Die Zero-Batterie bei heissem Wetter

[DermitdemTiger]

Gestern dürfte hier der heißeste Tag des Jahres gewesen sein. Ich hab mal die Temperaturen in der Batterie mitgeschrieben.

Es geht los, morgens gegen 9 Uhr. Selbst die Tiefgarage hat sich nach der langen Hitzeperiode inzwischen bei 26°C eingependelt. Vom Laden der letzten Nacht steckt noch Wärme in der Batterie. Sie hat 32°C. Auf geht's zur Arbeit: ca. 45km, eine knappe Stunde Fahrzeit, ein klein wenig Stau. Dort angekommen hat die Batterie bereits 34°C, das Aussenthermometer zeigt 27°C. Ich stelle das Mopped wie immer ohne Weiteres in die pralle Sonne.
Erst nach 6 Stunden erreicht der Schatten eines Gebäudes meinen Parkplatz. Zu diesem Zeitpunkt herrschen in der Batterie nun schon 39°C. Der Wetterdienst sagt, es sind allgemein nun 37°C. Der Motor gibt 38°C an. Eine gute Stunde später, am Beginn der Heimfahrt, hat sich der Motor nun auch auf 37°C abgesenkt und die Batterie ist bei 39°C verharrt. Dafür meint das BMS nun 3% mehr SoC zu sehen. Nunja. Weitere 45km und 50min später sind am Ende der Fahrt immernoch 39°C in der Batterie. Ich stecke wie immer das Ladegerät an.
Ca. 6 Stunden später ist die Batterie voll und zeigt nun 43°C. Am nächsten Morgen sind es wieder, fast identisch zum Tag davor, 31°C in der Batterie.

Ist das nun gut oder schlecht? Hm. Es funktioniert - auch wenn man sich um nichts weiter kümmert. Laut Handbuch wird erst ab 50°C Batterietemperatur die Ladung verweigert und ab 60°C das Fahren. Und dann findet sich im Handbuch noch der Hinweis "Bei heißen Temperaturen über 43 °C reduziert das Ladegerät den zum Akku fließenden Ladestrom, sodass sich die Ladezeit verlängert." War jetzt bei mir noch nicht der Fall. Die Ladekurve sah aus wie immer, es ging mit bis zu 1,4kW am Ende durch.

Fragen die ich mir aus Interesse an der Technik nun stelle:
1) Warum erwärmt sich die Batterie morgens beim Fahren um 2°C bei einem Abstand von etwa 5°C zur Außentemperatur und abends bei einem Abstand von nur 2°C tut sie das nicht mehr? Hat das was mit dem SoC zu tun? Hängt die Wärmeentwicklung irgendwie von diesem ab? Beim Laden vielleicht auch?
2) Ist das interne Ladegerät wirklich in der Lage mit reduziertem Strom zu laden? Wie bekommt es das mitgeteilt? Über CAN?
3) Was passiert wenn man fortwährend fährt und lädt und fährt und lädt...? Hat da schon mal jemand genauer hingeschaut? Ist die Erwärmung beim Schnellladen größer?

Viele Grüße, Jochen

[ufty]

Ich bin am Dienstag ca. 200kM gefachren, in Pausen mit internen und externen Lader geladen, duchs laden hat sich die Akkutemperatur nicht verändert, hatte im Verlauf des Tages bis zu 44 Grad Celsius.

[cn3boj00]

Ich verstehe nicht genau welches Problem du hast. Zum einen passt sich die Batterie im Ruhezustand natürlich der Umgebungstemperatur an. Wenn du weder fähst noch lädst folgt die Batterie der Außentemperatur, mit einem gewissen Abstand, weil sie wegen des Wärmespeichervermögens sich langsamer erwärmen oder abkühlen kann als Luft. Die eigentliche Eigenerwärmung wird aber durch Strom erzeugt, sowohl beim Laden als auch Fahren. Mehr Strom, mehr Wärme. Also wird sie beim Langsamfahren (wie bei dir) eher weniger warm (als wenn du deine 45km in 25 Minuten machst). Beim Laden ist es ähnlich, je schneller geladen wird desto stärker die Erwärmung.
Allerdings ist der Innenwiderstand des Akkus (der für die Eigenerwärmung verantwortlich ist) selber auch temperaturabhängig. Wenn es kalt ist, ist er größer, es erwärmt sich schneller. Ist es warm, geht die Eigenerwärmung langsamer vor sich.
Deshalb funktioniert es eben auch (fast) immer, ohne dass man sich Gedanken machen muss. Probleme sehe ich daher nicht in der Außentemperatur. In Kalifornien aber kann es schon auch mal 40 Grad haben, dann wird es eben grenzwertig. Bei uns dürften aber nicht die Außentemperaturen eine Rolle spielen sondern der Fahrzyklus. So lange man "normal" fährt und mit dem onboard-Lader lädt gibt es wohl keine Probleme. Heizt man dagegen mit 150 über die Autobahn und schließt dann den Schnelllader an könnte es nach ein paar Zyklen Pobleme geben, denn da kommt der Akku schnell auf über 50 Grad. Habe das selber aber noch nicht probiert. Vielleicht haben hier ein paar Langstreckenfahrer mehr Erfahrung.

