Das Ladegerät des NIU

[wiewennzefliechs]

Nibbler hat ja recht. In diesem Thread geht es um das Ladegerät des Niu und um nichts anderes, deswegen sollten wir uns auch darauf konzentrieren. Und dass ich möglicherweise manche Dinge auch falsch interpretiere, will ich nicht ausschließen. Ich kann die Berichte zum Niu in diesem Forum zwar zur Kenntnis nehmen (und daraus meine Schlüsse ziehen), mangels eigenem Niu kann ich sie aber nicht nachprüfen. Was ich allerdings kann, ist die Informationen aus diesem Forum, von der Niu-Website und aus anderen Quellen zu einem Bild zusammenzusetzen. Und genau das habe ich getan.

Betreffend das Niu-Ladegerät würde mich interessieren, ob an Lennarts Aussage, dass es beim Laden des Niu-Akkus keine CV-Phase gebe, wirklich etwas dran ist. Meine Zweifel an dieser Aussage basieren einerseits auf der Erfahrung, dass eine komplett fehlende CV-Phase zumindest ungewöhnlich wäre, und andererseits auf dem von Forumsmitglied Frudel geposteten Lade-Diagramm, auf dem so etwas wie eine CV-Phase deutlich erkennbar ist. Auch andere, mir vorliegende Informationen lassen mich an Lennarts Aussage (oder an den Angaben von Niu) zweifeln. Beispielsweise ist auf einem Video-Testbericht im Netz das Niu-Ladegerät samt Aufdruck zu sehen. Dem Aufdruck kann man entnehmen, dass der maximale Ladestrom bei 4 Ampere liegt (was auch ungefähr der von Lennart genannten Laderate von 0,14 C entsprechen würde). Zusammen mit den Zellspannungen einer leeren bzw. vollen Zelle lässt sich daraus die durchschnittliche Ladeleistung während der CC-Phase berechnen. Lt. Lennarts Aussage lädt das Ladegerät bis 4,1 Volt Zellspannung, was bei einer 17s-Verschaltung 69,7 Volt Akku-Spannung entspricht. Die maximale Ladeleistung beträgt demnach 69,7 Volt * 4 Ampere = 278,8 Watt. Weiterhin gehe ich davon aus, dass die Zellen aus Sicherheitsgründen nur bis ca. 2,7 Volt entladen werden (Zell-Hersteller Panasonic nennt für Zellen vom Typ NCR18560PF 2,5 Volt als minimale Entladespannung). Bei 2,7 Volt Zellspannung beträgt die Akku-Spannung 45,9 Volt, woraus eine Ladeleistung bei Ladebeginn von 45,9 Volt * 4 Ampere = 183,6 Watt resultiert.

Soweit die Theorie. Jetzt kommt das von Forumsmitglied cactus-online gepostete Lade-Diagramm ins Spiel. Diesem kann man gleich mehrere Dinge entnehmen: zum einen liegt die gemessene Maximal-Leistungsaufnahme des Ladegeräts offenbar bei etwas über 300 Watt. Berücksichtigt man den Ladegeräte-Wirkungsgrad, passt das perfekt zu den oben errechneten 278,8 Watt Ladeleistung bei Ladeschluss. Soweit ist meine Rechnung also schon mal plausibel. Und zum anderen erkennt man an dem Diagramm, dass die Leistungsaufnahme während des Ladens fast linear ansteigt. Es ist also legitim, die durchschnittliche Ladeleistung beim Mittelwert aus minimaler und maximaler Leistung anzusetzen, also bei (183,6 Watt + 278,8 Watt) / 2 = 231,2 Watt. Auf der Niu-Website wiederum steht etwas von 6 Stunden Ladezeit (0-100%). Lässt man über 6 Stunden durchschnittlich 231,6 Watt in den Akku fließen, kommt eine Energiemenge von knapp 1,39 kWh im Akku an. Und genau hier kommt es zu Unstimmigkeiten, denn diese Energiemenge ist deutlich geringer als die von Niu genannte Akku-Kapazität, die lt. Akku-Datenblatt 60 V * 29 Ah = 1,74 kWh betragen soll. Legt man die Zell-Nennspannung von 3,7 Volt zugrunde, kommt man sogar auf 17 * 3,7 Volt * 29 Ah = 1,824 kWh Akku-Kapazität. Zu diesem Wert passen die oben errechneten 1,39 kWh noch weniger. Wo also liegt der Fehler? Dauert das Laden länger als die auf der Niu-Website genannten 6 Stunden? Und wenn ja, gibt es nicht vielleicht doch eine CV-Phase? Oder ist die Kapazität des Akkus geringer als 1,74 kWh? Das wiederum würde nicht zu den Reichweiten passen, auf die Niu-Besitzer hier im Forum schon gekommen sind, und zu den von Niu genannten schon gar nicht. Fragen über Fragen...

