Doch „Memory-Effect“ bei E-Auto-Batterien möglich?

[bm3]

Hallo Molab,
ich weis ja nicht wo du deine Weisheiten zum 90%- Laden hernimmst aber das trifft so nicht zu. Alle E-Fahrzeuge die ich kenne laden anhand der Zellspannungen und Ströme die ja durchaus messbar sind bis zu 100% oder meinetwegen auch bis zu 99% oder 98% auf je nach Definition.
Beim Twizy kann ich das mit dem Twizplay in Echtzeit bei jeder Zelle verfolgen, warum sollte das beim ZOE jetzt anders sein ?
Was die Hersteller dann machen ist nicht zu 100% die Entladung zuzulassen also meinetwegen nur bis auf SOC 10 %, da ist automatisch Schluss und es wird dem Fahrer schon "Akku leer" angezeigt. Genau da, bei der Vermeidung hoher Entladungstiefen liegt auch der Kernpunkt und Schlüssel der die Lebensdauer verlängert.
Lagert man Lithium-Akkus über mehrere Monate ist es allerdings ratsam sie nur zu etwa 70-75% zu laden, da die hohe Zellspannung bei Volladung auch wenn sie permant da ist geringfügig auf die Lebensdauer geht. Betonung liegt aber hier auf geringfügig. Außerdem geht auch die Zelltemperatur auf die Lebensdauer. Kühle Zellen leben länger aber warme Zellen arbeiten besser.

Viele Grüße:

Klaus

[molab]

ich weis ja nicht wo du deine Weisheiten zum 90%- Laden hernimmst aber das trifft so nicht zu. Alle E-Fahrzeuge die ich kenne laden anhand der Zellspannungen und Ströme die ja durchaus messbar sind bis zu 100% oder meinetwegen auch bis zu 99% oder 98% auf je nach Definition.

Boah, die Quelle müsste ich suchen. Das Tiefentladen schadet natürlich noch mehr. Das Vollknallen aber auch und deshalb wird das (nach meinem Kenntnisstand) eben auch verhindert. Die ungenutze verbaute Kapazität ist also nicht nur ein Schutz gegen Tiefentladen. Quelle habe ich auf die Schnelle nur das hier gefunden: http://forums.lenovo.com/t5/Welcome-FAQ ... a-p/244800
U.a. das hier:

If you do use your battery somewhat frequently, set the start threshold at say 85% and stop at 90%. This will still give a good lifespan benefit over keeping it charged to 100%.

Wobei danach die längere Zeit bei 100% schädlich ist (am Netz lassen). Hatte irgendwo mal gelesen (ist aber leider lange her, kann mich natürlich irren), dass die im Auto verbauten BMS deshalb dafür sorgen, dass die Batterie nie bis an die 100%-Spannung geladen (und nie bis an die echte Grenze entladen) wird - und die deshalb eben viel länger halten, als bis in ihre Grenzbereiche betriebene Zellen.

Edit: Kann auch sein, dass ich das bei LiFePo-Hausbatterien gelesen hatte - da ist es das gleiche Thema und da wird auch mehr Kapazität verbaut als dann nutzbar ist.

Ich war aber sicher ungenau/falsch, wenn ich den Eindruck erweckt habe, dass die z.B. bei 80% Nutzung bestehende 20% Reserve nur obenrum stehen gelassen wird, indem nicht vollgeladen wird. Die teilt sich natürlich irgendwie auf in "Reserve oben" und "Reserve unten".

[xado1]

bis jetzt hat er bei 97% immer automatisch abgeschaltet,was er jetzt erst bei 103 % macht.dachte vielleicht hängt es mit den warmen temperaturen zusammen.

reku ist ja genauso wie kurzes laden,und das oll ja einen memoryeffekt erzeugen.

[molab]

Nee, bei der Reku mach Dir mal keine Sorgen. Im Übrigen kannst Du den ganzen Memoryeffekt vergessen.

[xado1]

ich hätte ja gerne eine reku,das würde mir noch mehr reichweite bringen,und die bremsen schonen,aber leider kann ich nichts und niemanden finden,der meine reku aktivieren kann.

[agentsmith1612]

Beim Opel Ampera Akku ist es so, dass der 16 kWh besitzt aber nur 10,3 kWh genutzt werden. Vom Ladezustand lädt er bis maximal 80% SOC und gehts runter auf etwa 16 % SOC. Das ist das Fenster, dass im Ampera Akku genutzt wird.

Die Anzeige im Auto mit den Prozentangaben geben natürlich niemals die SOC an. Im Ampera gibt die Displayanzeige (0-100%) nur die 64 % SOC an, die aus 80% SOC zu 16 % SOC bestehen.

