vR one Batterieheizung

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MEroller
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vR one Batterieheizung

Beitrag von MEroller »

Diesen Thread werde ich nutzen, um die vorgesehene Batterieheizung für meinen vR one V2 zu dokumentieren. Zwecks Vorkonfektionierung habe ich einen leeren vR one Batteriekasten (ist aus Alu-Blech geschweißt) vom Deutschland-Importeur erhalten. In diesen rein kommen dann die 20 selektierten LiPo Tüten und das BMS. Aber erst mal zur Heizung:
Sie besteht aus 2 Paar speziell auf Größe und Heizleistung konfektionierten Silikongummi-Heizmatten von der "JIANGYIN MENGYOU ELECTRIC HEATING APPLIANCES CO.,LTD", kurz jy83.com. Das ist ein obergenialer Laden :D Da ich nur die Seiten heizen möchte (die Heizleistung wäre z.B. mit einer Bodenmatte viel zu hoch für den Kasten), auch um die Außenkanten der Zell-Tüten direkt mit der Wärmestrahlung zu erreichen, haben die kleinen vorn und hinten je ca. 12W bei 13,5V, und die langen seitlichen je 28W bei 13,5V. Macht in Summe ca. 80W Gesamt-Heizleistung für etwa 23kg Batterie-Gesamtmasse.
Die Heizmatten kamen per schon vom Hersteller beidseitg aufgebrachten 3M Doppelklebeband auf den entfetteten Batteriekasten drauf. So sieht solch ein Kasten im Ausgangszustand aus:
DSC00259.JPG
Und so mit den Heizmatten, die außen noch die Schutzfolie des äußeren Doppelklebebandes tragen:
DSC00410.JPG
Dann kam eine Lage meiner schon im Fury-Thunder bewährten Trittschalldämmung mit der aluminierten Folienseite drauf. Außen ist noch das weiße 5mm Styropor zu sehen, aber das wird am Ende unter einer Alu-Klebefolie im Trittblech-Look verschwinden:
DSC00416.JPG
Die etwas übel aussehenden Kanten sind inzwischen mit Alufolien-Klebeband abgedeckt, aber da habe ich noch kein Bild davon gemacht.

Als nächstes ging es dann an einen ersten Test, über Nacht. Ich traue mich nicht, den haarsträubenden Versuchsaufbau hier zu zeigen, daher müssen Worte genügen:
Als Stromquelle dient das vorgesehene Meanwell Halogenbleuchtungs-Schaltnetzteil HLG-150H-12, auf ca. 13,6V einjustiert. Der Heizungsstrom geht über den für den vR one vorgesehenen Shunt, und der neue Cycle Analyst V3 dient zusammen mit dem altbewährten Analogger als Aufzeichnungsmedium mit 1Hz Auflösung. Die Netzenergie wird vom Energy Logger 4000 jede Minute einmal mitgeschrieben (wobei der nach Heizungseinschaltung immer erst gern etwas zu geringe Wirkleistungen mitgeschrieben hat...). Als thermische Masse im ansonsten leeren Kasten lag eine alte 40Ah GBs Zelle drin, und auf dieser waren die Temperaturfühler vom CA und vom Vellemann Thermostat-Bausatz per Kabelbinder festgespannt. Dennoch rutschte der CA-Fühler wohl schon bald raus und schrieb nur noch die reine Innenluft-Temp. mit, und auch der Thermostat-Fühler war wohl mehr von der Luft als von der GBs Zelle beeinflusst, was zu einem sehr häufigen ein- und ausschalten der Heizung geführt hat. Hier mal die Grafik vom ersten Test:
erster_Heiztest.gif
erster_Heiztest.gif (31.15 KiB) 15615 mal betrachtet
Zieltemperaturbereich ist zwischen 20 und 25°C, das hatte ich scheinbar ganz getroffen mit meiner schon länger zurückliegenden Warm- und Kaltwasserkalibrierung :D
Die "Ah Batterie" Kurve ist nur errechnet und nicht gemessen, weil dies nur ein Test mit der Netzversorgung war. Um die Temperatur konstant zu halten ermittelte ich einen Netzenergie"verbrauch" von etwa 35Wh pro h und ca. 0,328Ah pro h Batteriekapa.

Ein zweiter Test mit den Fühlern fest zwischen zwei GBs 40Ah Zellen eingeklemmt sah dann wesentlich ruhiger aus:
zweiter_Heiztest.gif
zweiter_Heiztest.gif (20.72 KiB) 15615 mal betrachtet
Aber auch hier lag der Netzenergieverbrauch zum Temperatur halten bei 36Wh pro h mit ca. 0,345Ah / h Batteriekapa. Auffällig ist bei der höheren thermischen Masse der größere Temperaturhub, der dem Aus- und Einschalten der Heizung ganz nett hinterherläuft.

Die Realität mit den Temp.-Fühlern zwischen zwei LiPo-Tüten wird wahrscheinlich zwischen diesen beiden Kurven liegen, und das Aufheizen am Anfang und Auskühlen am Ende wird bei der wesentlich höheren Masse im Innenraum wahrscheinlich auch einiges länger brauchen. Vielleicht aber auch nicht, weil die Oberflächen der Tüten natürlich recht groß sind.

