Grundlagen zum Laden Ladegeschwindigkeit, -möglichkeiten

[Eckhard]

Da es für Einsteiger in die Elektromobilität, wie mich, das Thema Laden sehr verwirrend ist, würde ich es für eine gute Idee halten, wenn wir in diesem Thread die Grundlagen zusammentragen und ihn dann im Wiki verlinken könnten.

Dann bleiben uns Anfängern so peinliche Fragen erspart wie, welches Kabel brauche ich wenn ich an einer CCS-Säule laden will? (Antwort: Keines, da das Kabel an der Säule ist..).

Wenn es nach eurer Meinung Sinn macht, kann ich ja in meinem ersten Beitrag die Fragen aus den folgenden Kommentaren zusammenfassen und auflisten, dann haben wir sie alle immer auf einen Blick.

Fragen zum Thema Ladegeschwindigkeit:
1.) Wie kann ich errechnen wie lange mein i3 94 Ah mit Schnellladeoption an einer CCS-Säule / Typ 2 Säule laden muss?
Antwort: Es gibt sehr viele Einflussfaktoren bei der Ladegeschwindigkeit, SoC (State of Charge (Akkufüllstand), Batterietemperatur, Außentemperatur, Zustand der Batterie und säuleninterne Faktoren), so dass sich die Ladegeschwindigkeit nur ungefähr ausrechnen lässt.

Ist z.B. der Akku sehr leer, kann schnell viel Energie geladen werden, ist er voller, wird die Aufnahme gedrosselt, um den Akku zu schonen. Vergleichen kann man das wie mit der Befüllung eines Wasserglases. Am Anfang kann man sehr schnell viel Wasser eingießen, zum Ende muss man es vorsichtiger machen damit nichts überschwappt.
Wenn du das Thema vertiefen willst, empfehle ich dir den Fachthread zum Thema CCS-Laden (oeffentliche-ladeinfrastruktur/ccs-lade ... t5865.html).

Grundsätzlich sollte man das Thema Laden in 2 Hauptgruppen aufgliedern:

DC- und AC-Laden.

DC steht für Direct Current und bedeutet Gleichstrom (das ist der Strom mit dem unsere Batterien arbeiten)
AC steht für Alternate Current und bedeutet Wechselstrom mit dem auch das öffentliche Stromnetz betrieben wird (also auch unsere Haushaltssteckdose).

Formel für die Ladezeit (Daumenregel):

Grob kann man aber rechnen: Zu ladende Energie / Leistung = Zeit

Wenn Du nun 15 kWh zu laden hast (80% von 18,8 bei einem i3 60AH) und an einer 50kW Ladesäule stehst, an der der i3 IM SCHNITT sagen wir mal mit 35kW lädt (weil du eben nicht nur im ideal SOC Bereich bist) 15kWh/35kW=0,43h oder 26min.

Auf die Minuten kommst du in dem du die 0,43 Stunden ins Verhältnis zu den Minuten setzt:
x = 0,43 Std.
60 Minuten = 1 Std.
=> 60 x 0,43 = 25,6 Minuten

Kommen wir nun zu den Feinheiten bei den verschiedenen Stromarten und Ladesäulentypen:

AC-Säulen:
Bei AC (Typ 2 Säulen) ist meist der Wechselrichter im Auto der limitierende Faktor bei der Ladegeschwindigkeit. Abhängig von seiner Leistung lädt dein Auto. Beim i3 94Ah sind das zur Zeit maximal 11 KW (für Batterie-Upgrades vom 60Ah auf den 94Ah sind es einphasig maximal 7,2 KW. 3,6 KW sind es bei einem i3 94Ah ohne Schnelllader).

Für das Laden brauchst du ein Typ-2-Ladekabel. Abhängig von deinem i3 muss dieses 1- oder 3-phasig sein.
Du bekommst das Kabel von BMW oder auch im Fachhandel ggfs. ist es auch Bestandteil deiner mobilen Wallbox, wie z.B. den Juice Booster 2 den ich nutze.



