Hält nächtliches Laden die Batterie warm?

[klausdieter]

Hallo Forengemeinde,

wenn ich z.B. 22 KWh laden muss, damit die Batterie wieder voll ist und ich mache das nachts über 12 Std. mit 8 A Ladestrom; bleibt dann die Batterie einigermaßen warm? Was meint Ihr dazu?

[Cerebro]

Unwahrscheinlich bei dem geringen strom.

[klausdieter]

Was heißt hier geringer Strom. Bei angenommen 20% Ladeverluste sind das 4,4 KWh über 12 Std., das sind konstant 367 W Heizleistung direkt in die Batterie. Das muesste doch für ein paar Grad weniger Auskühlung reichen. Die Frage ist nur wieviele Grade.

[E-lmo]

Die 20% Ladeverlusste entstehen ja nicht vollständig in der Batterie. Das Ladegerät zweigt sich auch etwas davon ab und heizt damit den Motorraum.

[Helfried]

Bei angenommen(en) 20% Ladeverluste(n) sind das 4,4 KWh über 12 Std., das sind konstant 367 W Heizleistung direkt in die Batterie.

Der Akku hat keine 20% Verluste. Der Lader vielleicht.

[klausdieter]

Ok. Helfried hat recht!
Dann wäre es vieleicht sinnvoller eine Infrarot Heizung unter das Auto zu legen und diese über eine Zeitschaltuhr zu steuern. Drei Std. vor Abfahrt mit z.B. 500 W müssten doch reichen damit die Batterie anschließend diese investierten 1,5 KWh mit einer größeren Kapazität honoriert. Ich könnte mir durchaus vorstellen, daß diese Kapazitätssteigerung auch etwa 1,5 KWh beträgt und somit die Heizkosten wieder kompensiert werden.

[E-lmo]

Welches Ziel genau verfolgst Du mit deinem Gedankenexperiment? Mehr Reichweite? Weniger Verlusste? Spieltrieb?
Die Batterie wird am Besten beim Fahren warm. Bei kalter Batterie entstehen natürlich erteinmal größere Verlusste, aber dadurch erwärmt sich diese erst recht.

[klausdieter]

Alle 3 Vermutungen treffen zu. Das war zunächst nur so eine fixe Idee, aber je mehr ich darüber nachdenke, desto mehr reizt es mich das auszuprobieren, denn rein rechnerisch läßt sich sowas schlecht beurteilen.

[Cerebro]

Bevor du irgendwas zum heizen unter das Auto legst entferne bitte die Plastik Abdeckungen. Das gibt sonst wieder eine tolle Schlagzeile in der Bild: Elektroauto brennt beim Laden in Garage ab ....

Ok. Helfried hat recht!
Dann wäre es vieleicht sinnvoller eine Infrarot Heizung unter das Auto zu legen und diese über eine Zeitschaltuhr zu steuern. Drei Std. vor Abfahrt mit z.B. 500 W müssten doch reichen damit die Batterie anschließend diese investierten 1,5 KWh mit einer größeren Kapazität honoriert. Ich könnte mir durchaus vorstellen, daß diese Kapazitätssteigerung auch etwa 1,5 KWh beträgt und somit die Heizkosten wieder kompensiert werden.

Masse kompletter Akku => ca. 300-350kg
Auf die Akkuzellen entfallen geschätzte 150-200kg.
Der Rest wären dann die Tragstrukturen und Kabel aus Metall, sowie Kunststoffhalter und Isolierungen.

Spezifische Wärmekapa [J/(kg K)]:
* Wasser ca. 4000
* Eisen ca. 450
* Kupfer ca. 400
* Alu ca. 900
* Luft 1000

Der Einfachheit halber nehme ich mal 1000J/(kg K) als Wärmekapa für die 200kg Akkuzellen an.
Um die 200kg Akkuzellen um 1°C zu erwärmen braucht man ca. 200.000Ws => ca. 55Wh

Je nach Isolierung der Akkuzellen wird evtl. auch die Tragstruktur mehr und minder am Wärmeaustausch direkt teilnehmen.
Für 350kg Gesamtmasse und 1°C Erwärmung werden dann ca. 100Wh aufgerufen.

Der Unterboden mit 2-3m² Fläche unterhalb des Akkus wird bei freier Konvektion ca. 5 W/(m2 K) an die Umgebung abgeben.
Bei 3m² und 10K Temperaturdifferenz sind dass dann 150W.

Erzwungene Konvektion:
* 1m/s => 10W/(m2 K) => 300W
* 14m/s => 46W/(m2 K) => 1380W (Fahrt mit 50km/h)

Wärmestrahlung https://de.wikipedia.org/wiki/Wärmestrahlung
Emissionsgrad ca. 0,5 - Temperaturdifferenz 10K - A=3m²:
Wärmestrom = eps * sbk * A * T^4 => 0,5 * 5,67e-8 * 3 * 10^4 => 0,008W

Um den Akku um 10K zu erwärmen braucht es ca. 1kWh.
Er verliert dann aber Wärmeenergie nach oben in den Innenraum (falls kalt) und nach unten zum kalten Boden.
Je nach Isolierung gehen dann 50-150W (Temperaturdifferenz ca. 10K) aufgrund der freien Konvektion nach unten verloren. Dazu kommen noch Wärmetransporte über die Befestigungsstellen zur Karosserie und Wärmestrahlung. Auf der anderen Seite heizt evtl. ein warmer Innenraum den Akku etwas von oben.

Den Akku effektiv aufzuheizen (+10K), braucht es also min. 200W Heizleistung über 10h. Oder 1100W über eine Stunde.
Die Wärme müsste dann aber direkt in den Akku eingeleitet werden.

Wärmequellen von außen müssten erstmal durch die unteren Verkleidungen durch. Hier sind hohe Verluste und Widerstände beim Wärmetransport zu verzeichnen. Hier müsste sicherlich min. die 4-fache Wärmemenge (ca. 4kWh für 10K) eingesetzt werden.
Ein kleiner Heizlüfter wird hier wahrscheinlich nix bringen. Die 1,5kW Heizleistung verpuffen zum großen Teil in die Umgebung.
Nur IR-Strahler direkt auf den Akku wären hier effektiv... oder eine Fußbodenheizung/Heizdecke

Aber... ob die ganzen Zahlen und Annahmen nun stimmen? Wer weiss das schon

Gruß
Kona #18