AC Laden und Bruttokapazität

[itana]

Nachdem nun der erste Spring bei uns in der Flotte eingetrudelt ist geht es ans messen von real life Werten.
Den Autobahn- und CCS Test werde ich am Wochenende fahren, AC habe ich heute durch, und dies war sehr interessant (im positiven Sinne).

Der Spring lädt an einer 32A liefernden Wallbox (wir sind Industrie, und daher nicht wie ein Privatkunde auf 4,6kW Schieflast limitiert) bis auf 100% mit nahezu konstanten 7kW. Erst wenn die 100% rund 1-2 Minuten auf dem Display stehen wird die Ladeleistung über einen Zeitraum von rund 20 Minuten sukzessive reduziert.

Meine Interpretation des Ganzen: Der Akku hat noch mächtig Headroom, d.h. die Bruttokapazität schätze ich auf gut 30kWh, ansonsten würde er die letzten 5% nicht mit dieser Geschwindigkeit laden können. Die 20 Minuten am Ende sehen für mich nach Balancing aus; ich werde mal beobachten ob sich an der Kurvenform gegen Ende nach einigen Zyklen etwas verändert.

Der Test wurde in einer unbeheizten Halle bei rund 10° C durchgeführt; SoC beim Beginn des Ladevorgangs nach Anzeige 58%.

Fazit: Auf 100% laden tut dem Akku vermutlich nicht sonderlich weh, da die angezeigten % zwischen 90% und 95% der Bruttokapazität entsprechen.

 

[triplex]

Fazit: Auf 100% laden tut dem Akku vermutlich nicht sonderlich weh, da die angezeigten % zwischen 90% und 95% der Bruttokapazität entsprechen.

Ich gehe ohnehin davon aus, dass es heutzutage Stand der Technik ist, die Kapazität künstlich zu begrenzen, um den Akku zu schonen. Selbst mein alter E-Roller hatte schon ein BMS, das ab einer Akkuspannung abgeriegelt hat, die unterhalb der maximal möglichen lag.

 

[Dracula]

Der Akku hat ja scheinbar eine Kapazität von 30kw, um Verluste über die Zeit auszugleichen.
Dann wären die 100% garantiert in jedem Fall unter 90%.

 

[itana]

@triplex Bei Tesla bleibt nicht mehr viel Headroom wenn man auf 100% lädt; man sieht das daran, dass die Ladekurve am Schluss deutlich stärker ausfadet. (Screenshot zeigt Tesla Model 3 LR 2021), und das obwohl der Tesla nur mit 0,14C am AC lädt, während es beim Spring dank der kleinen Batterie trotz einphasigem Lader stolze 0,25C sind.

@Dracula Ich wage zu Bezweifeln dass Dacia die Degradation durch eine Verringerung des Headrooms kompensieren wird; der Headroom dient schlicht der Erhöhung der Lebensdauer, was ja nicht schlecht ist.

 

[CV-Skipper]

..... würde bedeuten, dass man einfach bis 100 % (also bis zum Abschalten) laden kann, ohne sich Gedanken über die Batterie machen zu müssen.
Würde mir sehr entgegen kommen.

 

[Grieto]

Sehr interessant. Gute Arbeit itana!

 

[itana]

Bitte zunächst mit Vorsicht genießen. Bevor man das verbindlich annehmen kann sollte man noch herausfinden welche Zellen verbaut sind, und bis zu welcher Zellspannung tatsächlich geladen wird.

 

[Risingsun28]

Wenn das was dazu beitragen kann, hatte noch knapp unter 10km Restreichweite:
Genau 27kw getankt @work for free an einer normalen Wallbox

 

[itana]

Leider hilft das nicht weiter, da wir den Wirkungsgrad des Ladegerätes nicht kennen. Ich nehme an dieser liegt bei 32A Ladeleistung im Bereich 90-95%. Dazu muss man mal die verbrauchten kWh in Relation zu den aus der Ladesäule entnommenen kWh setzen. Dann bleibt aber immer noch die Ungenauigkeit der Verbrauchsanzeige. Die von Dir fotografierte Ladesäule ist geeicht, zumindest die Angabe dürfte extrem genau stimmen.

 

[StromBer]

@itana. Mit welchem Kabel hast du von der Wallbox geladen?

 

[itana]

Die Wallbox hat je Ladepunkt ein fest angeschlagenes Typ2 Kabel.

 

[jpf68]

Ich beschreibe mal einen Ladevorgang den ich mit einem OBD2 Dongle Konnwei KW902 und der CanZE App begleitet habe.
Leider können beim Spring viele Paramenter der App NICHT ausgelesen werden (vor allem fehlen bei mir einzelne Zelltemperaturen und Zellspannungen)
Meine Ladung erfolgt an einer fix installierten Wallbox, welche auf 12A Ladeleistung eingestellt ist. Bei 220 Volt Spannung ergibt sich somit eine Ladeleistung von ca. 2.640 Watt AC.

