizung.
  • Die Heizkurve ist unheimlich träge. Ca. 5-10 Minuten sollte man schon einplanen, bevor eine merkliche Erhöhung der Akkutemperatur eintritt. Diese Energie ist aber nicht komplett verloren, sondern wird größtenteils „gepuffert“, weil der Akku auch nach Abschalten der Heizung weiter warm wird.
  • Model 3 mit Wärmepumpe sind beim Heizen des Innenraums effizienter, aber kühlen dabei meist den Akku. Damit sind sie ungefähr genauso (in-)effizient wie Model 3 ohne Wärmepumpe, wenn zusätzlich zum Innenraum auch der Akku geheizt werden muss.

Wann wird ein Model 3 Akku normalerweise geheizt?

  • Bei „geplanter Abfahrt“ und niedrigen Temperaturen.
  • Bei „Klimaanlage eingeschaltet“ und Fahrzeug verschlossen.
  • Bei Navigation zum Supercharger.
  • Bei Ladevorgängen und gleichzeitig sehr niedrigen Temperaturen.
  • Beim normalen Fahrbetrieb, auch bei sehr kalten Temparaturen, wird nicht aktiv geheizt. Allerdings wird die Abwärme, die natürlicherweise in den Motoren entsteht, im Winter zum Heizen der Akkus genutzt.

Ist das Vorheizen bei kalten Außentemperaturen sinnvoll?

  • Das Vorheizen der Kabine ist immer sinnvoll, solange das Fahrzeug am Lader hängt, weil die Energie dann direkt aus dem Netz genommen wird und nicht mit Ladeverlusten behaftet ist. Durch dieses Vorheizen steigt nicht nur der Komfort, sondern auch die Reichweite, während der Gesamtenergieverbrauch sinkt und der Akku geschont wird.

    • Ein Vorheizen der Kabine aus Akkustrom ist aber nicht sinnvoll.
  • Ein Vorheizen des Akkus ist nur bedingt sinnvoll.

    • Bei moderaten Außentemperaturen (oberhalb -10 Grad), ist eine Entladung der Akkus mit moderaten C-Werten schadlos möglich. Gerade bei den Long Range Versionen und vernünftiger Fahrweise sind keine Schäden durch zu kalte Akkus zu erwarten.
    • Anders verhält es sich beim Aufladen des Akkus. Dies sollte niemals bei kalten Akkus passieren. Tesla limitiert den erlaubten Ladestrom und die mögliche Rekuperation bei zu kalten Temperaturen aber automatisch, so dass hier auch keine Schäden zu erwarten sind.
    • Wenn das Auto viel potentielle Energie gespeichert hat (es steht z.B. auf einem Alpenpass und soll ins Tal gefahren werden), dann kann in solchen extremen Situationen ein Vorheizen des Akkus sinnvoll werden, weil dadurch die Rekuperation ermöglicht wird, mit der man die Energie zurückgewinnen kann. Da die Model 3 Akkuheizung aber sehr ineffizient ist und auch die Rekuperation nicht verlustfrei abläuft, wird dieser Fall in der Praxis eher nicht auftreten.
    • Durch den bei Kälte erhöhten Innenwiderstand entstehen erhöhte Entladeverluste (Heat-Loss). Das bedeutet, dass sich ein kalter Akku beim Entladen schneller erwärmt, als ein bereits warmer Akku. Bei 0,3C (typische LR Autobahngeschwindigkeit) sollte sich dieser Mehrverbrauch bei ca. 1K Heizleistung, oder ca 65Wh einpendeln. Dieser Verlust fällt also nicht nennenswert ins Gewicht und rechtfertigt keine Akkuheizung.

Wann sollte man den Akku also vorheizen?

  1. Wenn die Temperaturen unter -10 Grad fallen. Aber Achtung: Hier greift unter Umständen auch schon eine automatische Vorkonditionierung, die den Akku auch bei Nicht-Nutzung vor solchen Zuständen schützt.
  2. Bei SoC unter 30%, da dann bei extremer Kälte eventuell nicht genug Zeit bleibt um den Akku durch den normalen Fahrbetrieb zu wärmen, bevor die Entladeschlussspannung erreicht wird.
  3. Wenn man direkt nach Abfahrt die volle Leistung entnehmen möchte oder die volle Rekuperation braucht.
  4. Wenn man plant, den Akku in Kürze zu laden. Dabei gilt: je schneller geladen werden soll, desto gründlicher sollte man Vorheizen. Hier gilt es nämlich auch, den Akku gleichmäßig warm zu bekommen, weil ansonsten ein erhöhter Zelldrift auftreten kann.

Schadet es dem Akku, wenn er vorgeheizt wird?

  • Nein. Es erhöht nur den Gesamtenergieverbrauch des Fahrzeugs.
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Sehr gut,
vielen Dank.

@admins kann man den Text irgenwo in ein Wiki oder so was übernehmen?