[Wiki] Akkuwiki - Model 3 / Model Y

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Informative Übersicht der 78 kWh Batterie aus dem Pilotprojekt zum Battery Passport:

E.g.: expected lifetime: 1200 cycles

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Akkuwiki Strukur

Die Akkuwiki gerät mit nun 32.000 Zeichen an die Grenzen unserer Discourse Limits. Ich sehe drei Möglichkeiten wie es nun weiter gehen kann.

  • Noch strengere Komprimierung auf das wesentliche, so dass alles in den ersten Beitrag passt und im Limit von 32.000 Zeichen passt. Bei weiteren neuen Akkus verbleibt immer weniger Platz für FAQ’s usw.
  • Akkuwiki „Neugründung“ im neuen Thread mit Reservierung der ersten drei Beiträge und anschließendem Umzug der alten Wiki in die neue durch verschieben der Beiträge.
  • Aufteilung der Akkuwiki in:
    • [Wiki] M3/MY Akkuwiki - Akkuübersicht
    • [Wiki] MS/MX Akkuwiki - Akkuübersicht
    • [Wiki] Akkuwiki FAQ - Modellübergreifend.

Für letzteres würde ich im Diskussionsthread eure FAQ Vorschläge sammeln und diese Wiki separat und Modellübergreifend wachsen zu lassen.

  • Strengerer Fokus auf das Wesentliche und weiterhin alles im ersten Beitrag der Akkuwiki
  • Neue Akkuwiki mit mehr Platz durch Aufteilung in die ersten drei Beiträge
  • Trennung Akkuwiki und Akku FAQ in separate Threads mit gemeinsamem Diskussionsfaden

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M3P 2021/2022 - Panasonic 3L - Battery Power „Deep Dive“

Mit Hilfe von Scan My Tesla und Teslalogger nach zwei Jahren der Aufzeichnung.


  • In dieser Chart wird das Delta zwischen berechneter BMS Maximalleistung (MDP=Maximum Discharge Power) und Battery Power (freigebener Akkuleistung) dargestellt.
  • Hier sollte immer nur das Maximum, also die höchsten Marker betrachtet werden, denn darunter können auch Daten liegen, bei denen ich das Pedal nicht voll durch getreten habe.
  • Obwohl diese beiden Werte eigentlich gleich sein sollten, fällt auf, dass das Delta dieser beiden Werte stark von der Akkutemperatur, dafür kaum vom SoC abhängt.
  • Unterhalb von 10% SoC wird die berechnete BMS Maximalleistung überschritten, wahrscheinlich weil hier die Stromstärke angehoben wird um die stark abfallende Spannungskurve des P3L zu kompensieren.
  • Wichtigste Erkenntnis: Oberhalb von 27°C Zelltemperatur wird die Stromstärke gedrosselt, so dass die Maximalleistung des Akkus nicht mehr abgerufen werden kann.

Edit: von 20°C auf 27°C korrigiert.



  • Diese zwei Charts zeigen die BMS berechnete Maximalleistung in Relation zum SoC und Akkutemperatur.
  • Da ich viele leere Datenpunkte mit Automation füllen musste, haben sich einige Ausreisser eingeschlichen. Bitte nur die „Hauptkurve“ betrachten. Unplausible Punkte die außerhalb davon liegen, sollten ignoriert werden.
  • In der zweiten Chart habe ich sämtliche Werte oberhalb von 27°C Zelltemperatur ausgeblendet, so dass nur noch die „gedrosselte Leistung“ ausgegeben wird. Diese Werte sollten also realistisch erreichbar sein.
  • Wichtig ist, dass hier nur die Maximalleistung angegeben wird, welche (je nach SOC) nur kurz zwischen 70 und 92km/h erreicht wird.
  • Generell sieht man einen markanten Abfall der Leistung bei ca. 72% SoC und dann ab ca. 38%, wenn unter Last das untere Spannungslimit erreicht wird.


