Starker Einbruch der Akkuspannung unter Last

[slowcoaster]

Hallo liebe Akku-Experten,
ich hätte da mal eine Frage zu den Akkus unserer frisch eingetroffenen Citycocos:
Leider konnte ich sie wg. noch fehlender Kennzeichen noch keinem längeren Test unterziehen, um die tatsächliche Reichweite zu ermitteln. Allerdings wundere ich mich über den starken Spannungseinbruch unter Last. Die Eckdaten der Akkus sind 60 V 20 Ah verteilt auf 80 Zellen und der Motor hat eine Dauerleistung von 1,27 kW bei 304 r/m. Über seine Maximalleistung konnte ich bisher nichts herausfinden. Max. Drehmoment sind 70,7 Nm bei 77 r/m, falls diese Info auch von Bedeutung ist.
Auf den Displays der Roller wird die Systemspannung dauerhaft angezeigt. Nach dem Voll-Laden betrug sie 67 V, nach wenigen gefahrenen Metern allerdings bereits nur noch 65-66 V und der erste der 6 Füllstandsbalken verschwand auch direkt. Bei höherer Last (Vollgas am Hang) bricht die Spannung bei dem einen Fahrzeug inzwischen bis auf 61 V, bei dem anderen sogar auf bis zu 59 V ein. Im demontierten Ruhezustand mit einem Voltmeter gemessen haben sich die Batteriespannungen heute zwar wieder auf 62,5 bzw. 64 V eingependelt. Das kommt mir allerdings auch sehr wenig vor für die knappen 10 km, die beide jetzt auf der Uhr haben. Der Reichweiten-Test steht aber ja auch wie gesagt noch aus.
Was mir jedoch Sorgen macht, sind die beschriebenen Spannungseinbrüche. Denn wenn ich von 16 Zellen in Reihe ausgehe, würden 59 V ja eine Spannung um die 3,7 V je Zelle bedeuten, was wiederum bereits einem nahezu leeren Füllstand gleichkäme. Als ich die Akkus ausgepackte, hab ich übrigens eine Spannung von 57 bzw. 58 V gemessen, was wohl noch keine Tiefentladung wäre, aber auch nicht gerade optimal. Sind da evtl. einzelne Zellen defekt, welche die Systemspannung in den Keller ziehen? Da ich nicht vom Fach bin würde ich mich über eine neutrale Einschätzung von euch zu den Werten sehr freuen. Den Aussagen meines Händlers kann ich leider nicht trauen

[vsm]

[...]Denn wenn ich von 16 Zellen in Reihe ausgehe, würden 59 V ja eine Spannung um die 3,7 V je Zelle bedeuten, was wiederum bereits einem nahezu leeren Füllstand gleichkäme. [...]

3,7 V ist die Nennspannung einer gewöhnlichen Einzelzelle. Von einem SOC von 0 % ist bei etwa 2,5 V / Zelle auszugehen, von einem SOC von 100 % bei 4,2 V / Zelle.

Bezogen auf die 16 S also:
100 % = 67,2 V
0% = 40 V

20 Ah bei insgesamt 80 Zellen (also 5 P) halte ich für ziemlich unwahrscheinlich. Bist Du Dir bei der Anzahl sicher? 60 V / 20 Ah Akkus aus 18650er Zellen werden normalerweise in 16S8P ausgeführt. Von der Anzahl der parallelen Strings ist wiederum die Belastung pro Zelle und damit der Spannungseinbruch unter Last abzuleiten.

Ausgehend von 1270 W elektrischer Motorleistung bei 60 V sind wir bei gut 1 C Belastung für einen 20 Ah Akku. Wie Du der nachfolgenden Grafik entnehmen kannst, kommt man da ganz schnell auf eine Spannung von unter 3,7 V pro Zelle unter Last.

[slowcoaster]

Danke für die Aufklärung, vsm!
Dachte schon, ich hätte auch noch Schrottakkus bekommen. Aber deine Grafik zeigt das ja sehr deutlich, wie die Spannung unter Last in den Keller geht Hatte bei meiner Recherche gestern nur eine Tabelle gefunden, die mir 3,6V bei Lithium-Zellen als leer angibt. Kann sie jetzt grad nicht mehr finden (Nachtrag: hier war's https://www.taschenlampen-forum.de/thre ... mah.13542/)
Die Zellenanzahl habe ich meiner technischen Doku entnommen. Der Zelltyp steht allerdings nicht dabei, nur Lithium. Vielleicht ist das aber auch nur ein Übertragungsfehler und diese Zahl gilt nicht für die angegebenen 20Ah- sondern die 12Ah-Variante der Akkus. Würde rechnerisch ja hinkommen. Hab's mir (wg. Siegelbruch) bisher noch verkniffen, den Akku aufzuschrauben und nachzuschauen.
Hätte mich aber besser mal gleich mit ner Frage an's Forum gewandt, statt hier mit meinem Halbwissen Verwirrung bei den Lesern zu stiften Aber vielleicht sind andere Neulinge ja auch irritiert von ihrer Boardcomputeranzeige und freuen sich dann über diesen Thread zum Thema. Ich bin jetzt jedenfalls beruhigt und werde die offenbar sehr nervöse Akkufüllstandsanzeige künftig auch mit etwas mehr Gelassenheit betrachten.

