Ladeverluste PHEV 213er
Moin,
hat sich jemand damit schon mal beschäftigt? Bei den meisten anderen PHEVs und E-Autos geht man von 15-20% an Ladeverlusten beim 230V Backstein aus.
Wie sieht das bei unserem aus? Ich hab bis jetzt immer so mit ca. 15% gerechnet, aber man hat im Auto ja leider keine Anzeige, wie viel jetzt wirklich nachgeladen wurde...
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56 Antworten
Seit einer Woche fahre ich einen E 300 de T und lade mit 8A einphasig mit dem Standardladegerät. Auf den ersten 622 km zeigt das Fahrzeug einen Verbrauch von 9,8 kWh/100 km an. Das entspricht 61 kWh. Geladen wurden dafür 87,8 kWh. Wegen ca. 30 Minuten Vorklimatisierung kann man wahrscheinlich 3-5 kWh abziehen. Daraus ergibt sich eine Lademenge von ca. 80 kWh bei 60 kWh Verbrauch, wenn die Verbrauchsanzeige stimmt und ca. 25% Ladeverluste.
Das ist dann doch relativ viel. Ob das beim schnelleren Laden an der Wallbox besser ist, kann ich derzeit noch nicht sagen.
Ich behaupte schon, weil die Ladeanzeige bei der Wallbox ca. 1 kWh weniger gesamt menge anzeigt, als der Schuko Lader bei ~ 2 - 100% Laden.
Der Backstein hat ganz klar die höchsten Ladeverluste und umso geringer man da die Stromstärke einstellt, desto höher sind die Verluste.
Aber der angezeigte Verbrauch im Auto ist leider keine zuverlässige Anzeige, mit dem sich Ladeverluste berechnen lassen. Das ist nur das, was elektrisch an Energie gezogen wurde, was wieder eingespeist wurde (Stichwort Rekeperation) bleibt unberücksichtigt.
Zitat:
@Luk2012 schrieb am 20. März 2021 um 20:31:17 Uhr:
Der Backstein hat ganz klar die höchsten Ladeverluste und umso geringer man da die Stromstärke einstellt, desto höher sind die Verluste.
Aber der angezeigte Verbrauch im Auto ist leider keine zuverlässige Anzeige, mit dem sich Ladeverluste berechnen lassen. Das ist nur das, was elektrisch an Energie gezogen wurde, was wieder eingespeist wurde (Stichwort Rekeperation) bleibt unberücksichtigt.
Frage: warum sollen die Verluste beim Laden höher sein, wenn man mit geringer Stromstärke lädt, als wenn man mit höhere Stromstärke lädt?
Danke und Gruß
Raimund
Zitat:
@Raimund54 schrieb am 20. März 2021 um 20:38:59 Uhr:
Zitat:
Frage: warum sollen die Verluste beim Laden höher sein, wenn man mit geringer Stromstärke lädt, als wenn man mit höhere Stromstärke lädt?
Weil während des Ladens etliche Nebensysteme laufen, die Energie brauchen. Dazu zählen vor allem die Pumpe für das Kühlmedium des Akkus und entsprechender Lüfter. In einer ruhigen Umgebung auch klar zu hören. Ob die 1,5h laufen oder 6h macht einen entsprechenden Unterschied. Der Ladeverlust innerhalb des Akkus dürfte da eher untergeordnet ausfallen.
Zitat:
@Raimund54 schrieb am 20. März 2021 um 20:38:59 Uhr:
Frage: warum sollen die Verluste beim Laden höher sein, wenn man mit geringer Stromstärke lädt, als wenn man mit höhere Stromstärke lädt?
Danke und Gruß
Raimund
Weil um so niedriger bzw. um so mehr der Strom, der "getankt" wird von den 400V der Batterie abweicht, um so höher bzw. um so mehr muss vom AC/DC Wandler umgewandelt werden.
Um so länger das Laden also dauert, um so höher sind die Ladeverluste.
Da meistens von den 230V ~ 210V übrig bleiben und dann "nur" mit 8A geladen wird, verpufft relativ viel in der Wandlung.
Bei Starkstrom bzw. bei 380V 2-Phasen Laden muss "nur" AC/DC (bzw. DC/AC) gewandelt werden. Da sind die Verluste deutlich geringer.
Zitat:
@Luk2012 schrieb am 20. März 2021 um 22:40:41 Uhr:
Zitat:
@Raimund54 schrieb am 20. März 2021 um 20:38:59 Uhr:
Weil während des Ladens etliche Nebensysteme laufen, die Energie brauchen. Dazu zählen vor allem die Pumpe für das Kühlmedium des Akkus und entsprechender Lüfter. In einer ruhigen Umgebung auch klar zu hören. Ob die 1,5h laufen oder 6h macht einen entsprechenden Unterschied. Der Ladeverlust innerhalb des Akkus dürfte da eher untergeordnet ausfallen.