[otten.l]

1) Warum erwärmt sich die Batterie morgens beim Fahren um 2°C bei einem Abstand von etwa 5°C zur Außentemperatur und abends bei einem Abstand von nur 2°C tut sie das nicht mehr? Hat das was mit dem SoC zu tun? Hängt die Wärmeentwicklung irgendwie von diesem ab? Beim Laden vielleicht auch?
2) Ist das interne Ladegerät wirklich in der Lage mit reduziertem Strom zu laden? Wie bekommt es das mitgeteilt? Über CAN?
3) Was passiert wenn man fortwährend fährt und lädt und fährt und lädt...? Hat da schon mal jemand genauer hingeschaut? Ist die Erwärmung beim Schnellladen größer?

Die meisten Dinge haben die beiden vor mir schon richtig beantwortet, folgendes kann ich noch ergänzen:

1) Im gesamten Paket sind vier Temperaturfühler verbaut. Wo genau weiß ich nicht, aber sie weichen schon voneinander ab. In der App sieht man immer nur den höchsten Wert, in den Logs den höchsten und den niedrigsten. D.h. ein hoher Wert in der App kann bei einem wandnah montierten Fühler auch durch Sonneneinstrahlung verursacht sein, während der Rest des Paketes deutlich kälter ist. Diese Beobachtung habe ich jüngst bei meiner FXS gemacht.

2) Ich habe noch nicht die Zeit gefunden Reverse Engineering auf dem CAN-Bus zu betreiben, aber ich vermute der Lader ließe sich möglicherweise regeln. Gebrauch macht Zero davon meines Wissens nach noch überhaupt nicht. Wenn das Paket 50°C erreicht öffnen die Schütze um die Ladung zu unterbrechen, einen reduzierten Ladestrom habe ich noch nicht gesehen.

3) Hierzu hat cn3boj00 viel richtiges geschrieben. Meine Erfahrungen: mit einer SR 2016 mit 8 kW Ladeleistung sind stundenlange Fahrt mit 80-100km/h (insgesamt knapp 600km) bei einer Außentemperatur von max. 25°C kein Problem. Die Temperatur pendelt sich irgendwann auf einen Wert ein. Nach dem Laden ist sie etwas höher, während der Fahrt sinkt sie wieder. Mit einer FXS 2016 mit 4,7 kW Ladeleistung auf der Rennstrecke sieht die Welt anders aus. Ungefähr drei bis vier Sessions á 20 min fahren mit schneller Ladung dazwischen sind drin, dann kommt der Akku ans Limit.

Gruß Lennart

[cn3boj00]

Hallo Lennart, danke für diese Infos. Ich denke die App ist noch sehr verbesserungswürdig. Wenn 4 Sensoren verbaut sind und z.B. der Mittelwert zählt sollte der auch von der App angezeigt werden. Deshalb würde ich da durchaus in der App 1 bis 2 Grad Ungenauigkeit sehen. Ich bin beim Fahren mit der DS schon auf über 50 Grad gekommen, aber beim anschließenden Laden mit dem OnBoard Lader hatte ich auch keine Probleme, habe aber nie darauf geachtet wie weit der Akku da abgekühlt war und wie weit er sich beim laden wieder erwärmt hat. Wenn alles geht achtet man ja nicht drauf.
Grüße Joe

[cn3boj00]

Heute hab ich mal aufgepasst. Ich bin bei 31° Luft eine gute Stunde über Land gefahren, meist mit 70-90 km/h, die Strecke war recht bergig und kurvenreich, also viel Gas geben und bremsen. Dabei hat die Temperaturanzeige recht bald 70° angezeigt, kurzzeitig bin ich sogar auf 80 gekommen. Leistungseinbußen habe ich nicht festgestellt, auch die Warnung ging nicht an. Nach einem langsamen Stück nach Hause war die Temperatur bei 60° angekommen. Da der Akkustand 65% anzeigte habe ich sofort den onboard-Lader angeschlossen. Es ging auch sofort die Ladeanzeige an, eine Ladeunterbrechung wegen zu hoher Temperatur war nicht zu erkennen. Nach weniger als 3 Stunden war der Akku voll, die Temperatur des Akku bei 34° angekommen (bei nunmehr 23° Luft).
Letztlich kann ich nur annehmen, dass die Anzeige im Dashboard nicht unbedingt identisch mit den Werten ist auf die der SOC reagiert, was ein neuerliches Anzeichen ist, dass die FW noch einige Schwächen hat.
Viele Grüße Joe

[Hubermayer]

Hab einmal die Temperaturgrenzen des BMS herausgesucht

Minimum Discharge Temp -30 C
Maximum Discharge Temp 60 C
Minimum Charge Temp 0 C
Maximum Charge Temp 50 C3

Wer die Daten in Echtzeit haben will Password ist: 1.21gigawatts

[cn3boj00]

Nun, mit 80/60 Grad lag ich da wohl deutlich drüber. Was das mit Echtzeit und Passwort betrifft: ich bin hier echter Anfänger und hab keine Ahnung was du meinst. Kannst du das erklären oder ne PN für einen Dummen schreiben? Danke Joe

[Hubermayer]

Einfach auf http://electricmotorcycleforum.com informieren.

Mit dem Passwort kannst du eigentlich (ich habe meine Zero nie Updaten lassen) nichts falsch machen. Aber bei dir bin ich mir da nicht so sicher sorry
Den Zugang für Ebene 2 u.3 werde ich natürlich nicht bekanntgeben.

[cn3boj00]

Danke! Jeder ist ja irgendwann mal beginner. Ich denke dass ich schon genug Ahnung habe, bin vom Industrieelkektronikfach, aber man muss ja erst mal reinkommen und wisssen wo man was findet. Der Rest ergibt sich.