Schnellladung nicht schädlich?
Die Schnellladung von Elektrofahrzeugen ist ein aktuell viel diskutiertes Thema.
Hat jemand Zugang zu wissenschaftlichen Erkenntnissen, wie sich eine Schnellladung auf die Strom- und insbesondere auf die Temperaturverteilung, sowie die Alterung der Batterie auswirkt?
Bisher kenne ich nur vage Aussagen von Think, Mitsubishi und Nissan (z.B.: http://www.wattgehtab.com/Stromlade-infrastruktur, http://www.thinkev.com/Press/Press-releases/) sowie einigen Anbietern von Schnellladesystemen, dass häufiges Laden mit hoher Leistung marginale Auswirkungen auf den Batteriestack habe. Dieses wage ich stark zu bezweifeln. Ich halte insgesamt die Schnellladung für eine gute Möglichkeit, die Reichweite und damit auch die Akzeptanz von E-Fahrzeugen zu erhöhen. Dazu muss aber zum Einen die Batterie dementsprechend gemanaged werden, zum Anderen sind Konzepte zu finden, die das Energieversorgungsnetz befähigen, die geforderte hohe Leistung auch zur Verfügung stellen zu können.
Freue mich auf Eure Antworten, insbesondere ob mir jemand belastbare Batteriedaten (ich meine nicht auf Zellebene) bei einer Schnellladung nennen kann...
Beste Antwort im Thema
Nein, habe ich nicht, aber ich habe Erfahrungen aus 5 Jahrzehnten mit Akkumulatoren. Vielleicht hilfts ja:
Die Normalladung (von 0 auf 100%) erfolgt 10-20 stündig, bei moderneren Batterie-Systemen auch 5 stündig. Alles Andere ist eine beschleunigte Ladung.
Einstündig bezeichnet man als Schnelladung.
Laden in noch kürzerer Zeit hat keinen Namen, meines Wissens 😉.
Und jetzt: Die vom Hersteller angegebene Zyklenanzahl basiert fast immer auf der Normalladung.
Firmen die die Schnelladung erlauben verschweigen die Konsequenzen, nämlich ein deutlicher Rückgang der Zyklenanzahl und der chemischen Lebensdauer.
Der EAutohersteller gibt also gerne die maximale Zyklenzahl an, während sein Ladesystem mit viel höherem Strom arbeitet, warum wohl? Hört sich gut an, alle schreiben es und der Käufer glaubt es.
Eine Ladung in Minuten wird propagiert, gerne verbreitet, ist aber für die Batt eine Katastrophe, auch wenn ein aufwändiges Ladesystem verwendet wird.
Von Altairnano gibt es eine Batt die das alles können soll. Diese wird aber m.W. nur ans Militär verkauft. Die Markteinführung ist 3 Jahre her, aber man hört nichts mehr...??
Die A123 und ähnliche schreiben wenigstens durch die Blume hindurch daß die Schnelladung Zyklen kostet.
Belegbare unabhängige Untersuchungen denen man glauben kann kenne ich nicht, lasse mich aber gerne und sehr interessiert vom Gegenteil überzeugen.
Denn das US Militär hat die Nanosafe sicherlich erschöpfend getestet. Wenn diese Batt das aushält was die Fa verspricht (ich meine es waren 15 Jahre und 10000 Vollentladungen auch bei -30 Grad) dann wäre das ein Grund die Untersuchung als topsecret zu verschließen.
Grüße
Hellmuth
97 Antworten
@yaris:
Das macht jedes BMS schon lange.
Ohne ein BMS ist eine mehrzellige LiIon Batterie nicht zu laden ohne Schaden zu nehmen.
- ich glaube die Aussage von Herrn Bauer
bezieht sich nicht nur auf den Ladevorgang !
(ansonsten finde ich die Zusammenstellung
von "focus" recht informativ)
Grüße
Es gibt keine simple Reihenschaltung in einem modernen Stack
Ich habe bereits das Schaubild eines Stacks hier verlinkt alle Zellen in einem Stack sind heute sternförmig an Slave BS angeschlossen - und zwar jede individuell für sich.
