Das Märchen von doppelter/dreifacher Reichweite bei zwei oder drei Akkus im Roller

Catweazle
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Re: Das Märchen von doppelter/dreifacher Reichweite bei zwei oder drei Akkus im Roller

Beitrag von Catweazle »

Hallo Zusammen,
viel Dank für die vielen informativen Posts. Man lernt halt nie aus und grade im Bereich der Zellchemie bei Li-Ionen-Akkus hab ich definitiv Defizite.

Natürlich habe ich für meine Überlegungen mit einer recht einfachen Formel mit Näherungswerten /Schätzungen sowohl für die Dichte der Luft, dem Cw-Wert des Rollers, der Stirnfläche des Rollers und dem Rollwiderstandskoeffizienten in meiner Formel gearbeitet und diese Werte auch als konstant angenommen, um das mathematische Modell überhaupt sinnvoll nutzen zu können. Wie soll man da auch sinnvolle Annahmen für Anzahl von Bescheunigungs- und Anfahrsituationen abbilden? Auch zusätzliche Faktoren wie Geländetopologie, Windkräfte, Reifentemperatur usw. sind unberücksichtigt.

Intessant wäre halt zu wissen, ob die güstigeren Bedingungen bei den Wirkungsgraden bei mehreren Akkus im Realbetrieb wirklich zu einer Reichweitenerhöhung führen können, gegenüber der Mehrarbeit für die häufigen Beschleunigungen der um 10% grösseren Massen, wie "vsm" sehr treffend angemerkt hat.
Meine persönlichen Er-fahrungen sprechen leider eher dagegen. Auch wenn ich mich mal zusammenreiße und dem höhreren Fahrspass und der größeren Agilität des Rollers mit zwei oder drei Akkus widerstehe, ist die Summe der gefahrenen km spürbar geringer als 2x 50km oder 3x 50km.

Ich fahre übrigens auch immer mit leicht überhöhtem Reifendruck aus oben genannten Gründen und weil unter der Woche ca. 1/3 aller Fahrten mit Sozius erfolgen.

Auch heute wieder mit sonnigen Grüßen aus dem Weserbergland

Catweazle

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otten.l
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Re: Das Märchen von doppelter/dreifacher Reichweite bei zwei oder drei Akkus im Roller

Beitrag von otten.l »

wiewennzefliechs hat geschrieben:
Mi 6. Jun 2018, 22:19
Nicht nur das: bei einer Parallelschaltung von mehreren Akkus sinkt der Strom pro Akku auf die Hälfte (bei 2 Akkus) bzw. ein Drittel (bei 3 Akkus). Der geringere Strom hat zur Folge, dass auch der Spannungsabfall am Innenwiderstand des Akkus und damit die im Akku entstehende Verlustleistung entsprechend niedriger wird.
Das ist aber doch ein und derselbe Effekt. Durch die niedrigere Spannung sinkt die entnehmbare Leistung, da die Leistung sich als Produkt aus Spannung und Strom ergibt. Durch die höhere Belastung ist die Spannungskurve permanent unterhalb eines weniger stark belasteten Akkus. Zusätzlich kann weniger Ladung (ausgedrückt in Ah) entnommen werden, da auch die Abschaltspannung schneller erreicht wird.

Gruß Lennart
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longlife
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Re: Das Märchen von doppelter/dreifacher Reichweite bei zwei oder drei Akkus im Roller

Beitrag von longlife »

Hallo
Vielleicht als Anregung
Dieses Thema hat mir auch schon einige Zeit geklaut, um dann mit relativen Ergebnissen zufrieden sein zu müssen. Mir kam in den Sinn, den Verbrauch pro km raus zu bekommen.
Den Roller vom Lader bis zum Rollwiederstand als ein System zu sehen und draus ein, für viele vergleichbarer Wert zu generieren.
Meine Idee war, Die geladenen kw/h messen, den Akku zweimal leerfahren (zweimal gleiche Strecke), den Mittelwert in km nehmen, kw/h : km ( Mittelwert)= Verbrauch/ km, ist bei meinem Roller 39,6W/km.
beim Anderen mit Gleichstrommotor waren es 31,4W/km. der fuhr etwa 150km weit mit dem selben Akku. Das geht auch mit 1,2 oder 3 Akkus. Der Unterschiedliche Wert zueinander dürfte für Klarheit schaffen. Gemessen wird bei drei bar Reifendruck.

