Wohin "verschwindet" bei einem Akku im Winter...

Hallo,

Martin bestätigt ja jetzt mit seinem CA in der Praxis die Theorie die da einfach besagt, grundsätzlich soviel Ah raus wie auch reingeladen wurden. Natürlich nicht wenn überladen wurde.
Ich hab leider meinen CA immer noch OVP hier liegen, kann also nicht mitreden.
Beim Twizy gehe ich übrigens von 14 Zellen in Reihe aus und jeweils 3 Stück parallelgeschaltet, solange mir niemand hier das Gegenteil beweist. Da wäre beim Entladen dann eine Nennspannung um die 50V, beim Laden nahe an die 60V angesagt.
Daran sieht man aber schon, wenn ich mit 60V gleich viel Strom reinlade wie ich nachher mit 50V rausbekomme habe ich im Akku etwas 17% chemische Speicherverluste. Das ist nur eine grobe Rechnung, bitte nagelt mich nicht fest !
Also, natürlich gibt es da auch Temperaturgrenzen generell fürs laden und entladen die aber stark herstellerabhängig sind. Meist darf die Ladeendspannung der Zellen bei niedrigen Temperaturen auch noch etwas höher sein um sie ganz voll zu bekommen. Da fängt es aber beim Laden schon an, ich bezweifle mal ob das BMS des Twizy das temperaturabhängig in Zusammenarbeit mit dem Ladegerät variieren kann. Beim Vectrix funkrioniert es zwar, allerdings mit den NIMH-Zellen. Bei Lithium-Zellen gibt es jedoch Balancer die etwas dagegen haben wenn die Zellspannung über einen bestimmten Wert ansteigt.Man müsste also steuerbare Balancer einsetzen.
Falls nicht, ginge es da schon los und es werden etwas weniger Ah schon in den Akku eingeladen im Winter, nicht besonders gut für die erzielbare Reichweite. Nun fährt man los und die Akkuspannung wird stärker in die Knie gehen als im Sommer, das bedeutet aber man kann zum einen weniger Maximalleistung und zum Anderen weniger Wattstunden aus dem Akku entnehmen und, da der Innenwiderstand generell höher ist, je mehr man Strom gibt desto schlimmer wirds und das steigt , wie Martin schon erklärte nicht linear an sondern eher quadratisch. Je mehr man Strom gibt desto drastischer verringert sich also die Reichweite auch damit.
Also ist dann mit Feingefühl im Fuß fahren mehr angesagt als im Sommer.Allerdings. falls man zu unsensible Füße hat und es nichtmehr bis zum Ziel schafft, kann man die gleich danach warmlaufen.

Viele Grüße:

Klaus

Also bekommt man in den leeren Akku bei tiefen Minusgraden auch ca. 6 kWh "reingeladen" so wie bei +25 Grad?
Nur entnehmen kann man bei Minusgraden weniger,
weil der Akku einen Teil (so lange er kalt ist) selber verbrät?
Oder gehen dann auch gar nicht 6 kWh rein?

Hallo Andreas,

nicht kwh (kilowattstunden) mit Ah (Amperestunden) verwechseln. Kwh gehen beim Laden immer mehr rein als beim entladen elektrisch raus kommen. Da es beim Laden Verluste gibt und beim Entladen nochmals.

Sobald "Watt" mit im Spiel ist, ist auch ne Spannung dabei (Watt=Volt*Ampere) und die Volt fallen eben im Akku ab.
Das was im Akku an Spannung abfällt multipliziert mit dem Strom der dabei fließt ergibt die Verluste im Akku.

Grüße
Martin

Vectrixfahrer schrieb:

woher hast du die Information, dass das BMS die Ladestandsanzeige im Winter schätzt?
Sehe keinen Grund warum man das so machen sollte.
Wenn man die Ladung in Ah (Amperestunden) misst kann man ohne Verluste und ohne Schätzung (was die Kapazität angeht) eine Reichweitenprognose berechnen.

