Akku Reichweite über Lebensdauer mal realistisch

[Patrick022]

The aging study comparing different charging protocols has demonstrated that a lower charging voltage reduces the relative capacity fade at the cost of a lower absolute available capacity, which represents the driving range of the EV. After 1000 EFC, the cell with the maximum charging voltage specified in the datasheet still provided a higher remaining driving range than the cells with a lower charging voltage.

Das hast Du leider falsch verstanden.
Dort geht es um einen speziellen Fall, der beschreibt das nicht voll geladenen Akkus ( lower charging voltage) zwar eine längere Lebensdauer (reduces the relative capacity fade) , aber nicht so eine hohe Reichweite haben (at the cost of a lower absolute available capacity).
Und diese höhere Reichweite des voll geladenen Akkus besteht auch noch nach 1000 Ladezyklen. (still provided a higher remaining driving range).

Um es noch einfacher auszudrücken und es zu veranschaulichen:
Ein Akku der auf 100% geladen wird hat eine höhere Reichweite als ein Akku der auf 50% geladen wird. Ist ja logisch.
Und nun kommt die eigentliche Aussage:
Obwohl der immer auf 100% geladene Akku nach 1000 Zyklen schwer geschädigt ist (und beispielsweise nur noch 70% der ursprünglichen Kapazität hat), hat dieser geschädigte Akku vollgeladen immer noch mehr Reichweite als ein auf 50% geladener gesunder (neuwertiger) Akku.
Auch logisch!
Das hat aber rein gar nichts mit der Tatsache zu tun das höhere Ladezustände Lebensdauer kosten.
Es gilt weiterhin das es besser ist von 20-80% laden, noch besser von 30-70%, noch besser von 40-60%.
Wer weißt welche Strecke vor einem liegt kann man das Ladeverhalten diesbezüglich entsprechend anpassen.

[Patrick022]

Dieses Diagramm auf Seite 127 zeigt es grafisch deutlich:
Aus dem LINKEN Diagrammhälfte kann man z.B. ablesen:

Beim Laden/Entladen von ca. 20-81% (4.1v, 61%CN) hat man nach 2000 Vollzyklen noch 79% Restkapazität.
Beim Laden/Entladen von ca. 40-81% (4.1v, 41%CN) hat man nach 2000 Vollzyklen noch 84% Restkapazität.
Beim Laden/Entladen von ca. 30-71% (3.9v, 41%CN) hat man nach 2000 Vollzyklen noch 87% Restkapazität.
Beim Laden/Entladen von ca. 40-60% (3.7V, 2ß%CN) hat man nach 2000 Vollzyklen noch 97% Restkapazität.

Ein Vollzyklus bedeutet immer 100% Akkuverbrauch (in der Summe), kann z.B. bestehen aus einmal von 100% bis 0% oder 5 x von 60% auf 40%, da 5x20%=100% sind.

[didithekid]

Au wei, da habe ich offenbar ein Wespennest in seiner inneren Ruhe gestört

Das hast Du leider falsch verstanden.
Dort geht es um einen speziellen Fall, der beschreibt das nicht voll geladenen Akkus ( lower charging voltage) zwar eine längere Lebensdauer (reduces the relative capacity fade) , aber nicht so eine hohe Reichweite haben (at the cost of a lower absolute available capacity).

Eingentlich meinte ich da genau diesen speziellen Fall!
---- in begrenztem Zeitraum ---- mit begrenztem Akku-Budget ----->das Herausholen maximal möglicher Kilometer

In dieser Doktorarbeit wurden etliche der Effekte hinsichtlich von Vor- und Nachteilen untersucht. Die Frage ist doch, was für die spezielle Nutzungsart des jeweiligen Rollerbesitzers von Vorteil wäre.
Was nützt mir aber ein Elektroroller, bei dem ich von den eigentlich 50km Reichweite zur Schonung des Akkus allenfalls 10-20km tatsächlich nutzen dürfen soll? Nur damit der Akku dann deutlich über 15 Jahre Nutzungszeit hinaus noch funktioniert?
Dass ein Akku der nie benutzt und ständig unter 10°C gelagert wird, weniger altert, als ein Akku der zum echten Fahren auch bei über 30°C gunutzt wird, ist ja eine tolle theoretische Erkenntniss, aber mit geringem praktischen Nutzwert.