Nun ja, diese ersten Tests zeigen, dass das System grundsätzlich funktioniert :mrgreen: Verbessert werden muss aber noch die periphere Isolierung auf den Heizmatten, die wird außen noch 18...20°C warm bei 8° außen und um die 40°C der Heizmatten...
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antonius
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Re: vR one Batterieheizung

Beitrag von antonius »

Genialer Versuchsaufbau!
Ich hab meine Batterieheizung im Fury etwas einfacher realisiert.
Unten in den Kasten eine 2 cm dicke Styroporplatte, darauf eine Nachrüst-Sitzheizungsmatte mit 2 Leistungsstufen (ca. 25W / 50W).
Versorgt wird die Matte über ein Laptop-Netzteil mit 12V oder wahlweise über einen zusätzlich eingebauten DC/DC-Wandler mit 100W Maximalleistung.
Zwischen den Blöcken 2/3 und 4/5 habe ich je 1 Thermometer geklemmt um die erreichte Temperatur zu sehen.
Mit 25 W erreiche ich bei 3° Außentemperatur in der Nacht ca 15° Innentemperatur, bei 50W ca. 20°.
Ich habe mich für die Bodenheizung entschieden, weil damit alle Zellen gleich erwärmt werden.
Bei der Seitenwandheizung hätte ich Bedenken, dass das Temperaturgefälle zwischen den äußeren und den inneren Zellen zu groß wird und damit die Zellen ladungsmäßig auseinanderlaufen.

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Re: vR one Batterieheizung

Beitrag von MEroller »

antonius hat geschrieben:Bei der Seitenwandheizung hätte ich Bedenken, dass das Temperaturgefälle zwischen den äußeren und den inneren Zellen zu groß wird und damit die Zellen ladungsmäßig auseinanderlaufen.
Im Falle Fury-Thunder und anderer E-Roller mit stehenden LiFePO4 Zellen würde ich genauso vorgehen wie Du: Heizen von unten.
Die LiPo-Tüten beim vR one sind jedoch in zwei Stapeln (einer vorn, einer hinten) horizontal in dem Alukasten drin, eigentlich mit Luft rundum. Da ist die Temperierung des ganzen Kastens leider die einzige Lösung...
antonius hat geschrieben:PS: Nette Sammlung an Spielzeugen im Hintergrund! Alles für dich?
Die vielen Spielzeuge im Hintergrund sind nicht meine, außer das mit dem Hinterrad ganz hinten unterm Regalbrett, das war mein armes E-Pferdchen beim Warten darauf, dass sich Gutachter, Reparateur und Verischerung auf eine gemeinsame Linie zwecks Schadenermittlung und -Festlegung einigen. Das Bild entstand in der Werkstatt des vR Deutschland-Importeurs.
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Re: vR one Batterieheizung

Beitrag von MEroller »

Heute habe ich den Modellbau-Hochstromstecker an die vier Heizmatten konfektioniert, und schon vor einigen Wochen die Riffelbech-Optik per d-c-fix Folie aufgebracht. Jetzt sieht das heizbare Schmuckkästchen so aus:
DSC00435.JPG
Eigentlich zu schön zum im Bauch des vR one verstecken...
Leider kann ich zur Zeit nicht Oberflächentemperaturen messen, aber beim letzten Testlauf waren die beheizten Seitenflächen außen nur noch noch marginal wärmer als der kalte Tisch darunter, dank zweiter 5mm Styropor Isolierschicht und der Riffelblechfolie außen rum.

So sieht der Hochstromstecker mit vergoldeten Kontakten aus:
DSC00439.JPG
Demnächst soll der vR dann abgeholt werden zum Umbau - es wird jetzt immer spannender. Speziell, wie und ob der jetzt größere Batteriekasten in den Roller passt...
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Re: vR one Batterieheizung

Beitrag von gerri »

Macht was her.......sehr schön , Luftzirkulation ist gegeben? (Kondensfeuchtigkeit).
wieviel wird das ganze "befüllt" ca. wiegen.
Yoom Royal-Benzhou YY7QTD-25 - Contr. Emsiso 120 - 20 x Calb SE40AHA
Innoscooter EM6000 - Contr. 6Phasen 100A - 21 x Calb CA40FI
Esprit Fury 100 - Contr. Kelly KBL72301 - 24 x CHL 50A + Akkuheizung
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Re: vR one Batterieheizung

Beitrag von MEroller »

Luftzirkulation innerhalb der Box und nach außen ist völlig unverändert. Der Deckel liegt serienmäßig so oben drauf. Zwischen Box Außenwand und d-c-fix "Riffelblech" ist hoffentlich alles hermetisch versiegelt... Speziell von hinten habe ich auf absoult bestmögliche Dichtheit geachtet. Gegen Kondenswasserbildung da drin kommen nur die Heizmatten an, wobei die Kondenswasser lediglich verdunsten können mit maximal ca. 40°C, für verdampfen reicht es noch nicht :D

Gesamtgewicht inklusive allem Inhalt dürfte zwischen 23 und 25kg liegen, und vorn drauf kommen noch Controller und Schütz (das wären weiter ca. 3kg), aber außen drauf und somit ungeheizt.
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E-Kartoffel

Re: vR one Batterieheizung

Beitrag von E-Kartoffel »

Tolles Projekt, bin sehr am Verlauf und natürlich Erfahrungswerten im Umgang und Messwerten mit diesem interessiert. Seit diesem Sommer roller ich auch per China-Böller Vespa LX50 Möchtegern durch die Gegend, unter 10'C ist aber schon frisch für E-Ross und Reiter.

