Grundlagen zur Akkuwahl - Elektroauto Forum

Grundlagen zur Akkuwahl

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speerwerfer

Neues Mitglied
09.07.2024
45
zwischen OL/HB/OS
Hallo zusammen,

der Markt gibt ja einiges an CityEls her, die keine oder im Prinzip tote Akkus haben. Also muss man bei solchen Fahrzeugen auch mit einem neuen Akku und der Technik drum herum kalkulieren.

Im Prinzip würde sich ja dann anbieten das ganze auf LiFePo umzurüsten. Ich bin jetzt nicht so der Akku Experte und versuche zu verstehen, worauf ich bei der Akkuauswahl achten muss. Es geht mir nicht um konkrete Empfehlungen, sondern ich möchte mich selber mal mit den Grundlagen beschäftigen.
  • Gehen wir mal von einem 48V Board im CityEl aus. Dazu wären dann 15 LiFePo Zellen nötig (15S Akku), richtig?
  • Wenn man den LiFePo Akku mit 100 Ah Zellen nimmt, und man mit 90% entnehmbarer Ladung rechnet, stehen einem bei 48V dann 4,32 kWh Energie zur Verfügung.
  • Im elwiki steht, das man bei 48V und dem Thirge Motor ca. 8 kWh/100km braucht. Das wären dann etwa 50km Reichweite bei den 4,3 kWh
  • Wenn ich nun mehr Reichweite möchte, muss ich Zellen mit einer höheren Ladung (Ah) nehmen, richtig?
Mache ich da irgendwo einen Denkfehler?

VG
Martin
 

microcar

Aktives Mitglied
02.08.2010
567
Also 8kwh/100km beim Thrige ist wohl ab Steckdose gerechnet und dann auch eher bei Dauervollgas mit oft Beschleunigen in der Ebene oder dauerhaftem Gegenwind.
Ich hatte ja mal ein El mit Thrige und ca.45V Nennspannung. Da stand bei ca. 65km/h Speed in der Ebene immer was von 80-90ah Verbrauch im Display. Ich kam dann auch mindestens ca.60km weit mit den NICD-Saft 100Ah Akkus die man ja schön leerorgeln konnte. Dann waren so 80-90Ah rausgezogen.
Also müsstest Du eigentlich auch so weit kommen oder eher sogar noch weiter.
Mit dem 48V Perm sollten bei noch frischen 100er Zellen um die 80km drin sein in der Ebene.
Bei Steigung im Streckenprofil sieht es freilich anders aus.......
 
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L.S.

Mitglied
05.05.2021
297
Mühldorf am Inn
Gehen wir mal von einem 48V Board im CityEl aus. Dazu wären dann 15 LiFePo Zellen nötig (15S Akku), richtig?
Ja, 16s ginge auch noch, wichtig ist, dass Du mit der Ladeendspannung unter 60V bleibst (bei LiFePo4 höchstens 3,65V je in Reihe geschalteter Zelle), ab 60V aufwärts gilt es nicht mehr als Kleinspannung/Niederspannung und somit gelten andere Bestimmungen (u.a. beim Tüv wenn er es mitkriegt, wenn nicht spätestens im Versicherungsfall). Da aber ins EL meistens 15 Zellen besser reinpassen bietet sich 15s an.


Wenn man den LiFePo Akku mit 100 Ah Zellen nimmt, und man mit 90% entnehmbarer Ladung rechnet, stehen einem bei 48V dann 4,32 kWh Energie zur Verfügung.
Ja genau.