DC-Säulen:
Die DC Säule wird im Allgemeinen auch als Schnellladesäule bezeichnet.
Bei DC Säulen (CCS auch Combo 2 genannt) liegt der Wechselrichter in der Säule, nicht im Auto. Trotzdem regelt das BMS (Batterie-Management-System) beim i3 zur Zeit bei 48 KW ab, um die Batterie zu schützen. D.h. wenn du an einer CCS-Säule mit 60 KW lädst, verarbeitet der i3 trotzdem nur 48 KW. D.h. Säulen über 48 KW führen zu keiner Beschleunigung des Ladevorgangs.

Die für den i3 relevante DC-Säule ist die CCS-Säule oder auch Combo 2 genannt.
Das Kabel fürs Tanken ist an der Säule befestigt, du brauchst also kein eigenes Kabel dafür.
Einziger Unterschied zum Laden mit deinem BWM-Ziegel (das Ladegerät das du mit deinem i3 mitgeliefert bekommen hast) oder zu deiner Wallbox ist, dass du die 2. Kappe bei der Ladesteckdose an deinem i3 noch entfernen musst, damit der Stecker passt.



Viele Grüße
Dirk

[Eckhard]

1.) Wie kann ich errechnen wie lange mein i3 94Ah mit Schnellladeoption an einer CCS-Säule / Typ 2 Säule laden muss?

Solange ich zu Hause über Nacht laden möchte interessiert mich die Ladegeschwindigkeit relativ wenig. Doch wenn ich unterwegs bin ist es wichtig für mich zu wissen, wie lange es dauert, meinen i3 zu laden.

Was mich verwirrt sind die verschiedenen KW-Angaben der Typ 2 Säulen aber auch bei den CCS Säulen. Mal hat die CCS Säule 50 KW, mal 20 oder auch 60.

Auf der anderen Seite bestimmt, so weit ich das verstanden habe, das Auto wie schnell geladen werden kann. Der i3 kann wohl nur maximal mit 11KW laden, d.h. bei Typ 2 Säulen ist die Geschwindigkeit oberhalb von 11 KW gleich, da er nicht mehr "verarbeiten" kann.

Bei CCS Säulen scheint das anders zu sein oder gibt es dort auch eine Verarbeitungsgrenze?

Welche Formel muss ich anwenden damit ich auf der Basis des SoC (State of Charge / Akkuinhalt) errechnen kann wie lange es dauert meinen Akku zu 80% oder 100% aufzuladen?

Das die Angabe auf der Basis von Reichenweitenkilometer die ich über die Ladung gewinne ungenau ist, habe ich nachvollziehen können, da die Reichweite ja vom persönlichen Fahrprofil abhängt.

Für mich als Daumenregel habe ich ermittelt, dass ich bei einer CCS-Säule mit 50 KW 4 Kilometer (der Alltagsreichweite von BMW) pro Minute nachladen kann, bei einer Typ 2 Säule nur 1 Kilometer pro Minute.

Viele Grüße
Dirk

[endurance]

dazu sollten wir den Thread FAQ nutzen der chon sticky gemacht wurde - wenn wir dutzenden von solchen threads aufmachen findet am Ende des tages wieder keiner etwas.

was verwirrt Dich bei den Säulen? Die Leistung hängt eben von der verbauten HW ab.