Gruß Micha

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vsm
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Re: Das Märchen von doppelter/dreifacher Reichweite bei zwei oder drei Akkus im Roller

Beitrag von vsm »

longlife hat geschrieben:
Do 21. Jun 2018, 01:56
[...]Die geladenen kw/h messen, den Akku zweimal leerfahren (zweimal gleiche Strecke), den Mittelwert in km nehmen, kw/h : km ( Mittelwert)= Verbrauch/ km, ist bei meinem Roller 39,6W/km.
beim Anderen mit Gleichstrommotor waren es 31,4W/km. der fuhr etwa 150km weit mit dem selben Akku.[...]
Arggghhh... Also erst Mal sind es (Kilo)wattstunden und nicht (Kilo)watt pro Stunde und das Einheitenzeichen für Watt ist nach SI ein großes W. Und dann sollten die Stunden auch nicht plötzlich im Ergebnis fehlen. Wenn Du die geladenen kWh durch die gefahrenen Kilometer teilst, erhältst Du die kWh/km, das Ergebnis durch 1000 geteilt, die Wh/km.
longlife hat geschrieben:
Do 21. Jun 2018, 01:56
[...]Das geht auch mit 1,2 oder 3 Akkus. Der Unterschiedliche Wert zueinander dürfte für Klarheit schaffen. Gemessen wird bei drei bar Reifendruck.[...]
Ich behaupte: Das schafft keine Klarheit beim Vergleich 1, 2 oder 3 Akkus. Du wirst es nicht schaffen, drei Testfahrten bei gleichen Umweltbedingungen zu absolvieren und diese gehen (vor allem bei Überlandfahrten) viel stärker in die Messung ein als ein zusätzliches Gewicht von ein paar Kilogramm pro zusätzlichem Akku. 2-3 km/h mehr Gegenwind bemerkst Du gar nicht, verfälschen das Ergebnis durch erhöhten Luftwiderstand aber deutlich. Gleiches gilt für den Reibungswiderstand bei höherer Asphalt-/Reifentemperatur. Bei Testfahrten in der Stadt reicht eine rote Ampel mehr oder weniger um einen sinnvollen Vergleich zunichte zu machen. Wenn ich nach 100 km Testfahrt Hunger bekomme und mir in einer Pause ein Steak mit Backkartoffel, Sour Cream und Coleslaw in Verbindung mit einem (alkoholenfreien) Weizen gönne, muss der Roller anschließend 2 kg mehr beschleunigen (+/- und je nachdem, ob ich die Toilette zwischenzeitlich aufgesucht habe). Auf der anderen Seite kann es an einem schönen Sommertag auch durchaus möglich sein, dass ich vorher 0,5 kg an Masse durch Schwitzen verloren habe... Ob der Roller während der Pause in der Sonne oder im Schatten stand ist auch nicht ganz unerheblich, weil der Akku bei höherer Temperatur einen geringeren Innenwiderstand aufweist. Ich könnte wahrscheinlich ewig weitere Faktoren aufzählen, die diese Testmethode ad absurdum führen, habe aber leider keine Zeit mehr, weil ich jetzt noch schnell kacken gehen muss um anschließend effizienter zur Arbeit rollern zu können! ;)

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Re: Das Märchen von doppelter/dreifacher Reichweite bei zwei oder drei Akkus im Roller

Beitrag von wiewennzefliechs »

Ich habe einen Effekt beobachtet, der sich zwar nicht auf die Reichweite auswirkt, wohl aber auf den Verbrauch ab Steckdose: Wenn man mit einem Akku fährt, wird dieser auf einer gegebenen Strecke logischerweise stärker entladen als wenn man dieselbe Strecke mit 2 Akkus fährt, denn dann muss jeder Akku nur die Hälfte der benötigten Energiemenge liefern. Je tiefer ein Akku entladen ist, umso höher ist beim Laden der Anteil der CC-Phase (also der Phase, in der das Ladegerät mit Höchstleistung lädt) an der Gesamt-Ladezeit. Beim Fahren mit 2 Akkus sind die Akkus nicht so stark entladen, deswegen hat da die CC-Phase prozentual einen niedrigeren Anteil an der Gesamt-Ladezeit als im ersten Fall. Wenn man nun davon ausgeht, dass das Ladegerät während des Ladens mit voller Leistung (CC-Phase) einen besseren Wirkungsgrad hat als beim Laden mit gedrosselter Leistung (CV-Phase), arbeitet es unterm Strich beim Laden eines stärker entladenen Akkus (mit langer CC-Phase) effizienter als beim Laden von zwei nur wenig entladenen Akkus (mit kurzer CC-Phase). Ergebnis: der Verbrauch ab Steckdose wird beim Fahren mit 2 Akkus minimal höher. Auf die Reichweite wirkt sich dieser Effekt deshalb nicht aus, weil in beiden Fällen dieselbe Energiemenge im Akku bzw. den Akkus landet und beim Fahren auch dieselbe Energiemenge wieder entnommen wird.

Dieselbe Beobachtung kann man auch dann machen, wenn man mit nur einem Akku fährt. Lädt man diesen schon nach kurzer Fahrt wieder auf, kommt man auf signifikant höhere Verbrauchswerte als wenn man den Akku erst nach längerer Fahrstrecke lädt. Beispiel bei meinem Novantic: Laden nach nur 10 km (~ 85% Restladung im Akku) -> Verbrauch 50 Wh/km ab Steckdose. Laden nach 40 km (~ 38% Restladung im Akku) -> Verbrauch 38 Wh/km ab Steckdose. Auch liegt die Ursache darin, dass das Ladegerät aufgrund der im 2. Fall wesentlich längeren CC-Phase effizienter arbeitet als im 1. Fall.