Hi,
ich lade zur Zeit nur mit 230 V und nach dem Einschaltklack von einem Relais ist eigentlich nichts zu hören. Wenn da Lüfter bis zu 4,5 Stunden länger laufen (die sind mit Sicherheit temperaturgeregelt und laufen erst bei einer bestimmten Akkutemperatur an), wird das nicht allzuviel Leistung sein, die die verbrauchen. Wenn man mal 4,5 Stunden à 50 W rechnet, sind das 225 Wh. Bei Schnellladung eines Akkus dürften es 10% der Kapazität sein, die an zusätzlicher Ladung hineingepumpt werden muß, was bei 13,5 kWh Akkus dann 1350 Wh entprechen würde.
Zusätzlich ist die Wärmeentwicklung in der gesamten Ladelektronik und den Drähten bzw. Kabel durch Erwärmung (der Widerstand der Bauteile steigt bei Wärme und die Verluste werden dadurch noch höher) nicht zu vernachlässigen.
Gruß
Raimund
Zitat:
@STFighter schrieb am 20. März 2021 um 23:12:55 Uhr:
Zitat:
@Raimund54 schrieb am 20. März 2021 um 20:38:59 Uhr:
Frage: warum sollen die Verluste beim Laden höher sein, wenn man mit geringer Stromstärke lädt, als wenn man mit höhere Stromstärke lädt?
Danke und Gruß
Raimund
Weil um so niedriger bzw. um so mehr der Strom, der "getankt" wird von den 400V der Batterie abweicht, um so höher bzw. um so mehr muss vom AC/DC Wandler umgewandelt werden.
Um so länger das Laden also dauert, um so höher sind die Ladeverluste.
Da meistens von den 230V ~ 210V übrig bleiben und dann "nur" mit 8A geladen wird, verpufft relativ viel in der Wandlung.
Bei Starkstrom bzw. bei 380V 2-Phasen Laden muss "nur" AC/DC (bzw. DC/AC) gewandelt werden. Da sind die Verluste deutlich geringer.
Hi,
wohl nicht wirklich in der Schule bei Physik und Elektrotechnik aufgepaßt:-)
Die Schaltungen, die man für Schaltnetzteile heutzutage verwendet, sind immer geregelte Weitbereichsnetzteile, bei Laptops z.B. 110 bis 230 V. Ähnlich wird es bei den geregelten Ladeschaltungen für die Autos sein und die Verluste ändern sich nur wenig bei Änderungen der Eingangsspannung. Da wrden die Entwickler schon aus Umweltgesichtspunkten für gesorgt haben.
Wenn dann bei 230 V nur 210 V an der Ladeschaltung ankommen sollten, wie Du schreibst, sollte man schleunigst nicht mehr an dieser Steckdose laden und die Verkabelung der Steckdose usw. von einem Elektriker prüfen lassen. Der Spannungsabfall wäre zu groß und eine potentielle Gefahrenquelle, bei der es zu einem Brand kommen kann. Bei mir sind es bei rund 20 m Kabel vom Verteilerksten bis zur Ladsteckdose ca. 224 V bei 10 A und 223 V bei 13 A Ladestrom, leichte Schwankungen von +/- 4 V natürlich zusätzlich aus dem Stromnetz.
Zu den Spanunngen, die bei den verschiedenen Betriebsarten am Auto an der Ladeelektronik anstehen (Gleichrichter mit ca. 1,4 V nicht berücksichtigt):
230 V mit 1 Phase ergibt ca. 325 V Gleichspannung
230 V mit 2 Phasen ergeben ca. 325 V Wechsel- und 460 V Gleichspannung
230 V mit 3 Phasen (echter Drehstrom) ergeben 398 (=400) Wechsel- und 563 V Gleichspannung.
Es paßt also nie und die Gleichspannung muß immer rauf oder runter per Schaltnetzteil transformiert werden, um die richtige Ladespannung der Akkus (die kenne ich nicht) zu erhalten.
Eine reine AC/DC Wandlung paßt also nie!
Gruß
Raimund
Zitat:
@Raimund54 schrieb am 21. März 2021 um 10:46:48 Uhr:
Wenn da Lüfter bis zu 4,5 Stunden länger laufen (die sind mit Sicherheit temperaturgeregelt und laufen erst bei einer bestimmten Akkutemperatur an), wird das nicht allzuviel Leistung sein, die die verbrauchen. Wenn man mal 4,5 Stunden à 50 W rechnet, sind das 225 Wh. Bei Schnellladung eines Akkus dürften es 10% der Kapazität sein, die an zusätzlicher Ladung hineingepumpt werden muß, was bei 13,5 kWh Akkus dann 1350 Wh entprechen würde.