Gruß

Michael

[e-Bay-Nutzer]

Bei leerer Batterie dauert das tatsächlich länger und bei gesunden Batterien ist die CV-Phase sehr kurz.

[wiewennzefliechs]

Ok. Halten wir also fest: auf Niu-Angaben ist kein Verlass. Weder stimmt die Ladezeit (angegeben: 6 Stunden, tatsächlich: länger), noch die Zellenzahl des Akkus (angegeben: 180, tatsächlich: 170). Dass man mit einem Akku nicht auf die von Niu angegebenen 80 km Reichweite kommt, dürfte ebenfalls klar sein. Man kann sich also wirklich nur auf das verlassen, was Niu-Besitzer selbst herausgefunden haben. Da du nun der zweite bist, der von einer fehlenden oder sehr kurzen CV-Phase ausgeht, will ich zumindest das mal glauben. Ich will aber auch hinter Frudels Diagramm (dem mit der ausgeprägten "CV-Phase") nicht gleich einen defekten Akku vermuten. Lennarts Aussage, das hier möglicherweise noch das Balancing vor sich hinwerkelt, klingt plausibel.

Gruß

Michael

[Nibbler]

Ich kann bestätigen das die Ladedauer bei meinem > 6 std. ist. Müsste allerdings nochmal genau messen wie lange. Da ich grundsätzlich keine größeren Akkus in der Wohnung liegen haben will, muss ich dazu in den Keller (nur zur Erklärung, eine Uhr kann ich schon lesen ).

[gervais]

Womit wir wieder bei der Netto Kapazität wären , d.h. bei der tatsächlich zur Verfügung stehende Kapazität, die geringer ist als die nZelle x Wh/Zelle lt. Datenbblatt vermuten liesse. viewtopic.php?f=63&t=5153&p=79122&hilit ... A4t#p79122
Es muß daher auch max. nur die durch das BMS festgelegte Entnahmemenge nachgeladen werden.D.h. nicht die gesamte Bruttokapazität.
Ladezeiten sind dafür auch nicht zwingend ein Indikator, denn solange niemand mal die DC seitige Ladung protokolliert, bleibt die tats. Dauer der CV Phase mit sehr niedrigen Strömen erst einmal Spekulation.

[wiewennzefliechs]

Wo wir schonmal dabei sind, können wir noch eine andere Rechnung anstellen:

Der auf dem Diagramm von cactus-online dargestellte Ladevorgang beginnt bei ca. 87% und endet bei 100% der Maximalleistung. Die durchschnittliche Ladeleistung beträgt also (87% + 100%) / 2 = 93,5% der Maximalleistung. Setzt man letztere wie berechnet bei 278,8 Watt an, fließen also im Durchschnitt 261 Watt in den Akku. Der im Diagramm protokollierte Ladevorgang selbst dauert ziemlich genau 4 Stunden. Es müssen also ca. 261 Watt * 4 Stunden = 1,045 kWh in den Akku geflossen sein. cactus-online schreibt außerdem, dass die Ladung bei 31% Ladestand begonnen hat. Die 1,045 kWh entsprechen demnach 69% der Akku-Kapazität. Wenn dem so ist, liegt die rechnerische Akku-Kapazität bei 1,51 kWh. Das wäre dann schon wieder ein Wert, der nicht zu der von Niu genannten Akku-Kapazität passt. Immerhin liegt er näher an 1,74 kWh als die von mir weiter oben errechneten 1,39 kWh. Was wiederum Zweifel an der Akku-Ladestandsanzeige des Niu im speziellen und der Digitalisierung im allgemeinen aufkommen lässt

@gervais: 60 V * 29 Ah ergeben 1,74 kWh. Das ist bereits weniger als wenn man die Kapazität über die Zell-Nennspannung mit 17 * 3,7 V * 29 Ah berechnet. Ich gehe daher davon aus, dass die 1,74 kWh eine Netto-Kapazität sind.

Gruß

Michael

[Eule]

die Zell-Nennspannung mit 17 * 3,7 V * 29 Ah berechnet. Ich gehe daher davon aus, dass die 1,74 kWh eine Netto-Kapazität sind.

Gruß

Michael

Nennspannung bei LiIon Becherzellen immer 3,6 V (nicht 3,7).

1,74 kWh ist die theoretische Bruttokapazität. Etwa 80% davon sind nutzbar, sofern die Zelle auf 4,2 V geladen wird, bei 4,1 V sind es etwa 70%, also roundabout 1,2 kWh.

[wiewennzefliechs]

1,74 kWh ist die theoretische Bruttokapazität. Etwa 80% davon sind nutzbar, sofern die Zelle auf 4,2 V geladen wird, bei 4,1 V sind es etwa 70%, also roundabout 1,2 kWh.