Bei AC liegt der Wechselrichter im Auto deswegen ist hier das AUto meist der limitierende Faktor (mehr als die Säule oder Steckdose hergibt geht nat. nicht).
Bei DC liegt der Wechselrichter in der DC Säule (unsere Stromnetz ist AC die Batterie jedoch DC) somit ist die Säule der limitierende Faktor bzw. die maximale Leistungsvorgabe die vom BMS des Autos kommt. Das BMS ist zum Schutz des Akkus da und steuert die Ladung - generell je kleiner die Akkukappa und je weiter außerhalb des idealen temp. und SOC Bereichs desto langsamer. Beim i3 max. 48kW (zur Zeit).
oeffentliche-ladeinfrastruktur/ccs-lade ... t5865.html

Ladezeit gibt es keine Formel die alles abdeckt (gibt es evtl. schon die ist Dir aber zu kompliziert). Prinzipiell eben zu ladenden Engerie / Leistung. Wenn Du nun 15 kWh zu laden hast (80% von 18,8) und an einer 50kW Ladesäule stehst an dem der i3 IM SCHNITT sagen wir mal mit 35kW lädt (weil du eben nicht nur im ideal SOC bereich bist) 15kWh/35kW=0,43h oder 26min. Die fehlende Energie kannst Du im i3 ablesen/berechnen die Leistung wie oeben geschrieben hängt eben von vielen vielen Faktoren ab (bitte hier im Form lesen)

[endurance]

@fridgeS3: nimm doch zumindest schonmal den CCS Fachthread in die FAQ auf

[Eckhard]

was verwirrt Dich bei den Säulen? Die Leistung hängt eben von der verbauten HW ab.

Vielen Dank schon mal für die weiteren Infos.

Das Problem für (mich als) Einsteiger ist, dass die ganzen Infos zum Thema Elektromobilität extrem weit im Forum verstreut sind. Auch wenn ich jetzt schon 4 Wochen intensiv mitlese und mich parallel informiere, bleiben doch immer einige Zusammenhänge unklar.

Deswegen vielen Dank für die Info bezüglich limitierenden Faktoren bei AC und DC.

D.h. für mich sollte ins Wiki dann die Info:

Bei AC (Typ 2 Säulen) ist der Wechselrichter im Auto der limitierende Faktor bei der Ladegeschwindigkeit. Abhängig von seiner Leistung lädt dein Auto. Beim i3 94Ah sind das zur Zeit 11 KW (stimmt das?).

Bei DC Säulen (CCS) liegt der Wechselrichter in der Säule, nicht im Auto. Trotzdem regelt das BMS (Batterie-Management-System) beim i3 zur Zeit bei 48 KW ab, um die Batterie zu schützen. D.h. wenn du an einer CCS-Säule mit 60 KW lädst, verarbeitet der i3 trotzdem nur 48 KW. D.h. Säulen über 48 KW führen zu keiner Beschleunigung des Ladevorgangs.

Ladezeit gibt es keine einfache Formel die alles abdeckt.

Grob kann man aber rechnen: Zu ladende Energie / Leistung = Zeit

Wenn Du nun 15 kWh zu laden hast (80% von 18,8 bei einem i3 60AH) und an einer 50kW Ladesäule stehst an dem der i3 IM SCHNITT sagen wir mal mit 35kW lädt (weil du eben nicht nur im ideal SOC Bereich bist) 15kWh/35kW=0,43h oder 26min.

Auf die Minuten kommst du in dem du die 0,43 Stunden ins Verhältnis zu den Minuten setzt:
x = 0,43 Std.
60 Minuten = 1 Std.
=> 60 x 0,43 = 25,6 Minuten

Wenn meine Ausführungen so stimmen, trage ich sie oben in meinen Anfangspost ein.

Wie du siehst, sind es manchmal die Kleinigkeiten und Ungenauigkeiten in den Antworten, die uns als Anfänger zu schaffen machen. Z.B. antwortest du mit einem Beispiel für einen i3 60Ah während ich mein Beispiel für den 94Ah aufbaue. Das führt dann zu Missverständnissen beim schnellen Durchlesen, wenn dieser Unterschied überlesen wird und plötzlich brauche ich für die Aufladung des i3 94Ah auf 80% nur 26 Minuten obwohl es (vielleicht) eher 39 sind.

