Stromos GEC (German e-Cars) Akkukästen isolieren

[Joe-Hotzi]

In dem Strang soll es um die Temperaturverteilung in den Akkukästen des Stromos, sowie um deren Temperierung gehen.

Nachdem ich nun -> Hier von meinem Servicebesuch bei GEC zum Aufspielen der neuen Firmware berichtet habe, gehe ich einen Schritt weiter. Denn mit der neuen Software habe ich in einer neuen, dritten Displayebene die Möglichkeit, die niedrigste + höchste Zelltemeperatur anzeigen zu lassen. Vorher gab es nur einen Durchschnittswert.

Man beobachtet, dass beim Stromos die Temperaturen in den einzelen Akkukästen teils > 15° auseinanderlaufen. Dass dies für die Haltbarkeit nicht gut sein kann und auch die Nutzung beeinträchtigt, liegt auf der Hand. Daher möchte ich verschiedene Lösungsansätze vorstellen, von denen ich mir eine Besserung verspreche.
Ursache für die Temperaturunterschiede sind die Zwänge, die sich aus einem Umbau eines Verbrennerautos zu einem E-Auto ergeben. Eine gleichmäßige Temperierung oder gar Klimatisierung wie in einem monolithischen Akkublock ist bei den drei verteilten Akkuboxen am Stromos einfach nicht möglich.
Aber man kann doch der Temperaturdrift entgegenwirken und ein paar Maßnahmen ergreifen. Dabei muss man m.M.n. zwei Fälle betrachten:

- Überhitzung wegen schlechter Wärmeabfuhr (vor allem im Sommer bzw. bei mehrmaligem Schnellladen auf Langstrecke), was oberhalb 35°C zur Reduktion der Ladegeschwindigkeit und evtl. auch der Motorleistung führt

- Unterkühlung im Winter, was unterhalb ca. 10°C zu erhöhtem Innenwiderstand und dadurch zu starken Spannungsschwankungen beim Laden /Entladen, unterhalb 7°C zu Begrenzung der Ladeleistung führt. Unterhalb 3°C wird die Akkuheizung aktiviert und die Ladeleistung bei der neuen Firmware sehr stark (wenige hundert Watt ?) gedrosselt - bei der alten Software war kein laden mehr möglich.

Meiner Meinung nach sind die 18 liegenden Zellem im vordere Akkukasten am besten gekühlt - frieren im Winter aber auch am schnellsten. Hier prallen Regen /Schneematsch nicht nur gegen die vordere Stirnseite, sondern kühlen fast den gesamten Akkukasten. Auch oben kann im Sommer kein Hitzstau entstehen.

Im mittleren Akkukasten stehen die Zellen hintereinander. Die vordere Zellreihe liegt im Fahrtwind /Schneematsch, während die hintere Reihe eher geschützt liegt. Der Block ist kompakter, kühlt also nicht so schnell aus. Allerdings lässt sich die Erwärmung im Sommer nur abschätzen.

Im hinteren Akkukasten gibt es zwei Etagen mit Zellen. Die unteren sind etwas abgeschirmt, da der Akkukasten hinter dem mittleren und etwas höher angeordnet ist. Die obere Zelllage ragt in den (geschützten) Kofferraum und wird nach oben von der Filzabdeckung /Kofferraumboden zusätzlich isoliert. Hier vermute ich die höchsten Zelltemperaturen.

Leider habe ich weder vom mittleren, noch vom hinteren Akkukasten derzeit informationen, wie die Zellen tatsächlich (längs /quer, ...) verbaut sind, noch wie die Nummerierung der Zellen festgelegt ist. Hier suche ich Informationen!

Ich habe wegen der Erwärmung der Zellen auf Langstrecke meist den Kofferraumboden entfernt, die Hutablage beim Laden hochgeklappt und und halte den Kofferraumdeckel mit einem selbstgebautem Lufty einen Spalt offen.

So ist zum einen eine Durchlüftung gewährleistet, zum anderen kann ich durch den Spalt bequem Kabel führen und trotzdem den Kofferraum verschließen.

