Neue Akku-"Erfahrungen"

[dexter]

Ich habe gestern abend noch eine neue Info von Emco bekommen: war wohl ein Missverständnis. Mit normalen Strömen wäre das Laden auch bei Minustemperaturen möglich, würde nur länger dauern. Besser wäre natürlich, im warmen Zustand zu laden. Der Techniker hatte wohl gedacht ich wollte eine Schnellladung machen... frage mich wie ich das mit dem 5A-Ladegerät überhaupt machen sollte, klingt ein bischen seltsam, aber egal. Das Thundersky-Manual enthält ja auch Ladestrom-Tabellen bis -35°C und gibt als Standard-Range ab -25°C an.

Trotzdem bzw. umso mehr macht eine Heizung also Sinn. Die Folien unter die Zellen zu legen klingt sehr sinnvoll, aber ich denke auch der Kunststoff wird sich beim Heizen von aussen als ziemlicher Nachteil erweisen -- vor allem bei den beiden "frei" montierten Modulen vorne, da ist ja kein Stahlkasten + Styropor drum. Von daher wittere ich auch ein Problem bei den unterschiedlichen Innenwiderständen von Modul zu Modul, evtl. müsste doch jedes Modul eine eigene Temperatursteuerung haben. Auch wenn die Folien inkl. Isolierung noch unter die Zellen in die Module passen.

Mal hypothetisch: Welche Wärmeleistung bräuchte ich? MEroller, Du hast ja ca. 120W auf 24 Zellen = 5W pro Zelle, aber musst auch durch die Alu-Endplatten heizen, right? 12W-Folien sind bei 20°C Umgebung mit Oberflächentemperaturen von bis zu 80°C angegeben, von daher würde das für den Moduleinbau vielleicht schon zu hoch dimensioniert sein...

[dirk74]

Meine Heizplatte erzeugt so viel Wärme (12 W pro Folie), dass ich die Hand sofort wegziehen muss. Stehen aber die Bleiakkus drauf, sind diese nur handwarm.
Daher denke ich nicht, dass Du Deine Zellen damit verkochst. Es sollten sich nur keine Wärmebrücken bilden.

[MEroller]

Stimme Dirk zu: Wenn entsprechend flächig ein Wärmeempfänger auf der Folie steht heizt sie sich nur marginal über die Temperatur ihres Gegenübers auf. In etwa umgekehrt proportional zur Fähigkeit des Gegenübers, die von der Folie kommende Wärme auch weiter- und abzugeben. Bei einem nicht so doll wärmeleitenden Kunststoffgehäuse wird das dann etwas heißer, als z.B. bei meinen Aluplatten, aber das sollte in diesem Leistungsbereich absolut problemlos sein. Von nur 12W für einen solchen Kasten kann man aber keine Wunder erwarten, d.h. mit nur 1 bis 2h vor Fahrtantritt erst mit dem Heizen beginnen wird vor allem solchen Temperaturen wie diese Woche maximal 1K bis vielleicht 3K Erwärmung bringen. Bei mir reicht das gerade mal für ca. 2,6K Zuwachs. Rechne eher damit, dass es 5 bis 8 Stunden vorher losgehen muss. Mein System kam bisher nach etwa 15h auf eine Erhitzung um 30K. Mehr geht nicht, aber bei -15 hat es maximal noch bis +12°C in der Batterie morgens gereicht. Mir scheint, der Heizwirkungsgrad hat nachgelassen, weil die seitliche Andruckkraft der Isolierschicht nachgelassen hat. Das würde bei Folien UNTER der Batterie sicher nicht passieren, solange die Erde ihre Anziehungskraft nicht verliert

[Idealist]