[endurance]

Ich hab deswegen ja explizit geschrieben 80% von 18,8
Wer das nicht lesen kann dem kann ich auch nicht helfen. Du konntest es ja umsetzen, also mit ein wenig mitdenken geht das schon.


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[endurance]

Du wolltest oben sicherlich auch schreiben wenn du an einer ccs Säule lädst die eine maximale Leistung von 60 oder mehr kW hat.... weil man kann nicht mit 60kw laden...


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[endurance]

Du kannst einen durchschnittlichen max ladeleistungswert leider nicht einfach auf eine grössere oder andere Batterie übertragen, du könntest dort ja länger mit der maximalen Leistung laden. Die Chemie ist auch anders... deswegen der link auf den ccs Thread


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[alugha]

Finde die Idee super. Bekomme nächsten Donnerstag endlich meinen i3 mit Vollausstattung (ohne Leder!), bestellt am 31.01 und umbestellt am 10.02 (mir fehlte noch das Keyless System). Wir machen dann in der Firma so 20 mehrsprachige und kurze Videos zu allen möglichen Themen dazu als Helpdesk. Würde mich freuen, wenn wir die auch einpflegen könnten. Ich würde auch sehr gerne hier die Ideen aus dem Thread aufnehmen in unsere Videoliste und sehen, dass ich dazu auch jedes Mal ein Video machen kann. Generell sind die Videos immer in mind 4 Sprachen und sollten nicht länger werden als 2 Min. Es ist auch keine Werbung auf die Videos geschaltet

Nur noch 5x Schlafen!

[Eckhard]

Du kannst einen durchschnittlichen max ladeleistungswert leider nicht einfach auf eine grössere oder andere Batterie übertragen, du könntest dort ja länger mit der maximalen Leistung laden. Die Chemie ist auch anders... deswegen der link auf den ccs Thread


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Danke für deine Infos Endurance.

Ich denke der Thread zeigt ganz gut, mit welchen Problemen man als Anfänger zu tun hat, deswegen auch meine Idee mit dem Wiki.

Deine Bemerkung zu meinen 60 KW habe ich z.B. nicht verstanden.
Der Thread-Link zum CCS-Thread hat mir ehrlich gesagt nicht weiter geholfen, hier geht es um ein Problem aus dem Jahr 2015 mit einem anderen Auto und von CCS konnte ich dort nichts lesen.
Darüber hinaus wird auch noch auf Elektrikerniveau diskutiert, was mir als "Normalanwender" nicht weiter hilft.

Ich denke was das Entscheidende in 2017 ist. Es gibt gerade einen großen Wandel bei der Elektromobilität.
Diejenigen, die jetzt sich dafür entscheiden sind die sogenannten early edopter. Also die Vorreiter der Masse, die (hoffentlich) bald auf die Elektromobilität umschwenken wird.

Das sind jetzt nicht mehr die Hardcor-Enthusiasten, die Elektrikerkenntnisse haben oder sich aneignen, sondern die Verbrennerfahrer die ein E-Auto so nutzen wollen (so weit es geht) wie einen Verbrenner.

Das zieht sich durch die Posts und Threads im Forum durch und zeigt einen deutlichen Wandel.

D.h. für uns "Normalos" ist es wichtig das Thema E-Mobilität zu vereinfachen und das versuche ich mit diesem Thread.

Bisher muss ich sagen mit mäßigen Erfolg. Denn die Formel die ich mir gerade zusammengereimt habe wird durch deinen Post, das es bei jeder Batteriegröße anders ist wieder relativiert. Das ist für mich als Anfänger natürlich schwierig, weil ich das nicht greifen kann.

Aber irgendwie muss es möglich sein, denn der Routenplaner von Goingelecrtic bekommt es ja auch hin zu errechnen wie lange ich warten muss um die erforderliche Reichweite zu laden.

Ich hoffe du kannst meine Sicht verstehen und mir (uns) weiterhelfen.

Viele Grüße

Dirk