Mit nur 1,2 kWh kommt man aber kaum auf die Reichweiten, die einige Niu-Besitzer in diesem Forum schon erzielt haben. Z. T. waren das deutlich über 50 km (bei normaler Fahrweise), und das ist mit Akku-Kapazitäten unter 1,5 kWh kaum machbar. Ich gehe daher davon aus, dass die nutzbare Kapazität zumindest bei Chinarollern (wo ja an jeder Ecke gespart wird, also auch beim Akku) deutlich höher ist als nur 80% der Bruttokapazität. Die 80% mögen vielleicht auf Elektroautos zutreffen, bei denen der Akku viel teurer ist als bei einem Roller und daher möglichst lange leben soll.

Zum Vergleich: mein Novantic verbraucht ab Steckdose im Schnitt ca. 3,6 kWh auf 100 km (gemessen während mehrerer Hundert Ladungen, normale Fahrweise von 0 bis Vmax, Stadtverkehr, 100 kg Zuladung, wenige Steigungen, Temperaturen zwischen 0 und +30°C). Bei einem geschätzten Lade-Wirkungsgrad von 80% kommen von diesen 3,6 kWh ca. 2,88 kWh im Akku an. Der Cleantron-Akku, mit dem ich derzeit herumfahre, besteht aus 182 Zellen in 14s13p-Verschaltung. Rechnet man mit der Zell-Nennspannung von 3,6 Volt, beträgt die Akku-Spannung 14 * 3,6 Volt = 50,4 Volt. In Verbindung mit 13 * 2,85 Ah = 37,05 Ah ergibt sich eine Akku-Kapazität von 1,867 kWh. Für diesen Akku gibt Emco eine (glaubhafte) Reichweite von 65 km an. Aus den 2,88 kWh, die mein Roller auf 100 km verbraucht, lässt sich ein Verbrauch von 1,872 kWh für 65 km errechnen. Perfekter lassen sich gemessener (!) Verbrauch, rechnerische Brutto(!)kapazität und Hersteller-Reichweitenangabe wohl kaum in Einklang bringen

Sinn der ganzen Rechnerei: Der Niu dürfte einen Verbrauch in ähnlicher Größenordnung wie mein Novantic haben, denn er ist ähnlich groß und ähnlich schwer. Auch hat der Niu-Akku fast dieselbe Kapazität wie mein Cleantron-Akku. Nur die (bei meinem Roller fehlende) Rekuperation bringt dem Niu ein paar Vorteile. Dass diese in der Lage ist, aus 1,2 kWh fast dieselbe Reichweite herauszukitzeln wie sie mein Novantic mit seinen 1,776 kWh erreicht, bezweifle ich aber.

Gruß

Michael

[Eule]

Sinn der ganzen Rechnerei

Alles im grünen Bereich, Michael. Du hast dich nicht verrechnet, und trotzdem passt das:

- Ein paar Prozentpunkte Effizienz könnte z.B. die neue Antriebseinheit bringen (verbaut im NIU und unu).
- Rekuperation, du sagtest es bereits
- 30 kg Unterschied sind auch wieder ein paar Prozentpünktchen...
- ein neuer Akku hat weniger Lade/Entladeverluste, also noch ein Pünktchen und
- es gab übrigens auch Berichte von Niu-Fahrern, die nur 40 km weit kamen (die u.a. schwergewichtigen Gründe sind bekannt)

[wiewennzefliechs]

Wo hast du denn nur immer diese Werte her?

1. Der Novantic wiegt mit 37-Ah-Akku 91 kg. Der Niu 90 kg. Was meinst du mit 30 kg Gewichtsunterschied?
2. Mein Cleantron-Akku ist so gut wie neu. Die Hersteller-Angaben zur Reichweite und zur Kapazität beziehen sich natürlich ebenfalls auf neue Akkus. Wieso also sollte sich da im Hinblick auf Lade-/Entladeverluste ein Unterschied zum Niu ergeben? Auch die verbauten Zellen sind zu ähnlichen Zeiten auf den Markt gekommen: die im Niu-Akku verwendeten Panasonic NCR18650PF gibt es seit 2013. Die in meinem Cleantron-Akku verbauten Samsung INR18650-29E sind seit Ende 2012 auf dem Markt. Qualitativ dürften die vergleichbar sein.

Was die Reichweiten betrifft: die Fahrer, die mit dem Niu nur 40 km weit gekommen sind, dürften mit meinem Novantic unter ähnlichen Bedingungen auch nicht weiter kommen Darum geht es aber auch gar nicht. Wichtig ist, dass der Niu mit dem Novantic vergleichbare Fahrleistungen bietet. Beim Novantic kenne ich Verbrauch, Reichweite und Akku-Kapazität sehr genau. Angesichts ähnlicher Fahrleistungen liegt es nahe, dass für den Niu ähnliche Werte für Verbrauch, Reichweite und Akku-Kapazität gelten.

Gruß

Michael