Ladeleistung bei der CPX Fragen...

[wüku]

Hallo an die Elektrolurche hier!

Im Zusammenhang mit der Akkuladung hat hier ein Mitglied berichtet, dass er eine automatisierte Abschaltung seines Ladegerätes hat, sobald die Leistung von 700 W länger als 5 Minuten unterschritten wird.
Ich vermute insoweit, dass er die Leistung des Ladegerätes damit meint.

Deshalb hier von mir zwei Fragen!

1.
Ist es tatsächlich so, dass die Kurve der Ladeleistung des Ladegerätes mit zunehmender Akkufüllung entsprechend absinkt?
Ich bin elektronisch insoweit wirklich eher "unterbelichtet" als Zweirad- und §§-Reiter.

und

2.
Gibt es evtl. hier die Möglichkeit von einigen insoweit eine entsprechende Leistungskurve in Abhängigkeit des Ladezustandes des zu ladenden Akkus hier zu posten?

Es geht insoweit hier darum den perfekten Zeitraum für die Abschaltung des Ladegerätes bei ca. 80% Akkuladung zu finden, mit dem Ziel den Akku so gut wie nur möglich beim Laden schonend zu behandeln, wenn man nicht auf die Volle Akkuladung zwingend angewiesen ist...

[Tom Rollon]

Hallo, bis 80 % lädt das Ladegerät mit voller Leistung konstant, ich glaube sogar bis 90, erst dann lädt es gaaaanz langsam die letzten 10 Prozent. Meine Erfahrung liegt bei 36 % Ladung in 60 Minuten. Daran orientiere ich mich, wenn ich wie du planst einen Akku nur bis 80 % laden möchte

[wüku]

Hallo, bis 80 % lädt das Ladegerät mit voller Leistung konstant, ich glaube sogar bis 90, erst dann lädt es gaaaanz langsam die letzten 10 Prozent. Meine Erfahrung liegt bei 36 % Ladung in 60 Minuten. Daran orientiere ich mich, wenn ich wie du planst einen Akku nur bis 80 % laden möchte

Ja Danke, so mache ich es ja auch im Augenblick...

Mich würde nur genau interessieren, ab wann die Ladeleistung aus Gründen der Akkuschonung gedrosselt wird, und ob man dann auch eine darauf basierende Abschaltung des Ladevorganges automatisieren könnte...

Ich werde jetzt erstmal selbst die Ladungen messen, die ich von den 20% ausgehend nach 60, nach 70, nach 80, nach 90, nach 100, nach 110 und nach 120 Minuten erreiche.
Eventuell kann ich ja so ungefähr bereits den Zeitpunkt ermitteln, auch wenn ich denke, dass es da sicher hier "Füchse" gibt, die das mit einem Messgerät auch ganz genau aufzeichnen könnten...
Wenn es also solche Experten hier gibt, die die Frage auch interessant finden, würde ich mich über eine entsprechende Reaktion hier ehrlich freuen...

[Pfriemler]

Ladeleistungskurven für CUx habe ich selbst schon erstellt bzw. von anderen gesehen, z.B. von Gerold hier für Silence S01. CPx habe ich nicht, dürfte aber ähnlich sein.
Kurz: Die Ladeleistung steigt in der Konstantstromladephase, weil die Zellspannung steigt - bis zu dem Punkt, wo das Ladegerät in die Konstantspannungsphase wechselt, ab da bestimmt der Serienwiderstand (Kabel, Innenwiderstand des Akkus) und die Spannungsdifferenz vom Ladegerätausgang zum Akkupack den Ladestrom. Der Peak wird so um die 90-93% erreicht. Der Abfall ist immer negativ exponentiell.
Das ist prinzipielle Ladephysik und hat mit Akkuschonung nichts zu tun.

Es gibt also in der Konstantstromphase eine gewisse (u.a. temperaturabhängige) Korrelation zwischen Ladeleistung und SoC. Nutzte ich um im Smarthome den Füllstand des CUx-Akkus zu schätzen. Man könnte zum Erreichen des Ladeziels also auch bei einer bestimmten Ladeleistung abschalten und erspart sich die Rechnerei. Nach meinen Beobachtungen ist das so auf etwa 5% genau sogar schon mit einer linearen Regression zu erreichen.
jm2c

[wüku]

...
Man könnte zum Erreichen des Ladeziels also auch bei einer bestimmten Ladeleistung abschalten und erspart sich die Rechnerei.
...

Also ich verstehe wirklich nicht alles was Du da schreibst.
Aber der Satz da klingt zumindest nach dem, was ich mir vorstelle.

Die Frage wäre insoweit also, wie kann man diese Ladeleistung am einfachsten bestimmen, um z.B. bei ca. 80% Akkuladung abzuschalten, und wie (womit) kann dieses Abschalten dann automatisiert werden?

Und stimmt das eigentlich, mit den ca. 80% beim Laden, und dass das Laden darüber hinaus den Akku mehr belastet als wenn man darunter bleibt?