Meine Gedanken zum Thema Akkuheizung:
Zuerst fand ich es auch am attraktivsten, vorgefertigte Folie(n) zwischen die Akkus zu stecken. Die Kunststoffhülle der Thundersky-Akkus hält laut Datenblatt 200 Grad aus, also kein Problem.
Mir waren zunächst die 120 W von MEroller zu hoch (er peilt ja mindestens 15 Grad an), da mir aufgrund meiner Erfahrungen aus diesem Winter Akku-Temperaturen über dem Gefrierpunkt reichen würden.
Dann habe ich mal anhand der Parameter Heizdauer, gewünschte Temperaturerhöhung versucht, die nötige Leistung der Heizung zu überschlagen. Dabei bin ich vereinfachend davon ausgegangen, dass meine Akkus aus Wasser bestehen. Dabei verwendete ich die Formel Heizdauer=Volumen*Dichte*Spez. Wärmekapazität*Aufheizung in Kelvin/Heizleistung. Da komme ich für meinen Fall (22,5 l Akkuvolumen, 10 Kelvin Aufheizung bei 120 W Heizleistung) auf etwa 8 Stunden. Ich hoffe, diese Formel und Überschlagsrechnung ist soweit korrekt. Also ist die Dimensionierung von MEroller für die Kältewerte in diesem Winter nicht zu hoch gewält.

Inzwischen habe ich vor (vielleicht im Herbst?) dank MErollers hervorragender Vorarbeit eine eigene Heizmatte zu basteln und unter die Akkus zu legen. Die Lösung mit dem Heizkabel scheint mir dabei besser zu sein als vorkonfektioniert Heizfolien, die dann in der Größe nicht optimal passen. Interessant erscheinen mir die Heizkabel mit eingebautem Thermostat zu sein, die bei 5 Grad automatisch einschalten und bei 8 Grad wieder abschalten.

Was denkt Ihr?

[MEroller]

Haha, Du hast die Version von meinem Heizkabel "mit Frostschutz" angeschaut Das hatte ich mir auch überlegt und dann beispielhaft durchgerechnet, ähnlich wie Du, was diese Art des Sägezahnheizens an Heizenergie brauchen würde gegenüber einem einmaligen Aufheizen auf z.B. die 8°C bei -10°Außentemp., und es brauchte einiges mehr für den Sägezahn. Die Erklärung ist auch relativ einfach: Die Wärmeverluste von einem gegenüber der Außentemp. wärmeren Akku sind höher, alls wenn er sich von Zwischenheizen unbehelligt von seiner abendlichen Temp. die Nacht über langsam und immer langsamer auskühlt, und dann in einem Schwung aufgeheizt wird.
Daher bräuchten wir eine wesentlich intelligentere Regleung, die die Aufheizkurven gegenüber Umgebung je nach Außentemp. kennt, als Kennfeld quasi, und von der gewünschten Zieltemperatur und der aktuellen Akkutemperatur rückwärts rechnet, um den geeigneten Einsachaltzeitpunkt zu ermitteln und dann auch einzuschalten. Das mache ich zur Zeit von Hand in Excel und mache das rein Zeitbasiert und aufgrund von Annahmen, was die mittlere Nachttemp. sein wird. Die so ermittelten Einschhaltzeiten programmiere ich dann am Sonntagabend ein in die Zeitschaltuhr und platziere sie dann wieder im Roller.
Heizkabel zum Akku draufstellen kann allerdings Schwierigkeiten machen, da es zu viel Relativbewegung bei hohen Anpresskräften kommt, wenn man über Stock und Stein fährt, was die Isolierung eines Heizkabels mit der Zeit durchscheuern könnte. Solange das Heizkabel einen durchgehenden Schutzleiter hat wie mein Arnold Rak Kabel sollte es zumindest von der Sicherheit her keine unüberschaubaren Riskiken geben, aber es wäre dann eben kaput. Die Folien sind eher für flächige Lasten geeignet.
Selbst bei meiner seitlichen Anordnung mit Anpresskraft nur durch zusätzlich reingequetsche Isolierlagen ist mir ein wenig unwohl, vor allem weil die seitlichen Platten nicht eben sind, sondern Längsrippen haben, die sich wunderbar in die Kabelisolation einarbeiten könnten. Zum Glück gibt es aber so gut wie keine Querbewegungen im Batteriefach eines Zweirads, außer man fällt hin... Aber vertikal kann es bei einem wüsten Übergang schon zu Relativbewegungen kommen.

