Batteriekapazität in Abhängigkeit zur Temperatur

Batteriekapazität in Abhängigkeit zur Temperatur

Beitragvon spark-ed » Sa 22. Nov 2014, 11:41

In der letzten Zeit nimmt bei meinem Smart die geladene "Wirkarbeit ab Zähler pro %SOC" ab. (Ich hoffe, jeder versteht was ich mit diesem Index meine)
Vermutlich (hoffentlich) liegt das an den sinkenden Aussentemperaturen.

Folgende Beobachtungen habe ich dazu gemacht (3,7kW Lader, immer mit ICCB auf 13A also ~3kW):
Im Sommer (>20°C) habe ich ca. 15% SOC pro Stunde nachladen können, laut Zähler immer so 190-200Wh pro %
In den letzten Wochen fiel auf, daß die Ladung "schneller" lief, also ca. 20% SOC/ h. Da Ladeleistung relativ konstant dementsprechend laut Zähler teilweise nur 140Wh/%.
Nachdem die 100% erreicht waren, fiel die Anzeige manchmal wieder auf 98% und es wurden noch bis zu 1,7kWh nachgeladen.
Hochgerechnet kam ich dann immer so auf gut 180Wh/% inkl. Verluste

Heute Morgen habe ich 14,6kWh abgelesen (über Nacht von 18% auf 100%) das wären auf 100% hochgerechnet inkl. Balancing und allen Verlusten nur noch 178Wh/%.
Natürlich sind diese Hochrechnungen nicht sehr genau, aber der fallende Trend ist erkennbar.

Ist dieser Effekt nun den sinkenden Aussentemperaturen geschuldet, oder hat mein Akku ein Problem? Insbesondere die lange "Balancingphase" (nimmt dabei die meiste Zeit noch volle 3kW) kann ich mir nicht erklären:?

Hat jemand von Euch ähnliche Beobachtungen gemacht?
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Re: Batteriekapazität in Abhängigkeit zur Temperatur

Beitragvon Spüli » Sa 22. Nov 2014, 19:35

Moin!
Das mit der springenden Anzeige ist wohl so weit normal. Kenne ich von meinem jedenfalls auch so.

Kann es sein, das die geringere Leistung von der Wasserpumpe kommt? Diese läuft ja beim Laden immer mit. Wenn der Akku und das Ladegerät jetzt kühler sind, hat sie weniger zu tun oder ist vielleicht sogar ganz aus.
Gruß Ingo
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Re: Batteriekapazität in Abhängigkeit zur Temperatur

Beitragvon odyssey » Sa 22. Nov 2014, 21:02

Bei meinen Aufzeichnungen habe ich bis keine eindeutige Korrelation zur Temperaturabhängigkeit beobachten können (Dezember '13 205 Wh/%, die ich auch im August '14 gemessen habe). Einphasig ergibt bei der Betrachtung Winter/Sommer 195,5±6,7 Wh/%. Dreiphasig 186,5±4,3 Wh/%. Die Werte sind von Mitte August bis Mitte Oktober leicht gefallen und liegen nun wieder auf konstant 192 Wh/% gestiegen.

Wir müßten für eine korrekte Korrelation schon die Temperatur des Akkus kennen. Wie die Temperierung verläuft hängt doch auch davon ab, in welchen "Zustand" man die Ladung durchführt. Wenn man direkt von einer zügigen Fahrt die Ladung beginnt wird sich bestimmt ein Unterschied zu einem total abgekühlten Fahrzeug ergeben. Leider haben wir kein geheimes Service-Menü wie im i3, um diese Daten sehen zu können. :roll:

Edit: Beim Balancing ging er bei mir teilweise sogar vom üblichen Rücksprung auf 98% sogar schon einmal auf 96% - da hab' ich mir auch so meine Gedanken gemacht...?!
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Re: Batteriekapazität in Abhängigkeit zur Temperatur

Beitragvon Spürmeise » Sa 22. Nov 2014, 21:42

spark-ed hat geschrieben:
Folgende Beobachtungen habe ich dazu gemacht (3,7kW Lader, immer mit ICCB auf 13A also ~3kW):
Im Sommer (>20°C) habe ich ca. 15% SOC pro Stunde nachladen können, laut Zähler immer so 190-200Wh pro %
In den letzten Wochen fiel auf, daß die Ladung "schneller" lief, also ca. 20% SOC/ h.