Natürlich wäre die direkte Belüftung des Akkukastens die konsequentere Lösung. Dies ist aber (bisher) nicht umgesetzt. Ich konnte aber schon beobachten, dass im Sommer die Temperaturen sowohl im Auto, als auch im Akku etwas moderater anstiegen.

Gegen das Auskühlen /Temperieren im Winter wurde im Stromos eine Flächenheizung montiert, die beim Laden aus AC230V gespeist wird. Allerdings hat diese Heizung nur eine sehr geringe Heizleistung. Für die vorderen 10 Zellen im vorderen Akkutrog beträgt diese 230V/31W:

Da diese Heizmatte unter den Zellen (also am Boden des Akkutroges) angeordnet ist und nur mit einer dünnen Kunststofffolie vom Edelstahlboden des Akkutroges getrennt ist, heizt sie natürlich neben den Zellgehäusen in gleichem Maße auch den Akkutrog aus Edelstahl.
Bei Außentemperaturen unterhalb -10°C schafft es die Akkuheizung vor allem im vorderen Akkutrog daher auch nach stundenlangem Einsatz nicht, die Akkuzellen >3°C aufzuwärmen, um einen Ladebeginn zu ermöglichen. Eine (Teil-)Isolation von Aussen kann hier m.M.n. etwas "Linderung" verschaffen. Im Sommer sollte sich die Isolation der unteren Troghälfte nicht negativ auswirken, da die Wärme nach oben abziehen kann.

Leider hängen die Akkukästen schon sehr tief (geringe Bodenfreiheit), was einer Isolation nach unten natürlich Grenzen setzt. Auslöser für die Aktion war bei mir zum Einen, dass ich noch Armacell-Platten 16mm + 19mm von der nachträglichen Isolation des Fahrzeuges (Türen, Motorhaube, ...) übrig hatte. Zum Anderen bin ich beim (langsamen ... ) rückwärts Einparken mit dem vorderen Prallblech (welches den herunterhängenden Akkukasten etwas schützt) an einem Bordstein hängengeblieben. Dadurch wurde das Prallblech und dessen Befestigungsschrauben nach vorn gebogen.

Ich musste also eh (kurzfristig) unter das Auto ...

[Joe-Hotzi]

Für die Isolation nutze ich Armalex, ein Material aus der Klima- und Kältetechnik. Es ist ein flexibler, geschlossenzelliger Schaumstoff, der keine Feuchtigkeit aufnimmt. Die Oberfläche ist wie mit einer Haut versehen und es wird als Rollenware 1m breit mit und ohne selbstklebende Rückseite angeboten.

Andere Handelsnamen /Suchbegriffe sind Kaiflex, Aeroflex, Elastomerschaum, Kautschukschaum. Das Material wird auch zur Dämmung von Rohren, Wohnwagen, ... eingesetzt - ist m.M.n. sehr gut geeignet. Kurz nach dem Kauf des Stromos habe ich (zusammen mit Anti-Dröhn-Platten) Türen, Dach und Kofferraum damit lärmgedämmt und isoliert. Ich hatte Material in 16mm + 19mm Stärke selbstklebend gekauft, würde heute aber eher 8...10mm empfehlen und bei Bedarf das Material in mehreren Schichten aufbringen. Das dickere Material lässt sich schlechter zuschneiden und bei Krümmungen o.ä. schlechter verarbeiten. Außerdem ist 1/2 oder 1 Karton in einer Größe oft preiswerter als mehrere Meterabschnitte in verschiedenen Stärken.

Ursprünglich wollte ich mit dem vorhandenem Armaflex 19mm vor allen den vorderen Akkutrog ringsum dämmen. Nach unten erschien es mir zu dick wegen der eh schon geringen Bodenfreiheit.

