NIU N-Qi-GTS & M-Qi-GT 04/2020

[GLIWICE]

Bei gleicher Leistung bedeutet mehr Spannung weniger Strom. Damit weniger I-Quadrat*R-Verluste, also weniger Verluste im Akku, Controller, auf den Leitungen, ... Damit leicht höhere Reichweite, bessere Beschleunigung, unempfindlicher gegen Kälte. Mehr Spannung hat Vorteile.

Wenn dass so ist, dann verstehe ich nicht warum NIU als doch recht moderner Hersteller noch mit 48V und 60V Systemen arbeitet, bzw. jetzt bei der neuen Qi Generation nicht auf moderne 72V oder 96V Systeme umgestellt hat.

Motoren und Controller für 72V und 96V sind doch schon ausreichend in China verfügbar, oder ?

Nun, 60V und mehr ist halt Niederspannung. D.h. eine Rollermechaniker darf da nicht mehr ran ohne das er eine "Spezialausbildung" hat.
Privat darf man natürlich weiterhin alles. Da kann man auch lustig am 800V Porsche Sschrauben;-)
Akkus mit hoher Spannung haben z.B. den Nachteil, dass man bei gleicher Kapazität weniger Parallelstränge hat. Es ist daher schwieriger eine möglichst große Zahl an Zellen separat zu überwachen.
Was viele nicht wissen: Die Belastung pro Zelle beim Laden und Enladen ist für jede Zelle bei höheren Spannungen nicht geringer!

[STW]

In der Tat ist das ein Kompromiss aus der Frage, wie viele Zellen schalte ich parallel (je mehr parallel, desto geringer deren Innenwiderstand, und desto geringer die Stromstärke pro Zelle), wieviel in Reihe. Mehr Spannung bedeutet komplexeres BMS und weniger Platz für parallele Verschaltungen. Und dann heißt es rechnen, was günstiger ist und welche Zellen in welcher Kapazität mit welchem Innenwiderstand verbaut werden können.

Schon bei 60V-Nominalspannung benötigt man (also der gewerbliche Schrauber) den Hochvoltschein, 17 Zellen in Reihe haben in vollgeladendem Zustand um die 70V. Bei 48V Nominalspannung mit 13 Zellen ist man unter 60V.

[GLIWICE]

In der Tat ist das ein Kompromiss aus der Frage, wie viele Zellen schalte ich parallel (je mehr parallel, desto geringer deren Innenwiderstand, und desto geringer die Stromstärke pro Zelle), wieviel in Reihe. Mehr Spannung bedeutet komplexeres BMS und weniger Platz für parallele Verschaltungen. Und dann heißt es rechnen, was günstiger ist und welche Zellen in welcher Kapazität mit welchem Innenwiderstand verbaut werden können.

Schon bei 60V-Nominalspannung benötigt man (also der gewerbliche Schrauber) den Hochvoltschein, 17 Zellen in Reihe haben in vollgeladendem Zustand um die 70V. Bei 48V Nominalspannung mit 13 Zellen ist man unter 60V.

ähm nein.
Es ist leider ein Märchen das das bei einem Akku mit höherer Nennspannung die Strombelastung der Zellen sinkt Bei zwei Akkus (mit jeweisl 48V und 60V) der selben Kapazität ist auch die Anzahl der Grundzellen gleich. Die Spannung der einzelnen Zelle ist "chemisch festgelegt". Wird nun von beiden Akkus die selbe Leistung abgerufen, sieht auch jede Zell im inneren im Durchschnitt (je nach Innenwiederstand der einzelnen Zelle (schwankt mit der Herstellung)) den selben Strom. Ganz egal wie viele in Reihe und Parallelgeschaltet sind!
Die 60V haben schlussendlich nur einen Vorteil für alle Systeme die Ab dem Akku kommen. Höhere Spannung=geringerer Strom bei vergleichbarer Lesitung=dünnere Kabel usw. usw. Und in der Regel geringere Thermische Verluste.

Aber nochmal für eine Zelle ist es völlig egal ob der Akku 48V oder 800V hat (bei gleicher Kapazität). Bei gleicher abgerufener Leistung bleibt der Strom Pro Zelle bei jedem Akkusystem gleich.

PS: ich hoffe das war verständlich und ich hab beim schreiben keine Verständnisfehler eingebaut
PSPS: will man mehr Leistung rein stecken der raus holen, kann man dies nur indem man die Kapazität erhöht und so jede Einzelzelle entlastet. Man kann natürlich auch die Zellchemie optimieren und diese Stromfester machen. D.h. Zellen entlasten geht nur über mehr "Masse" an Zellchemie!