Hallo Martin,

das ist keine "Information" sondern eine reine Annahme von mir, basierend auf meinen bisherigen Web-Recherchen zu dem Thema.

Das "Coulomb Counting" per CA / Watts-Up u.ä. ist einfach und liefert auch im Normalfall gute Infos über die Entladetiefe, aber es kennt weder den Gesamtzustand des Akkus (Alterung) noch dessen Temperatur-Charakteristik. D.h. es weiss nicht, wieviel Ah der Akku insgesamt als "100%" Entladung liefern würde -- außer Du probierst es regelmäßig aus (= Entladung bis Stillstand) und kalibrierst den Bereich durch die Messung.

I.d.R. wird das also in einem Fahrzeug nicht passieren. Weitere Abweichungen bekommt man dabei durch Effekte, die nicht gemessen werden können (Selbstentladung) und durch sich summierende Messfehler wenn nicht regelmäßig komplett entladen oder geladen wird.

Deshalb werden m.W. im kommerziellen Bereich heute SOC-Methoden verwendet, die neben der Ah-Integration auch weitere Daten messen und ggf. Akkumodelle einsetzen für die Nichtlinearitäten. Da gibt's mehrere Ansätze und viele Papers im Web, such bspw. mal nach "Li-ion SOC algorithm".

Hallo Dexter,

bei meinem Vectrix bin ich regelmäßig bis zum Stillstand gefahren, und habe also sowohl im Winter als auch im Sommer die kompletten Ah messen können.
Dass die Ah bei gealterten Zellen oder defekten Zellen nich mehr vollständig vorhanden sind und mit der Zeit abnehmen ist mir klar.
Dafür macht es Sinn ein Akkumodell zu verwenden, wobei ich mir ziemlich sicher bin, dass der Twizy das nicht integriert hat, weil viel zu aufwändig und teuer, nur um eine genaue Reichweitenanzeig über die Lebenszeit zu haben.
Zumal man ab 70% eh einen neuen Akku bekommt.
Meine Aussage bezieht sich nur auf das Lade/-Entladeverhalten von Ah und das Verhalten bei Kälte.


Grüße
Martin

Scheint ein sehr komplexes Thema zu sein.
Auf jeden Fall gibt es im www überall die einhellige Meinung und Erfahrung,
das es einem tiefgefrorenem Li-Io-Akku nicht gut tut, ihm hohe Ströme zu entnehmen.
Also im Winter bei -10 Grad den Twizy "starten" und dann gleich mit Vollstrom ab auf die Autobahn,
wird der Lebensdauer alles andere als zuträglich sein.

Dingsi schrieb:

Ob man das Thema so einfach Händeln kann glaube ich nicht. Bin leider nicht in dem Bereich Batterien tätig. Ich werd mir das mal bei Gelegenheit näher zu Gemüte führen.
Laut deiner Rechnung wäre es so, ich denke aber mal das da noch einige andere Faktoren ne Rolle spielen wie z.B. Cw Wert, Rollwiderstand etc.

In erster Näherung (wenn kleine Ungenauigkeiten keine Rolle spielen) ist es so einfach. Wie die benötigte Motorleistung für das Fahren (Luftwiderstand, Rollwiderstand, etc.) entsteht hat keinen Einfluss auf den Akku.

Uwe

Vectrixfahrer schrieb:

Sind sie aber nicht. Schau mal auf die Berechnung der Kapazität und du siehst die Zusammenhänge. Oder ganz einfach in den Post vorher von mir. Das Ohmsche Gesetz ist hier sehr hilfreich .

Ebenfalls bestimmen die Materialien aus denen die Zellen gefertigt wurden noch die Temperaturbeeinflussung. Ist leider alles nicht sooo einfach wie man es gern hätt.

