Ladeverluste und Wirkungsgrad AC Laden

[andiflecki]

Hallo zusammen,

viele unterschiedliche Informationen habe ich über die Verlustleistung beim Laden gelesen und wollte vor einiger Zeit mal wissen, wieviel denn das Fzg tatsächlich an "Netzstrom" benötigt, um 1kWh in den Akku zu bekommen. Zudem war ich neugierig auf die Einflüsse von Ladekabel, Ladestrom usw. auf die möglichen Verluste und wollte zudem auch mal den Stand-By-Verbrauch der Wallbox kennenlernen. Also habe ich mir ein relativ hochwertiges Leistungsmessgerät besorgt und die Leistungen am Abgang des Hausverteilerkastens mit den angezeigten Werten des Konas verglichen .
Bei den angezeigten Werten gehe ich davon aus, dass sie die Nettoleistungsaufnahme der Batterie anzeigen, zumindest passt das zu diversen Vergleichen im Vorfeld, bei denen ich die Entwicklung der Akku %e mit den Leistungsanzeigen x Zeit verglichen habe. Demnach geht die Anzeige auch relativ genau, hat aber leider nur eine Nachkommastelle, so dass sich gerade bei kleinen Ladeleistungen von z.B. 1kW ein Fehler von bis zu 10% einschleichen kann.
Ich habe verschiedene Ladeströme sowie 2 verschiedene Ladekabel (20A / 32A) erfasst. Ergebnisse siehe angehängte Diagramme. Die Verluste beinhalten das Hausnetz ab Zähler bzw. Sicherung (6mm² Litzenquerschnitt, ca 40m), die Wallbox (Go-eCharger), das Ladekabel (5m, 20A bzw. 32A) sowie den internen Bordladevorgang des Kona.

Insgesamt war ich positiv überrascht, ich hatte mit höheren Verlusten gerechnet . Dennoch ist das Ergebnis plausibel: Hohe Verlustleistungen hätten eineWärmeentwicklung zur Folge, und diese konnte ich nirgends feststellen, außer bei höheren Strömen an der Wallbox und dem Bordlader, aber jeweils sehr moderat.

Zusammengefasst:
-> eine höhere Ladeleistung führt prozentual zu höheren Verlusten.....was Wunder . Der Anstieg ist aber undramatisch.
Bei 6A lagen diese bei 2...3%, bei 32A bei ca. 4,5%. Eine Einsparung von ca. 2% bedeutet ca. 1,3kWh je Volladezyklus. Es lohnt sich also, langsam zu laden (das hilft im Sommer auch bei einer vorhandenen PV Anlage, eine möglichst hohen Eigenverbrauch zu generieren), wirklich dramatisch für die Verluste ist ein Vollast-AC Ladevorgang mit 7kW jedoch nicht, wenn er mal erforderlich ist. Bei DC Schnelladung sieht dies aber sicher gaaanz anders aus ! Daher versuche ich diese u.a. zu vermeiden.

-> Das dickere Ladekabel hatte keinen Einfluss, bzw. lag dieser im Bereich der Messungenauigkeit.
Insofern habe ich das 32A BMW jetzt im Kofferraum, da es besser händelbar ist, und das 20A Hyundai ist stationär an der Wallbox montiert, umstecken ist nicht nötig.

-> Die Ladeleistungen sind ingesamt niedriger als rechnerisch möglich.
Dies liegt offenbar daran, dass mein Go-eCharger die Spannung von ca. 230V im Netz auf 220V heruntertransformiert. Warum das so ist, weiß ich nicht, so jedenfalls wirds angezeigt und wäre es rechnerisch auch passend.

-> Die angezeigten Restladezeiten des Kona sind vor allem bei geringen Leistungen völliger Unsinn und meist viel zu lang.
Ein Taschenrechner ist da treffsicherer Keine Ahnung, was der Hyundai sich da ausrechnet und anzeigt....meist wird das dann aber "dicht am Ladeziel" immer besser.