Im August/September hatte ich mir bei 13A 12,8/14,0/15,5/15,8% SOC/h notiert, wobei es nur bei den 14% am Vorabend hochsommerlich warm war - bei 16A (nehme ich nur unterwegs) waren es im Sommer ca. 18 %SOC/h.

Kürzlich bei ca. 7°C dauerte die Ladung von 25% auf 93% bei 13A nur 4 Stunden, d.h. 17,3 %SOC/h. Ich komme aber selten auf unter 40% SOC.

spark-ed hat geschrieben:
Insbesondere die lange "Balancingphase" (nimmt dabei die meiste Zeit noch volle 3kW) kann ich mir nicht erklären


Wie erkennst Du den Beginn des Balancings? VH bzw. %SOC-Meter gehen hier nicht gerade synchron, der Zeiger steht teilweise schon auf 100%, wenn die VH noch 94% anzeigt?
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Re: Batteriekapazität in Abhängigkeit zur Temperatur

Beitragvon spark-ed » Sa 22. Nov 2014, 22:25

Erstmal Danke für Eure Antworten.

Beruhigend ist für mich, daß das Balancing scheinbar bei Euch das gleiche Verhalten zeigt.
Zu der Pumpenfrage;
Ich hatte vermutet, daß die Temperierpumpe beim Laden immer läuft. Dem scheint ja nicht so zu sein, habe es eben ausprobiert, man hört zwar ein leises Summen aber nicht das typische "Geglucker" von vorne. Das Ladegerät läuft ja ohnehin geräuschfrei.
Kann mir allerdings nicht vorstellen, daß die Leistungsaufnahme der Pumpe einen signifikanten Einfluss auf den Verbrauch haben könnte, das Ding braucht ja wede hohe Druckdifferenz noch hohen Volumenstrom erzeugen, gehe daher mal von wenigen 10W aus.

Zu der Temperaturfrage:
Interessant und beunruhigend finde ich die sehr präzisen Beobachtungen von odyssey. Die Werte ähneln leider nur meinen "Sommerwerten".
Mein Smart steht im Freien, dadurch wird sich die Akkutemperatur über Nacht vermutlich der Außentemperatur nähern. Gestern waren es nur 5°C. Eine Temperierung kann bei den Zählerwerten ja scheinbar kaum auch noch stattfinden :? .
Oder könnte das die Erklärung für das Phänomen sein, dass mit der Temperierung etwas nicht stimmt?

Bei den Werten von Spürmeise scheint ja auch ein temperaturabhängiger Trend erkennbar zu sein.
Der Ladehub ist bei mir auch selten größer als 70%.
Spürmeise hat geschrieben:
Wie erkennst Du den Beginn des Balancings? VH bzw. %SOC-Meter gehen hier nicht gerade synchron, der Zeiger steht teilweise schon auf 100%, wenn die VH noch 94% anzeigt?

Ich richte mich da nach den %Angaben der VH und habe da vermutet, daß der Rücksprung von 100 auf 97% den Beginn des Balancing kennzeichnet.

Ist wirklich jammerschade, daß man keine akkubezogenen Werte (Temperatur/ Gesamtspannung/ Zellspannung) im BC auslesen kann.
Dann könnte man sich die Kaffeesatzleserei sparen :(

Gruß
Reinhard
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Re: Batteriekapazität in Abhängigkeit zur Temperatur

Beitragvon odyssey » Sa 22. Nov 2014, 23:16

spark-ed hat geschrieben:
Ich richte mich da nach den %Angaben der VH und habe da vermutet, daß der Rücksprung von 100 auf 97% den Beginn des Balancing kennzeichnet.

Das habe ich mir bis jetzt auch so erklärt. Mit eingestellter Abfahrtszeit an meiner RWE Wallbox von eMERGE hält er auch bei 97% an und läd dann für die Abfahrtzeit entsprechend nach. Damit sind die Zellen nicht zu lange auf 100%. Hat jemand darüber nähere Infos?

