Batterien bei starker Kälte?

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Re: Batterien bei starker Kälte?

Beitragvon TeeKay » So 15. Feb 2015, 08:49

d) Du lädst nach dem Fahren, dann hat die Batterie keine -5°C und wird wahrscheinlich bis zum Abschluss des Ladevorgangs auch keine -5°C erreichen.

Was sollte das Strecken des Ladevorgangs über die ganze Nacht bringen? Wenn du mit 2kW lädst und 5% Verlustleistung in der Batterie anfallen, willst du mit 100W Abwärme 200kg Batterie wärmen? Viel Spass beim Versuch. Mit 100W kannst du 100l Wasser um 1°C erwärmen. Nach 10h wären also 200l Wasser um 5°C erwärmt worden - wenn das Wasser keinerlei Kontakt zur Außenwelt hätte. Hat es (bzw. die Batterie) aber, und strahlt dabei höchstwahrscheinlich mehr Wärmeenergie ab, als du mit Ultraschnarchladen reinstecken kannst.
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Re: Batterien bei starker Kälte?

Beitragvon PowerTower » So 15. Feb 2015, 09:45

Ganz so würde ich es nicht sehen. Aus der Erfahrung heraus sind meine Akkus deutlich leistungsfähiger, wenn ich sie mit 10 A über Nacht auflade, als wenn das Auto abends geladen wird und dann nachts ungenutzt rumsteht. Dafür muss es ja eine Erklärung geben und das kann nur ein Temperaturunterschied sein. Je niedriger die Akkutemperatur, umso größer die Verlustleistung und damit der Heizeffekt. Ich lade meine Akkus aber selbst bei -20°C wenn es sein muss, sie sind lt. Hersteller bis -45°C ausgelegt.

Habe zwar Heizmatten im Akkukasten drin, die sind aber noch nicht angeschlossen. Es kann sinnvoll sein die Akkus zu heizen, denn dadurch steigt die Reichweite, verbessert sich die Leistungsfähigkeit durch geringen Innenwiderstand (voll beschleunigen / rekuperieren bei durchgefrorenen Akkus nicht möglich) und der Stressfaktor ist deutlich geringer, was sich positiv auf die Lebensdauer auswirkt.
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Re: Batterien bei starker Kälte?

Beitragvon spark-ed » So 15. Feb 2015, 10:15

Die Rechnung von TeeKay ist auch nicht ganz richtig. Ein Akku besteht nun mal nicht aus Wasser

Die Wärmekapazität bei LiIon Batterien liegt nach verschiedenen Quellen zwischen 0,7 und 1,1 KJ/(kg * K).
Nehmen wir eine konstante Verlustleistung von 100W über 10h (Größenordnung könnte stimmen) und setzen die Wärmekapazität c mit 0,9 an ergibt sich eine Erwärmung wie folgt:
Delta T = Q/(m * c) = 0,1kW * 36000s / (250kg x 0,9 KJ/(kg*K)) = 16Kelvin

Dies ist natürlich nur ein rechnerischer Wert ohne Wärmeverluste. Falls davon 7 Kelvin effektiv übrigbleiben, wäre das schon relevant.
@ PowerTower:
Du könntest doch mal einen Temperaturlogger in den Akkupack klemmen, dann hätten wir den Beweis für diese Theorie.

Insgesamt soll langsames Laden bei Kälte günstiger für die (LiIon) Akkus sein. Niedrige Temperaturen sind dann kritisch, wenn die Batterie mit hohen Lade- oder Entladeströmen beaufschlagt wird.
Nicht umsonst wird die Ladeleistung bei niedrigen Temperaturen bekanntermaßen drastisch abgeregelt.
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Re: Batterien bei starker Kälte?

Beitragvon motoqtreiber » So 15. Feb 2015, 21:19

Dann kommt noch das Problem Rekuperation bei unter -5 Grad dazu. Da wird extrem geladen und zumindest auf den ersten Kilometern ist der Akku noch kalt.
Zuletzt geändert von motoqtreiber am Mo 16. Feb 2015, 20:49, insgesamt 1-mal geändert.
Ciao,
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Re: Batterien bei starker Kälte?

Beitragvon redvienna » So 15. Feb 2015, 21:27

Welches Problem ?

Sinkt der Wirkungsgrad ?

motoqtreiber hat geschrieben:
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Re: Batterien bei starker Kälte?

Beitragvon Twizyflu » So 15. Feb 2015, 21:29

Die Reku ist dann stark gedrosselt
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Re: Batterien bei starker Kälte?