-> Der Stand-By-Verbrauch des Go-eChargers liegt bei erfreulichen <3W, trotz aktiviertem WLAN
Dies deckt sich auch mit den Aussagen des Herstellers, den ich dazu mal angeschrieben hatte. Das genutzte Leistungsmessgerät hat "0" angezeigt, aus anderen Messungen weiß ich, dass es bei ca. 3W erste Reaktionen zeigt. Die Leistungsaufnahme ist daher unter 3W, ggf. deutlich darunter.
Das freut mich umso mehr, als dass ich neulich bei einem Gastwirt feststellen musste, dass dieser bei 3 staatlich geförderten und eigentlich öffentlichen Typ2 Ladesäulen auf einen Standby-Verbrauch von ca. 60W kommt. Warum sowas gebaut werden darf, ist mir schleierhaft, ich krieg dann immer Hals, wenn ich sehe, dass gerade bei Nachhaltigkeitsthemen hier wieder am falschen Ende gespart wird. Der Wirt hat nur wenige Ladegäste und schaltet daher immer den Hauptschalter aus....was ja auch nicht im Sinne des öffentlichen Ladens ist, aber irgendwie nachvollziehbar.
Jedenfalls war ich glücklich, dass es beim Go-E nicht so ist und ich nicht jedesmal die Sicherung abschalten muss.

Wer hat schonmal versucht, die Ladeverluste zu bestimmen und hat evtl. eigene Ergebnisse? Würde das gerne mal abgleichen....

vG
Andi

[bm3]

Hallo,
deine gemessenen Ladeverluste sind deutlich zu niedrig. Allein das Ladegerät kann schon nicht zaubern und hat so etwa 6-10% interne Verluste. Den besten Wirkungsgrad erreichen Ladegeräte im Allgemeinen im zweiten Leistungsdrittel von ihrer maximalen Ausgangsleistung. Dazu kommen dann noch Leitungsverluste ab Zähler bis zum Ladegerät und noch die Lade- und Entladeverluste des Li-Akkus. Du hast dir zwar jede Menge Mühe gemacht aber deine Werte können niemals so stimmen.

VG:

bm3

[Orion]

Ich fürchte, dieses Diagramm zählt in die Kategorie "Wer misst, misst Mist!"

Die Kurve müsste U-förmig aussehen.
Im niedrigsten Leistungsbereich dürfte die Effizienz am schlechtesten sein.
Dann dürfte sich im mittleren Leistungsbereich des Laders ein Plateu ausbilden und zu hohen Leistungen müsste die Effizienz wieder nach unten gehen (Leitungsverluste).

[andiflecki]

Danke fürs Feedback! Das habe ich erwartet Dann muss ich wohl doch noch mal etwas ausholen....Ich habe vorab auch diverse ähnliche Messungen mit anderem Ergebnis gefunden, z.B. Nissan Leaf, bei denen der Wirkungsgrad bei geringen Leistungen bis auf 85% stark abgefallen ist. Hintergrund war vor allem, dass offenbar beim Laden Nebenaggregate in Betrieb waren (Temperierung ?), die mit pauschalen Verbräuchen dann anteilig höher ins Gewicht fallen.
Ich gehe bisher davon aus, dass das beim Kona anders ist. Die Temperierung ist beim Normalladen eigentlich immer aus und es werden auch sonst keine Verbräuche im Fzg. angezeigt oder sind irgendwie zu erkennen. Die <90% Wirkungsgrad von älteren BEVs kann ich daher für den Kona nicht so ganz glauben. Der Anstieg des Akkuladestands (10% = 6,4kWh) bestätigt das ebenfalls, zumindest bei 12A, meiner üblichen Einstellung. Evtl. ist beim Kona ein elektronischer Spannungswandler/Gleichrichter verbaut ohne Trafo ?!?
Die Verluste innerhalb der Akkus kenne ich nicht, allerdings liegen diese bei einem Batterieinnenwiderstand von <0,08 OHM (Wert von Tesla, die vom Kona konnte ich nicht finden) bei weniger als 1%. Diese steigen erst wesentlich höheren Schnelladeströmen spürbar an, bei 70kW ca. 8%.

