Akkuheizung vor allem auch Lebensverlängernd für LiFePO4

[STW]

Die C-Last hätte ich jetzt auch als erstes ins Auge gefaßt. Es wäre aber toll, wenn wir da mal von anderen E-Fahrern noch eine Aussage bekämen. Die E-Autofraktion hat ja z.T. ähnlich hohe C-Last wie Du, aber ich habe nicht alle Threads zur Langzeitstabilität verfolgt bzw. aus der Erinnerung heraus auch wenig Aussagen zu insgesamt nachlassender Leistungsfähigkeit im Kopf.
Eine passende Feststellung würde zumindest Dimensionierungsfragen unterstützen.

[mcfrech]

Danke , dann kann ja der Herbst bzw der Winter kommen , ab Montag geht's los , MfG und danke.

[Night Hawk]

Die C-Last wird es sein bei mir (bis zu 4C Spitze, 3C mal ein Paar Minuten bergauf, aber sonst auch eher 1,5 bis 2C), plus GBS hat gegenüber der ursprünglichen TS-Chemie auf einen anderen Elektrolyten gesetzt, der vielleicht etwas weniger langzeitstabil ist.
Aber es sind ja die vielen "C's", die den "EV-grin" auslösen Bin halt C-süchtig

Hallo MEroller,

ich halte das Schielen nach dem c-Wert für sehr wichtig,
aber dabei darf man die RGT-Regel für chemische Reaktionen
nicht außer Acht lassen - denn auch Batterie-Chemie ist ja Chemie.

Zitat: "Sie besagt, dass chemische Reaktionen bei einer um 10 K
erhöhten Temperatur doppelt bis viermal so schnell ablaufen."

http://de.wikipedia.org/wiki/RGT-Regel

Anders formuliert: Bei 10 Grad kälterer Zellentemperatur muß der c-Wert
doppelt bis viermal so groß "gewichtet" werden. Jedenfalls im Prinzip.

Wegen dieses von mir schon lange vermuteten Zusammenhangs habe ich
schon lange vor der Kenntnis der hier verlinkten Studie vermutet, daß
LFP-Zellen bei Kälte nicht nur weniger leisten, sondern auch schneller
Schaden nehmen durch hohe c-Werte.

Beim Laden berücksichtigt man das ja teilweise schon, indem die Ladeströme
begrenzt werden. Will man die Entladeströme nicht ebenso begrenzen,
führt an einer Akkuheizung letztlich kaum ein Weg vorbei.

Natürlich kann man mit größeren Akkukapazitäten ebenfalls ein wenig gegenwirken,
aber irgendwann ist mit Kapazitätsreserven ja Schluß.

Ich bin aber froh, daß ich das jetzt auch mal in einer Studie gefunden habe,
denn bislang hatte ich da wenig Überzeugungsarbeit leisten können.

Wie groß der Effekt genau its, ob doppelt oder vierfach je 10 Grad,
kann ich natürlich nicht genau sagen. Hier suche ich noch genauere
Infos. Und natürlich Erfahrungswerte.

Die verlinkte Studie bezog sich ja auch auf eine ganz spezielle LFP-Chemie.
Bei anderen Chemien kann es da durchaus Abweichungen geben,
auch wenn das Prinzip der Kälteprobleme wohl gleich bleibt.

@Night Hawk: Hier die Aufheizkurve meines 120W Heizkabels, von denen ca. 110W links und rechts an den Alu-Enplatten meiner 4er Zellpacks ankommen. Vielleicht hilft es bei der weiteren Auslegung...

Danke für die Neuverlinkung dieser nützlichen Grafiken.
Der dortige Thread war einer der Gründe, warum ich per google überhaupt hier im Forum gelandet bin.
Interessant wäre noch zu wissen, wie gut Deine Wärmedämmung ist.
Da ich beim Akku ja etwas Platz gespart habe, habe ich die Chance, meine Armaflex-Schaumstoffmatten
noch im Akkufach zu verbauen, was bei Winston aussichtslos gewesen wäre.
Ich hatte bei Winston sogar erwogen, die Matten auf der Außenseite des Akkufachs aufzukleben.
Die dann allerdings vor Feuchtigkeit und Dreck zu schützen wäre deutlich schwieriger geworden.
Darum vermute ich mal, daß Du aus Platzgründen keine besonders wirkungsvolle Wärmedämmung hast?