Das mit dem Hochvoltschein bei Niederspannung im Gewerbe stimmt natürlich (der hat witzigerweise nichts mit Hochvolt zu tun, dafür braucht man einen anderen Schein )

[STW]

Ähm nein. Erst dachte ich, wir reden nur aneinander vorbei und haben sinngemäß das gleiche geschrieben, und jetzt bin ich mir nicht mehr so sicher ... Von daher mal mit Praxisberechnung:

Wir nehmen als Beispiel einen Roller mit 3KW Leistung. Bei Abruf der vollen Leistung gilt:
60V -> 50A werden vom Akku geliefert
48V -> 60A (gerundet) werden vom Akku geliefert

Nun nehmen wir mal an, mein 60V-Akku besteht aus 17s und 10p. Der Maximalstrom pro Zelle ist dann 5A.

Der Designer sagt: hey, wo ich 170Zellen habe kann ich doch statt 60V auf 48V konfigurieren, und nehme 13s und sogar 13p, weil es der Platz hergibt. Jetzt sind wir knapp unter 5A, bei 12p wären es genau 5A.
Das gilt aber alles nur, wenn wir von gleichen Zellen ausgehen. In der Praxis guckt der Ingenieur nach maximaler C-Last, Innenwiderstand (ggf. auch in Abhängigkeit vom Ladezustand), Lebensdauer laut Datenblatt in verschiedenen Konstellationen, und dann kommt noch der Betriebswirt. Und natürlich: je weniger Zellen verbaut werden müssen, desto geringer ist die Fehleranfälligkeit. Niu setzt nicht umsonst unterschiedliche Zellen ein, und m.E. haben die da ein recht gutes Händchen bewiesen bei der Zellenauswahl.
In Konstellationen mit Blockakkus (also die bei Selbstbauern gebräuchlichen fetten LiFePO4-Blöcke) hat man da weniger Sorge: mehr ist immer besser. Da nimmt man 16 oder 20 Blöcke mit einem Ah-Wert, der Platz- und Portemonaie-kompatibel ist.

[patba]

Aber nochmal für eine Zelle ist es völlig egal ob der Akku 48V oder 800V hat (bei gleicher Kapazität). Bei gleicher abgerufener Leistung bleibt der Strom Pro Zelle bei jedem Akkusystem gleich.

Da hast jetzt aber Du einen Denkfehler, Kenngrößenfehler oder auch nur Erklärfehler drin.
P=U*I
oder ausgeschrieben
Leistung = Spannung * Strom
(zumindest bei Gleichstom)

Wenn man also die GLEICHE Leistung bei DOPPELTER Spannung abruft, so HALBIERT sich der Strom.

Ich vermute, Dein Denkfehler steht in dem Zusammenhang mit dem öfter unbekannten Sachverhalt, dass ein Akku mit gleicher Kapazität, aber doppelter Nennspannung den doppelten Energieinhalt hat. Wenn man 2 identische Zellen (mit identischem Energieinhalt) seriell schaltet, bleibt die Kapazität des entstehenden 2S-Akkupacks gleich der der Einzelzellen, die Nennspannung verdoppelt sich aber, wie auch der Energieinhalt.

Kapazität (üblicherweise in der Einheit Ah) und Energieinhalt (üblicherweise in kWh) sind zwei verschiedene Dinge.

Patrick

[GLIWICE]

Aber nochmal für eine Zelle ist es völlig egal ob der Akku 48V oder 800V hat (bei gleicher Kapazität). Bei gleicher abgerufener Leistung bleibt der Strom Pro Zelle bei jedem Akkusystem gleich.

Da hast jetzt aber Du einen Denkfehler, Kenngrößenfehler oder auch nur Erklärfehler drin.
P=U*I
oder ausgeschrieben
Leistung = Spannung * Strom
(zumindest bei Gleichstom)

Wenn man also die GLEICHE Leistung bei DOPPELTER Spannung abruft, so HALBIERT sich der Strom.

Ich vermute, Dein Denkfehler steht in dem Zusammenhang mit dem öfter unbekannten Sachverhalt, dass ein Akku mit gleicher Kapazität, aber doppelter Nennspannung den doppelten Energieinhalt hat. Wenn man 2 identische Zellen (mit identischem Energieinhalt) seriell schaltet, bleibt die Kapazität des entstehenden 2S-Akkupacks gleich der der Einzelzellen, die Nennspannung verdoppelt sich aber, wie auch der Energieinhalt.

Kapazität (üblicherweise in der Einheit Ah) und Energieinhalt (üblicherweise in kWh) sind zwei verschiedene Dinge.