Hier mal ein Log mit sofortiger Ladung: Der Lader durchläuft ja mehrere Modi. Erst wird mit konstantem Strom geladen (I-Ladung), dann kommt der Ladeabschluß mit konstanter Spannung (U-Ladung; hier bei 12:47h). Zudem wird bei ca. 70%SOC (im Diagramm bei 12:38h) auch noch was angepaßt - nur was? Findet da schon ein "Balancing" statt? - Kann da jemand weiterhelfen?
SmartCharging-RWE.png

spark-ed hat geschrieben:
Ist wirklich jammerschade, daß man keine akkubezogenen Werte (Temperatur/ Gesamtspannung/ Zellspannung) im BC auslesen kann.
Dann könnte man sich die Kaffeesatzleserei sparen :(

Mich wundert, daß wir noch keinen CAN-Bus-Reader haben. Habe mir schon lange vorgenommen da mal zu "schnüffeln". Die Werte sind bestimmt abgreifbar über den OBD2/CAN-Servicestecker.

Viele Grüße,
Ralph
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Re: Batteriekapazität in Abhängigkeit zur Temperatur

Beitragvon spark-ed » So 23. Nov 2014, 00:11

Interessante Grafik.
Meine Interpretation dazu:
Der Knick mit nachfolgendem Anstieg könnte durch eine kontinuierliche Reduzierung bis auf einen etwas geringeren Konstantladestrom bedingt sein. Mit der dann ansteigenden Spannung steigt auch die Leistung nochmal etwas an, bevor mit konstanter Spannung weiter geladen wird.
Phase1: P konstant
Phase2 ab 12:38: I konstant
Phase3 ab 12:47 U konstant

Woher weiß Deine RWE Wallbox denn den Ladezustand? Gibt es da einen Datenaustausch, oder wird die abfallende Ladekurve erkannt?
Theoretisch gibt es ja diese Funktion der Ladung zur Abfahrtzeit in der VH. Egal was ich da einstelle, das Ladeverhalten lässt sich davon nicht beeindrucken. Lädt von Anfang an durch.
Wäre ja schonender, wenn man die letzten z.B. 150mV Zellspannung erst draufpackt, wenn es nötig ist.

Irgendjemand hatte doch auch schon mal die E-Mail Funktion der VH bei bestimmten Ladezustand genutzt um den Ladevorgang bei erreichen eines bestimmten SOC zu unterbrechen.

Die Sache mit dem OBD2 Adapter wäre wirklich toll. Die Schnittstelle ist ja wohl hardwaremässig genormt, das Problem ist, dass die Daten nicht direkt lesbar sein werden.
Haben wir keinen Software-Entwickler mit Smart internem Wissen in unseren Reihen, der die Schnittstelle kennt und uns eine "read-only" App dafür bastelt? ;)
Wenn sowas in 4 Wochen unterm Tannebaum liegt, hab ich keine anderen Wünsche mehr :lol:

Meinen Akku werde ich die nächste Zeit mal intensiver beobachten. Auf natürliche Temperaturen um 20°C muss ich jetzt wohl erstmal ein paar Monate warten.
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Re: Batteriekapazität in Abhängigkeit zur Temperatur

Beitragvon odyssey » So 23. Nov 2014, 10:43

spark-ed hat geschrieben:
Der Knick mit nachfolgendem Anstieg könnte durch eine kontinuierliche Reduzierung bis auf einen etwas geringeren Konstantladestrom bedingt sein. Mit der dann ansteigenden Spannung steigt auch die Leistung nochmal etwas an, bevor mit konstanter Spannung weiter geladen wird.

Habe mir noch eimal meine Daten durchgesehen. Bei geringerer Ladeleistung läuft die Ladung in zwei Schritten ab:
5,6kW-Ladung.png
Der Knick mit der Leistungsreduzierung ist also wohl dem Schnellladen geschuldet und wird wohl wirklich eine Anpassung des Stroms sein.

spark-ed hat geschrieben:
Woher weiß Deine RWE Wallbox denn den Ladezustand? Gibt es da einen Datenaustausch, oder wird die abfallende Ladekurve erkannt?
Theoretisch gibt es ja diese Funktion der Ladung zur Abfahrtzeit in der VH. Egal was ich da einstelle, das Ladeverhalten lässt sich davon nicht beeindrucken. Lädt von Anfang an durch.
Wäre ja schonender, wenn man die letzten z.B. 150mV Zellspannung erst draufpackt, wenn es nötig ist.