Weniger die Lüftung, sondern mehr die Kühlmittelpumpe dürfte eher Leistung ziehen.
Warum aber du einfach postulierst, dass bei 7,4 kW 10% mehr Verluste auftreten müssen, ist mir unklar.
Ich habe vielfache Messungen bei beiden Ladeverfahren gemacht und die lauten bei "leerem" Akku, dass es über die Schukosteckdose meist 10,5-10,7kWh braucht und bei 7,4 kW 10,0-10,2kWh braucht.
Wenn du bessere Erklärungen hast, dann bin ich dabei ;).
Zitat:
@Luk2012 schrieb am 21. März 2021 um 22:44:24 Uhr:
Zitat:
@Raimund54 schrieb am 21. März 2021 um 10:46:48 Uhr:
Wenn da Lüfter bis zu 4,5 Stunden länger laufen (die sind mit Sicherheit temperaturgeregelt und laufen erst bei einer bestimmten Akkutemperatur an), wird das nicht allzuviel Leistung sein, die die verbrauchen. Wenn man mal 4,5 Stunden à 50 W rechnet, sind das 225 Wh. Bei Schnellladung eines Akkus dürften es 10% der Kapazität sein, die an zusätzlicher Ladung hineingepumpt werden muß, was bei 13,5 kWh Akkus dann 1350 Wh entprechen würde.
Weniger die Lüftung, sondern mehr die Kühlmittelpumpe dürfte eher Leistung ziehen.
Warum aber du einfach postulierst, dass bei 7,4 kW 10% mehr Verluste auftreten müssen, ist mir unklar.
Ich habe vielfache Messungen bei beiden Ladeverfahren gemacht und die lauten bei "leerem" Akku, dass es über die Schukosteckdose meist 10,5-10,7kWh braucht und bei 7,4 kW 10,0-10,2kWh braucht.
Wenn du bessere Erklärungen hast, dann bin ich dabei ;).
Du hast mich erwischt bei den 10%. Es sollte heißen bis zu 10 % bei den Akkus. Das ist Fakt, dass bei schnellerer Ladung man mehr in die Akkus stecken muß. Wenn nun die Schaltung drumherum die Verluste irgendwie reduziert, schön das es so ist. Wobei die von dir genannten Werte bzw. Abweichungen im Bereich der Messgenauigkeit liegen.
Gruß
Raimund
Hi,
einen Apsekt habe ich glatt vergessen: je höher der Ladestrom, desto höher die Ladeschlußspannung des Akkus auf grund des Innenwiderstands des Akkus.
Das bedeutet: wenn nur für einen bestimmten Strom die Ladeschlußspannung des Akkus in der Ladeelektronik festgelegt ist, schaltet die Ladeelektronik den Ladevorgang bei mehr (geringer Ladestrom) oder weniger Ladung (höherer Ladestrom) ab.
Viele Ladegeräte für die normalen Autobatterien/-akkus haben des halb oft einen Schnellladevorgang bis ca. 80 % und schalten dann auf einen geringen Ladestrom zurück, um die Akkus wirklich voll laden zu können.
Gruß
Raimund
Ob Ladeziegel oder Wallbox/Ladesäule - es wird im 300de immer mit 230V AC geladen.
Ziegel und Wallbox/Ladesäule haben i.W. nur ein Relais, um den Strom ein/aus zu schalten sowie eine Sicherheitselektronik (Fehlstromschalter etc) und sie "sagen" der einzigen wirklichen Ladeschaltung im System - dem im Fahrzeug verbauten AC/DC Wandler- wie viel Strom fließen darf.
Im Ziegel geht dementsprechend kaum Leistung verloren, einfache Probe: er wird kaum warm.
Die gesamte Umwandlung in DC und die Regelung erfolgt im Fahrzeugwandler.
Der ist beim 300de 2-phasig ausgelegt und kann maximal 16A pro Phase.
Daher kann man auch mit 11/22kW - Wallbox (3-phasig) nur ~ 2x16Ax230V= 7,4kW laden.
Der Ziegel liefert nur einphasig und "sagt" der Fahrzeugelektronik, max. 10A zu laden, um die (unbekannte und vielleicht altersschwache) Steckdose/Hausinstallation zu schonen.
Somit liefert er 1x10Ax230V ~ 2.3kW. Es sei denn, ich stelle im Fahrzeug einen geringeren Ladestrom ein.