Das mit den Laptopakku ist korrekt, die altern so schnell weil sie immer bei 100% sind und dann auch noch einer relativ hohen Temperatur ausgesetzt sind.
Auf der anderen Seite würde ich aber auch nicht wollen das mein Auto auf 100% SOC geladen wird und dann noch die halbe nacht auf 100% SOC bis zum morgen rumstehe.
Von daher sehe ich es eher kritisch die Fahrzeugakkus wirklich bis 100% SOC zu laden.
Tesla geht auch nicht auf 100 % SOC jedoch kann man wenn man möchte die "Range" Charge aktivieren und dann wird auf nahezu 100% SOC geladen.
Ein Problem was dann aber auftritt ist das die Zellen untereinander sehr unbalanced werden, stärker unbalanced als bei normaler Ladung, daher empfiehlt Tesla auch wenn möglich nach einer Range Ladung nur komplette normale Ladung vollständig durchzuführen. Auch sagt Tesla, dass Range Ladungen die Lebensdauer beeinträchtigen können.

Ich mein, eine große Herrausforderung ist doch zu erkennen wie viel Kapazität am Zeitpunkt x noch in den Akkus drin ist.
Ganz einfach per Zellspannung geht das eigentlich nicht mehr, da die Entladekurven lange Zeit nahezu konstant sind.
Auch eine einfache Ladeerkennen per Ladeschlusspannung wird doch bestimmt nicht mehr eingesetzt, oder?
Im Prinzip müsste man jedes einzelne Elektron, dass rein und raus geht zählen und dabei die Spannug mit beobachten. Wenn nach lange Zeit auf einmal weniger Elektronen rein gehen bei gleicher Spannung als wo der Akku neu war, dann kann man daraus doch die Alterung und den Kapazitätverlust feststellen, oder denke ich da zu einfach ?

Ihr habt aber vollkommen reicht, ein Tiefentladung auf kleiner 10 % SOC beschätigt den Akku so stark, dass er unbrauchbar wird. Das liegt daran, dass dann Spannungen erreicht werden die so klein sind, dass die Ableitelektrode auf der Anodenseite, oxidiert wird und sich damit auflöst.

[bm3]

Hallo,

hier haben wir wieder Glück und die Physik/Chemie ist doch beim SOC messen recht einfach zu handhaben Dank der heutigen Microprofessoren . In einen normalen Akku läd man normalerweise (falls man ihn nicht überläd) genausoviele Amperestunden hinein als man auch wieder herausbekommt. Das lässt sich ziemlich einfach messen und da gibt es auch diverse Messgeräte zu, beispielsweise für USV-Anlagen etc. .
Bei kleineren E-Fahrzeugen nimmt man im Bastlerbereich dazu gerne den Cycle Analyst aus Kanada.
Der Akku-Wirkungsgrad liegt im Unterschied zwischen Ladespannung und Entladespannung begründet.

Viele Grüße:

Klaus

[PowerTower]

Ich lass mir auch alle Daten von der Batterie direkt anzeigen, sie besteht derzeit aus 36 Zellen. Ich mag die Kapazitätsanzeigen / Reichweitenprognosen der Hersteller nicht und vertraue lieber auf eine Amperestundenanzeige, denn da sehe ich einfach die real entnommene Kapazität aus der Batterie. Noch dazu kann ich mir alle Einzelspannungen anzeigen lassen und so schön beobachten, ob und wie die Zellen beim laden und entladen driften. Die älteste Zelle ist schließlich schon 6 Jahre älter als die jüngste, dazu noch mit anderer Zellchemie.

Die Herstellerangaben für die Zellspannung liegen bei 2,5V für entladen und 4,0V für laden (LiFePo). Lädt man aber bis 4,0V verliert man sehr viele der möglichen Zyklen. Ich habe die Balancerspannung derzeit auf 3,55V eingestellt und bei 3,7V wird die Ladung abgeschalten. Das ist noch völlig im Rahmen und entspricht etwa 99% der nutzbaren Kapazität, da die Spannung ab 3,4V bei konstantem Strom von etwa 0,2C innerhalb weniger Minuten ziemlich exponentiell in die Höhe schießt. Ebenso ist 2,5V bei 20°C schon eine sehr grenzwertige Entladeschlussspannung. Hier sollte man nach Möglichkeit über 2,8V bleiben, da auch diese 0,3V Differenz kaum noch 3% Kapazität ausmachen, aber für die Lebensdauer nützlich sind. Bei kalten Zellen darf diese Spannung unterschritten werden.

Heißt in meinem Fall: Ich nutze die Zellen im Extremfall von ~3% bis ~99% der Herstellerangabe. Natürlich lade ich auch schon eher nach, wenn es sich anbietet.

Bei den meisten Autos sind ja noch Zellen mit 3,7V Nennspannung verbaut, die irgendwo bis 4,2V geladen werden können. Auch hier steigt die Spannung kurz vor Ende sehr stark an, weil der Innenwiderstand der Zelle zunimmt. Das ist auch ein Grund, warum Schnellladung nur bis etwa 80% durchgeführt wird, denn würde man die Zellen mit 1C voll laden wollen, dann hätte man zum einen eine recht starke Wärmeentwicklung und es wäre nicht möglich die Zellen damit sinnvoll zu balancieren und auch die Ladeschlussspannung kann man kaum noch sicher erfassen.