Patrick

ich rede natürlich von Kapazität in Wh = Energiegehalt. Was im Zusammenahalt auch leicht zu erkennen und erklärt war. Das Kapazität üblicherweise die Einheit Ah trägt ist schmarrn . Daher ist die Aussage das ein Akku gleicher Kapazität mit doppelter Spannung den doppelten Energiegehalt hat mehr als nur schwammig. Kannst ja meinen Beitrag nochmal lesen und deine Ah im Kopf durch Wh ersetzten. Dann ergibt mein Text oben ja vielleicht sinn

PS: Das P=U*I ist ist mir klar und ich hab auch ie was anderes behauptet

[GLIWICE]

Wir nehmen als Beispiel einen Roller mit 3KW Leistung. Bei Abruf der vollen Leistung gilt:
60V -> 50A werden vom Akku geliefert
48V -> 60A (gerundet) werden vom Akku geliefert

Nun nehmen wir mal an, mein 60V-Akku besteht aus 17s und 10p. Der Maximalstrom pro Zelle ist dann 5A.

Der Designer sagt: hey, wo ich 170Zellen habe kann ich doch statt 60V auf 48V konfigurieren, und nehme 13s und sogar 13p, weil es der Platz hergibt. Jetzt sind wir knapp unter 5A, bei 12p wären es genau 5A.

hä und was soll mir das jetzt sagen? Du hast geschrieben das je nachdem wie viele Zellen man in Reihe oder Parallell schaltet die Zelle mit weniger oder mehr Strom belastet wird. Richtig? Und ich habe geschrieben das dem nicht so ist, sondern das bei vergleichbarer Zellanzahl der Strom pro Zelle immer der selbe ist. Richtig verstanden?
Sind das unsere beiden Thesen?

Dann rechnest du ein Praxibbeispiel mit dem Ergebnis das der Strom der selbe ist pro Zelle. Durch viele grobe Rundungsfehler halt nicht ganz
Hier nochmal etwas genauer:
2 Akkusysteme der gleichen Größe (also den gleichen Wh) aus jeweils 221 Zellen (z.B. 18650 mit 3,7V). Werden mit 3000W belastet.
Ein "60V" a 17seriell 13 parallel = 62,9V Nennspannung bei 3000W daher 47,69A
Ein "48V" s 13seriell und 17 parallel 48,1V Nennspannung bei 3000W daher 62,37A

Bei dem 60V Akku teilen sich die 47,69A auf 13 Zellstränge auf, ergibt 3,67A pro Zelle.
Bei dem 48V Akku teilen sich die 62,37A auf 17 Zellstränge auf, ergibt 3,67A pro Zelle.

Hab ich irgendwas total missverstanden auf was ihr hinaus wollt?
PS: das es noch andere Zellchemien gibt und dann alles ganz anderes ist ist mir klar. Und das am Ende der BWLer bestimmt was wie wo gebaut wird, weil man 5ct sparen kann ist mir auch klar
Ich will doch nur das ihr versteht, dass es im Akku am Ende darauf ankommt wie es der einzelnen armen Zelle geht und das der die Spannung des Akkus egal ist (vernünftiges BMS vorrausgesetzt).

Daher jetzt nochmal die Preisfrage: Könnte man den Porsche Taycan mit seinem 800V System doppelt so schnell laden wie z.B. ein Tesla S mit 400V, wenn die Zellchemie die selbe wäre? Gibt ein Like als Preis

[patba]

ich rede natürlich von Kapazität in Wh = Energiegehalt. Was im Zusammenahalt auch leicht zu erkennen und erklärt war war. Das Kapazität üblicherweise die Einheit Ah trägt ist schmarrn . Daher ist die Aussage das ein Akku gleicher Kapazität mit doppelter Spannung den doppelten Energiegehalt hat mehr als nur schwammig. Kannst ja meinen Beitrag nochmal lesen und deinen Ah im Kopf durch Wh ersetzten. Dann stimmt es vielleicht ja

Dann stimmt Deine Begriffswahl nicht.
Du bezeichnest eine Energiemenge als Kapazität.
Würdest Du die Kapazität einer Mignonzelle, oder einer Autobatterie, auch in kWh angeben, oder doch eher in (m)Ah?

In Wirklichkeit ist es noch komplizierter, es gibt nämlich zwei verschiedene Kapazitäten:
Kapazität des Kondensators, diese würde der Hardcore-Physiker als einzige "echte" Kapazität bezeichnen, Formelzeichen C, Einheit F
Kapazität des Akkus, dies ist physikalisch korrekt eine Ladungsmenge, Formelzeichen Q, Einheit As (oder Coulomb); Q = U * C
Hierfür hat sich der Begriff "Kapazität" aber ebenfalls fest etabliert: https://de.wikipedia.org/wiki/Kapazit% ... che_Zelle)

Und dann eben noch die Energie(menge) oder Arbeit, Formelzeichen E oder W, Einheit Ws oder J, E = Q * U.