Ein Roller hält ohnehin nicht ewig. Bei meinem Roller waren nach sieben Jahren schon Plastikteile so versprödet, dass sie beim Überfahen von Straßenschäden zersplittert/abgefallen sind. Der Akku ist da im Verhältnis gut in Schuss. Nach 10 Jahren hat er ja auch erst 200 Vollzyklen runter - gut 10.000km. Auf dem zitierten Diagramm ist der Akku also gar nicht so weit gekommen, dass sich das Ladeverhalten stark hätte auswirken könnte.

Meine Neffen holen aus dem 42 Ah-Akku des NIU M+ 75 km Reichweite auf bergiger Strecke heraus, weil sie damit mobil sein wollen.
Und zwar jetzt und nicht in 15 Jahren! Das geht aber nur mit Volladen und "ausquetschen" bis zur "Schleichfahrt".

Mag sein das Andere die Aussagen dieser Arbeit besser verstehen, aber wenn ich hier lese:
"For a battery at 25°C, a capacity fade after 15 years of 8–9% has been projected for low and medium SoCs. By contrast, a capacity fade of 16% has been estimated for 15 years of calendar aging at a high SoC within the LiC6/LiC12 two-phase regime."
klingt das für mich so, dass man einen Kapazitätsverlust über 15 Jahre (bei 25°C) von 16% riskiert, wenn man den Akku stets vollgeladen in Bereitschaft hält und dass dieser Verlust vielleicht nur 8-9% betragen würde, wenn der Akku nie höher als dreiviertelvoll geladen wird.
(Da meine Garage im Schnitt eher unter 20°C liegt , mag der tatsächliche Unterschied noch geringer sein)
Der Schon-Effekt, wenn der Akku nicht vollgeladen wird, erscheint jedenfalls mir, als ein doch eher geringer Vorteil, wenn ich im Gegenzug dafür, den spontan möglichen Aktionsradius um 25% einschränken soll.
(Ich weiß auch, dass sich diese Betrachtung rein auf die kalendarische Alterung bezieht und die zyklische Alterung hinzu kommt - aber die kommt hinzu, wenn gefahren wird - Und deshalb hat man ja wohl einen Roller --> zum Fahren!)

Viele Grüße
Didi

[Patrick022]

Au wei, da habe ich offenbar ein Wespennest in seiner inneren Ruhe gestört

Das hast Du leider falsch verstanden.
Dort geht es um einen speziellen Fall, der beschreibt das nicht voll geladenen Akkus ( lower charging voltage) zwar eine längere Lebensdauer (reduces the relative capacity fade) , aber nicht so eine hohe Reichweite haben (at the cost of a lower absolute available capacity).

Eingentlich meinte ich da genau diesen speziellen Fall!
---- in begrenztem Zeitraum ---- mit begrenztem Akku-Budget ----->das Herausholen maximal möglicher Kilometer

Das herausholen maximaler Kilometer entspricht der Anzahl der Vollzyklen die man herausholen kann.
Deine Aussage das "Vielfahrer dann mehr Kilometer an Laufleistung aus ihren Akkus heraus zu holen, wenn sie immer vollladen." ist ganz einfach falsch und grob fahrlässig.

[didithekid]

Das herausholen maximaler Kilometer entspricht der Anzahl der Vollzyklen die man herausholen kann.
Deine Aussage das "Vielfahrer dann mehr Kilometer an Laufleistung aus ihren Akkus heraus zu holen, wenn sie immer vollladen." ist ganz einfach falsch und grob fahrlässig.

