Vorheizung Hochvoltbatterie

Re: Vorheizung Hochvoltbatterie

fdl1409
  • Beiträge: 344
  • Registriert: Fr 13. Dez 2013, 21:35
read
Habe mir über die Akkuheizung des i3 schon vor dem Kauf Gedanken gemacht, aber in der Hinsicht, daß ich die auf keinen Fall will. Es wird nämlich für die Aufheizung mit Sicherheit viel mehr Energie verbraucht als man am höheren Wirkungsgrad gewinnt. Sprich: Akkuheizung ist ein Energiefresser, deshalb will ich das nicht. Werde deshalb niemals einen Timer setzen um den Akku aufzuheizen. Sitzheizung ist vorhanden.

Habe sehr genau beobachtet, ob der Akku vielleicht während der Fahrt geheizt wird. Als Antwort kann ich heute sagen: bei Temperaturen über dem Gefrierpunkt mit Sicherheit nicht. Zum Glück.

Gestern hatte ich die bisher tiefste Akkutemperatur von +2°. In der Nacht davor hatten wir schon um 19:00 leichten Frost. Wegen Nebel wurde es nicht kälter als -3,5°. Gegen Mittag hatte ich dann Akkutemperatur +2°.
Bin dann losgefahren 10,5km hin, 15 Minuten eingekauft, gleiche Strecke zurück. Lufttemperatur Start +2,5°, Ziel +3,5°, zurück auf Start +3°.
Akkutemperatur blieb auf dem Hinweg bei +2°, sprang auf dem Rückweg bei km 13 auf +3° und blieb dabei bis zu Hause.
Die Lufttemperatur lag im Mittel ziemlich genau bei der mittleren Akkutemperatur, der Fahrtwind hatte also nur minimalen Einfluß auf die Akkutemperatur. Die Erwärmung um 1° ist durch Batterieverluste ( Innenwiderstand ) entstanden.
Mit Sicherheit wurde hier nicht geheizt. Bei ca. 50 km/h Durchschnittsgeschwindigkeit und 21km Gesamtstrecke hatte ich 25 Minuten reine Fahrzeit, in der sich eine aktive Akkuheizung sehr deutlich bemerkbar gemacht hätte.

Danach habe ich übrigens sofort geladen, weil ich abends noch eine längere Strecke geplant hatte, für die 51% SOC knapp gewesen wäre.
Nach der Ladung von 11 kWh war die Akkutemperatur von 3 auf 7° gestiegen.
Bin danach sofort wieder losgefahren. Auf 25km Strecke mit Bergen dazwischen stieg die Akkutemperatur von 7 auf 8°. Dann noch mehrere Fahrten mit Pausen dazwischen ( Kino, Restaurant ), insgesamt 70km nach der Ladung, bin danach mit 11° Akkutemperatur zu Hause angekommen.

Die Akkutemperatur verhält sich sehr träge in Relation zur Lufttemperatur. Der Akku muß eine gewisse Dämmung haben, und die erhebliche Masse hat eine Speicherwirkung.
Wenn er überhaupt nicht beansprucht würde hätte der Akku übers Jahr gesehen eine Durchschnittstemperatur, die der mittleren Lufttemperatur entspräche. Nur mit sehr starker Dämpfung, so als ob man ein Thermometer 10cm unter der Erdoberfläche vergräbt. Wenn die Lufttemperatur übers Jahr Extreme von -20° bis +35° hat würde man im Akku vermutlich nur zwischen -10° und +25° sehen.
Dazu kommt aber jetzt noch die Erwärmung durch Ladung und Entladung. Nach meinen bisherigen Beobachtungen würde ich grob schätzen, daß ein Energieumsatz von 3 kWh den Akku um 1° erwärmt. Mehr bei schneller Ladung und Entladung, weil dann die Verluste höher sind. Hierbei zählen alle Energieumsätze - Ladung am Netz, Entladung und Reku.
Insgesamt liegt der Energieumsatz etwa beim Doppelten dessen, was man aus dem Netz bezieht. Die Flotte verbraucht laut ConnectedDrive im Mittel 16 kWk/100km plus 4 kWh Reku. Dieser Rekustrom zählt zweimal, wird einmal eingespeichert und dann wieder entnommen. Zu dem Nettoverbrauch von 16 kWh kommen noch die Ladeverluste, die aber zu erheblichen Teilen außerhalb des Akkus anfallen ( Kabel, Ladegerät ). Um 16 kWh nachzuladen zieht man etwa 20 kWh aus dem Netz. Der Energieumsatz im Akku liegt bei schätzungsweise 17 kWh davon plus 16 kWh Entnahme plus 2x 4 kWh Reku, also gut 40 kWh oder wie gesagt das Doppelte des aus dem Netz bezogenen Stroms. Alles sehr Pi mal Daumen. Bei kaltem Akku sind die Verluste und damit die Erwärmung größer, das gilt auch für hohe Lade- und Entladeströme.