Danke übrigens für die Erklärung, dass das Absinken der Ladeleistung nichts mit Akkuschonung zu tun hat, sondern der Ladephysik geschuldet ist.
Da hab ich wieder was dazu gelernt...

[Pfriemler]

Für die Realisierung der ladeleistungsabhängigen Abschaltung brauchst Du einen schaltenden Zwischenstecker mit Messfunktion und dahinter ein Smarthome, was die Werte analysiert und einen Ausschaltbefehl generiert - alternativ einen (WLAN-fähigen )Zwischenstecker mit einer Software (Webinterface) und Regelerstellung und -bearbeitung. Ersteres leistet so ziemlich jede Smarthome-Familie, zweiteres findet man bspw. sehr komfortabel in der für viele dieser billigen Zwischenstecker verfügbaren open-source-Software TASMOTA gelöst.
Wer noch kein Smarthome hat und noch nie irgendwelche solche Geräte selbst geflasht hat, dürfte jetzt vor einer beachtlichen Einstiegshürde stehen ...
Dagegen ist die Zeitmethode in der Tat bestechend einfacher - aber möglicherweise auch nicht so genau.
Dann braucht man den für den Ladezustand von 80% zugehörigen Leistungswert, den man einmal ermitteln muss.
Zeigt die CPx beim Laden im Display den Ladezustand (State of Charge, SoC) an? Bei Sammelladung im Roller wäre das interessant. Bei einem Laden an der Wohnungssteckdose fällt diese Möglichkeit natürlich weg. Und 4 von 5 LED müssen nicht 80% bedeuten. Ansonsten mal einen 78%igen Rollerakku durch Leerfahren erzeugen und dessen Ladeleistung nach wenigen Minuten messen (es kann sein, dass diese erst langsam steigt, ist bspw. bei meinem SEAT Mo so).

Richtig ist, das Li-Akkus nicht auf 100% geladen gelagert werden sollen und dass extensives Nutzen des verfügbaren Ladungsbereiches dem Akku eine kürzere Lebensdauer beschert als wenn er zwischen 30 und 80% gehalten wird. Wenn die Reichweite bei 80% ausreicht, ist das auf Dauer sicher der bessere Weg. Bei 30-80% erreicht man vielleicht 3000 Ladezyklen, mit bspw. 50 km Reichweite wären das 150.000 km. Dagegen hören sich die 500 sicher erreichbaren Zyklen bei 0-100% bei 100 km Reichweite und 50.000 km Fahrstrecke natürlich erschreckend viel weniger an, aber die wollen erst einmal erfahren sein, von der dreifachen Strecke ganz zu schweigen. Da bleibt zu hoffen, dass der Rest des Rollers diese Laufleistung überhaupt jemals erlebt.

Noch dazu muss man wissen:
a) Die Akkuzellen werden nicht wirklich von 0-100% benutzt. Unten und oben gibt es einen beträchtlichen Sicherheitspuffer, real kann man eher von 10-90% bezogen auf die Maximalkapazität der Zellen ausgehen. Das Batteriemanagementsystem (BMS) ist entsprechend programmiert. (edit: Beim SEAT Mo bzw. Silence stehen bei beworbenen 5,6 kWh Maximalkapazität der Zellen real 4,2-4,4 kWh im Fahrbereich 0-100% zur Verfügung, der Rest ist Sicherheitsreserve. Andere Hersteller sind da vermutlich "ehrlicher" und geben eher die an den Anschlüssen erzielbare Kapazität an)
b) Nicht zu unterschätzen ist, dass das BMS gelegentlich Zeit zum Balancen der Zellenstufen haben sollte. Eine gelegentliche Volladung auf 100% ist also nicht mal schädlich, sondern sogar ausdrücklich nützlich.

[wüku]

...

Hallo Pfriemler,

ich Danke Dir wirklich ganz doll, denn Du hast mir das jetzt so erklärt, dass ich zwar nicht wirklich alles verstehe, aber jedenfalls soviel, dass ich den für mich nun am Besten machbaren Weg denke gefunden zu haben...

Ich hab mir vor ein paar Tagen erst einmal ein LOGILINK EM0003 Energiekostenmessgerät gekauft.

Das stecke ich jetzt zwischen die Zeitschaltuhr und mein Ladegerät.

Dann messe ich zur Zeit die Akkuladung nach Zeiten und trage es in eine Tabelle ein.

Das sieht dann wie folgt aus:

So versuche ich mich an die beste Zeit je Akku heranzutasten.
(Die Akkus habe ich inzwischen auch nummeriert, weil ich festgestellt hatte dass sie doch etwas unterschiedlich zu sein scheinen, da nach jeweils 100 Minuten beide unterschiedliche Füllungen hatten, obwohl beide bei 20% an das Ladegerät gehängt wurden.