  • Diese Chart soll eigentlich eine schöne Übersicht bieten, welche Leistung, in Abhängigkeit vn SoC und Zelltemperatur, von 0-200km/h, zu erwarten ist.
  • Leider schleichen sich auch hier viele Datenpunkte ein, bei denen ich nicht Vollstrom gegeben habe. Daher auch hier nur die höchsten Kurven betrachten und der logischen gleichfarbigen / gleichförmigen Kurve folgen. Oben sortiert nach Akkutemperatur und unten nach SoC.
  • Schön zu sehen ist, dass die Leistung bis ca. 60km/h immer gleich ist. Egal ob der Akku voll/leer/heiß oder kalt ist.
  • Auch sieht man, wie das Leistungspeak mit sinkendem SoC in der Geschwindigkeitssskala nach unten wandert. Von vollem Akku und ca. 92km/h zu ca. 70km/h bei leerem Akku.
  • Unten sieht man in dunkelblau/schwarz auch schön die Leistungskurve des Chill/Lässig-Modus, welcher im Model 3 grundsätzlich bei 160kW das Limit setzt
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Laut Teslas Masterplan 3 werden unsere Long Range Akkus ebenfalls als LFP Chemie angegeben. Ebenso der „kleine“ Semi sowie der noch vorzustellende Kleinwagen.

Nicht bekannt ist zu wann dieser Akku/diese Akkus vorgestellt werden.

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Model 3/Y Akku Rekuperationsleistung im Vergleich

Maximale Rekuperation:



  • Das Model 3 rekuperiert ideal mit 75kW.
    Das Model Y mit 85kW.
    Beide im Bereich von 100km/h bis 160km/h.
  • Sofern ACC/AP aktiv ist, erhöht sich die maximale Rekuperation bei M3 und MY auf 89kW im Bereich von 80km/h bis über 200km/h.
  • Im Track Modus des Performance M3/MY geht die maximale Rekuperation auf 180kW!
    130kW liefert der Heckmotor und 50kW vom (sonst nur minimal rekuperierenden) Frontmotor.

Kleiner „Drivehack“:
Ja, ACC regelt nicht über 150km/h, aber er lässt sich auch bei deutlich höherem Tempo aktivieren und ist eine effiziente Alternative zum Bremspedal, aufgrund der höheren Reku-Leistung. Wenn ich wegen einem Hindernis stark runter bremsen muss, ziehe ich ein mal den rechten Hebel herunter, anstelle das Bremspedal zu nutzen. Dies schont meine Bremsen und rekuperiert etwas mehr Energie zurück in den Akku. Natürlich sollte man bereit sein um sofort einzugreifen, wenn er nicht bremst wie erwartet. Der Trick lohnt eher im Model 3 bei +14kW.

Edit: Wurde von Tesla leider „weggepatched“. ACC lässt sich nur noch im Regelbereich aktivieren.

Faktoren der Rekuperationsleistung:



  • Der Panasonic 3L gibt seine maximale Rekuperationsleistung ab ca. 16-18°C Zelltemperatur frei, sofern der SoC unterhalb von ca. 60% liegt.
  • Der LG Chem 5L gibt seine maximale Rekuperationsleistung ab ca. 8-10°C Zelltemperatur frei, sofern der SoC unterhalb von ca. 70% liegt.
  • Das ist der Beleg in Zahlen für die tolle Rekuperation der LG Akkus!
    Der Panasonic muss 10°C wärmer und 10% leerer sein, um auf die gleiche Reku-Leistung zu kommen.
  • Kältere Zellen oder ein vollerer Akku beschränken die Rekuperationsleistung, was man im Fahrzeug an den Punkten auf der linken Seite der „Power Bar“ sehen kann.
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Vergleich eines M3LR mit R18 Bereifung und konstanter Geschwindigkeit mit M3P R20, MYLR R19, MYP R21 (alle 5L Akku):

  • Wie verändert sich die Reichweite (range) in %, wenn die selbe Geschwindigkeit gefahren wird?
  • Wie verändert sich die Reisezeit (time) in %, wenn die Geschwindigkeit so verändert wird, dass die selbe Reichweite erreicht wird? [gestrichelte Linie]

grafik

Beispiele:

  • Ein M3P hat bei 140 km/h 4% weniger Reichweite wie ein M3LR (Grund ist der höhere Rollwiderstand der Reifen).
  • Ein MYLR hat bei 140 km/h fast 8% weniger Reichweite wie ein M3LR (Grund ist die größere Stirnfläche)
  • Ein MYP braucht für die selbe Strecke 10% länger, wenn es die selbe Reichweite wie ein M3LR bei 140 km/h haben soll (es erreicht die selbe Reichweite wegen der größeren Stirnfläche nur bei niedrigerer Geschwindkeit). Alternativ könnte es genauso schnell sein, hätte dann aber 13% weniger Reichweite.