Das geht wirklich nur mit der entsprechenden Wallbox. Fahrzeug und Box kommunizieren per PLC (über den CP-Kontakt, nicht auf einer Phase) miteinander. Die Ladestation erkennt den Wagen per Plug&Charge-Zertifikat, tauscht sich über Abfahrtszeitpunkt aus und gibt sogar Ladetarife vor. Nur darüber geht das Smart-Charging und die Ladung läuft optimiert ab.

spark-ed hat geschrieben:
Die Sache mit dem OBD2 Adapter wäre wirklich toll. Die Schnittstelle ist ja wohl hardwaremässig genormt, das Problem ist, dass die Daten nicht direkt lesbar sein werden.
Haben wir keinen Software-Entwickler mit Smart internem Wissen in unseren Reihen, der die Schnittstelle kennt und uns eine "read-only" App dafür bastelt? ;)
Darauf habe ich bis jetzt auch gehofft. E-Fahrzeuge halten sich aber wohl nicht an den Standard OBD, sondern nutzen den CAN-Bus - da kocht dann aber wohl jeder Hersteller wieder selbst. Ich werde mir einen entsprechenden CAN fähigen Adapter bestellen und mal seriell alles mitlesen. Dafür sollten wir aber dann ein eigenes Thema hier starten...
odyssey
 

Re: Batteriekapazität in Abhängigkeit zur Temperatur

Beitragvon Spürmeise » So 23. Nov 2014, 16:07

Es könnte auch sein, dass das BMS beim Betrieb bei kühleren Bedingungen bzw. höherer Leistungsanforderung vorsichtshalber relativ zu viel SOC-Prozente abzieht, und dies bei anschließenden Laden korrigiert. Den Eindruck hatte ich jedenfalls bei der letzten längeren Fahrt bei ca. 8°C, allerdings war da auch Regen, mäßiger Gegenwind und ADAC-Postbus-Verfolgung statt schnellstem LKW auf der Autobahn dabei, am Ende hatte er nur noch 35% SOC, was im Sommer auch mal mit 50% zu schaffen war.

Wie ist das eigentlich bei Euren Smarts, sinkt der %SOC-Stand in den ersten 24 Stunden nach dem Abstellen bei <50 %SOC auch noch mal schrittweise ab um insgesamt 5% SOC (wenn es kühler ist), scheint dann aber zu verharren?
Spürmeise
 

Re: Batteriekapazität in Abhängigkeit zur Temperatur

Beitragvon odyssey » So 23. Nov 2014, 22:37

Das BMS ermittelt die Restkapazität, angezeigt als SOC, über die Leerlaufspannung (OCV- open circuit voltage) der Zellen:
SOC%-vs-OCV.png

Zellspannung und Gesamtkapazität sind wie folgt temperaturabhängig:
HEA40_Temp_Charakteristik.png

Während der Fahrt wird werden wohl nur Prognosen über den SOC gebildet und dann nach Fahrtende / Ladung korrigiert.

Spürmeise hat geschrieben:
Wie ist das eigentlich bei Euren Smarts, sinkt der %SOC-Stand in den ersten 24 Stunden nach dem Abstellen bei <50 %SOC auch noch mal schrittweise ab um insgesamt 5% SOC (wenn es kühler ist), scheint dann aber zu verharren?

Ich habe bei mir bis jetzt nur Abnahmen von bis zu 3% angezeigt bekommen (über App kontrolliert).

[7] Development and validation of a plant model for Battery Monitoring System (BMS) for high voltage batteries; Amarendra Prasad, 2011
[12] Li-Tec Battery GmbH, Datenblatt der HEA 40 High Energy Zelle

Und da alle Hersteller gerne ihre Entwicklung über Abschlußarbeiten an Hochschulen vorantreiben, empfehle ich diese zwei Dokumente für "Insiderinfo's zum Smart ED":
http://eprints2.insa-strasbourg.fr/1243/1/GE5E-2012-ACQUAVIVA-Thesis.pdf
http://www.ivk.uni-stuttgart.de/IVK/fileadmin/media/dokumente_pdf/forschung/Abschlussbericht_Gesamtfahrzeugsimulation.pdf
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