Wenn jetzt jemand 20.000 km pro Jahr fährt mit diesem mittleren Verbrauch von 16 kWh/100km laut BC dann zieht der etwa 4.000 kWh aus dem Netz und der Akku hat einen Energieumsatz Laden + Entladen von 8.000 kWh. Das sind pro Tag knapp 22 kWh. Wenn o.g. Faustregel stimmt wird der Akku dadurch um 7° erwärmt. Jetzt müßte man noch wissen, wie schnell die Abkühlung vor sich geht - nach meiner Beobachtung ziemlich langsam - um zu wissen, wie hoch über der mittleren Lufttemperatur sich die Akkutemperatur bewegt. Sie liegt jedenfalls im Mittel um mehrere Grad über der Lufttemperatur und ist gegenüber dieser zudem sehr stark gedämpft.

Wie viel Energie wird gebraucht, um den Akku aufzuheizen? Der Akku wiegt 230kg. Davon würde ich die Hülle abziehen, die im Kontakt mit dem Fahrtwind steht sowie die Aufhängung. Bleiben vielleicht 200kg Speichermasse. Davon bräuchten wir die spezifische Wärmekapazität, die unbekannt ist. Die höchste Kapazität hat Wasser mit 1,16 kWh je Kelvin und Tonne. Metalle liegen sehr niedrig mit 0,1 bis 0,25 kWh, Kunststoffe und Elektrolyte dürften höher liegen. Wenn ich eine mittlere spezifische Wärmekapazität von 0,25 kWh/K je Tonne annehme dann könnte man den Akku mit 1 kWh um 20° aufheizen.
Wenn ich das mit o.g. Schätzung von 1K Erwärmung je 3 kWh Umsatz verrechne ergäbe sich ein Verlust von 1,66% bei jedem Lade- oder Entladevorgang, der innerhalb des Akkus in Wärme umgesetzt wird. Alles sehr grob und mit viel Unsicherheit.

Jemand Gedanken dazu?

Grüße
Frank
Anzeige

Re: Vorheizung Hochvoltbatterie

marfuh
  • Beiträge: 825
  • Registriert: Mi 22. Jan 2014, 19:37
  • Hat sich bedankt: 15 Mal
  • Danke erhalten: 15 Mal
read
Ja, ziemlich gut.

Wäre schön wenn BMW das beschreiben würde. Wären alle Spekulationen unnötig!

