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Alterung (Kapazitätsverlust) des Akku
#1
(08.02.2025, 20:50)olfener schrieb: Es gibt aber wohl auch Ausnahmen. Mein blauer Akku wird im Mai sechs Nutzungsjahre alt. Er hat bisher 35.000 km gelaufen und verfügt über eine Restkapazität in Höhe von 93 %.
Im Mai letzten Jahres mit 27.500 km Laufleistung betrug die Restkapazität 94 %.

(08.02.2025, 20:56)MarkusSi schrieb: Ich habe das Gefühl, dass neuere blaue Akkus ggf. weniger schnell altern. Meiner hängt irgendwie bei 95% fest, obwohl ich mittlerweile fast 40.000km auf der Uhr habe.
Allerdings fahre ich auch mit Extender und lade meist nur bis 4...4,1V/Zelle, vermeide also Betriebszustände mit hoher Alterung.

Ich habe dieses "Phänomen" von sehr hohen SoH-Werten bei gleichzeitig hohen Laufleistungen beim erstellen der Statistik auch festgestellt. In der Praxis halte ich diese bescheidenen SoH-Verluste jenseits der 20'000 km für wenig plausibel und eher für "Ausreisser" aufgrund eines BMS-Fehlers. Grosse Streuungen sind aber nicht auszuschliessen wie u.a. eine Untersuchung bei Tesla-Akkus zeigt.

Allerdings ist ein Stromer Akku weder thermisch gemanaged noch wird er zu 99% in einem idealen SoC-Bereich von 50-80% gefahren. Beide Faktoren würden den SoH-Verlust merklich verringern. Auch die Extenderlösung, die Beschränkung auf ein kleineres Ladefenster Fenster (DoD), sowie eine reduzierte Ladeendspannung tragen erheblich zur Lebensverlängerung bei.

Um einen Praxisnachweis für SoH 93/95% (>20‘000 km) zu haben, müsste man die Akkus testen. Ohne Messmittel und Pi mal Daumen geht das am einfachsten über die erzielbare Reichweite. Fährt man einen ST3 (wie in meinem Fall), das wiederholt bei gleicher Strecke mit "All In" und 550 Hm, sollte mit einem neuen Akku etwa eine gemittelte Reichweite von 50-55 km möglich sein. Ist es weniger liegt der SoH tiefer. Auch ein Anstieg des sog. Reboundeffekts, oder plötzliches Abschalten des Akkus im Winter, obwohl noch ~10 % Restakku, sind untrügerische Zeichen für tiefe SoH's bzw. eine gealterte Akkuchemie. (Siehe auch #Post)
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#2
(09.02.2025, 04:27)ST2-jsg schrieb: Ich habe dieses "Phänomen" von sehr hohen SoH-Werten bei gleichzeitig hohen Laufleistungen beim erstellen der Statistik auch festgestellt. In der Praxis halte ich diese bescheidenen SoH-Verluste jenseits der 20'000 km für wenig plausibel und eher für "Ausreisser" aufgrund eines BMS-Fehlers. Grosse Streuungen sind aber nicht auszuschliessen wie u.a. eine Untersuchung bei Tesla-Akkus zeigt.

Allerdings ist ein Stromer Akku weder thermisch gemanaged noch wird er zu 99% in einem idealen SoC-Bereich von 50-80% gefahren. Beide Faktoren würden den SoH-Verlust merklich verringern. Auch die Extenderlösung, die Beschränkung auf ein kleineres Ladefenster Fenster (DoD), sowie eine reduzierte Ladeendspannung tragen erheblich zur Lebensverlängerung bei.

Um einen Praxisnachweis für SoH 93/95% (>20‘000 km) zu haben, müsste man die Akkus testen. Ohne Messmittel und Pi mal Daumen geht das am einfachsten über die erzielbare Reichweite. Fährt man einen ST3 (wie in meinem Fall), das wiederholt bei gleicher Strecke mit "All In" und 550 Hm, sollte gemittelt etwa eine Reichweite von 50-55 km möglich sein. Ist es weniger liegt der SoH tiefer. Auch ein Anstieg des sog. Reboundeffekts, oder plötzliches Abschalten des Akkus im Winter, obwohl noch 10-15% Restakku, sind untrügerische Zeichen für tiefe SoH's bzw. eine gealterte Akkuchemie.

Da Reichweitenvergleiche zwar eine Aussagekraft haben, aber auch viele Faktoren da rein spielen versuche ich eher, die Akkus beim laden zu vergleichen. 
Meine "Ladesteckdose" ist mittels S0 Zähler mit dem Hausautomationssystem verbunden. Darüber habe ich auch die 85% Ladung realisiert.
Bei Teilladungen komme ich auf ungefähr 1% je 1Wh Stromverbrauch. Berücksichtigt man den Ladewirkungsgrad, ist das natürlich zu wenig. Berücksichtigt man dann aber zusätzlich die Lichtreserve, heben sich die beiden Faktoren gegenseitig auf.