Verstehe ich nicht, meine bisherigen Erfahrungen mit jeglicher Art von Lithium Akkus haben ergeben, dass die Ah bei jeder von mir gemessenen Temperatur immer gleich sind, unabhängig von der Leistung mit der entnommen wird oder geladen wird. Nur die Kapazität (Wh) variiert.

Das einzige Problem was auftreten kann, ist, dass bei einem hohen Innenwiderstand und einer hohen Leistungsentnahme früher ein kritischer Spannungswert der Zellen erreicht wird und die Leistung dann gedrosselt werden muss.
Es kann also durchaus passieren, dass man nicht mehr die volle Leistung zur Verfügung bekommt.
Beim Vectrix merkt man das besonders stark, da er viel Leistung hat und man im Winter dann nur noch mit 80kmh unterwegs ist.
Die Ah lassen sich trotzdem entnehmen.
Ich bin mittlerweile über 10tkm mit einem CycleAnalyst gefahren, der nahezu alle Werte mitmisst.
Ob Winter oder Sommer, die 25Ah konnte ich gleichermaßen rausholen, auch bei -15°C.


Grüße
Martin

Der Temperatureinfluss beim Laden und Entladen hängt wegen des mit niedrigen Temperaturen steigenden Innenwiderstandes stark von der Lade- und Entladegeschwindigkeit ab, d.h. mit wie viel C man läd bzw. entläd. Wenn man mit moderaten Strömen läd und entläd ist der Temperatureinfluss kaum merklich. Wenn man aber z.B. versucht einen Lithium-Ionen-Akku bei tiefen Temperaturen schnell zu entladen, dann wird man aufgrund des bei Kälte viel höheren Innenwiderstandes nicht mehr die gesamte gespeicherte Strommenge entnehmen können, da die Akkuspannung schon vorher auf den minimal zulässigen Wert zusammengebrochen ist. Das gilt in mehr oder weniger starkem Maße übrigens für alle Akkutechnologien. Schön beobachten kann man das bei Bleibatterien aufgrund ihres schon im Normalfall recht hohen Innenwiderstandes. Eine Autobatterie wird z.B. beim Anlassvorgang mit 2-3C belastet, was für einen Bleiakku viel ist. Bei 2-3 C müsste sie bei kompletter Entnahmemöglichkeit der gespeicherten Ah mindestens 20 min. "machen". Selbst bei 20°C hat sie aber bereits nach weniger als 5 Minuten Anlasser drehen kein ausreichendes Spannungsniveau mehr, bei -10C liegt die verfügbare Anlasszeit im Bereich von unter 1 min. bis die Batteriespannung völlig eingebrochen ist !
Dass Du beim Vectrix kaum Abhängigkeit der Ah-Kapazität von der Temperatur bemerkt hast liegt an der (für Lithium-Ionnen-Akkus) relativ niedrigen C-Belastung der Akkus in elektrischen Fahrzeugen. Da der Akku in elektrischen Fahrzeugen typischerweise in der Kapazität so ausgelegt wird, das selbst bei flotter Fahrweise 45 min. Betriebszeit drin sind (Twizy by Vollstrom: 60km Reichweite bei 80 km/h), liegt die mittlere Belastung hier im Bereich 0,5-1,3 C. Das ist für die meisten Lithium-Ionen-Chemien nicht viel. Auch wenn Du umgekehrt einen auf -10°C ausgekühlten Lithium-Ionen-Akku schnell laden möchtest funktioniert das nicht. Wobei ich mit "schnell" einen Zeitraum von deutlich unter 2h meine. Der dann hohe Innenwiderstand lässt den nötigen Stromfluss für den benötigten konstant hohen Strom in der CC-Phase des Ladens gar nicht zu. Entsprechend braucht es bei niedrigen Temperaturen deutlich länger die gleichen Ah in den Akku einzulagern als bei Raumtemperatur. Und solltest Du eine Schnellladung bei Kälte durch hohe Ladespannung erzwingen wollen zerstörst Du den Akku damit.

Uwe

Na also.. Da haben wir ja den Fachmann! Sehr informativ!