Im elwiki steht, das man bei 48V und dem Thirge Motor ca. 8 kWh/100km braucht. Das wären dann etwa 50km Reichweite bei den 4,3 kWh
Der Verbrauch und damit auch die Reichweite ist von vielen Faktoren abhängig und kann stark variieren:
  • Im Winter hast Du Mehrverbrauch durch Heizung, Licht, usw., vielleicht sogar von einer Akkuheizung (falls die nicht nur mit Hausstrom läuft) und die Zellen können auch nicht so viel belastet werden. Daher hast Du dann wesentlich weniger Reichweite als im Sommer. Bei optimalen Bedingungen (Temperatur, Verkehr, Straßenbeschaffenheit, usw.) wirst Du dagegen bestimmt auch viel weniger als 8kWh/100km brauchen.
  • Wenn man vorher noch nie Elektroauto gefahren ist (ein älteres, mit Reichweitenproblemen, nicht so ein modernes Höllengeschoss), dann braucht man eine gewisse Zeit um den Fahrstil zu verändern. Mit "Verbrenner-Fahrstil" wirst Du nicht weit kommen, das macht einen größeren Unterschied als man denkt. Lernt man aber auch schnell, wenn man das erste Mal mit Schrittgeschwindigkeit die letzten Paar Kilometer nach Hause rollt, oder sogar schieben muss.
  • Es gab verschiedenste Versionen des EL die alle unterschiedliche Verbräuche aufweisen. Der Perm hat etwas weniger Verbrauch, der Thrige etwas mehr, Pacific steht eh nicht zur Debatte. Den Perm gab es nur mit Kette, den Thrige eigentlich nur mit Riemen (?) aber viele haben auf Kette umgebaut, was den Verbrauch wohl auch etwas senkt. Auch die verschiedenen Spannungen haben glaube ich Auswirkungen auf den Verbrauch (Spannung größer, Verbrauch/Wirkungsgrad besser), nagel mich aber mal nicht drauf fest?
    Hier findest Du noch ein paar mehr Reichweitenangaben auch von Umbauten, Du siehst, es gibt eine ziemliche Streuung: http://elweb.info/dokuwiki/doku.php?id=cityel_antriebe_im_vergleich
  • Es macht auch einen Unterschied ob Du ab Steckdose misst (mit Verlusten beim Laden) oder direkten Verbrauch aus dem Akku. siehe @microcar
50km bei 100Ah mit 48V erscheint mir schon sehr wenig, da hatte ich mehr im Kopf (70-80km).


Wenn ich nun mehr Reichweite möchte, muss ich Zellen mit einer höheren Ladung (Ah) nehmen, richtig?
Genau, das heißt zwar eigentlich Ladung (oder "Ladungsinhalt/Energieinhalt") aber es wird im Volksmund (und auch im Verkauf) "Kapazität" genannt. Da du bei der Spannung relativ limitert bist, musst Du also mehr Ah hinzufügen wenn Du insgesamt mehr Energie speichern willst. Da sind meistens dann Budget und Bauraum die limitierenden Größen... @Kamikaze hat soweit ich weiß in einen Perm-Akkukasten 12S2P 105Ah reingepackt, also 36V mit 210Ah!

Wichtig zu wissen:
Bei Bleiakkus kannst Du nur die Hälfte der Kapazität effektiv nutzen, weil die sonst Schaden nehmen. Lithium-Akkus haben bei gleicher Größe eine höhere Kapazität und können diese auch noch fast komplett ausnutzen.
Die gewöhnlichen Blei-Starterbatterien aus den Verbrenner-KFZ können nicht so einfach im EL eingesetzt werden, weil die das nicht vertragen ( zum ausprobieren schon, aber viel Reichweite werden die nicht haben). Es bedarf bei Bleiakkus bestimmten "Traktionsbatterien" die darauf (zumindest soweit es die Zellchemie erlaubt) ausgelegt sind.
Bei Lithium-Akkus werden allerdings ein BMS und sog. Balancer benötigt, um die Zellen zu schützen und die Funktion zu gewährleisten. Das kommt dann zu den hohen Kosten der Akkuzellen noch dazu.
Bei Bleiakkus sind hohe Ströme (Beschleunigung) Gift für die Kapazität/Reichweite. Je höher der Strom ist, mit dem man einen Bleiakku entlädt, desto weniger der Kapazität kann man tatsächlich nutzen (also bei 100Ah nur noch statt nutzbaren 50Ah plötzlich 30Ah). Lithium-Akkus sind relativ hochstromfest (1C Dauerbelastung idR kein Problem, "1C"=1*Zellkapazität, also bei 100Ah z.B. 100A) und daher bleibt die gespeicherte Energie auch bei höheren Strömen größtenteils erhalten.
Es gibt verschiedene Lithium-Zellchemien:
  • Li-Ion: ?
  • NMC: sehr hochstromfähig, daher auch oft in Drohnen o.ä. eingesetzt, wo ein kleiner Akku viel Leistung abgeben muss
  • LTO: ?
  • LiFePo4: am beliebstesten weil sie wohl nicht (oder viel weniger) explodieren/brennen