Hallo Patrick,

Du zitierst mich offenbar bewusst falsch!
Meine Aussage war "Nach dieser Analyse scheinen zumindest Vielfahrer dann mehr Kilometer an Laufleistung aus ihren Akkus heraus zu holen, wenn sie immer vollladen."
Und diese Analyse geht über 15 Jahre Fahrzeugleben und stellt fest, dass bei der gleichen betrachteten Anzahl von Vollzyklen (also der gleichen Gesamtfahrstecke von 200.000km eines Autos) mit der Ladestrategie immer vollzuladen (Ladeschluss: >4,1 Volt je Zelle) , trotzdem am Ende immer noch ein Reichweitevorteil gegenüber einer stetigen Schon-Strategie (Ladeschluss:< 3,8 Volt je Zelle) erzielt wird. Wer täglich mit dem E-Fahrzeug pendelt, kann die dafür erforderliche Reichweite dann also ggf. noch etwas länger abrufen. Der Autor weißt auch auf die psychologischen Probleme für den Fahrer hin, mit dem teuren Akku aktiv in die Verschleißzone zu "fahren", auch wenn die Volllade-Strategie an sich für diesen Zeitraum rechnerisch gesehen im Vorteil ist.
Der Vergleich der Ladestrategieen mag über 30 Jahre betrachtet natürlich ganz anders aussehen, wenn aus dem (von Dir herausgestellten) langfristig geringeren Zellenverschleiß der Schon-Strategie, dann doch eine Redite "eingefahren" werden kann.
Da es die betrachteten NMC/NCA-Zellen aber jetzt erst zehn Jahre gibt, ist eine Vorhersage über 30 Jahre in die Zukunft schon etwas "gewagt".

Du kannst mir natürlich (weiterhin) vorwerfen, dass die Übertragung von für Autos und lange Nutzungszeiträume sowie hohe Laufleistungen gewonnenen Forschungsergebnisse auf den Anwendungsfall Elektroroller unzulässig wäre.

Ich werde die Ladeschlussspannung meiner Ladegeräte jedenfalls nicht um 0,4 Volt je Zellenstufe niedriger einstellen, nur in der waagen Hoffnung, dass ich dann als Rentner ggf. den Akku noch nutzen kann. Bis dahin erwarte ich eigentlich bessere Akku-Technologie in besseren Fahrzeugen, die in fünf Minuten nachgeladen werden können.

Viele Grüße
Didi

[Patrick022]

Das was Du immer noch nicht verstehst ist das hier der vom Hersteller eingestellte Ladehub beschrieben wird, aber hier im Forum über den selbst wählbaren Ladehub diskutiert wird.

Daher: Ja, es stimmt, dass der Hersteller den Ladehub nicht auf 40-60% Nettokapazität (Eingestellt vom Hersteller) beschränken sollte.
Bei einem vom Hersteller eingestellten Ladehub von 40-60% (20% Nettokapazität) hätte z.B. ein Niu Roller dann statt 75 km Reichweite nur noch 15 Kilometer Reichweite. Das sollte kein Hersteller machen, darüber brauchen wir nicht zu diskutieren.
Vom Hersteller wird daher viel Kapazität (oftmals ca. 90% ) freigegeben und genau das wird in der Studie beschrieben/empfohlen, das ist das worauf Du Dich die ganze Zeit beziehst. Du sagst hier in der ganzen Zeit nichts anderes als das der Hersteller möglichst viel Nettokapazität freigeben soll, dem ich absolut zustimme, was aber für uns Benutzer keiner Diskussion würdig ist, da es bereits vom Hersteller vorgegeben ist.
(Bemerkung für Mitleser: Jeder Hersteller stellt von den 100% Bruttokapazität nur eine begrenzte Nettokapazität zur Verfügung, oftmals ca. 90%, damit der Akku nicht bereits nach ein paar Monaten Kaputt ist).

Der Textabschnitt in der Studie auf den Du Dich beziehst beschreibt dass ein 15 Kilometer-Akku (bei 20% Nettokapazität eingestellt vom Hersteller) auch nach vielen Jahren Nutzungszeit immer noch weniger Reichweite hätte als ein 75-KilometerAkku (bei 90% Nettokapazität eingestellt vom Hersteller) der im halb kaputten Zustand nach vielen Jahren Nutzungszeit immer noch 40 Kilometer schafft.
In der Studie steht also kurz zusammengefasst das ein kaputter Akku der 40 km schafft mehr Reichweite hat als ein gesunder Akku der 15 Kilometer schafft.