Gruß

Michael
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Re: Das Märchen von doppelter/dreifacher Reichweite bei zwei oder drei Akkus im Roller

Beitrag von vsm »

wiewennzefliechs hat geschrieben:
Do 21. Jun 2018, 07:48
[...]der CC-Phase (also der Phase, in der das Ladegerät mit Höchstleistung lädt)[...]
Das ist so auch nicht korrekt: Die höchste Leistung (also Produkt aus Strom und Spannung) wird erst am Ende der CC-Phase, also genau bei Übergang zur CV-Phase erreicht.

So sieht der volle Ladezyklus eines unu-Akkus mit dem originalen, lüfterlosen Netzteil aus "Sicht der Steckdose" aus:
leistung-zeit.png
(Hier als interaktives Diagramm.)

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Re: Das Märchen von doppelter/dreifacher Reichweite bei zwei oder drei Akkus im Roller

Beitrag von MEroller »

vsm, Michael spricht vom Wirkungsgrad des Ladegeräts, je nachdem, WO man in Deiner Kurve das Laden anfängt. Je voller die Batterie noch ist, desto weiter rechts in Deinen Kurven beginnt das Laden. Was der Lader primär vom Netz nimmt und was er sekundär in die Batterie pustet ist nicht linear zu zur primären Ladeleistung, sondern dieser Wirkungsgrad nimmt mit fallender Ladeleistung (vor allem in der CV phase am Schluss wirksam) ab.

Das ist die Verfälschung von Michas neuestem Ansatz, die Michael meinte.
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Re: Das Märchen von doppelter/dreifacher Reichweite bei zwei oder drei Akkus im Roller

Beitrag von vsm »

Das habe ich schon verstanden, aber wenn er etwas falsches schreibt, kriegt er halt von mir keine 1 mit Sternchen! ;)

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wiewennzefliechs
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Re: Das Märchen von doppelter/dreifacher Reichweite bei zwei oder drei Akkus im Roller

Beitrag von wiewennzefliechs »

Natürlich ist mir klar, dass die Ladeleistung bei Ladebeginn (d. h. bei niedriger Akku-Spannung) nicht so hoch ist wie bei Erreichen der (deutlich höheren) Ladeschlussspannung. Um mal wieder das Beispiel meines Novantics zu bemühen (14s-Akku): ganz leer hat der Akku eine Spannung von 14 x 2,8 Volt = 39,2 Volt. Die Ladeschlussspannung liegt bei 14 x 4,17 Volt = 58,4 Volt. In diesem Bereich wird mit 15 Ampere geladen, d. h. die Ladeleistung beträgt am Anfang der CC-Phase 39,2 Volt x 15 Ampere = 588 Watt, am Ende 58,4 Volt * 15 Ampere = 876 Watt. In diesem Szenario dürfte der Wirkungsgrad bei Ladebeginn in der Tat nicht optimal sein.

Allerdings wird der Akku zumindest bei mir nie komplett entladen. Meist lade ich ihn schon bei 50% SoC wieder auf. Dann hat er eine Leerlaufspannung von ca. 52 Volt. In diesem Fall liegt die Ladeleistung bei Ladebeginn bei 52 Volt x 15 Ampere = ca. 780 Watt (eher sind es etwas mehr, denn die Ladespannung muss ja etwas höher sein als die Akku-Spannung, damit überhaupt Strom in den Akku fließt). 780 Watt sind fast 90% der Maximalleistung und damit in einem Bereich, in dem das Ladegerät mit vergleichsweise hohem Wirkungsgrad arbeitet (zwischen 90 und 100% der Maximalleistung dürfte es keine signifikanten Unterschiede beim Wirkungsgrad geben). Schlechter wird der Wirkungsgrad dagegen in der CV-Phase, besonders ab der 2. Hälfte dieser Phase. Da beträgt die Ladeleistung weniger als die Hälfte der Maximalleistung und der Wirkungsgrad sinkt.

Die von mir genannten Verbrauchswerte (50 Wh/km beim Laden nach nur 10 km Fahrt bzw. 38 Wh/km beim Laden nach 40 km Fahrt) sind übrigens nicht geschätzt oder geraten, sondern gemessen. Die Werte sind reproduzierbar, und zwar mit mittlerweile 2 verschiedenen Ladegeräten.

Gruß

Michael
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Re: Das Märchen von doppelter/dreifacher Reichweite bei zwei oder drei Akkus im Roller

Beitrag von vsm »

Der Wirkungsgrad eines typischen Schaltnetzteils sieht in etwa so aus:
wirkungsgrad.png
wirkungsgrad.png (1.68 KiB) 984 mal betrachtet
Also ja, ganz gegen Ende der CV-Phase wird es ineffizient und vorher müssen wir eigentlich nicht über die marginalen Unterschiede diskutieren. In der Praxis dürften auch die wenigsten einen zweiten Akku mitführen, wenn sie eigentlich bis zum nächsten Laden mit einem einzigen ausgekommen wären... ;)

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