Der Temperatureinfluss beim Laden und Entladen hängt wegen des mit niedrigen Temperaturen steigenden Innenwiderstandes stark von der Lade- und Entladegeschwindigkeit ab, d.h. mit wie viel C man läd bzw. entläd. Wenn man mit moderaten Strömen läd und entläd ist der Temperatureinfluss kaum merklich. Wenn man aber z.B. versucht einen Lithium-Ionen-Akku bei tiefen Temperaturen schnell zu entladen, dann wird man aufgrund des bei Kälte viel höheren Innenwiderstandes nicht mehr die gesamte gespeicherte Strommenge entnehmen können, da die Akkuspannung schon vorher auf den minimal zulässigen Wert zusammengebrochen ist. Das gilt in mehr oder weniger starkem Maße übrigens für alle Akkutechnologien. Schön beobachten kann man das bei Bleibatterien aufgrund ihres schon im Normalfall recht hohen Innenwiderstandes. Eine Autobatterie wird z.B. beim Anlassvorgang mit 2-3C belastet, was für einen Bleiakku viel ist. Bei 2-3 C müsste sie bei kompletter Entnahmemöglichkeit der gespeicherten Ah mindestens 20 min. "machen". Selbst bei 20°C hat sie aber bereits nach weniger als 5 Minuten Anlasser drehen kein ausreichendes Spannungsniveau mehr, bei -10C liegt die verfügbare Anlasszeit im Bereich von unter 1 min. bis die Batteriespannung völlig eingebrochen ist !
Dass Du beim Vectrix kaum Abhängigkeit der Ah-Kapazität von der Temperatur bemerkt hast liegt an der (für Lithium-Ionnen-Akkus) relativ niedrigen C-Belastung der Akkus in elektrischen Fahrzeugen. Da der Akku in elektrischen Fahrzeugen typischerweise in der Kapazität so ausgelegt wird, das selbst bei flotter Fahrweise 45 min. Betriebszeit drin sind (Twizy by Vollstrom: 60km Reichweite bei 80 km/h), liegt die mittlere Belastung hier im Bereich 0,5-1,3 C. Das ist für die meisten Lithium-Ionen-Chemien nicht viel. Auch wenn Du umgekehrt einen auf -10°C ausgekühlten Lithium-Ionen-Akku schnell laden möchtest funktioniert das nicht. Wobei ich mit "schnell" einen Zeitraum von deutlich unter 2h meine. Der dann hohe Innenwiderstand lässt den nötigen Stromfluss für den benötigten konstant hohen Strom in der CC-Phase des Ladens gar nicht zu. Entsprechend braucht es bei niedrigen Temperaturen deutlich länger die gleichen Ah in den Akku einzulagern als bei Raumtemperatur. Und solltest Du eine Schnellladung bei Kälte durch hohe Ladespannung erzwingen wollen zerstörst Du den Akku damit.

Hallo Uwe,

das entspricht eigentlich weitestgehend dem was ich versucht habe zu erklären..

Bis auf die Aussage mit dem Vectrix, da man den Vectrix auch mit 3C konstant entladen kann, 20min mit 110kmh auf der Autobahn und beim NIMH VX1 ist Schluss.

Was wir beide geschrieben haben, bei hoher Belastung und niedrigen Temperaturen wird eben schneller die kritische Akkuspannung erreicht, beim Vectrix bedeutet das erstmal, dass die Leistung einfach gedrosselt wird, die vollen Ah lassen sich trotzdem entnehmen, nur nicht die komplette Zeit mit voller Leistung. Auch beim Twizy scheint es so zu sein, dass die Elektronik nicht mehr die volle Leistung hergibt (Den Erfahrungen im Forum nach). Das bedeutet jedoch, dass trotzdem die kompletten Ah entnommen werden können, nur eben nicht die ganze Zeit mit voller Leistung.