Die Auswertung basiert auf den Zusammenhängen aus Wikipedia und den Werten, die hier veröffentlicht wurden. Es sind also nicht praktisch ermittelte Werte.

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Rated Range calculation ≠ Actual Range calculation!

The range of the vehicle, typically displayed in miles or kilometers, is a function of many parameters in the vehicle to provide the most accurate assessment of range remaining. We do this to prevent the customer from running out of charge prematurely. The voltage of the pack is directly correlated to the State of Charge (SOC) of the vehicle. This is indicated by the bar in the UI. However the capacity of the pack changes over time which means 100% SOC will always be 100% but the range can change based on the battery capacity. The capacity is tracked by the HVBMS in a value called Calculated Amp-hour Capacity (CAC).

Starting from left to right, we can see the first important number that comes into the equation is CAC. This number can viewed in logs and Garage and is constantly changing from HVBMS calculations to update the value to reflect energy capabilities in the pack. Note that this value is the Ah capacity for a single brick. All bricks have their capacities calculated and the minimum brick is used for the range calculation as is the brick that will at the end limit the pack capacity. As seen earlier, the parallel count of cells (brick) defines the pack energy storage capacity and the series count its power output.

Now to get the full capacity of the entire battery the value will need to be multiplied. Multiplied by the average brick voltage will give the kWh value. *Note that this full pack energy does take into account temperature in a small amount; therefore a really cold pack will have slightly less full pack energy.

The full pack energy is then just multiplied by the SOC of the pack. Therefore 50% SOC means .5 (or half) of the full pack energy.

The energy is then divided by a fixed Watt-hour per mile (whpm) value that is hard-coded into the pack based on the rated range setting and vehicle configuration. This is the average efficiency found during the EPA drive cycle testing (or EU/APAC equivalent standard). The final number will appear in units of distance and this is what is displayed on the MCU.

As shown above, the capacity of the pack has a direct correlation to the final range displayed to the customer. CAC is calculated by the HVBMS by monitoring voltage change as well as current leaving and entering the pack.

Quelle: Interne technische Dokumentation von Tesla

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Bestimmung der verbleibenden (nutzbaren) Akkukapazität

Ohne Tools, ohne Vorwissen, direkt im Fahrzeug:

  • Fahrzeug auf möglichst hohen SoC laden.
    100% ist nicht nötig, aber je höher, desto präziser das Ergebnis.
  • Energie Tab → Verbrauch → Durchschnitt auswählen.
  • Verbrauch * Reichweite / SOC = Nutzbare Akkukapazität
  • Wichtig beim Wert SOC:
    100% = 100/100 = 1
    85% = 85/100 = 0,85
  • Das Ergebnis entspricht dem Wert „Nominal Full Pack“ in der App „Scan My Tesla“, was die vom BMS erwartete Netto Kapazität bei 100% ist.

Ohne Tools, mit Vorwissen, direkt im Fahrzeug

  • Fahrzeug muss auf 100% geladen werden, bis der Ladevorgang komplett beendet wurde.
  • Bei der Akkuanzeige auf „%“ tippen um „Rated km“ anzeigen zu lassen.
  • Verbrauchskonstante des eigenen Fahrzeugs herausfinden (hier M3P 2021-2023 = 158,5). Siehe dafür Beitrag 1.
  • Rated Range * Verbrauchskonstante = Nutzbare Akkukapazität
  • Das Ergebnis entspricht dem Wert „Nominal Remaining“ in der App „Scan My Tesla“, was die final erreichte Netto Kapazität ist.

Mit Tools, ohne Vorwissen, Zusatzkosten durch Scan My Tesla

  • Scan My Tesla App / Equipment kaufen und einbauen.
  • „Battery“ Tab auswählen und den Wert Nominal Full Pack und Nominal Remaining direkt auslesen.
  • Nominal Full Pack ist die vom BMS geschätzte Kapazität bis zum erreichen von 100% SOC.
  • Nominal Remaining ist die tatsächlich erreichte Kapazität am Ende des Ladevorgangs.
  • Beide Werte sind Netto nutzbare Kapazität inkl. dem Energy Buffer unter 0%.