Aber hier kommt das was Du nicht verstanden hast:
Wenn man den Ladehub selbst wählen kann, dann kann man (immer dann wenn es möglich ist) nur im 40% - 60% (oder 20-80%, je nach Bedarf) Akkubereich fahren.
Wenn man z.B. 5 Tage die Woche zwei mal 15 Kilometer fahren muss kann man im 40% - 60% Bereich fahren.
Der Akku verschleißt dadurch so gut wie gar nicht.
Und jetzt kommt der das entschiedene:
Dieser immer gesund bleibende Akku kann jederzeit bei Bedarf seine volle (ursprüngliche) Kapazität abrufen, auch nach 10 Jahren schafft er von seinen ursprünglichen 75 km immer noch ca. 73 Kilometer, während der durch ständiges vollladen verschlissener Akku dann in der Reichweite z.B. nur noch 40 Kilometer schafft.

Nochmal zusammengefasst:
der vom Hersteller eingestellt Ladehub der laut Lektüre hoch eingestellt werden sollte (z.B. auf 90% Nettokapazität) ist bereits vom Hersteller so eingestellt (bei NIU meines Wissens auf 5-95%) und kann nicht verändert werden. Deswegen brauchen wir über diesen Ladehub keine Gedanken zu machen. Der selbst gewählte Ladehub sollte aber immer je nach Reichweitenbedarf so gewählt werden das es für Akku schonend ist, also im mittleren Bereich (z.B. zwischen 20-80% oder noch besser 40% - 60% ) damit der Akku gesund bleibt und bei Bedarf auch nach vielen Jahren noch die volle Kapazität und Reichweite zur Verfügung hat.

[didithekid]

Das was Du immer noch nicht verstehst ist das hier der vom Hersteller eingestellte Ladehub beschrieben wird, aber hier im Forum über den selbst wählbaren Ladehub diskutiert wird.

Hallo Patrik,
um Dir weiterhin Gelegenheit zu geben fehlendes Verständnis bei mir zu postulieren, aber auch um die Fachdiskussion am laufen zu halten,
möchte ich darauf hinweisen, das hier im Forum alles Mögliche zu dem Thema diskutiert wird. Darunter auch die Frage, "wo Ladegeräte erhältlich sind die nur bis 80% vollladen, weil man die ja nicht überschreiten darf". Andere wundern sich, dass ihr (ewig nicht ballancierter) Akku kurz nach 20% übersaschend schon leer war, haben aber noch nie vollgeladen und damit die Anzeige kalibriert. Natürlich ist des besser einen Lithium-Ionen-Akku nur auf 70% aufzuladen wenn er länger nicht gebraucht wird. Das habe ich doch nie bestritten.

Aber eine strikte Begrenzung des Ladens auf maximal 80% SOC in den Köpfem der Fahrer (die hier im Forum Mode ist) wirkt sich nun einmal genau so aus, als wenn der Hersteller schon ein Ladegerät mit LSS von s mal 3,9 Volt mitliefern würde. Und dann hat man das Probelm der unnötigen Selbstbeschränkung bei der Reichweite bis zum Lebensende des Rollers. Den zu dem auf 80%SOC begrenzen Ladegerät wird dann noch die Anschaffung eines zweiten Akkus fällig der dann ebenfalls nur im 80-30-Betrieb zu 50% genutzt wird.
Daher mein Hinweis, dass für Leute die viel fahren nach dieser Studie das Vollladen von Vorteil zu sein scheint.
Und das ist es ja auch tatsächlich, wenn ich die Anschaffung eines zweiten Akkus oder eines zweiten Ladegerätes (zum Nachladen auf der Arbeit) sparen kann.

Aber hier kommt das was Du nicht verstanden hast:
Wenn man den Ladehub selbst wählen kann, dann kann man (immer dann wenn es möglich ist) nur im 40% - 60% (oder 20-80%, je nach Bedarf) Akkubereich fahren.