Beitragvon MarkusD » So 15. Feb 2015, 22:18

Vielleicht solltet ihr noch dazuschreiben, von welchen Fahrzeugen ihr schreibt.
Auf den Ampera trifft keines der angesprochenen "Probleme" zu.

Reduzierte Reku bei -5°?
Ja, wenn du auf einem Stück Straße mit zu Eis gefrorener Oberfläche unterwegs bist ...

Wenn es nur um den im Eingangsposting erwähnten e-Golf geht, dann diesen Thread bitte in dessen Unterforum verschieben.
Danke.

Gruß
Markus
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Re: Batterien bei starker Kälte?

Beitragvon PowerTower » Mo 16. Feb 2015, 00:57

Reduzierte Ladeleistung / Reku bei unter 0°C betrifft fast alle Fahrzeuge ohne Akkuheizung, deswegen ist der Ampera nicht davon betroffen. Die Datenblätter der verschiedenen Akkus sind diesbezüglich identisch. Akkus welche davon abweichen finden aufgrund anderer Eigenschaften nicht den massenhaften Einsatz in Elektroautos.

Wichtig ist zu unterscheiden, dass Lade- und Entladevorgang diesbezüglich abweichend voneinander sind. Der Entladestrom wird ausschließlich durch den Innenwiderstand der Zelle definiert, die Maximalleistung sinkt bei Frost, die Zelle nimmt aber keinen Schaden. Das Einlagern von Lithium-Ionen in der Kathode ist temperaturunabhängig möglich. Einen durchgefrorenen Akku mit hohen Ladeströmen zu belasten kann diesen aber schädigen. Das Problem nennt sich Lithium-Plating und entsteht dann, wenn die Anode nicht in der Lage ist die Lithium-Ionen schnell genug einzulagern. Das führt zu einer Abscheidung metallischem Lithiums an der Anodenoberfläche, wodurch die Kapazität des Akkus sinkt. Der Prozess ist weitgehend irreversibel und der Akku dauerhaft geschädigt. Lithium-Plating kommt auch bei normalen Temperaturen vor, wenn die Ladegeschwindigkeit höher ist als die Bereitschaft der Anode, diese Ionen einzulagern. Deswegen kann ich die Grundeinstellung vieler Foristen immer mit der höchsten verfügbaren Ladeleistung zu laden nicht teilen, wenn es dazu keine Notwendigkeit gibt. Ladevorgänge um die 2C sind diesbezüglich schon grenzwertig.
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Re: Batterien bei starker Kälte?

Beitragvon Twizyflu » Mo 16. Feb 2015, 08:57

Und obwohl der Zoe bei Kälte langsamer lädt und rekuperiert (was ja gut ist dann), kann man voll Beschleunigen. Und das kann nicht gut sein.

Bin ihn gestern warm gefahren und habe dann an der 43 kW geladen.

1. Er lädt nicht mit den vollen 43 kW sondern zieht sich auch das was er gut findet.

2. 43 kW sind nicht mal 2C (26 kW brutto).
3. Die 43 kW liegen ja nicht durchgehend an.
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Re: Batterien bei starker Kälte?

Beitragvon PowerTower » Mo 16. Feb 2015, 12:00

Twizyflu hat geschrieben:
Und obwohl der Zoe bei Kälte langsamer lädt und rekuperiert (was ja gut ist dann), kann man voll Beschleunigen. Und das kann nicht gut sein.

Habe ich dir aber gerade erklärt, warum das so ist.
Entladen -> einlagern von Lithium-Ionen in der Kathode -> unkritisch
Reku / Laden -> einlagern von Lithium-Ionen im Graphit -> kann problematisch sein

Solange beim beschleunigen der Spannungsbereich der Zellen im Soll liegt, ist alles in Ordnung. Die Spannung liegt bei Kälte und Last niedriger, weil die Leitfähigkeit des Elektrolyts abnimmt, der Innenwiderstand steigt. Erreicht die Zellspannung einen kritischen Wert, so wird die Leistung entsprechend reduziert. Bei dir war eben diesbezüglich alles im grünen Bereich.

Und beim Laden und Reku hast du ja festgestellt, dass die Elektronik die Akkus schützt. Ja 43 kW sind nicht ganz 2C, das war nur ein Beispiel von mir, aber es ist eben bei kalten Zellen zuviel Ladeleistung. Und selbst wenn der ZOE in dem Moment nur 30 kW zieht ist das eben ein vom Fahrzeughersteller definierter Grenzwert. Es gilt in dem Fall trotzdem: weniger (11 oder 22 kW) ist unkritischer und besser für die Haltbarkeit.
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