Prinzipiell macht es heutzutage wenig Sinn, Geld für neue Blei-Traktionsakkus auszugeben, Lithium ist einfach für diese Anwendung viel besser.

Übrigens: Es gibt verschiedene Akkukästen je nach Motor, mit unterschiedlicher Geometrie. auch das spielt bei einer Akkuumrüstung natürlich eine Rolle. Mehr dazu im elwiki.

Siehe zu Akkufragen auch hier, wo ich auf ähnliche Fragen ähnliche Antworten bekommen habe (ganz schön viel passiert in 1,5 Jahren, die Zeit vergeht...man lernt schnell):
Oder hier:
 
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matzetronics

Aktives Mitglied
08.07.2020
1.079
Berlin, DE
Ein Aspekt bei der Akkuwahl ist auch der maximale Entladestrom, den die Zelle zulässt. Bei den modernen LFP Zellen von EVE, CALB, GanFeng usw. liegt das meistens im Bereich von 1C, d.h., eine 100Ah Zelle lässt auch meistens einen maximalen Strom von 100A zu. Wird das überschritten, ist die Zelle in Gefahr. Meistens wird man ein BMS benutzen, das nicht nur Ladung und Kapazität managed, sondern auch Überstrom verhindert.

ab 60V aufwärts gilt es nicht mehr als Kleinspannung/Niederspannung und somit gelten andere Bestimmungen
Das ist nur der eine Aspekt einer hohen Spannung, es gelten auch die Grenzen des Motorcontrollers, meistens ein Curtis, und dem DC/DC Wandler, der aus den Fahrbatterien die 12V fürs Bordnetz erzeugt.

Da ich gerade meinen Kewet umrüste von Semitraktionsbatterien auf LFP, habe ich mich mal umgetan und festgestellt, das eine LFP Bestückung mit gleicher nomineller Kapazität heute nahezu genauso viel kostet wie Blei-Säure. Es kommt zwar ein wenig Kram dazu, wie das BMS und eine Batterieheizung, die Fahrleistungen aber sind deutlich besser, denn Bleisäure hat die o.a. Nachteile.
 
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L.S.

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05.05.2021
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Mühldorf am Inn
LFP = LiFePo4

eine 100Ah Zelle lässt auch meistens einen maximalen Strom von 100A zu. Wird das überschritten, ist die Zelle in Gefahr.
Naja, die dürfen schon oft mit kurzzeitigen Strömen von bis zu 2C oder sogar 3C belastet werden, nur halt nicht dauerhaft. Je nach Datenblatt.

Beim EL fließen je nach Spannung (P=U*I) Ströme von bis zu 150-200A beim Beschleunigen, ca. 40-90A beim konstanten Fahren.
 

matzetronics

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08.07.2020
1.079
Berlin, DE
Naja, die dürfen schon oft mit kurzzeitigen Strömen von bis zu 2C oder sogar 3C belastet werden, nur halt nicht dauerhaft. Je nach Datenblatt.
Stimmt. Wichtig ist die Zellentemperatur. Die darf nicht zu hoch werden, sonst gibts Probleme. Meistens bedeutet das, die Zelle darf schon höhere Ströme liefern, aber eben nur kurz.
Im Moment ist LiFePo4 wohl die beste Wahl, wenn man eine sichere Zelle wünscht. Natürlich muss man sie gut behandeln, also nicht braten, anpieksen oder kurzschliessen.
 