Weiterhin beschränkst Du offenbar den Bereich über 80% als no-go Bereich, der nie in Erwägung zu ziehen ist, oder?
Einzig wegen dieser strikten Begrenzung auf maximal 80% SOC kommt doch bei einer Berechnung, wie in dieser Forschungsarbeit, die höhere Rest Reichweite für "Volladen" heraus. Gönnt man sich ab und an auch mal Aufladen auf Voll, und dann auch wieder auf 80%, kann der Roller doch auch lange halten. Das würde ich zumindest aus der Forschungsarbeit ableiten.

Wie auch immer.
Für alle die, die so eine Betrachtung interessiert, habe ich die Diagrammdaten der Doktorarbeit
einmal versucht auf die Anwendung E-Roller und die dort kürzeren Nutzungszeiten (insbesondere bei den Vielfahrern) zu übertragen:

Leider gab es in der Forschungsarbeit zuwenig Daten zu Temperaturen des Winterhalbjahrs,
obwohl Vielfaher ja mehr vom Jahr nutzen können.

Viele Grüße

[blackblade]

Hallo,

ich verstehe diese Diskussion um die 80% Laderei überhaupt nicht. Ich habe jetzt etwas über 18000km runter und lade den Akku immer voll, wenn ich auch nicht immer ins Balancing laufe. Trotzdem zeigt die Akku Statistik dass der Akku ein Gutteil der Zeit sich um die 80% verbringt.

Ich habe nach wie vor nicht den Eindruck eines nennenswerten Kapazitätsverlustes. Es mag ja sein, dass der Akku theoretisch länger lebt, aber wie viele Jahre wollt ihr den Roller halten? Selbst die arg gequälten Laptop und Handy Akkus halten fünf Jahre problemlos. Wieviel Spaß macht das Fahren noch wenn der Akku halb leer ist?

tom

[ripper1199]

Interessante Übersicht, ich überlegte schon zusätzlich zur Solarüberschussregelung auch noch die Batteriespannung per Arduino mitzulesen und dann einfach einstellbar das Netzteil extern abzuschalten. Vergess es immer wieder mal über Nacht auszustecken oder es kommt was dazwischen. Das ist natürlich ganz fürchterlich für Akku, Ladegerät, Umweltbilanz und und und

2008 mal anstöpseln, da bekommt man glaub noch ganz andere Probleme

[STW]

Nette Diskussion, bringen wir mal zwei, drei Aspekte hinein, die hier noch nicht gewürdigt worden sind.

Wenn der Akku nur in einem Teilbereich genutzt wird, sagen wir mal so 30-80%, dann stellt man fest, wenn man den Innenwiderstand messen würde, dass der Innenwiderstand mit sinkender SOC steigt. Das mag kein großes Problem sein, aber immerhin gibt es etwas mehr Eigenerwärmung beim Fahren und etwas Energie verschenkt man auch durch die unbeabsichtigte Akkuheizung.
Wenn in der o.a. Tabelle aus der Studie mit 3.5V am Ende der Fahrt argumentiert wird, dann ist das wohl eher die Leerlaufspannung. Unter Last liegt die Spannung darunter, liegt dann auch mal gerne unter 3V, irgendwann wird das ungesund. Erschwerend kommt hinzu, dass man, um die einbrechende Spannung kompensieren zu können, mehr Strom zieht, wenn man die Geschwindigkeit aufrecht erhalten möchte.
Da wir Top-Balancing haben, sollte der Akku mindesten gelegentlich vollgeladen werden, je älter er ist desto öfter, weil die Zelldrift zunimmt.

Aufgrund meines ungeplant geänderten Fahrprofils bin ich ganz schnell von "ich lade nur auf 80% auf" weggekommen, der Akku wird täglichh auf 100% geladen, morgens so in den Roller versenkt und abends bin ich mit 25-33% wieder zu Hause. Als Vielfahrer komme ich gar nicht drumherum, den Akku im vollen vom Hersteller eingestellten Ladehub zu nutzen. Wenn der Akku planbar ein paar Tage herumsteht, dann lasse ich ihn irgendwo zwischen 40-80% "parken".