Dein Akku wiegt ja auch ca. das doppelte von meinem - da muß natürlich auch etwa die doppelte
Heizenergie zugeführt werden für die gleichen Wärmeeffekte.

Night Hawk

[MEroller]

Interessant wäre noch zu wissen, wie gut Deine Wärmedämmung ist.

Zwischen Batteriewannen-Wand und Heizkabel ist 5mm Styropor mit Richtung Heizkabel liegender Alu-bedampfter Kunststofffolie drauf - Trittschalldämmung und Bodenisolierung in einem. Das Heizkabel ist also eingeklemmt zwischen dieser aluminierten Folie und den Alu-Stangpressplatten, mittels denen die 4er-Packs zusammengespannt sind. Auf der linken Seite ist es eine solche Schicht Trittschalldämmung, und rechts sind es zwei bis vier, um die unterschiedliche Batteriebox-Breite auszugleichen und dem Kabel auch rechts einen satten Kontakt zu den Alu-Endplatten zu ermöglichen.
Nicht isoliert sind vorderes und hinteres Batterieende, noch ist was zwischen Wannenboden und Batterie, außer doppelseitiges Klebeband, mit dem die Batterieblöcke am Boden fixiert sind. Nach oben war der Batteriekasten damals noch offen, inzwischen hat der komplett ein dünne gummierte Matte drüber, so dass die Wärme länger erhalten bleibt.

Hier noch das Bild vom linksseitigen Mäander vor dem Einbau:

Unter der aluminierten Folie ist 5mm Styropor. Die Mäander sind genau auf die Zellblock-Endplatten abgestimmt, und 6 davon gibt es der Länge nach. Das Heizkabel ist mit Alu-Klebeband auf der Folie fixiert.

Die Temperaturkurve geht auch noch weiter, denn das Abkühlen habe ich damals auch gemessen und mitgeschrieben. Und die nicht gerade gute Isolierung ist durch den recht steilen Temp.-Abfall gut zu sehen:


Heute Abend waren nach Zwischenladen 36°C in der Batterie, rein solar den Tag über und dann durch das Zwischenladen noch ein bisschen stärker aufgewärmt. Die Fahrten heute Abend waren damit die reine Freude, die GBs fühlen sich da Pudelwohl

[Night Hawk]

Hallo MEroller,

danke für diese recht ausführlichen Informationen!

Natürlich ist vor allem die Raumaufteilung zwischen Akku und Wärmedämmung immer ein Kompromiß.
Dein Roller hat ja soweit ich weiß ca. 5000 Watt und Du schreibst ja in der Signatur,
daß der ca. 8 kWh pro 100 km braucht, also vermutlich ca. 4 kWh Akkuenergie speichert
und ca. 50 km weit kommt - jedenfalls bei Vollgas.

Speichert also etwa das Doppelte meines Rollers, hat aber etwa dieselbe Reichweite,
nur eben deutlich höhere Geschwindigkeit.

Da brauchst Du natürlich eine Menge Energie und kannst nicht einfach Akkus kleiner
machen, nur damit die Isolierung dicker wird. Immerhin steigt die "innere Erwärmung"
beim Entladen ja mit dem Quadrat der entnommenen Leistung an, also obwohl sich das
bei Dir auf die doppelte Akkukapazität verteilt, hast Du mindestens die 4-fache
innere Erwärmung wie mein Roller.

Da muß man im Hochsommer natürlich schon aufpassen, daß die Wärmeisolierung nicht
allzu gut wird und der Akku wegen Übertemperatur Schaden nimmt. Manche Roller,
z. B. auch der neue Prototyp von BMW haben ja sogar eine Akkukühlung vorgesehen.