Re: Vorheizung Hochvoltbatterie

USER_AVATAR
  • green_Phil
  • Beiträge: 2282
  • Registriert: Di 28. Aug 2012, 14:22
  • Wohnort: Roding
read
Danke Frank, dass Du dir so viel Mühe gibst. Auch für mich ist das ein spannendes Thema. Aber bei Deiner "Faustformel" sind so unglaublich viele Vermutungen und Rundungen drin, das geht auf keine Kuhhaut. Das Ergebnis der Rechnerei ist wie das blinde Ziehen einer Zahl. Dazu kommen noch weitere Faktoren, wie die Dauer der Fahrtstrecken, das Abstellen in Garagen, Wärmestrahlung vom Ashpahlt, Verdunstungsenthalpie bei Nässe... Das alles zu berücksichtigen erscheint mir eine Doktorarbeit.
Das fängt schon bei der Schätzung an, wie viel Energie pro kWh Umsatz im Akku an Wärme "verloren" geht. Das ist total ungenau. Und das als Zahl in der Basis der Berechnung.
Im Sommer wird der Akku übrigens durch die Klimaanlage sehr effektiv gekühlt, das hast Du gar nicht mit berücksichtigt.
Es tut mir leid, aber sehr wertvoll erscheinen mir Deine Schlussfolgerungen nicht.

Re: Vorheizung Hochvoltbatterie

BMW EV
  • Beiträge: 476
  • Registriert: Di 9. Sep 2014, 10:59
  • Wohnort: Triebischtal
  • Hat sich bedankt: 31 Mal
  • Danke erhalten: 39 Mal
read
Eines , was gar nicht berücksichtigt wurde ist die "Lebenszeitverlängerung" des Akkus. Belastungen bei zu kalten oder zu warmen Akku verkürzen die Lebensdauer / Kapazität.
Also lieber 100Euronen in die Klimatisierung als Tausende in einen neuen Akku?

Grüße , Frank.
2014 BMW i3 60 Ah seit 09.23 auch 120 Ah
2021 BMW i3 120 Ah

Re: Vorheizung Hochvoltbatterie

fdl1409
  • Beiträge: 344
  • Registriert: Fr 13. Dez 2013, 21:35
read
Mir ist klar, daß das sehr ungenau und von vielen Variablen abhängig ist.
Ganz blind ist es aber auch nicht. Verfolge seit geraumer Zeit, wie sich die Akkutemperatur verändert nach Ladung, während Fahrten, nach längerem Stillstand usw. Und damit kann ich schon sehr gut abschätzen, wie sich die Akkutemperatur entwickeln wird, wenn ich z.B. eine Fahrt beginne.

Kann auch ganz sicher sagen, daß der Akku nicht geheizt wird, zumindest bei Plustemperaturen. Werde das bei stärkerem Frost weiter beobachten.

Im Sommer habe ich erst angefangen, die Akkutemperatur zu beobachten. Kann mich an keine Temperatur oberhalb 28° erinnern.
Ab wann wird denn aktiv gekühlt? Kann das schon jemand sagen?

Grüße
Frank

Re: Vorheizung Hochvoltbatterie

Hasi16
read
fdl1409 hat geschrieben:Wenn ich eine mittlere spezifische Wärmekapazität von 0,25 kWh/K je Tonne annehme dann könnte man den Akku mit 1 kWh um 20° aufheizen.
Wenn ich das mit o.g. Schätzung von 1K Erwärmung je 3 kWh Umsatz verrechne ergäbe sich ein Verlust von 1,66% bei jedem Lade- oder Entladevorgang, der innerhalb des Akkus in Wärme umgesetzt wird. Alles sehr grob und mit viel Unsicherheit.
Braucht man echt nur so wenig Energie dafür?
Beim Akkuheizen war mein Akku runter auf 95 % und lud wieder auf. Das würde ja ca. eine kWh bedeuten - aber ins Diagnosemenü hab ich leider nicht geschaut...
fdl1409 hat geschrieben: Im Sommer habe ich erst angefangen, die Akkutemperatur zu beobachten. Kann mich an keine Temperatur oberhalb 28 °erinnern.
Also bei 30 Grad kühlt er den Akku runter (ich hatte das von 30 Grad auf 27 nach einer schnellen Autobahnfahrt beobachtet).

Viele Grüße
Hasi16
AntwortenAntworten

Zurück zu „i3 - Batterie, Reichweite“

Gehe zu Profile
  • Vergleichbare Themen
    Antworten
    Zugriffe
    Letzter Beitrag