Annahmen: 
Ladewirkungsgrad: 85%
Entladene Kapazität bei 0% Anzeige Stromer: 85% (gemäß der Entladekurve auf https://lygte-info.dk/ und der selbst gemessenen "Abschaltspannung" von 42V (3,2V/Zelle) werden bis zu diesem Punkt ca. 3Ah/Zelle entnommen.)

Beim laden von 0% auf 100% misst der S0 Zähler einen Verbrauch von ca. 980Wh.
980Wh*85% Wirkungsgrad = 833Wh.

Mit 833Wh gerechnet wäre ich bei einem SOH von 85%.
Berücksichtigt man, dass der Stromer nur bis 42V entlädt, komme ich auf einen SOH von 100%.

Die Wahrheit wird irgendwo in der Mitte liegen. Ein eventuelles Balancing ist in den 980Wh noch nicht drin. Bis das Ladegerät abgeschaltet hat, war ich bei 1015Wh. Bei 97% waren es noch 917Wh, dort wäre man dann bei 82% / 96% SOH.

Meine Messwerte im einzelnen:
173Wh 0% bis 20% -> SOH 75/88%
359Wh 0% bis 40% -> SOH 78/91%
773Wh 0% bis 83% -> SOH 81/95%
917Wh 0% bis 97% -> SOH 82/96%

Was mir fehlt ist der Vergleich mit einem neuen Akku oder einem Akku mit wesentlich schlechterem SOH. Also falls mal jemand zum "Diagnose volllanden" vorbeikommen möchte, ist er herzlich eingeladen. Bevorzugt dann, wenn die Sonne scheint, dann ist der Strom dank PV besonders günstig.
Da ich eher selten mit 0% Akku zuhause ankomme, habe ich aus den Vorjahren (mit noch neuem Akku) leider keine Messwerte.

Reboundeffekt oder plötzliches Abschalten im Winter habe ich nicht. Ich fahre häufig in den Bereich zwischen 10% und 20% und regelmäßig auch unter 10%.

Was ich jedoch schmerzhaft lernen musste, sind die unterschiedlichen Entladekurven von LG MJ1 (in meinem 983Wh Akku verbaut) und den Samsung 35E (im Extender). Die MJ1 sind zwischen 10% (3,45V) und 0% (3,25V) fast linear. Die 35E hingegen machen bei ca. 3,35V einen recht starken Knick, was dazu führt, dass man von 10% bis 5% erheblich weiter kommt als von 5% bis 0%.
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#3
(10.02.2025, 00:33)MarkusSi schrieb: Berücksichtigt man, dass der Stromer nur bis 42V entlädt,

Das ist die Grundlage langer Akkulebensdauer!

Engegen der im Internet weit verbreitetan ansicht
, die Lebensdauer lasse sich von den Volladezyklen beeindrucken, ist es viel mehr die Entladeschlussgrenze, welche Einfluss hat.

Stromer könnte die Zellen bis 2.7V oder gar 2.5V runterquälen, macht aber, wie @MarkusSi schreibt, bei 3.2V Schluss. Der Rest bleibt als Lichtreserve und für den Eigenbedarf unangetastet. Das schont den Akku, kostet aber Reichweite.

Ich bin überzeugt, dass 20% weniger Entladen dem Akku ein vielfaches an Lebensdauer einbringt wie das 20%-Nicht-Laden. Das Problem ist, dass ich das nicht beweisen kann, weil so ein Akku ja 2'200 Franken kostet und ich die Untergrenze nicht verschieben kann.
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#4
(13.02.2025, 00:14)bluecat schrieb: Ich bin überzeugt, dass 20% weniger Entladen dem Akku ein vielfaches an Lebensdauer einbringt wie das 20%-Nicht-Laden. Das Problem ist, dass ich das nicht beweisen kann, weil so ein Akku ja 2'200 Franken kostet und ich die Untergrenze nicht verschieben kann.
Hm, alles was man im Internet an Publikationen dazu findet, sagt genau das Gegenteil. Je geringer der mittlere SOH, desto größer die möglichen Vollzyklen.
Tiefentladungen natürlich ausgenommen, aber da sind wir bei 3,2V ja noch weit entfernt.

Beweisen könntest du es ganz einfach, indem du entsprechende Einzelzellen kaufst und diese entsprechend untersuchst/belastest.
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#5
(13.02.2025, 00:14)bluecat schrieb:
(10.02.2025, 00:33)MarkusSi schrieb: Berücksichtigt man, dass der Stromer nur bis 42V entlädt,


Ich bin überzeugt, dass 20% weniger Entladen dem Akku ein vielfaches an Lebensdauer einbringt wie das 20%-Nicht-Laden. Das Problem ist, dass ich das nicht beweisen kann, weil so ein Akku ja 2'200 Franken kostet und ich die Untergrenze nicht verschieben kann.

Das entspricht auch meiner Erfahrung. Ich lade den Akku immer vollständig auf, auch nach kürzeren Fahrten (Ladung etwa 85 %). Entladungen unter 50 % habe ich seltener; unter 20 % fast nie. 