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L.S.

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05.05.2021
297
Mühldorf am Inn
Wichtig ist die Zellentemperatur. Die darf nicht zu hoch werden, sonst gibts Probleme. Meistens bedeutet das, die Zelle darf schon höhere Ströme liefern, aber eben nur kurz.
Die Temperatur (darf übrigens auch nicht zu niedrig werden, bei der Ladung immer über 0°C!) wird zusammen mit den Zelleinzelspannungen vom Bms überwacht, das entsprechend bei zu niedrigen oder hohen Werten etwas unternimmt. Das kann z.B. sein, dass das Bms selbst die Verbindung zum Akku komplett trennt (beim Auto nicht so sinnvoll, da Du dann plötzlich stehen bleibst), oder dass eine Strombegrenzung, ein Ladestopp oder eine Akkuheizung aktiviert wird.
 
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wolfgang dwuzet

Bekanntes Mitglied
23.11.2006
3.973
klar das die reichweite von vielen faktoren abhängt,
ich hatte (bei 50kg fahrergewicht) und 150Ah Lifepo etwa 120-130km auf langstrecke, 80km im stadtverkehr
bye wolle
 
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L.S.

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05.05.2021
297
Mühldorf am Inn
Hi Wolle,
ich hatte (bei 50kg fahrergewicht) und 150Ah Lifepo etwa 120-130km auf langstrecke, 80km im stadtverkehr
Perm oder Thrige? Kette oder Riemen? 48V, 42V oder 36V?
Hast Du das bereits ins Wiki eingetragen? Bei solchen Sachen bräuchten wir echt mal "Big Data"...
50kg Fahrergewicht? Aber auf leerem Magen und in der Unterhose, oder? :oops: 💨🎈
 
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wolfgang dwuzet

Bekanntes Mitglied
23.11.2006
3.973
naja, un-erlaubt ist´s erst wenn es als magersucht beglaubigt wurde und man aus dem kkh abhaut :D
leider hab ich schon seit frühester jugend einen zentner +- 4kg dauerkampfgewicht dank diverser krankheiten,,,
nun kurz noch zu obiger frage;
thrige mit elektrischer 2 gangschatung (compound-ohne)
40v Lifepo
gefrühstückt und bekleidet, und mit relativ gut gefülltem kofferraum rückfahrt von der waldmühle sogar 135km (sch..umleitungen) und noch nicht am ende der fahnenstange da wären bestimmt noch einige kilometer mehr drinn gewesen
bye wolle
 
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speerwerfer

Neues Mitglied
09.07.2024
45
zwischen OL/HB/OS
leider hab ich schon seit frühester jugend einen zentner +- 4kg dauerkampfgewicht dank diverser krankheiten,,,
Ich hatte noch überlegt, ob ich mir den Spruch kneife, ich hoffe es war in Ordnung.
gefrühstückt und bekleidet, und mit relativ gut gefülltem kofferraum rückfahrt von der waldmühle sogar 135km (sch..umleitungen) und noch nicht am ende der fahnenstange da wären bestimmt noch einige kilometer mehr drinn gewesen
Beeindruckend! Die Entfernung und der Status "bekleidet" - ihr macht Bilder in meinem Kopf :)
 
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wolfgang dwuzet

Bekanntes Mitglied
23.11.2006
3.973
null problemo,
ich bin es schon immer gewohnt gefragt zu werden was denn los sei,,,
diabetes seit 60 jahren, lungenemphysem seit 30 jahren,
herz, rheuma,und noch paar andere sachen,,,
aber meine lebensphilosophoe
was uns nicht umbringt macht uns nur härter
und
was nicht passt wird eben passend gemacht
bye wolle
PS: bekleidet, heißt bei mir mit pumpe,steuerun und sonstigem gedöns etwa 6kg übergewicht :p
 

Sascha Meyer

Bekanntes Mitglied
18.05.2007
5.494
Is aber ne interessante Idee, um Gewicht zu sparen:
Nackig EL-Fahren, um die Reichweite zu verlaengern. Die Frage is nur, was man am Ladestopp macht. Is aber auch Vorteilhaft, wenn man waehrend der Fahrt in ne Flasche pullern muss. Und wenns heiss is.
Isses legal, nackt Auto zu fahren, solange man festes Schuhwerk anzieht?