Der Akku hat sich während der Ladung von 20% auf 100% um 3 Grad erwärmt (unbeheizte Garage Termperatur um 10 Grad).

Die Differenz der leider nur mit einer Kommstelle angezeigten AC Leistung und der DC Ladeleistung beträgt 0,1 bis 0,2 kwh was einem Wirkungsgrad von 92% bis 96% und damit Verlusten von 4% bis 8% entsprechen würde.
Mein Auto zeigt über die letzten ca. 800 km einen Verbrauch von 18,1 kwh/100km an. Dafür wurden von mir pro 100km 20,6kwh Strom zugeführt (gemessen am Sicherungskasten).
Dies bedeutet Gesamt-Verluste inkl. Spannungswandler, Wallbox und 10m 2,5mm² Zuleitung von ca. 12%. (Oder weniger als 12% und die Anzeige im Auto-Bordcomputer zeigt in von Verbrennern erlernter Manier zuwenig an.)

Die Anzeige im Auto zeigte immer ca. 2% höheren Ladestand als die App an. Macht sie auch jetzt wenn ich mal nachschaue, da ich den Adapter im Auto belassen habe (kann man mit Druckknopf aus/einschalten.)

Bei erreichen von 100% in der Anzeige und etwas später auch in der App wurde noch einige Zeit weiter mit den eingestellten 12A geladen.
Die Stromstärke wurde ganz zum Ende hin, als ca. 305 Volt Akkuspannung erreicht waren für ca. 5-10 Minuten auf ca. 7A und damit ca. 1500 Watt gedrosselt.
Bei 306 Volt wurde der Ladevorgang beendet.
Akkuspannung voll: 305 Volt
Akkuspannung 80%: 290 Volt
Akkuspannung 50%: 270 Volt
Akkuspannung 20%: 260 Volt
verfügbare Energie laut Anzeige max. 26,2 kwh
SOH 98%

Akku sollte laut Datenblatt
Kapazität von 26,8kwh und eine Nominalspannung von 262,8 Volt haben.

Anbei noch einige Fotos des Ladevorganges, das Akkudatenblatt und die Eigenschaften des verwendeten Konnwei KW 902 OBD Adapters.

 

[itana]

Herzlichen Dank für die Dokumentation. So kommen wir vielleicht dabei weiter, etwas mehr über den Akku herauszufinden, und zu verstehen wieviel Headroom bei einer 100% Ladung noch bleibt.

Was mich sehr verwundert ist die Tatsache dass Du bei knapp über 20% SoC die angegebene Nennspannung erreichst. Dies sollte eher bei rund 50% passieren.

Nimmt man mal rein hypothetisch an, es würde sich um eine NMC Chemie mit 3,6V Nennspannung und 4,2V Ladeschlussspannung handeln, so würden die Zahlen bedeuten, dass es sich um einen 73s Akku handelt. Somit läge die Ladeschlusspannung bei 306,6V, was bedeuten würde dass sehr wenig Headroom bleibt, und der Akku tatsächlich auf nahezu 100% geladen würde.

 

[LittleMP]

...ich verstehe kein Wort, sitze aber mit großen Augen vor dem Rechner!

 

[Spring-high]

jpf68 Danke
Welche Einstellungen müssen in der CanZE vorgenommen werden um die OBD Verbindung herzustellen? Bestimmte Rheinfolge beim Verbindungsaufbau einhalten?

 

[jpf68]

Ersten der möglichen zoe in der App auswählen.
Bluetooth von Auto zu Handy deaktivieren. Mit Bluetooth Dongle und Android Handy verbinden.
Hat einfach und Plug and Play funktioniert. War selbst überrascht.

 

[jpf68]

canze.fisch.lu

Hier gibts alle Infos zur App und zum Dongle

 

[Silencer800]

Der Akku des Spring besteht aus 12Modulen mit insgesamt 72 Cellen, und einer maximalen Spannung von 240V

So steht es zumindest bei Dacia auf der Seite.

Siehe Link Batterie

 

[MooseMan]

12 Module, 72 Zellen, das kann passen.
Nur die "maximale Spannung" von 240V von aus dem Artikel im Dacia-Blog stimmen nicht. Dort haben die Schreiberlinge des Dacia-Blog-Artikels leider einfach keine Ahnung. Sie haben das verwechselt, mit den 240V AC die der Onbord-AC-Lader akzeptieren kann. Früher stand das mal irrtümlich in den technischen Daten. Hier im spanischen ist es immer noch falsch "Tension totale: 240V": https://prensa.renault.es/archivos/noticias/1962/Caracteristicas_tecnicas_Spring.pdf

Die Messung oben ist von jpf68 ist sehr gut. Das finde ich richtig toll! Allerdings hast du oben jeweils die *Lade*spannung angegeben.