Bei niedrigen Temperaturen ist die Dauer in der mit hoher Leistung entnommen werden kann eben einfach geringer als die Dauer der hohen Leistungsabgabe bei hohen Temperaturen.

Bei meinen Aussagen ging es mir letztendlich darum, dass eine Reichweitenprognose sowohl im Winter als auch im Sommer ohne großen Aufwand über die Ah berechnet werden kann und dies besser funktioniert als über Wh.


Grüße
Martin

J_T_Kirk schrieb:

....Dass Du beim Vectrix kaum Abhängigkeit der Ah-Kapazität von der Temperatur bemerkt hast liegt an der (für Lithium-Ionnen-Akkus) relativ niedrigen C-Belastung der Akkus in elektrischen Fahrzeugen.....
Uwe

Hallo Uwe, ich bin bei allem Geschriebenen konform mit dir bis auf den oben zitierten Satz .

Ich behaupte und hab es hier ja schon deutlich geschrieben, die Kapazität in Amperestunden ist generell kaum abhängig von der Akkutemperatur sondern nur die elektrische Arbeit also die Wattstunden oder Kilowattstunden die entnehmbar sind oder hineingeladen werden müssen. Und die hängen stark von der Lade-/Entladegeschwindigkeit sowie Ri ab. Im Winter kommt das viel extremer zur Geltung als im Sommer. Wenn wir uns darauf hier mal einigen könnten wären wir im Sinne des Fachmanns (nichwahr Dingsi ) schonmal einen großen Schritt weiter.

Viele Grüße:

Klaus

Lach

Also Fachmann teils wohl nur Ich verfolg eure Ausführungen aber mit großem Interesse


Dann einigt euch mal

Also mit Klaus bin ich vollkommen einig

Grüße
Martin

Dann schliesse ich mich einfach an!

Spannend. Warum geben die Akku-Hersteller eine Ah-Temperaturabhängigkeit in den Datenblättern an?

bspw. www.eflug-technik.de/downloads/a123-systems-anr26650-data-sheet.pdf

Das lese ich so, dass bei 0° C und konstant 1C Entladung bis Entladeschluss nur noch ca. 2,3 Ah von den nominellen 2,5 Ah entnehmbar sind.

Lese ich das falsch?

Oder könnten eure temperaturunabhängigen Ah-Messwerte beim Vectrix eine andere Erklärung haben?

Hallo,
nein das liest du nicht falsch.Andere Erklärung ?? Kann sein dass sich das je nach Lithium-Akku-Typ und Hersteller auch etwas anders verhält.
Wie genau wurden diese Kennlinien denn aufgenommen ?? Wahrscheinlich eine einzelne Zelle bei verschiedenen Umgebungstemperaturen ? Was ist mit der Eigenerwärmung im Pack ? Zwischen 23 und 45 ° besteht aber dann wieder kaum ein Unterschied.
Hier hast jetzt die A123 Nano-Phosphat, die eigentlich aber schon recht gut sind.
Bin mir jetzt nicht mehr sicher aber eventuell fehlt dann doch noch etwas hinten raus, wie man sieht geht die Akkuspannung ja schon recht früh in die Knie wenns kalt wird und bei Li muss man sowieso bei spätestens 2,5 V aufhören. Die Frage ist aber auch dann ob beim anschließenden Laden wieder soviel wie nominal hineinpasst. Ich denke mal eher nicht. Es werden wohl auch dann nur etwa 2,3Ah wieder hineingeladen werden können. Würde bedeuten es liegt daran dass die nutzbare Akkukapazität auch noch bei Lithium mit fallenden Temperaturen abnimmt. Man hat also dann beispielsweise beim laden und entladen im Winter 10% weniger Kapazität zur Verfügung ?
Nur mal so als eine These.
Da müsste man sich jetzt schonmal mit jemandem darüber unterhalten können der die Dinger beruflich produziert. Beispielsweise Deutsche Accumotive oder so.

Viele Grüße:

Klaus