Woher kommen die Verluste? Einmal vom Wandler selber, genaue Zahlen kenne ich nicht, typische Werte "guter" Wandler sind 5% bei maximaler Leistung , etwa 10% bei halber Leistung.
Dann von den Zusatzverbrauchern : Kühlmittelfluss, Gebläse - die natürlich umso länger laufen, je langsamer geladen wird, allerdings hängt die Laufzeit auch von Verlustwärme aus Wandler und Batterie ab, die bei hohem Strom aber auch höher ist.
Und die Batterie hat ebenfalls Verluste, um 5-10%, je höher der Ladestrom, desto mehr. Dürfte aber im Strombereich bei diesem Auto wenig variieren - beim 300de kann man nicht von Schnellladen sprechen wie in einigen Antworten erwähnt, davon spricht man, wenn die Batterie in { 1 Std mit deutlich höheren Strömen geladen wird, was aufgrund der Ladeschaltung im 300de nicht geht.
Also viele z.T. gegenläufige Effekte.
Ich habe daher mal versucht, die Ladeverluste wie folgt zu ermitteln:
- Fahrzeug auf 100% geladen (Ladesäule, an der Strom verkauft wird, die müssen geeicht sein)
- Fahrt über 25km (wichtig: E-Modus, Verbrenner darf nicht anspringen)
- Nachladen auf 100% an der selben Säule
- Vergleich der Verbrauchsanzeige im Fahrzeug *0,25 mit der Lademenge der Säule
Ergebnis:
Angezeigter Stromverbrauch 27,9kW/100km = 6,975kWh
Nachgeladen 8,1kWh
-> Ladeverluste damit 16%
Dasselbe gemacht mit einem (nicht geeichten) Stromzähler und dem Ziegel:
-> Ladeverluste ca. 22%
Mal vorausgesetzt, die Fahrzeuganzeige geht einigermaßen genau, passt das ganz gut ins Bild der überschlagsmäßigen Berechnungen.
Zitat:
@Raimund54 schrieb am 21. März 2021 um 23:20:58 Uhr:
Wobei die von dir genannten Werte bzw. Abweichungen im Bereich der Messgenauigkeit liegen.
Nein, die haben ganz klar System. Das habe ich bei etlichen verschiedenen Messungen erlebt. Und du kannst hier massenhaft Berichte nachlesen, die genau das gleiche schildern von anderen, die auch gemessen haben.
Und für diesen Fakt muss man sich jetzt eine Erklärung überlegen. Meine dazu ist, dass 7,4kW für diesen Akku keine echte Schnellladung ist. Erstens weil von leer auf voll in 1,5h nicht wirklich schnell ist und zweitens weil eine echte Akkukühlung dahinter hängt.
Das führt dazu, dass die durch die schnellere Ladung erhöhten Verluste durchaus theoretisch da sind, aber so gering ausfallen, dass sie gar nicht ins Gewicht fallen. Und nun kommen die Hilfssysteme ins Spiel, die sich bei 3,5h mehr, einfach mal eine ca. eine halbe kWh gönnen.
Und das Thema der Ladeschlussspannung kommt hier nicht zum Tragen. Hier ist kein stupider Akku zu laden, der "vergewaltigt" werden kann, hier gibt das Lademanagement des Fahrzeugs klar vor, wie max. geladen wird und auch wann voll ist ... und voll ist nicht voll.
Zitat:
Mal vorausgesetzt, die Fahrzeuganzeige geht einigermaßen genau, passt das ganz gut ins Bild der überschlagsmäßigen Berechnungen.
Tut sie nicht, aber an Tendenzen wird sie nichts ändern.
Denn wie schon gesagt, die Anzeige zeigt nur das was verbraucht wurde an. Das was rein kommt, berechnet sie nicht. Und dazu zählt vor allem auch rekuperierter Strom. Stecken nun hinter deinen überschläglichen Betrachtungen die gleichen Strecken, geht das natürlich durchaus wieder auf. Viel einfacher und präziser als den Umweg über die Anzeige zu machen, ist doch einfach nachzumessen, was 1% Akkuaufladung bedeutet und das zu mitteln.
Richtig, die Anzeige zeigt nur was verbraucht wird. Soll sie ja auch.
Nach meinem Kenntnisstand:
Die Anzeige erfasst sämtliche von der HV-Batterie abgegebenen Energieflüsse und das wird durch die zurückgelegte Strecke dividiert = Verbrauch pro Strecke.
Die Rekuperation hat keinen Einfluß auf den Verbrauch, dadurch wird die Ladung des Akkus erhöht, und damit die Reichweite.