[dexter]

Wäre schön wenn man das vorher ausrechnen könnte, aber die Formel gilt nur für die Energie, die tatsächlich auch als Heizenergie bei den Akkus ankommt (wenn man den Unterschied zwischen Wasser und Akkuchemie mal vernachlässigt). Ich denke, dass jede Bastel-Lösung (also ohne schon ab Werk in die Zellen integrierte Heizwiderstände) mit unkalkulierbaren Verlusten zu kämpfen hat. Von daher sind die 12W vermutlich wirklich etwas zu schwach, letztlich ist's wohl Trial and Error.

Ich hab gerade nochmal den Roller vorne aufgemacht, um meine Ersatz-Ladebuchse einzusetzen, und von dort auch einen Blick auf das vordere Akku-Modul werfen können. Die beiden vorderen Module sind doch ebenfalls in einem Stahlkasten eingebaut -- eigentlich ja auch klar, sonst wären sie nach unten hin ja gar nicht vor Wasser + Dreck geschützt. Nur soweit ich sehen konnte ohne Schaumstoffdämmung. Aber das bedeutet, eine Lösung mit zwei Heizmatten jeweils auf dem Boden der Stahlkästen, also ohne die Module zu öffnen, wäre doch denkbar. Ein paar Millimeter Platz nach oben sind auch noch, d.h. auch eine einfache Isolation müsste noch drunter passen.

Die Heizkabel mit eingebautem Thermostat waren mir neu, auch eine interessante Option.

[dexter]

Heizkabel zum Akku draufstellen kann allerdings Schwierigkeiten machen, da es zu viel Relativbewegung bei hohen Anpresskräften kommt, wenn man über Stock und Stein fährt, was die Isolierung eines Heizkabels mit der Zeit durchscheuern könnte.

Ich glaub das wäre kein Problem bei mir, die Module stehen nicht lose in den Kästen sondern sind mit verschraubten Bügeln auch nach oben fixiert. Da dürfte sich selbst auf Rappelstrecken nichts bewegen. Aber der flächige Kontakt der Folien, und auch die geringere Stärke, sprechen doch eher für Folien.

[MEroller]

Ich hatte mir die Mühe gemacht und die mittlere spezifische Wäremkapa meiner GBS Zellen approximiert. Dabei kam ich auf ca. 146J/(kg*K). Ich hatte damals auch nur das adiabate Aufheizen betrachtet, sprich ohne Wärmeverluste nach außen, aber habe dann einfach x% Verluste mit einkalkuliert. So richtig getaugt hat das alles aber nicht. Arst mit den reell gemessenen Aufheiz- und Abkühlkurven konnte ich dann die verschiedenen Heizstrategien durchrechnen.

[greenline]

Hallo Fachleute,

ich möchte mal wissen, warum z.b. bei den Pedelec Akkus ein 2. Minuspol als Ladepol vorhanden ist, also insgesamt 3 Stecker am Akku...?

Ist das bei Euren großen Roller auch so?

Die Stecker zu meinem LiFePo 36V, 20 AH haben nur einen + und einen- Pol. Also sowohl Entladung bei Fahrt als auch die Aufladung erfolgt
über den selben Stecker. Hab mal gehört, das sich dies auf Dauer nachteilig für Akku auswirkt, warum und was könnte ich tun?
Mein Akkupack ist verpackt und hat viele kleine einzellne Tütenzellen, da möchte ich nicht unbedingt rumbasteln dran.

[STW]

Die Lösung mit 3 Anschlüssen findet man am ehesten bei integrierten BMS-Lösungen. Ein Pol ist gemeinsam, einmal geht es zum Entladen über eine Baugruppe mit Überstromschutz, und einmal zum Laden über die Baugruppe mit Üerspannungsschutz.