Hat man nur wenige Zellen reicht der Anschluss auch an eine Master BS - meistens kann die 1-8 Zellen auch direkt managen.
Dise Vorstellung es gibt noch einfache Reihenschaltung in einem Akku Stack ist eben völlig falsch - die gibt es in keinem auch nur halbwegs modernen industriellen Akkustack wie z.B. im Elektro-Auto.
Schau die das Schaubild des Slave um Master BS an und gehe davon aus so sind die Zellen mindestens verschaltet in einem Stack - das ist die einfachste Variante eines Stacks im industriellen Umfeld
Selbst bei Hobby-Elektro-Bastlern gibt es dieses simple in Reihe schalten von Zellen in Stacks kaum mehr - dazu sind die Zellen viel zu wertvoll und teuer.
Schau Dir einfach mal aktuellere Umbauprojekte an - selbst dort ist der Zugriff auf jede einzelne Zelle im Stack immer öfters zu finden - und nun auch kein Hexenwerk - mittel anspruchsvolle BS Systeme sind mit relativ günstigen Allround CPU wie ARM und Co zu realisieren.
Dein Einwand ist sicher prinzipiell richtig Reihenschaltung wäre ein grosses Problem - deshalb gibt es die nicht mehr in (halbwegs) modernen Akkustacks - in älteren hauptsächlich analog arbeitende führen zu jeder einzelnen Zelle oft 7-8 Kabel von den BS das sind richtige Kabelberge da drin - neuere natürlich weniger dank Bussystem - da hat man dann oft nur noch kleine mit 3 oder 4 Kabel angebundene Platinchen - das Bus-Kabel meist dann sogar ringförmig.
Zitat:
Dise Vorstellung es gibt noch einfache Reihenschaltung in einem Akku Stack ist eben völlig falsch - die gibt es in keinem auch nur halbwegs modernen industriellen Akkustack wie z.B. im Elektro-Auto.
bullshit.
ALLE halb- und kommerziellen Elektroautos haben eine Reihenschaltung der Einzelzellen/Module. Anders wären die hohen Spannungen die zur Begrenzung der Maximalströme notwendig sind auch garnicht erreichbar.
Nenn doch mal eine Quelle, die einen anderen Aufbau (nicht das sensoring, sondern die power line) zeigt.
Bin gespannt.
SRAM
Prius: http://www.nrel.gov/.../2a_2002_01_1962.pdf
http://www.nrel.gov/.../publications.html#p1995
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Ich glaube, dass versteht er nicht. Überwachung und aktive Beeinflussung ist scheinbar dasselbe.
Was ihr anscheind nicht versteht ist dass diese "reihenschaltung" von die ihr immer redet nicht intern ist sondern über ein BMS System und nur nach aussen wie eine Reihenschaltung aussieht
Darum ist es auch für den Stack egal ob nun eine Zelle völlig ausfällt.
Anscheinend habt ihr eben 0 Ahnung wie einigermassen moderne Akkustacks intern aufgebaut sind - und ich rede hier von Technik die seit 15 Jahren überall Verwendung findet.
Schaut euch BMS Systeme intern an, vielleicht kommt's dann. Ein Akku BMS System für Dummies gibt es halt nicht.
Was meint ihr denn wie SoC und HoC denn sonst überhaupt funktionieren kann? Sorry aber spätestens an dem Punkt muss man ja doch sagen "hoppala".... ansonsten mangelt es wohl am Basiswissen in dieser Thematik.
Eure Grundannahme nur weil es sich nach aussen wie Reihe verhält ist es intern auch Reihe ist eben falsch - ihr seht lediglich die Master BMS ausgangsseitig - die verhält sich natürlich ausgangsseitig wie in Reihe - genau dafür gibt es die ja.
So simpel ist die industrielle Akkuwelt nun längst nicht mehr wie ihr anscheinend glaubt.