Eine Frage habe ich aber:
Ist das außen nur eine Riffelblech-Imitatfolie und die Oberfläche ist glatt oder sind dort wirklich vorhandene "Riffel", um nicht zu sagen Kühlrippen? Du wolltest doch thermisch isolieren und nicht den Wärmeübergang verbessern ;-)
Als Maschinenbauer für Energie- und Anlagensysteme, der ein bissel schonmal in Wärmeübertragung rum macht, stach mir das sofort ins Auge...autsch...

So, gleich im ersten Post eine kleine Vorstellung und hoffentlich sinnvolle Frage/Anregung gegeben.

VG Stefan

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Re: vR one Batterieheizung

Beitrag von MEroller »

Man lese nochmals und staune: es ist nur "Riffelbech-Optik per d-c-fix Folie ". Es ist eine sebstklebende Kunststofffolie mit eingeprägten Riffeln, weiter nichts ;) Und darunter sind zwei Schichten 5mm Styropor Trittschall- und Wärmedämmung, mit der alu-Folierung nach innen in Richtung Heizmatte gerichtet. Oben und unten ist nur eine 5mm Schicht drunter. Das kann man im ersten Beitrag sehen.
Die Folierung außen rum ist nur zum Abdichten gegen eventuellen Spritzwasserangriff, und sieht auch noch nett aus :D Zusätzlich sind die Schichten nicht flächendecken verklebt miteinander, so dass sich auch Luft dazwischen befindet. Das ist jetzt so dick isoliert, dass das Einpassen in den Roller richtig spannend wird...

Und Willkommen im Forum, E-Kartoffel :lol:

PS: Energie- und Fahrzeugtechnik war meine Masch.-Bau-Spezialisierung.
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E-Kartoffel

Re: vR one Batterieheizung

Beitrag von E-Kartoffel »

Ahoi MEroller,

natürlich habe ich deinen ersten Beitrag gelesen; finde ich klasse, wie ausführlich du deine Projekt hier immer darstellst! Das ist dann das mindeste diese Arbeit auch entsprechend zu würdigen, indem man nicht 100x die gleichen Fragen stellt, die schon beantwortet wurden, sondern lieber noch ein zweites mal ausgiebig die bisherigen Beiträge studiert :-)

Dann habe ich dich aber auch richtig verstanden, dass die Riffeln tatsächlich vorhanden und nicht nur durch Lichtbrechung "simmuliert" werden. Sicher ist das nur Korinthenkackerei (ist ja Weihnachten :D ), aber du vergrößerst damit doch deine äußere Oberfläche, also bei therm. Isolation eher suboptimal... Natürlich habe ich auch verstanden, dass du die marginale Verschlechterung der Isolation mit der Optik für dich wieder wett machst, aber den Akku sieht man nachher im eingebauten Zustand?! (nicht ketzerisch gemeint, ich weiß es wirklich nicht...)

Achso und nur so allg. hier in die Runde, da ich gerne bissel klugschiss abgebe: Die Dicke der therm. Isolation ist nicht alles, kann sogar kontraproduktiv sein!
Problem ist, dass die Oberfläche nunmal bei Vergrößerung immer quadratisch anwächst, die Dicke der Isolation aber nur linear. D.h. es gibt immer einen Punkt, ab dem die Erhöhung der Isolationsdicke eine Oberflächenvergrößerung (Kühlfläche) zur Folge hätte, dass der spezifische Wärmestrom nicht kleiner, sondern größer wird, da der Wärmeleitwert steigt, respektive der spez. Wärmewiderstand sinkt.
Einfacher ausgedrückt: Eine zu dicke therm. Isolation begünstigt den Wärmeabfluss, statt ihn zu minimieren.

*Klugwurst-Modus = False* :lol:

VG Stefan

Peter51
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Re: vR one Batterieheizung

Beitrag von Peter51 »

Demnach soll man Heizungsrohre im Keller nicht isolieren, man vergrößert ja die Oberfläche?! (Am besten in eine Thermosflasche stecken?).
E-Max 90s von 2010 - Vmax>50km/h - km-Stand >11.400 - 4x Greensaver SP50-12 50Ah C20
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E-Max 120s von 2015 - Vmax 80km/h - TÜV 03.2024 - 72V100Ah LFP-Akku - JK-B2A24S15P Balancer BT - MQ Controller BT

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