Wie gesagt...alle Ergebnisse < ca.10A aus dem Diagramm halte ich für "gewagt", daher auch der Hinweis dort und der merkwürdige Kurvenverlauf. Alles darüber halte ich derzeit aber erstmal für in etwa glaubwürdig...auch da ich aufgrund eigener Zweifel am Ergebnis ("wer misst, misst Mist ") mehrfach auf Plausibilität geprüft habe. Den Messaufbau (Strom- und Spannungsabgriff) habe ich vorab selbst mit "Testverbrauchern" abgesichert. Die Anzeige des Konas konnte ich nicht direkt prüfen, aber über o.g. Methode indirekt validieren. Da werde bei Gelegenheit nochmal einen möglichst langen Ladevorgang inkl. Akkuprozente dokumentieren. Nebenbei hat der Go-eCharger noch eine eigene Leistungsanzeige über die App, die die Werte ebenfalls bestätigte. Leider habe ich diese nicht mit notiert, sie lag jedoch dicht bei den Netzlasten und zeigt die Ladeleistung, die die WB auf Typ2 Seite verlässt.
Die Netzverluste der Zuleitung lassen sich als Verlustanteil ja relativ gut berechnen und liegen bei 6A bei ca. 0,5% und steigen dann zu höheren Leistungen hin in etwa linear bis 2% an.
Evtl. stammen die zitierten "U-Kurven" auch aus Erfahrungen mit anderen, älteren Ladesystemen anderer Fahrzeuge und Hyundai hat hier einfach mal vernünftige Technik verbaut? Habe ja selbst gezweifelt, und um 2..3% Fehler würde ich auch nicht feilschen, aber die Zahlen passen nun mal alle soweit zusammen . Auf welchen Quellen basieren Eure Infos ("mind. 6...10% Verluste", "in jedem Fall U-förmiger Verlauf", wo wäre dann beim "U" der Scheitel beim Kona? Evtl. bei unter 6A?). Also ich glaube der Messung jetzt erstmal so lange, bis ich andere Fakten sehe.....

[E-lmo]

Es ist nicht ganz klar, was die Leistungsanzeige im Display des Fahrzeugs genau anzeigt.
Ist es die Leistungsaufnahme des Ladegerätes wechselstromseitig, die Ausgangsleistung gleichspannungsseitig, oder die Leistung, die in die Batterie geht?
Der DC/DC-Wandler, der das 12V-System stützt nimmt sich ja schließlich auch etwas Leistung, die nicht in die Batterie geht.
Einige 100 Watt dürften hier konstant verloren gehen, die zu dem ansteigenden Ladeverlusst bei geringer Ladeleistung führen. (Linke Seite der U-Form)
Spannend wäre es daher den Ladehub in Relation zur zugeführten Energie bei unterschiedlichen Ladeströmen aufzunehmen.
Einfach mal 10kWh mit 6A und zum Vergleich
mit 20A laden.
Bei angenommenen 150W Verbrauch des 12-Volt-Systems fehlen bei 6A und 7,5 Stunden Ladezeit schon 1,136kWh (11% der zugeführten Energie)
Bei 20A und 2,2 Stunden nur 0,34kWh (3,4%)

[Pfälzer68]

Verluste durch DCDC 12V System...
Bei angenommenen 150W Verbrauch des 12-Volt-Systems fehlen bei 6A und 7,5 Stunden Ladezeit schon 1,136kWh (11% der zugeführten Energie)

Moin.

Weshalb sollte der DCDC ständig den 12V Bleianker laden? Oder läuft die gesamte Ladeelektronik/steuerung auf der 12V Schiene?

[E-lmo]

Die ganzen Steuergeräte, die Batterieschütze und auch die Kühlmittelpumpe arbeiten mit 12V und ziehen während des Ladens Strom aus dem 12Volt-System.
Je länger die Ladung dauert, desto länger wollen diese auch mit Strom versorgt werden.
Danach werden diese wieder schlafen geschickt. Den geringen Standby-Strom puffert dann die 12V-Batterie allein.

[andiflecki]

.... habe keine Kühlmittelpumpe und auch keine WP oder Kühlgebläse gehört. Alles still. Beim Schnelladen aktiviert sich das System, was dann auch in der Verbrauchsanzeige unter Batteriepflege zu sehen ist. Beim Normalladen bis 7kW bezweifele ich, dass da irgendwelche nennenswerten 12V Verbraucher beim Kona aktiviert werden. Die Verbrauchsanzeige steht auch bei 0.

[E-lmo]

Dann vergleiche doch mal den resultierenden Ladehub für AC-seitige 10kWh mit 6A und 20A.
Wenn Deine bisherige Messung stimmt, sollten mit 6A mehr Prozente im Akku ankommen als bei 20A.
Ich meine es ist eher andersherum.

PS: bei VW ist das Ladegerät wassergekühlt.
Wie es bei Hyundai gelöst ist, kann ich nicht sagen.

[MKL]

PS: bei VW ist das Ladegerät wassergekühlt.
Wie es bei Hyundai gelöst ist, kann ich nicht sagen.

Hat jemand ein Typen-Schild ( Hersteller ) des Laders gefunden?