Da ich mit das vordere Prallblech verbogen hatte, habe ich die "schrägen" Schrauben so gelassen und nur das Prallblech wieder in eine passende Form zurechtgebogen:

Wegen der geringen Bodenfreiheit hatte ich zuerst vor, auf eine untere Isolation zu verzichten. Allerdings sitzt ja gerade an dieser Stelle die Flächenheizung und außerdem macht der Boden als "Kältebrücke" die umlaufende Dämmung wohl fast unwirksam.
Da auch das Prallblech eine gewisse Dicke hat und die ersten Dämm-Milimeter die wichtigsten sind, habe ich 6mm Armaflex ohne Klebefolie nachgekauft (Sprühkleber hatte ich noch) und damit die Bodenfläche isoliert. Die Ränder /Kanten /Stöße habe ich mit 3mm Armaflex-ACE-Klebeband überklebt. Alles in allem bin ich recht zufrieden mit dem Endzustand:

Die 6mm Dämmschaum tragen kaum zusätzlich auf und selbst wenn - es würde dann halt ein Stück Isolation herausgerissen /abgeschürft. Viel mehr kann eigentlich nicht passieren.

[Barthi]

gute Aktion

Zum Anderen bin ich beim (langsamen ... ) rückwärts Einparken mit dem vorderen Prallblech (welches den herunterhängenden Akkukasten etwas schützt) an einem Bordstein hängengeblieben. Dadurch wurde das Prallblech und dessen Befestigungsschrauben nach vorn gebogen.

genau das war bei mir auch mal der Fall^^

[iOnier]

Keine Sorgen wegen Feuchtigkeit im Spaltraum zwischen dem Blech des Batteriekastens und dem Armaflex? Ich würde mir jedenfalls eine perfekt vollflächige Verklebung nicht zutrauen und auf eine perfekte Haltbarkeit der Verklebung würde ich auch nicht vertrauen ... in kapilläre Spalträume zieht Wasser gerne rein ...

Oder ist der Kasten aus Kunststoff?

[Joe-Hotzi]

@Barthi: Na ja, man kann vorsichtig sein wie man will ... Die Bodenfreiheit beim Stromos ist halt nicht allzu üppig.

@ iOnier: Warum sollte ich da Sorge haben? Was kann schlimmstenfalls passieren? Kappilares Wasser kann zumindest nicht gefrieren - denn der Akkukasten soll ja im Plus-Bereich bleiben. Armaflex nimmt kein Wasser auf und Edelstahl rostet nicht ...

Klar kann man als "Supergau" das komplette Ablösen inszenieren. Aber selbst dann ist das alles weicher Schaumstoff, der selbst bei einem nachfolgenden Kfz keinen Schaden anrichten würde. Wo siehst Du da ein Problem? Das stellt sich bei mir eher beim hinteren Akkutrog. Dessen Unterseite und Seiten würde ich im Winter auch gern etwas dämmen - aber keinesfalls im Sommer. Da wäre eine abnehmbare "Tasche" ideal. Aber die darf natürlich auch nicht zum Wassersack werden und /oder bei der Fahrt davonfliegen ...

Ich würde liebend gern wissen, wie die Akkuzellen in den anderen Akkukästen angeordnet sind und wo sich da die Flächenheizung befindet. DAS sind die Themen, die mich derzeit umtreiben ...

[iOnier]

Warum sollte ich da Sorge haben? ... Edelstahl rostet nicht ...

Sag' das doch gleich

Ich hab' natürlich an Korrosion gedacht. Also alles gut

[Joe-Hotzi]

Sag' das doch gleich Ich hab' natürlich an Korrosion gedacht. Also alles gut

Na ja, ich bin halt davon ausgegangen, dass jemand, der sich für den Stromos interessiert weiß, dass die Akkukästen aus Edelstahlblech angefertigt wurden ...

Ich will noch ein paar Bilder vom mittleren Akkukasten nachreichen. Während ich die Seitenteile komplett bis zur Verschraubung isoliert habe, ist die Dämmung vorn und hinten nur ein etwa 6cm hoher Streifen - bis zu den Steckern /Kabelauslässen. Ich dämme also vor allem den Boden, da ich dort auch wieder die Akkuheizung vermute.
Da ich den realen Temperaturverlauf in den Kästen nicht kenne, ist dies "empirisch" entschieden wurden. Unten wie gehabt nur 6mm wegen der Bodenfreiheit. Kanten mit 3mm-Band verklebt.