Mit Tools, mit Vorwissen, Zusatzkosten durch Scan My Tesla

  • Scan My Tesla App / Equipment kaufen und einbauen.
  • „All“ Tab auswählen und die Nominalkapazität „CAC min“ in Ah auslesen.
  • Nominalspannung des eigenen Fahrzeugs herausfinden (hier Panasonic 3L = 348V).
  • Nominal Kapazität x Nominal Spannung = Nutzbare Akkukapazität.
  • In diesem Fall 208Ah x 348V = 72400Wh

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Ladeverluste - Anzeige vs. Realität

Wichtige Erklärung vorweg:
Der Wert „Nominal Remaining“ ist ein CANBUS Wert, den man mit Scan My Tesla auslesen kann. Er gibt die aktuell geladene / verfügbare Kapazität des Akkus an.

  • Bei 0kWh Nominal Remaining ist der Akku komplett entleert, inkl. Energy Buffer unter 0%, also SOC -4,5%.
  • Bei ca. 2,8 - 3,5kWh ist der Energy Buffer (-4,5%) geladen, aber das Fahrzeug steht bei angezeigten 0% SOC.
  • Bei 100% SOC entspricht Nominal Remaining normalerweise Nominal Full Pack. Also vorher geschätzte Kapazität = Echte erreichte Kapazität.
  • Für diesen Test ist Nominal Remaining der interessante Wert, denn er zeigt uns den effektiven / echten Ladehub an, der im Akku gelandet ist und den wir danach auch verfahren können.

Test 1 mit einem M3P 2022 NCA82 an einer 11kW AC Säule

Geladen laut 11kW Säule:

Geladen laut Tesla Display / Tesla API

Effektiv geladen in den Akku - Δ Nominal Remaining

  • Geladen wurde von 0% SOC und 0km Reichweite auf 100% SOC und 467km Reichweite.
  • Während des Ladens von 0km auf 467km wurde die Reichweite des nicht geladenen Energy Buffers progressiv aufaddiert.
  • Am Ende ist das Delta zwischen angezeigten nachgeladenen kWh und tatsächlich nachgeladenen kWh genau der Energieinhalt des Energy Buffers (4,5% unter 0% SOC).
  • Der Wagen lässt mich glauben ich hätte Ladeverluste von 8%.
  • Die AC Ladeverluste lagen allerdings bei echten 12%.

Test 2 mit einem M3 RWD 2023 LFP60 an einer 11kW AC Säule

Geladen laut 11kW Säule:

Geladen laut Tesla Display / Tesla API

Effektiv geladen in den Akku - Δ Nominal Remaining

  • Geladen wurde von 0% SOC und 0km Reichweite auf 100% SOC und 434km Reichweite.
  • Während des Ladens von 0km auf 434km wurde die Reichweite des nicht geladenen Energy Buffers progressiv aufaddiert.
  • Am Ende ist das Delta zwischen angezeigten nachgeladenen kWh und tatsächlich nachgeladenen kWh genau der Energieinhalt des Energy Buffers (4,5% unter 0% SOC).
  • Der Wagen lässt mich glauben ich hätte Ladeverluste von 6%.
  • Die AC Ladeverluste lagen allerdings bei echten 9%.

Test 3 mit einem MYLR 2022 NMC79 am SUV V3

Geladen laut Supercharger V3 (290km * 248Wh/km = 71,9kWh):

Geladen laut Tesla Display / Tesla API

Effektiv geladen in den Akku - Δ Nominal Remaining

  • Geladen wurde von 5% SOC und 24km Reichweite auf 91% SOC und 481km Reichweite.
  • Während des Ladens von 24km auf 481km wurde die Reichweite des nicht geladenen Energy Buffers progressiv aufaddiert.
  • Am Ende ist das Delta zwischen angezeigten nachgeladenen kWh und tatsächlich nachgeladenen kWh etwas über dem Energieinhalt des Energy Buffers (4,5% unter 0% SOC).
  • Der Wagen lässt mich glauben ich hätte Ladeverluste von 9%.
  • Die DC Ladeverluste lagen allerdings bei echten 12%.

Der Tesla gaukelt mir zu geringe Ladeverluste vor, da er mir im Schnitt 4,5% zu viel geladene kWh anzeigt. Diese kWh werden, wie die „Rated Range“ progressiv mit steigendem SOC mit aufaddiert und zwar genau um die 4,5% des Energy Buffers.


Discharging

Charging

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