Anhand der %-Anzeige im Display kann ich ausgehend von 2.7 kWh Kapazität je Akku erst einmal rechnerisch ermitteln, wie viel theoretisch in den Akku geladen worden sein müssten und das kann ich dann auch mit der Anzeige des EM0003 vergleichen.

Bis auf den Ausreißer am 29.06.2022 der aber auch auf einem Fehler meinerseits beim Übertragen der %-Anzeige am CPX in die Tabelle liegen könnte, denke ich sogar ablesen zu können, dass die Akkus ein wenig mehr als die 2,7 kWh fassen. (oder?)

Wenn ich dann demnächst mal etwas länger am Stück zu Hause arbeite, werde ich auch mal mich einfach neben das Ladegerät setzen und beginnend bei 20% jeden Akku genau 100 Minuten lang laden und dabei alle 5 Minuten mal die in den Akku geladenen Wh am EM0003 ablesen und aufschreiben.

So sollte ich dann doch auch annähernd die von Dir beschriebene steigende Ladeleistung während der Konstantstromladephase für jeden Akku dokumentieren können, um die Zeit genau zu bestimmen, die ich für das Laden auf bis zu 80% je Akku benötige...

Oder habe ich da wieder einen Denkfehler drin?

[Pfriemler]

Klar, das kannst Du so machen. Ich habe mit Screenshots aus der Mo-App und dem Zeitabgleich mit der Logdatei des Homematic-Schaltaktors auch nichts anderes gemacht. Über die Qualität des Logilink kann ich nichts sagen, aber den aktuellen Netzteilen und diesen Leistungen sollten keine außerordentlichen Abweichungen zu befürchten sein.
Noch ein kurzer Tipp: Primärenergie != Akkuenergie. Man muss von 10-20% Verlusten durch die Energieumwandlung im Ladegerät (überwiegend) und im Akku (eher marginal) ausgehen. Für die Ermittlung der Kosten ist die Primärmessung natürlich sinnvoller.

[wüku]

...
Noch ein kurzer Tipp: Primärenergie != Akkuenergie. Man muss von 10-20% Verlusten durch die Energieumwandlung im Ladegerät (überwiegend) und im Akku (eher marginal) ausgehen. Für die Ermittlung der Kosten ist die Primärmessung natürlich sinnvoller.

ach ja, da war ja auch noch was...
und ich dachte schon die haben mir aus versehen einen "besseren Akku" verpasst.
Wieder ein Traum zerplatzt...

[Musalom]

Ich möchte einmal einen kleinen Einwand bringen.

Die Begrenzung der Akkuladung auf ca. 80% ist allgemein ja nicht verkehrt, birgt aber ein Problem in sich.

Das BMS der Socobatterien ist auf eine Ladeschlussspannung von 4.1V eingestellt. Das ist aber nicht nur die Maximale Spannung pro Zellblock, sondern auch der Punkt wo ein Ballancing Vorgang einsetzt ( Ewtl auch schon leicht drunter ). D.h dort werden ausgleichsströme zwischen den Zellblöcken geschaltet. Auf Grund der unterschieden Innenwiederstände der Zellverbände, entstehen im String leicht unterschiedliche Spannungen. Das können teilweise schon 50-100mV jeh nach alter des Akkus sein.

Wenn man den Ladevorgang vorher unterbricht und die Schwellspannung des Ballincingprozelles unterschreitet, werden die 17Blöcke nicht mehr auf gleiches Potenzial gebracht. Dieder Effekt schaukelt sich dann immer weiter auf, und die Reichweite singt dann.

Allgemein arbeitet das BMS in einen Spannungsbereich von 3V-4,1(5)V was ohnehin keine 100% entspricht sondern ehr 85-90%. Es ist also gar nicht nötig, Zeitschaltungen zu basteln, da die Elektronik eh schon entsprechend eingestellt ist.

#EDIT

Noch ein kleiner Nachtrag. Das Ladegerät liefert ca. 69,5 (+-5%)V. Damit entfallen pro Zellenblock theoretisch 4,088V. Bei 4,15 (+-5%)V gibt es quasi eine interne Abschaltung im BMS. Das kann passieren, wenn die Zellblöcke so weit aus der Balance sind das ein Block die 4,15V überschreitet und andere Blöcke damit die 4V noch nicht erreicht haben. Solche Effekte haben ihren Ursprung in den besagen unterschedlichen Innenwiederständen ( In meinen Akku z.b. 9mOhm pro Zellenblock). Wird kein Ballancing durchgeführt, bleibt dieser Voltabsand bestehen und verschlimmert sich sogar noch. Das gleiche passiert dann auch bei der Entladeschlussspannung von 3V. Ist dieser wert bei nur einem Zellenblock erreicht, schaltet das BMS den Akku ab, auch wenn andere Zellblöcke noch 3,4 V hätten.
Um es kurz zu sagen, Das Ballancing ist wichtig für die Gesundheit und Haltbarkeit des Akkus und sollte immer komplett durchgeführt werden. Das heist dann, voll Laden, bis das Ladegerät selber abschaltet.