Wie machen das nun die Hersteller? Nun die ideale Ladebedingung für Lithium ist CC-CV. Das heißt es wird zunächst mit einem beliebig großen Strom geladen, der innerhalb des vom Zellhersteller angegebenen zulässigen Ladestroms liegt. Im Fall der Zoe sind das bspw. bis zu 2C an einer 43 kW Ladestation. Die Spannung steigt dabei zunächst langsam an, weil die Zellen noch einen geringen Innenwiderstand haben. Bei von Renault festgelegten 80% (wie auch immer die das definieren über Differenz in der Kapazität oder Zellspannung ist mir nicht bekannt) wird auf Standardladung umgeschalten, also der Ladestrom reduziert. Nun sollte nach erreichen der Balancerspannung das Ladegerät auf CV, also konstante Spannung umschalten. Dadurch geht der Ladestrom gegen 0 und bei erreichen der vom Fahrzeughersteller festgelegten Ladeendspannung wird die Ladung komplett abgeschalten. Diese Ladeendspannung kann variabel sein. Der Ampera wird die Ladung eher beenden als die anderen Elektroautos, da er ja nur einen recht geringen Anteil der nutzbaren Kapazität zur Verfügung stellt.

Beim Luis könnte ich mir vorstellen, dass er die Kapazität misst, die in die Akkus hinein geladen wurde und dies als Referenz für die Prozentanzeige nimmt. Nun ist es aber so, dass z.B. beim balancieren Strom fließt, dieser aber durch die Balancer verbraten wird. Wird dieser Vorgang noch zum normalen Ladevorgang gezählt, dann hat das Fahrzeug offensichtlich mehr kWh reingeladen, als entnommen wurden und deine Kapazitätsanzeige zeigt mehr als 100%. Das gleiche Verhalten habe ich auch, dass die Kapazitätsanzeige nach einer Vollladung eine Differenz größer 0 anzeigt, also meinetwegen +3,0 Ah. Sobald ich los fahre, wird die Anzeige genullt. Es ist also tatsächlich nicht mehr Kapzaität in die Akkus gegangen, sondern diese 3,0 Ah wurden verheizt um die Zellen anzugleichen.

[agentsmith1612]

Mal zurück zum "Memory-Effekt".

Hier habe ich die/eine original Veröffentlichung gefunden:
http://www.nature.com/nmat/journal/v12/ ... ml#figures

dort kann man sich ein paar Grafiken angucken, man sieht dort, dass der Effekt sehr sehr gering ist.
Die komplette Veröffentlichung habe ich noch nicht, aber ich werde mit Sicherheit da irgendwie dran kommen.
Dann kann ich auch was zum Inhalt sagen und den Effekt verstehen.

Ganz wichtig ist aber jetzt schon zusagen, dass die Wissenschaftler an LiFePO4 Akku gemessen haben bei dem die Kathode aus LiFePO4 besteht.
Somit können wir hier diesen Effekt nur an dieser Klasse von Akkus diskutieren und müssen die normalen Li-Ion mit Cobaltoxid oder anderen Kathoden außen vorlassen, weil wir darüber keine Informationen haben.

Eigentlich ist der Einsatz von LiFePO4 Akkus eigentlich im EV Bereich eher selten aufgrund der geringen Energiedichte, oder ?

Edit: Hier habe ich auch noch was gefunden:
http://phys.org/news/2013-04-memory-eff ... eries.html
habe ich aber noch nicht gelesen

[zottel]

Ja, das ist auch das, was ich dazu mal gehört/gelesen hatte (Quelle weiß ich nicht mehr).

Es bezog sich auf Lithium-Eisenphosphat-Akkus, und die Aussage war nicht, dass die Batterie an sich kaputtgeht, sondern dass es bei der nächsten Ladung an der "Stelle" im SOC eine Spannungsänderung gibt, bis zu der zuvor geladen wurde.

Gleichzeitig ist es anscheinend so, dass bei LiFePOs die Ladegeräte schon auf kleine Spannungsänderungen reagieren müssen, um das Erreichen der maximalen Ladung feststellen zu können. Deshalb könnten wohl theoretisch die Ladegeräte an dieser Stelle abschalten, in der Meinung, der Akku sei jetzt voll (obwohl er das natürlich nicht ist und auch ansonsten nicht im geringsten Kapazität verloren hat).

Die Frage, die sich mir da hauptsächlich stellt, ist, wie groß der Unterschied zwischen dieser "falschen" Spannungsänderung und der "echten" Spannungsänderung beim Erreichen der Kapazitätsgrenze tatsächlich ist, ob das Ganze also in irgendeiner Weise praxisrelevant ist oder nicht. Und ob mehrere Ladungen bis zum gleichen SOC den Effekt verstärken. Und ob umgekehrt eine Ladung zu einem anderen SOC den Effekt von der vorherigen Ladung wieder "löscht"/verringert oder nicht.