Wo genau hast Du eigentlich Deine Temperaturwerte gemessen?

[Night Hawk]

Super Foto: Alf beim Night-Hawk-Ignorieren (laut seiner selbstironischen Signatur)

[joggel83]

Zu Geil,Ich stell mir das grad bildlich vor .SW joggel

[MEroller]

Dein Roller hat ja soweit ich weiß ca. 5000 Watt und Du schreibst ja in der Signatur,
daß der ca. 8 kWh pro 100 km braucht, also vermutlich ca. 4 kWh Akkuenergie speichert und ca. 50 km weit kommt - jedenfalls bei Vollgas.

Theoretisch sind ca. 2,88kWh drin (72V x 40Ah), realistisch nutzbar ca. 2,5kWh. Die 7,6 bis 8kWh/100km sind die Ladeenergie ab Steckdose (bzw. inklusive ca. 10m Zuleitung aus dem Keller), von der nur ca. 72% in der Batterie ankommen... Batterie-Energieverbräuche variieren zw. 35Wh/km bei gaaanz sachter Fahrweise bis zu über 60Wh/km bei wüstem Stop & Go und Fahren ohne jede Selbskasteiung.

...hast Du mindestens die 4-fache innere Erwärmung wie mein Roller.

Max. 3K pro Fahrt von 13km erwärmt sich die Batterie. Darauf kann man nicht sehr bauen zum Akku heizen, und im Hochsommer ist mehr die Sonneneinstrahlung tagsüber für Batterietemp. bis zur Heimkunft von 40°C verantwortlich.

Wo genau hast Du eigentlich Deine Temperaturwerte gemessen?

Mittig zwischen Zellreihe 3 und 4 (von 6, von hinten gezählt), ca. 30mm unter dem obreren Zellenrand. Der Sensor ist mittels Allfolie fest da drin verkeilt, um möglichst gute und gleichmäßige Wäremübertragung zu erhalten.

[MEroller]

Zum Thema Akkuheizung habe ich diese Woche einem MTZ-Artikel (Motor-Technische Zeitung) eine interessante Info entnommen, die allerings mit etwas Nachdenken auch absolut plausibel ist. Die Frage ist ja, wo man besten die Heizung platziert, um eine schnelles Durchwärmen der Zellen zu erreichen.
Da unsere meist prismatischen Zellen auch in Lagen aufgebaut sind ist die Wärmeleitfähigkeit in Lagenrichtung weitaus besser als quer oder gar längs dazu, weil da sehr viele eher isolierende Trennschichten zwischen drin sind. Die Kupfer / Alu / Graphitschichten der Elektroden dagegen leiten die Wärme ganz hervorragend.

Der ideale Ort zum Heizen ist somit der Boden der Zellen, weil dann die Wärme parallel in den Elektroden nach oben wandern kann, ohne von vielen Isolatorschichten gehemmt zu werden. Hätte ich das schon früher gewusst, dann hätte ich mich noch viel intensiver nach geeigneten Aquarienheizmatten umgesehen, die ich in einem Sandwich auf dem Boden des Batteriekastens verteilt hätte.

Hätte, wäre, wenn... Andererseits habe ich mit den unisoliert auf dem Kastenboden stehenden Zellen an heißen Sommertagen noch eine gewisse Kühlwirkung.

[MEroller]

Glück gehabt, Alfred Oder eben einen guten Instinkt. Die seitlich hervorlugende Heizmatte würde mir allerdings auch etwas Sorge bereiten, bzw. die scharfe Blechkante, um die sie sich biegen muss. Es WÄRE (da ist es wieder...) ggf. möglich gewesen, das Blech ebenfalls etwas breiter gemacht zu haben und in gleicher Weise am Rand hochgebogen zu haben?

Nun ja, für den nächsten E-Roller in 2 Jahren könnte man solche Erkenntnisse dann umsetzen, außer es würde der BMW C evolution-Panzer (wenn ich bis dann im Geld schwimmen würde )...