Ich habe ja extra ein Beispiel eines industriellen BMS Systems wie z.B. vergleichbar in Stacks auch zu finden ist gepostet
All Battery Management System models allow for charge and discharge control of every single cell, cell-temperature control, cell balancing of each single cell and heating of cells in cold weather.
Ein internes Verschaltungsdiagramms eines üblichen Stacks aus dem EV Bereich genauso - ich wüsste nicht was man da mehr machen kann ... ?
Zitat:
Original geschrieben von fgordon
Was ihr anscheind nicht versteht ist dass diese "reihenschaltung" von die ihr immer redet nicht intern ist sondern über ein BMS System und nur nach aussen wie eine Reihenschaltung aussiehtDarum ist es auch für den Stack egal ob nun eine Zelle völlig ausfällt.
Anscheinend habt ihr eben 0 Ahnung wie einigermassen moderne Akkustacks intern aufgebaut sind - und ich rede hier von Technik die seit 15 Jahren überall Verwendung findet.
Schaut euch BMS Systeme intern an, vielleicht kommt's dann. Ein Akku BMS System für Dummies gibt es halt nicht.
Was meint ihr denn wie SoC und HoC denn sonst überhaupt funktionieren kann? Sorry aber spätestens an dem Punkt muss man ja doch sagen "hoppala".... ansonsten mangelt es wohl am Basiswissen in dieser Thematik.
Eure Grundannahme nur weil es sich nach aussen wie Reihe verhält ist es intern auch Reihe ist eben falsch - ihr seht lediglich die Master BMS ausgangsseitig.
So simpel ist die industrielle Akkuwelt nun längst nicht mehr wie ihr anscheinend glaubt.
Ich habe ja extra ein Beispiel eines industriellen BMS Systems wie z.B. in Stacks auch zu finden ist gepostet
All Battery Management System models allow for charge and discharge control of every single cell, cell-temperature control, cell balancing of each single cell and heating of cells in cold weather.
Hast du dir deine Skizze mal genauer angesehen !?!?!
http://img169.imageshack.us/img169/9572/akkupack.gifAlle Zellen in Reihe oder nicht ??
Hier noch einer ... http://www.activeshop24.de/.../0066696001260033114.pdf?...
Es ist eine Reihenschaltung ... so oder so ... im Idealfall eben mit Überwachung und Balancer ...
Mann Flash: Das Geschmiere nennst du allen Ernstes "Quelle" ?
Oh mann 🙄
Der Prius hat also keinen "modernen" Stack, die A-Klasse keinen, der leaf keinen, der Volt keinen, der Tesla keinen.......
Warum nervst du uns eigentlich mit deinem penetratem Schlagwort-Halbwissen auf BLÖD Niveau ?
Geh zu den genannten Firmen, Sie werden deine Überflieger Schaltung mit Kußhand kaufen, du wirst Millionär, ziehst auf die Bahamas und nervst nicht mehr.
Gruß SRAM
Hallo,
lassen sich für den Fall eine Batteriezelle fällt aus, eigentlich auch die
Schaltungen von Solarmodulen verwenden ? Die haben ähnliche Probleme
falls Blätter usw. Teilflächen bedecken . Oder handelt es sich sogar um
die selbe Schaltung ?
Grüße
Wenn auch nur eine Batteriezelle ausfällt (hochohmig wegen Zellenunterbrechung) dann führt das bei einer Reihenschaltung bekanntlich dazu dass der gesamte Akku tot ist. Eine Reparatur des sicher vergossenen und zentnerschweren Akkublockes kann ich mir schlecht vorstellen.
Nur das hier bei jeder einzelnen Zelle eine Schaltung hängt welche sich entsprechend um diese Zelle kümmert.
Eine wesentliche Funktion dieser Schaltung ist das diese jede einzelne Zelle individuell im Bedarfsfall komplett "abkoppeln" kann und den Strom weiterleiten (Cell-bypassing).