Viele Gruesse aus dem Saarland, Sascha
 

L.S.

Mitglied
05.05.2021
297
Mühldorf am Inn
thrige mit elektrischer 2 gangschatung (compound-ohne)
40v Lifepo
150Ah Lifepo etwa 120-130km auf langstrecke, 80km im stadtverkehr
Ich folgere also auf einen Verbrauch zwischen 4,6 und 7,5 kWh, je nach Fahrprofil. Das wären also bei den von @speerwerfer angegebenen 4,32kWh ca. 58-94km. Da Du in den 4,32kWh von oben bereits 10% Puffer weggerechnet hast, sind jedoch eher 64-104km die passende Angabe. Man fährt das EL sowieso selten komplett leer, und wenn, dann kann in diesen seltenen Fällen der Akku auch mal bis zur Entladegrenze entladen werden, nur eben nicht dauernd und immer (wenn man beim Fahren "gestoppt" wird, erholt sich die Zellspannung meist eh wieder etwas). Aber welcher Mensch mit halbwegs gesundem Menschenverstand möchte denn überhaupt über 100km am Stück in dem holprigen EL durchgeschüttelt werden... außer natürlich ein paar wenige Verrückte ein paar mal im Jahr 😇;) klick me


Isses legal, nackt Auto zu fahren, solange man festes Schuhwerk anzieht?
Selbst festes Schuhwerk ist nicht explizit vorgeschrieben, allerdings kann die Versicherung im Schadensfall in Frage stellen ob evtl. falsches Schuhwerk zum Unfallhergang beigetragen hat. Da ist man barfuß noch besser dran als mit Flipflops...
An sich spricht so weit ich weiß nichts dagegen, da der Fahrzeuginnenraum ein durch Privatsphäre geschützter Raum ist. Gefährlich wird es wohl nur, sobald es mit Handlungen verbunden ist, die die akute Fahrtüchtigkeit einschränken oder es Erregung öffentlichen Ärgernisses ist, also man z.B. in der Stadt an der Ampel mit heruntergelassenen Fenstern (und Hosen) steht, direkt neben dem Gehweg. Aber ich würds an Deiner Stelle lieber nicht probieren (besonders nicht im EL, das zieht eh schon Blicke auf sich und mit Basic-Haube ist es auch besonders durchsichtig aus jedem Winkel).🫣;)
 

Kamikaze

Bekanntes Mitglied
Ich folgere also auf einen Verbrauch zwischen 4,6 und 7,5 kWh, je nach Fahrprofil.
Ich hatte für mein Fact4 damals 4,3kWh/100km gemessen.
36V (bzw. 12S), 45km/h, Landkreis München (also nicht ganz flach), Simplexkette

Aktuell rechne ich mit ca. 5kWh/100km.
Das hat sich bisher als eher großzügig herausgestellt - also der reale Verbrauch war etwas niedriger bzw. der Akku noch etwas voller als vorherberechnet.
Mit dem aktuellen Setup Duplexkette, 36V (2P12S), 210Ah -> 7,5kWh habe ich 150km-Strecken problemlos geschafft. Da war der Akku noch nicht wirklich leer, bei Ankunft. Bis 160km wätte ich da wenig Bauchschmerzen - alles darüber könnte dann wirklich eng werden.
Die Fact4 sind aber soweit ich weiß auch etwas effizienter, als Thrige-ELs.

Fun Fact: Sogar mit 5kWh/100km wäre das EL noch effizienter als der durchschnittliche Zug/Fahrgast (wobei die meist auch schneller sind).
"Normale" E-Autos brauchen das 3-5fache.
 
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