Ich mache das mal am Beispiel und teile alles durch 72s:
Bei 306 Volt wurde der Ladevorgang beendet => 4,25V Ladespannung pro Zelle
Akkuspannung voll: 305 Volt => 4,236V Ladespannung pro Zelle
Akkuspannung 80%: 290 Volt => 4,027V Ladespannung pro Zelle
Akkuspannung 50%: 270 Volt => 3,75V Ladespannung pro Zelle
Akkuspannung 20%: 260 Volt => 3,61V Ladespannung pro Zelle
verfügbare Energie laut Anzeige max. 26,2 kwh
SOH 98%

Das sind also alles *Lade*spannungen. Also eine Spannung, die der *Lader* an die Zellen anlegt. Um ein Zelle zu laden muss ja *von außen* eine leicht höhere Spannung kommen als die Zelle selbst im Leerlauf so hat. Daher sind die auch so hoch.

Sobald man da jeweils den AC-Lader trennt, geht die Zellspannung (ohne große Belastung in irgendeiner Richtung, weder in die Laderichtung, noch die Entladerichtung) etwas runter auf die *echten* "Leerlauf"-Zellspannungen, die sich dann einstellen. Untenrum (bei niedrigen SoC-Werten) kann der Lader auch mal so 40V (ca. 550 mV pro Zelle) mehr anlegen, als die Zellen zusammen haben. Oben am Ladeschluss kann er nur noch leicht drüber liegen also so 5V in Summe (, das sind um 70 mV pro Zelle).

4.25V pro Zelle darf man als Ladespannung mal kurz anlegen, aber 4,2V als Zellspannung im Leerlauf wären schon recht hoch.

Eine zweite Messreihe wäre interessant, die man etwa so bilden würde:
Akku recht leer fahren, sagen wir mal auf 10%.

Nix anstecken, Auto 10 min stehen lassen, Gesamtspannung auslesen: das müssten so um 210-220 V DC sein.
Dann laden auf 20%, AC abstecken, 10 min warten, Gesamtspannung nochmal auslesen, nun gibt es Leerlaufgesamtspannung, und man kann durch 72 teilen und die Leerlauf-Zellspannung ermitteln.

Dann laden auf 30%, AC abstecken, 10 min warten, Gesamtspannung nochmal auslesen, gleiches Prozedere.
Dann laden auf 40%, AC abstecken, 10 min warten, Gesamtspannung nochmal auslesen, gleiches Prozedere.
Dann laden auf 50%, AC abstecken, 10 min warten, Gesamtspannung nochmal auslesen, , gleiches Prozedere.
Dann laden auf 60%, AC abstecken, 10 min warten, Gesamtspannung nochmal auslesen, , gleiches Prozedere.
Dann laden auf 70%, AC abstecken, 10 min warten, Gesamtspannung nochmal auslesen, , gleiches Prozedere.
Dann laden auf 80%, AC abstecken, 10 min warten, Gesamtspannung nochmal auslesen, , gleiches Prozedere.
Dann laden auf 90%, AC abstecken, 10 min warten, Gesamtspannung nochmal auslesen, , gleiches Prozedere.
Dann laden auf 100%, AC abstecken, 10 min warten, Gesamtspannung nochmal auslesen, , gleiches Prozedere.

In den Leerlaufspannungen (gesamt) müsste es grob von etwa 3V mal 72s bis 4,15 V mal 72s gehen, also ungefähr: 216 DC bis 299 VDC.
Und bei 50% SOC müssten etwa 3,65V, also für das Pack 263V rauskommen.

Fazit: man muss bei solchen Messungen immer dokumentieren, welche Last auf den Zellen liegt (ein Ladelast wie oben beim AC-Laden, eine Null-Last, oder eine Entladelast (beim Fahren und starken Beschleunigen, da bricht die Spannung kurz ein)).

 

[MooseMan]

Und nochwas ist wichtig: CANZE holt sich Bits und Bytes aus den Steuergeräten und rechnet dann mit einer Formel um, die es selbst intern drin hat und die offenbar nur gegen eine Zoe Gen1 generiert wurden.
Der Spring BMS muss nicht die gleichen Umrechnungsformeln haben, um aus den Hex-Werten eben richtige physische Werte zu bekommen (echte Voltwerte). Solange kleiner das wirklich mal abgeglichen hat, kann mit der Variante (Zoe Gen1 auswählen, aber Spring auslesen) quasi auch falsche physische Werte rauskommen. Man wartet besser ab, bis das alles gegen den Spring verifiziert wurde, dann der Spring explizit auswählbar ist, und erst dann passen die Werte.

Ideal würde irgendeiner den CANZE-Machern mal einen Spring zur Verfügung stellen, damit die das Fahrzeug gegen ihre Sachen prüfen können. Dort würde dann wirklich gegen die physischen Messwerte aus einem Spring (echtes Voltmeter in Referenzqualität an die HV-Leitungen) oder gegen die Anzeigewerte aus dem Spring oder von einer Renault-/Dacia-OEM-Diagnose-Lösung gecheckt werden. Die Renault-/Dacia-OEM-Diagnose-Lösung hätte ja gleich die richtigen Formeln drin für die Umrechnung.