Ladeverluste am HPC

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Ladeverluste am HPC

electic going
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Gibt es eigentlich eine Liste oder Angaben, wie hoch die Ladeverluste beim HPC laden sind? Vorgestern stand ich neben einem Audi am HPC. Das Ding hat ja von allen Seiten eine regelrechte Hitzewolke um sich gehabt. Ich dachte erst, es wäre echt sau heiß draußen beim Aussteigen neben der Kiste, aber als ich dann ein paar Meter weg war wurde er doch erheblich kühler.

Wie viele kWh und damit teure DC-Ladestrom-Euros gehen denn in Beheizung der Umgebung verloren? Können sich die Betreiber der Ladestationen im Winter den Schneedienst sparen?

Ich vermute, die Autobauer werben mit ihren tollen Ladeleistungen, wie viele kW(h) davon letztlich im Akku laden, wird aber nicht beworben. Gibt es da Statistiken, bessere und schlechtere Fahrzeug?
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Re: Ladeverluste am HPC

panoptikum
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Je schneller / mehr Leistung, desto heißer. Der Akku muss halt gekühlt werden, um schnell geladen werden zu können. Das ist der Preis, der für ultraschnelles Laden zu zahlen ist
Renault Zoe Intens (Q210, BJ 03/2013 F-Import)
Renault Zoe Intens Complete R135 ZE50 + CCS + NBA + Einparkassistent
NRGkick 22kW BT 7,5 m

Re: Ladeverluste am HPC

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Annahme: Schnellladung bei Leaf (Akku ca 300 kg, Temperaturerhöhung 10 K bei ca. 50% SoC-Zunahme)

dQ = c_P * m * dT

c_P = 0,2 Wh / (kg x K) (https://lionknowledge.com/2-funktionswe ... rwaermung/)
m = 500 kg
dT = 10 K (geschätzt)

-> dQ = 600 Wh bei Lademenge 20 kWh
-> 3% gehen in Wärme über (Pi * Schnauze-Werte)

das gilt aber für den Leaf mit meinen Erfahrungswerten bezüglich geschätzter Temperaturzunahme von 10° bei 50%-Nachladung (Rapidgate -> nach 3 Schnellladungen ist der Akku heiß).

Bei 150 kW wären das 4.5 kW oder 2 gute alte Heizlüfter bei der Dauerarbeit - da kann die Umgebung schon warm werden.

Je schneller geladen wird, desto höher macht sich der Innenwiderstand bemerkbar (Wärmeentwicklung -> Verlust) aber bei gleichzeitiger Abnahme der Zeit. Sollte keinen großen Unterschied machen.

Kühlung erhöht die Lebensdauer, aber die Kühlung braucht auch noch zusätzlich Energie. Allerdings spürst Du wegen der aktiven Kühlung die Wärme, weil die schnellstmöglich an die Umgebung abgegeben wird. So gesehen ist es gut, wenn Du drumrum die Wärme spürst - je mehr, desto besser die Kühlung ;)
Leaf ZE1 Acenta EZ 10/2018, Lade per PV oder Naturstrom, wenn möglich. Super Lösung für mich. Habe 2 Android Apps geschrieben für das Laden an Wallboxen und für den Leaf (siehe https://android.chk.digital/).

Re: Ladeverluste am HPC

electic going
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Wenn man also 30 Minuten lädt, 4,5kW an Wärme abgibt, mit Kühlsystem runden wir mal auf 5kW auf, also 2,5kWh. Mit aktuellen EnBW also 1€ verpufft. Und es gibt ja inzwischen mehr als 150kW.

Wenn man jetzt mal bedenkt, dass Verbrennerfahrer wegen 2ct pro Liter zu einer anderen Tanke fahren um in Summe so 1€ zu sparen, wird das irgendwie alles seltsam.

Re: Ladeverluste am HPC

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Nun, die entstehende Wärmemenge entsteht gleichermaßen, egal bei welcher Ladeleistung. Mal schneller (und wärmer), mal langsamer (und weniger warm). Das Produkt Wärmeverlust mal Zeit ist konstant. Also den Euro verlierst Du auch bei 3.4 kW am 11kw-AC-Lader mit einer Phase. Nur viel, viel langsamer ;)

Allein die Kühlung(senergie) ist der Unterschied.

Oder aber andere nichtlineare Effekte (chemische Wärmeerzeugung, Widerstandsänderung abhängig von der Temperatur, ...), die ich beim Suchen auf die Schnelle nicht gefunden habe.
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Re: Ladeverluste am HPC

Meinereiner
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Wenn man jetzt mal bedenkt, dass Verbrennerfahrer wegen 2ct pro Liter zu einer anderen Tanke fahren um in Summe so 1€ zu sparen, wird das irgendwie alles seltsam.
Da verwechselt man gerne Energie und Leistung. Sicher sind die Veluste beim schnellen Laden höher, aber nicht so viel höher.