Es ist nicht gut (vielmehr physikalisch falsch) und und führt, wie man sieht, zu Verwirrungen, wenn man die Energie/Arbeit als Kapazität bezeichnet.

Weil es aber eben so kompliziert ist, belassen wir das am besten jetzt soweit.

Ich verstehe jetzt aber Deine Aussage, die so dann auch richtig ist. (unter Annahme einiger weiterer Annahmen; z.B. muss nicht nur die Zellchemie gleich sein, vielmehr muß der Zellentyp gleich sein)

Patrick

[Ravernwest]

Okay,

stimmt es aber, dass die 42 Ah Akkus mit 48 V, welche auch im M-Qi+ Sport Verwendung finden, standardmäßig bei 100 % angezeigter Ladung im Display, lediglich zu circa 80 % bis 85 %, also 1,6 kWh bis 1,7 kWh geladen sind?
Dies würde ja im Fall des zukünftig erscheinenden M-Qi-GT bedeuten, dass er anstelle der angegeben 4,032 kWh "nur" irgendwas zwischen 3,2 kWh bis 3,4 kWh besitzt, da Dieser ja über zwei der genannten Akkus verfügen wird.

Ist dies bei dem N-Qi-GT mit seinen 2 x 35 Ah und 60 V ebenfalls der Fall?
Also besitzt Dieser bei 100 % angezeigter Ladung ebenfalls "nur" 80 % bis 85 % seiner eigentlichen Aufladung, um so den Akku von beginn an noch eher zu schonen, um einfach die Haltbarkeit zu verlängern?

Ich werde aller Vorraussicht nach im Sommer circa 120 km pro Tag zur Arbeit pendeln (Hin- und Rückweg) und habe zum Glück die Möglichkeit bei mir zu Hause im Parkhaus, wie auch bei mir auf der Arbeit kostenlos an einer Ladesäule zu laden.
Folglich müsste mein Akku mindestens für 60 km halten und davon wären 50 km "vollgas" über die Landstraße.

[chrispiac]

Bei den 60V Systemen von NIU wird in Europa (genauer außerhalb Festlandchina) immer bis zur Maximalspannung der Zellen geladen (4,2V je Zelle), was bei 17 in Serie geschalteten Zellen einer Ladeendspannuung von 71,4V entspricht. In sofern wird danach der Akku voll geladen. Nach unten kommt eine Abschaltung bei knapp unter 3V je Zelle um 50V. Laut Herstellerdatenblatt sind die Zellen bis 2,5V nutzbar und darauf dürfte auch die Angabe der Menge der speicherbaren Energie der Zellen ausgelegt sein. Hinzu kommt, das bei neuen Modellen normalerweise eine Rückstufung auf Fahrstufe 1 bei Unterschreitung von 20% der angegebenen Akkukapazität erfolgt, wo man dann nur noch mit ca. 20km/h weiterfahren kann. Diese Grenze wird mit Firmwareupdates später heruntergesetzt (beim N1S waren es dann 15% und schließlich 10% der angegebenen Restkapazität).

In Festandchina laden sie die Zellen beim NIU mit 60V System nur bis maximal 69,7V, haben dort also auch einen zusätzlichen Schutz. Das könnte daran liegen, das die intelligenten Batterie-Management-Systeme die NIU verbaut und die auch gegen zu hohe Spannungen wirken im Jahr 2016 zu Verfügung standen, als die internationale N Version entwickelt wurde und mit Panasonic Markenzellen ausgeliefert wurde (in China wurden auch Zellen anderer Hersteller z. B. EVE verbaut, die zunächst keine HoRS und CE-Kennzeichnung aufwiesen und daher nicht exportiert werden durften). Da zu niedriger Ladestand den Akku mehr schädigt, als die „Maximalaufladung“ ist das gut gewählt und dürfte ein guter Kompromiß sein um möglichst viel der Energiemenge des Akkus zu nutzen bei gleichzeitig hoher Ladezyklenanzahl. Das heißt aber auch, das nicht die möglich speicherbare Gesamtenergiemenge genutzt wird und von der genutzten Energiemenge zum Schutz zunächst 20% davon nur mit Fahrstufe 1 zur Vefügung steht (später 15 bis 10%).

Wie es beim 48V System von NIU aussieht, weiß ich nicht. Da die M Modelle später als die N Modelle auf den Markt kamen, dürften dort auch neuere Komponenten verbaut sein, so das ich von einer Maximalladung ausgehe (auch auf den chinesischen Markt).