Damit wird zum einen verhindert das die Zelle überladen wird und bei einem Defekt kommt es nicht zu einem Totalausfall.
Ein auf die schnelle gegoogelter entsprechend Chip:
http://www.atmel.com/dyn/resources/prod_documents/article_Li-Ion_s.pdf
Auf Seite 2:
Zitat:
Charge balancing is carried out between the individual cells so that the performance of the entire battery is not determined by the weakest cell. This is done by using a bypass switch to make the energy bypass a cell via a resistor and go to the next one.
Wenn man das bei voller Verfügbarkeit beim Laden oder auch im Gebrauch des Stacks durchführen will, bedeutet das bei bis zu 200 Zellen im Stack 200 IGBTs oder Power-MOSFETs mit einer Stromtragfähigkeit von > 200 Ampere.
Wieso da der Infineon Chef leuchtende Augen kriegt kann ich verstehen.
Gruß SRAM
Zitat:
Original geschrieben von Gory
Nur das hier bei jeder einzelnen Zelle eine Schaltung hängt welche sich entsprechend um diese Zelle kümmert.Eine wesentliche Funktion dieser Schaltung ist das diese jede einzelne Zelle individuell im Bedarfsfall komplett "abkoppeln" kann und den Strom weiterleiten (Cell-bypassing).
Damit wird zum einen verhindert das die Zelle überladen wird und bei einem Defekt kommt es nicht zu einem Totalausfall.
Zunächst mal danke für den Link.
Bin von dem hier geposteten Blockschaltbild ausgegangen bei dem nur Sensorleitungen für jede Zelle und keine Leistungsschalter zu erkennen sind:
http://img169.imageshack.us/img169/9572/akkupack.gifAber auch bei diesem (scheinbar recht neuen) Batteriemanagement kann ich mir nicht vorstellen dass da tatsächlich ein oder sogar mehrere Zellen bei einem Totalausfall überbrückt werden.
Die Rede ist da ja nur von "Charge balancing...via a resistor", ich könnte mir daher vorstellen dass da nur der Ladestrom für jede Zelle über einen Bypass-Widerstand in gewissen Grenzen geregelt werden kann.
Bei z.B. einer Zellunterbrechung müsste aber für jede Zelle der gesamte Strom des Akkupacks (können mehrere 100 Ampere sein!) über Leistungsschalter geschaltet werden.
Der Akku beim Tesla Roadster besteht aus über 6000 Zellen, kann mir im Moment nicht vorstellen wie das technisch und kostenmässig gehen soll.
Wenn ich das richtig sehe kann so ein Chip gerade mal 6 Zellen überwachen und steuern, wären beim Tesla schon mal über 1000 solcher Controller!!😕
Meines Wissens nach sollen die LION Zellen für die kommenden Fahrzeuge sehr deutlich größer als die des Tesla's werden (mit entsprechend höherer Kapazität). Damit wird die Anzahl natürlich weniger. Beim Tesla hatte man halt noch nichts anderes.
Ein Beispiel:
http://techon.nikkeibp.co.jp/.../?...
Und ja, ich denke gerade am Anfang ist bei den auf Langlebigkeit ausgelegten Akkupacks auch ein nicht unbeträchtlicher Elektronikkostenanteil zu erwarten.
EDIT: Glaube ich habe den Atmel IC überschätzt - er dürfte die Zelle nicht wirklich abkoppeln, nur den Widerstand parallel schalten um das überladen einzelner Zellen zu verhindern. Damit wird vermutlich auch das Abkoppeln im Defektfall nicht funktionieren. Sorry - für die Verwirrung, hatte einen anderen Chip im Kopf und dachte der ist ähnlich.
Die Zellenspannung ändert das aber nicht. Wie auch in dem link beschrieben geht man aber auf hohe Spannungen bis 500 Volt. Bei 3.6 Volt Spannung pro Einzelzelle geht das aber nur wenn mindestens > 100 Zellen hintereinander geschaltet sind.
Gruß SRAM