Das Problem liegt in der Zeit, in der sie anfallen.
Sagen wir, es fallen 10% Ladeverluste an, und es werden 30kWh geladen:
gemütlich in 10h (mit 3kW): P = 0,1*30kWh/10h = 300W
superschnell in 12 Minuten mit 150kW : P = 0,1*30kWh/0,2h = 15000W

Bei 5% sind es 0,15kW <> 7,5kW

Klar wo das Problem liegt?
300W ist fast nix. Auf die Größe des Akkus ist keine Kühlung nötig, das geht so weg. Bei 15kW ist eine aktive Kühlung absolut Pflicht.

Ich würde sogar vermuten, dass die Ladeverluste bei DC nicht wirklich höher sind. Bei AC plagt sich ein kleines Gerät im Auto, das nicht groß und teuer sein darf. Bei DC sind entsprechendere Halbleiter in der Ladesäule beschäftig. Weil die Verluste in der Ladesäule der Betreiber zahlt, dürfte der Wirkungsgrad ziemlich gut sein, dafür fällt vielleicht im Akku etwas mehr an.

Re: Ladeverluste am HPC

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c2j2 hat geschrieben: Nun, die entstehende Wärmemenge entsteht gleichermaßen, egal bei welcher Ladeleistung. Mal schneller (und wärmer), mal langsamer (und weniger warm). Das Produkt Wärmeverlust mal Zeit ist konstant. Also den Euro verlierst Du auch bei 3.4 kW am 11kw-AC-Lader mit einer Phase. Nur viel, viel langsamer ;)

Allein die Kühlung(senergie) ist der Unterschied.

Oder aber andere nichtlineare Effekte (chemische Wärmeerzeugung, Widerstandsänderung abhängig von der Temperatur, ...), die ich beim Suchen auf die Schnelle nicht gefunden habe.
Nicht ganz. Da der Strom die Elektronen "umtreibt", und dabei mehr Wärme entsteht, wenn sich mehrere Elektronen gleichzeitig bewegen, "reiben"sich dabei auch mehr Elektronen aneinander.
Daher sind die Ladeverluste bei einer Starkladung immer höher, auch da das Ohmsche Geschwätz in der Batteriezelle dazu beiträgt.
Und der Strom und der Widerstand erzeugen nun mal bei mehr Strom mehr Wärme.

Du liegst weiters schon richtig, mit der Chem Wärmeerzeugung, R-änderung, etc.)


Wir erklären das immer so dass "das letzte Elektron" an vielen anderen vorbei muss, bis die Batterie ganz voll ist und die, die reiben sich halt aneinander.
Nur dass der Widerstand dann schon wieder Niederohmig ist.
Daher 20/80 Regel, da wird am wenigsten Wärme produziert.
Ist aber, bei hohen Ladeströmen, noch immer genug.
Diverse E Fahrzeuge von 27 bis 90 Kwh.

Re: Ladeverluste am HPC

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Dein Beispiel mit den Elektronen ist Verlustleistung (mehr Strom -> mehr Wärme), ich meine aber Verlustenergie (Leistung * Zeit). Da Lade-Zeit umgekehrt proportional zur Ladeleistung, ist die Energie gleich. Plusminus ;)

Ansonsten klar: immer schön im 20-80% SoC-Bereich bleiben. Schon, weil das BMS spätestens bei 80% drosselt.
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Re: Ladeverluste am HPC

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electic going hat geschrieben: Vorgestern stand ich neben einem Audi am HPC. Das Ding hat ja von allen Seiten eine regelrechte Hitzewolke um sich gehabt.
Nur um die Intention genau zu verstehen- was ist mit "Ding" genau gemeint? Audi oder HPC?

Ebenso müsste unterschieden werden zwischen den Akkuverlusten, die sich in der Erwärmung des Akkublocks zeigen, Nebenverbrauchern des Fahrzeugs durch Betrieb der Steuegeräte, Kühlwasserpumpe bzw. Klimakompressor und den Verlussten die in der Ladesäule an Halbleitern, Spulen und eventuell auch an Trafos entstehen.
Seit Mai 2016 mit einem e-UP unterwegs -- Skoda Enyaq seit Mai 2021

Re: Ladeverluste am HPC

electic going
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E-lmo hat geschrieben: Nur um die Intention genau zu verstehen- was ist mit "Ding" genau gemeint? Audi oder HPC?
Bisher hat wohl jeder verstanden, dass es um das Auto ging um das die Wärmwolke war und nicht um den Trafo, der etliche Meter von der Säule entfernt hinter einem Zaun stand.
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