Frage zum Spannungsabfall bei Akku Entladung

[gernot]

Liebe Leute,
wer kann mir eine grundsätzliche Frage beantworten? Wenn ich mit meinem E-Scooter fahre, fällt die Zellenspannung, je weiter ich fahre, bzw je mehr ich den Akku entlade. Die sinkende Spannung hat den unschönen Effekt, dass kontinuierlich die Höchstgeschwindigkeit des Rollers sinkt, parallel zum Spannungsverlust. Wieso werden Akkus nicht so gebaut, dass sie immer einen konstante Spannung liefern? Wäre dafür eine Art Zwischenspeicher nötig, der die Spannung stets konstant hält? Ich finde die schnell sinkende Höchstgeschwindigkeit wegen der fallenden Spannung jedenfalls sehr lästig.

[ripper1199]

Das geht vorerst nicht, Spannung ist je nach Ladungsstand unterschiedlich. Ist Chemie. Lifepo hat lange Zeit einen flacheren Verlauf, dh niedrige Änderungsrate. Unabhängig davon ist es Auslegungssache. Man kann einfach viel zu hoch anfangen und immer noch hoch genug enden. Beim 45er Roller hilft da ein 60V oder gar 72V Sytem statt 48V um der Gegenspannung des Motors immer etwas entgegensetzen zu können. Bei schnellen Fahrzeugen kann auch von vornherein eine Höchstgeschwindigkeit begrenzt sein, dann merkt mans auch nicht. Die lahmere Beschleunigung zum Ende hin kann man durch einen übertriebenen Controller und entsprechende Auslegungen von Akku und BMS grossteils kompensieren. Wird aus Kostengründen eher nicht gemacht

[Afunker]

Dann befasse dich mal mit dem Bau eines Hochleistungskondensators für deinen Akku.
Hochleistungskondensatoren werden gerne bei Auto HiFi-Anlagen verbaut.
Dort sind die dazu da, Spannungspitzen zu vermeiden bzw. die Batteriespannung konstant zu halten.
Da ein Verstärker oder/und Subwoofer ständig "stromhungrig" ist
und daher nach einer gewissen Zeit (kann berechnet werden) die Batteriespannung auf unter 11 V DC abfällt,
wird ein Kondensator (1 Farad mind.) zwischen Batterie und Stromabnehmer (hier Verstärker) eingebaut.

Für deinen Roller umgesetzt:
Kondensator (Zwischenspeicher) zusammenbauen, der mit den fliessenden Strömen (120 A und mehr?) umgehen kann.
Für ausreichend Kühlung sorgen! (die werden sehr heiss....)

Einen Geschmack davon, bekommt man bei dem Video:
[youtube]https://www.youtube.com/watch?v=7Lm77K2eSkQ[/youtube]

Achtung! Ich will dich und andere nicht dazu verleiten, so einen Kondensator selbst zu bauen und dann in einen Roller zu verbauen!
Der Zusammenbau ist schon höchstgefährlich und birgt Lebensgefahr!
Das sieht man in dem Video auf YT sehr anschaulich. "Lord Curt" macht das fast professionell in den USA, nicht in Deutschland!
Da ist so etwas jedem selbst überlassen, was dieser tut. Aber hier in D haben wir die VDE-Normen und ein Versicherungsgesetz.
Hier sind enge Grenzen vorgegeben, was einen solchen Selbstbau (gerade im elektrischen Bereich; Brandgefahr) angeht....

[Günter Th]

Abhilfe schaft da nur, ein Akku mit höhere Kapazität, dem Motor entsprechend Kapa verbauen.
Gruß Günter

[gernot]

Super. Danke für Eure Erklärungen! Insbesondere Helmuts Hinweis auf den Superkondensator leuchtet mir ein. Und keine Sorge: ich will nicht basteln, sondern nur verstehen!

[Henzeph]

Das sich bei Gebrauch eine Batterie entlädt und dies mit einem Spannungsabfall einhergeht liegt in der Natur der Sache. Die Idee mit dem 'Superkondensator' ist interessant, aber nicht ganz ungefährlich.
Was aber funktioniert, ist die Sache mit dem höheren Spannungsakku. Dabei muss aber die Spannungsverträglichkeit des Controller/Steuergerät beachtet werden. In der Regel ist es oft so, dass bei einem 48v System der Controller für Spannungsspitzen von 80v ausgelegt ist. Wobei es dann auf die Ladeschlusspannung des Akkus ankommt. Bei dieser Variante hast du anfänglich eine höhere Vmax, die dann peu a peu abfällt. Nachteil, der Motor verschleißt schneller und der Roller verliert seine ABE.
Eine andere Möglichkeit wäre noch einen Converter zwischen Akku und Steuergerät zu schalten, der so eingestellt wird, dass er konstant die 48v an das Steuergerät liefert unabhängig davon ob die Spannung des Akkus höher oder niedriger als 48v ist.

[ripper1199]

Ein Kondensator ändert nichts am niedrigeren Spannungsniveau einer entladenen Batterie gegenüber einer vollen.

[STW]

Der Kondensator kann in der Tat maximal die Spannung der Batterie haben. Allerdings bricht die Spannung des Akkus unter Last innsbesondere bei teilentladener Batterie deutlich ein gegenüber der Leerlaufspannung. Der Kondensator wirkt aus Systemsicht wie ein parallel geschalteter Akku mit niedrigem Innenwiderstand. Bei plötzlichen Lastsituationen wird also der Kondensator mehr Strom abgeben als der Akku, dessen Spannung bricht daher nicht überproportional ein, und somit performt das System besser.

[ripper1199]

Weiterhin nichts mit der erreichbaren Höchstgeschwindigkeit bei unterschiedlichen Ladeständen zu tun und 1F ist bei 3kW (An-) Fahrstrom auch quasi nichts.

[STW]

Die Höchstgeschwindigkeit auf der Ebene ändert sich tatsächlich nicht. Aber Anfahren geht zügiger, und mal kurze Steigungen werden auch besser genommen.
Im Video spricht der Kollege von 30Wh Kapazität seines Akkupacks. Unsere Roller verbrauchen 40 - 50 Wh pro Kilometer. Nun wird der Kondensator nicht für 500m gut sein, da er mit nachlassender Ladung seine Spannung stark einbüßt, aber für seine 100 - 200m Sprint ist er wohl gut. Muss man währenddessen einmal vom Gas gehen, wird er nachgeladen.

Das hilft natürlich nicht bei dem generellen Problem, dass der Roller bei nachlassendem Ladestand grundsätzlich lahmer wird, aber zumindest die Beschleunigungsphasen kommen einem dann nicht mehr so gequält vor.