Sobald ich die Zellanordnung in den Akkukästen kenne und herausgefunden habe, was welcher Sensor wo welche Temperatur meldet (ich hoffe da auf "TorquePro " über die OBD-Schnittstelle) werde ich meine Vermutungen überprüfen /Maßnahmen evtl. korrigieren.
Ganz falsch scheine ich nicht zu liegen. Der Stromos steht den ganzen Werktag draußen, hat aber bisher nur noch max 12°C selbst nach einer Schnellladung. Bspw. letztes WE, nur 9° Differenz nach "Schnellladung", Außentemperatur knapp unter 0°C:

Ladebeginn 10kW-Ladung

Ladeende - Temperaturen

Hängt natürlich auch von den Ausgangstemperuturen ab. Ich meine schon, dass die Isolation etwas gebracht hat, denn auch das Auskühlen erfolgt etwas langsamer. Interessant ist, dass ich mit der neuen Firmware mit kalten Akku (niedrigste Temperatur klettert derzeit kaum über 14°C) regelmäßig nur bis 94% laden kann, bis mit nur noch 0,1kW balanciert wird. Dafür kann man aber sicher bis 0km Restreichweite leerfahren - was mir wichtiger als die frühere 100%-Anzeige ist, bei der man Gefahr lief bei ca. 10% Restanzeige stehenzubleiben..

Es kann durchaus sinnvoll sein, vor dem (Schnell-)Laden straff zu fahren (den Akku dabei stärker zu entladen), um mit wärmeren (von innen erwärmten) Zellen die Aufladung zu starten. Dadurch regelt das BMS die Ladeleistung später ab. Man hat also keinen Zeitverlust (trotz stärker entladenem Akku), aber einen besser erwärmten Akku. Praktiziere ich jedenfalls so, wenn es möglich ist und habe die Erfahrungen gemacht, dass sich die Ladeabregelung auf <9,6kW statt bei ca. 65% erst bei 75% SOC oder später beginnt, wenn der Akku am Anfang schön warm ist.

[cristy081]

Hello, somebody of you make the stromos car taller from the front? For not to hit the batteries which is too close to ground... It is possible to change the tires with another bigger in diameter? Or to change the front springs is better?

[Barthi]

Hi,
I know, the low ground clearance of the stromos is a disadvantage when driving in the countryside or even off-road. Maybe the best solution is to raise the car with other springs.

[Joe-Hotzi]

Ich glaube nicht, dass es (in Deutschland) Sinn macht, sich über eine Höherlegung /Umbau Gedanken zu machen. Die Zulassungshürden hier sind zu hoch. Größere Räder geht schon mal nicht, weil dann der Tachometer eine falsche /zu geringe Geschwindigkeit anzeigt.
Man muss sich einfach darauf einstellen und dann klappt es auch recht gut.

Wir sind nun in 2018 gut 23.000km gefahren und stehen mittlerweile bei >85.000km. Auf die neue Firmware haben wir uns eingestellt, Es macht wegen der Ladestromdrosselung (bei Schnellladung 9,6kW) unter 6°C durchaus Sinn, auf dem Weg zu Ladesäule mal etwas "ruppig" zu fahren und so mit Beschleunigung + Rekuperation den Akku von innen anzuwärmen. Allerdings wird bei mir unterhalb ca. 4°C die Reku gedrosselt, unter 3°C ist sie wohl abgeregelt. Das ist nicht unbedingt optimal, wenn man die Zellen eigentlich anwärmen will ...

Was mich irritiert ist, dass selbst nach mehreren Tagen Nichtgebrauch /Abstellen in der Garage die Zelltemperaturen eine Differenz von 5...6°C anzeigen. Wenn das eine schlechte Kalibrierung der Fühler ist, wäre das ganz schön heftig. Aber man kann damit leben - die Vorteile der neuen Firmware (keine unerwartete Abschaltung mehr) überwiegen deutlich.

Mehr graut mir allerdings von Langstrecke /mehreren Schnellladungen, da eben jetzt der Ladestrom bei höheren Zelltemperaturen deutlich eher (früher bis 89% volle Ladeleistung) heruntergeregelt wird und sich damit die Nachladezeiten verlängern - sehr unschön. Gerade da wäre es wichtig, dass die Fühler zumindest nicht übertreiben ...