[Alf]

Die " nervöse Accufüllstandsanzeige " hat ja recht, was man ja auch an VSM´s Grafik ablesen kann.
20AH sind arg wenig für 1,5kW Motorleistung, weil ja bei 60 Volt 25 Ampere beansprucht werden, wenn die Batterien jetzt parallel geschaltet wären, wäre alles insoweit auch alles Tipitopi, wenn die Verdrahtung der Spannungsquelle optimal wäre. Ich würde hier mindestens 10mm² veranschlagen, mehr wäre besser.
Auch diesen Aspekt würde ich ins Auge fassen.

[slowcoaster]

Bei der Füllstandsanzeige hätte ich's softwareseitig anders gelöst, um den Kunden nicht zu verunsichern. Die scheint einfach nur mit der Spannungsmessung gekoppelt zu sein und keine weiteren Faktoren wie Strom und Zeit zu berücksichtigen. Aber wenn man's weiß, kann man sich daran sicher gewöhnen. Ansonsten hat Harry in seinem Harley-Thread ja bereits eine prima Lösung mit Coulometer vorgestellt.
Die hohe Akkubelastung hat mich auch schon beschäftigt, Alf. 20Ah sind wirklich nicht viel, aber soweit ich das bis jetzt beobachtet habe, sind 1 C wohl quasi Standard bei den eRollern. Ein größerer Akku wäre wirklich schöner gewesen. Vielleicht rüste ich tatsächlich mal einen Zweiten nach. Dafür wäre dann aber tatsächlich eine neue Verkabelung nötig, denn die jetzige ist mit 2,5mm² schon derart unterdimensioniert, dass man sich kaum traut, längere Strecken unter Volllast zu fahren

[Alf]

Sicher wird die " Accufüllstandsanzeige " nach der Accu-Spannung berechnet. Anders gehts ja nicht.
Ein Coulombmeter wiederum mißt ja nur das rein und raus. Während der Fahrt interessiert mich allerdings nur der Füllstand der Accus.
Alles andere ist für mich Spielerei, weil ich im Kopf leicht überschlagen kann wie jetzt die Accuspannung mit der Kilometerleistung zusammen hängt.
Dann kann ich entscheiden ob ich weiterfahre, oder mich dem " No Return " nähere und umkehren muß, oder Zwischenladen kann.
Bei Deinem Gerät ist allerdings Deine 1C-Regel weit überschritten, denn man muß davon ausgehen das der Accu sehr lange mit dem 1,25-fachen belastet wird. Beim NIU ist das durch die innovative BOSCH-Technik etwas anders.
Da werden nur ganz kurzfristig zum Beschleunigen mehr als 1C abgerufen, um danach auf 0,5C und meist noch weniger abzufallen.
Mir gefällt das deutlich besser.

[Harry]

Hallo Alfred,

da kennst du das Coulometer noch nicht.

[slowcoaster]

@Alf: Da die Spannung unter Last stark schwankt, finde ich sie wie gesagt nur bedingt aussagekräftig - zumindest während der Fahrt. Jemand, der wie du viel Erfahrung und technisches Verständnis hat, kann diese Information natürlich entsprechend interpretieren. Aber für Otto-Normal-Fahrer ist das nicht gerade beruhigend, wenn die Restkapazität schon nach wenigen km auf 60% sinkt. Aber da hat der Hersteller vermutlich einfach an Messtechnik und Programmieraufwand sparen wollen.
Das mit dem Bosch-Motor ist ja interessant. Weißt du wie der das macht, die Akku-Belastung so gering zu halten? Ich hätte gedacht, dass dieser C-Faktor eine rein rechnerische Größe ist und dass es nur auf ein möglichst günstiges Verhältnis von Akku-Kapazität und Motorleistung ankäme.

@Harry: Ich glaube, so ein Coulometer werde ich mir auch mal gönnen. Da ist ja wirklich alles dran, was man sich an Infos wünscht. Danke nochmal für den Tipp!

[Harry]

Hallo,

Das Gute bei dem Coulometer ist, dass die Restkapazität sogar wieder steigt wenn es stark bergab geht und die Rekuperation arbeitet. Den höchsten Wert, den ich bisher abgelesen habe, waren 15A, die in den Akku flossen.
Die untere Zeile auf dem Messinstrument ist leider etwas klein ausgefallen und nur für gute Augen ablesbar.
Die Restfahrzeit bei aktueller Leistung hätten die Entwickler sich sparen können und dafür die untere Zeile entzerren.
Für den Preis aber eine absolute Kaufempfehlung.
Coulometer

[slowcoaster]

Danke für den Link, Harry!
Ist ja echt ein Schnäppchen für das kleine Geld. Werde mich wahrscheinlich im Winter mal damit befassen. Momentan warten noch so viele andere Projekte auf Fertigstellung. Aber Lieferzeit aus China sind ja auch ein paar Wochen. Müsste die dann vermutlich auch direkt am/im Akku montieren, da wir unsere nach der Fahrt zum Laden mit ins Haus nehmen, oder? Lenkermontage des Displays wäre dann wohl nicht drin, aber das macht nichts. Hauptsache man hat überhaupt eine Informationsquelle.