Mein Akku hat nach fast sechs Nutzungs-Jahren und 35.000 km Laufleistung noch 93 % Kapazität.
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#6
Meiner Erfahrung nach ist die Kapazität in % wirklich nicht aussagekräftig. Ich habe für mich mit meinen "Alltagsstrecken" ein Bauchgefühl und nehme das als Benchmark für die Akkus her. Keine "Hard facts", aber jahrelange Erfahrung auf den gleichen Strecken. Zudem stellt einer unserer Stromer mitten während der Fahrt ab, wenn der Akku langsam schlechter wird. Das ist so ein erstes Signal für mich.

Beispiel für mein "Bauch-Benchmark": mein "alter" Akku der 2021 durch batterie24.de erneuert wurde auf 630Wh hat auf meiner Alltagsstrecke ca. 30-35km ermöglicht. Der neue ist eher im Bereich 50-60 (bei kalten Temperaturen). Obwohl der alte noch 92% angezeigt hat, ist das deutlich weniger Laufleistung als 7% suggerieren.
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#7
Sortieren wir nochmals.

Die Aussagen basieren ausschliesslich auf der bei Stromer verwedeten Li-Ionen-Zellchemie NMC811 (Lithium-Nickel-Mangan-Cobalt-Oxid im Verhältnis 8:1:1) und ohne Extender.

  • Die Ladeschluss-Spannung liegt bei meinem BQ983 bei 54,6 V (4.2 V / Zelle), die Entlade-Schlusspannung (Cut off) = 0% Anzeige im Omni) bei 42.5 V (3.26 V / Zelle). Das scheint auch von anderen DIY-Messungen bestätigt.
  • Spannungsbereich: Fährt man eine typische NMC-Zelle über den ganzen DoD (Depth of Discharge) 100%, liegt sie im Spannungsbereich 4.2 V (voll geladen) und 3.2 V (entladen). Unter 3.2 V fallen die Entladekurven steil ab. Bei 2,5 V wäre die Tiefentladegrenze erreicht. Um die spezifierten Vollzyklen bis EoL (End of Life) zu erreichen wir das jeweilige BMS eine Entladung unter 3.2 V und eine Ladung über 4.2 V tunlichst vermeiden. 
  • Die Nettokapazität eines Stromer BQ983 Akkus liegt bei ca. 830 Wh, das scheint unbestritten. Diese Nettokapazität ist wohl der Tatsache geschuldet, dass generell eine Zelle (bzw. Akkupaket), die Nennkapazität aus technischen und praktischen Gründen, wie z.B. Temperatur; Lade- und Entladeraten (C-Rate), nur selten erreicht. IMHO wird bei Stromer der Akku voll genutzt. Eine minimale Reserve gibt es, wenn, im durch eine kleine Last (Lichtreserve) noch nutzbaren Graubereich (3.15 - 3.26 V) der Entladekurve. 
  • Die Stromer-Lichtreserve sagt, dass die Beleuchtung des Stromers nach Akku 0% ca. 1 Std. leuchten soll. Geht man von einer Supernova m99 Pro (Scheinwerfer) und dem Bremslicht aus, wären das maximal 20 Wh, also 2.4% von 830 Wh oder 2% von 983 Wh Kapazität. Sie schliesst unmittelbar an der Cut Off Spannung an, und liegt wohl etwa bei einer Zellspannung zwischen 3.15 - 3.26 V. 

  • DoD Begrenzung: Die Wissenschaft ist sich bezüglich der Tatsache einig, dass die Beschränkung des DoD von z.B. 60-80% einen Gewinn an Ladezyklen und damit der Lebensdauer bedeutet. Der SoH-Verlust (State of Health) kann dadurch verzögert werden. Sie macht sowohl am unteren wie oberen Ende des Spannungsfensters Sinn. Oben, also voll geladen, stresst der hohe Potentialunterschied speziell die Anode. Dies ist auch der Grund, dass Akkus nicht länger vollgeladen gelagert werden sollten. Am unteren Ende (<2.5 V) droht Gefahr durch eine Tiefentladung. Sie schädigt den Akku nachhaltig. 
    Unter realistischen Annahmen liegt der Zyklengewinn bei Faktor 2-4, ist aber stark von den Betriebsbedingungen abhängig. Von der Gewichtung her ist eher am unteren Ende Vorsicht geboten. Diesem Sachverhalt kommt die Tatsache entgegen, dass die meisten Fahrer den Akku nicht auf Null fahren aber voll laden. Das entspricht auch der Empfehlung von Stromer, den Akku nach jeder Fahrt aufzuladen.

  • Kapazität und Ladung: Im Winterbetrieb ist bekannt, dass Akkus kleinere Reichweiten erreichen. Dies passiert aufgrund eines steigenden Innenwiderstands und einem trägeren Reaktionsverhalten der Akkuchemie. Dabei passiert keine Verminderung der sog. Nennkapazität per se sondern lediglich eine Reduzierung der effektiv am Verbraucher nutzbaren Ladung in Bezug auf den gerade aktuellen SoH. Bei 25° C ist bei neuem Akku i.d.R 100% der Kapazität nutzbar.

  • SoH in der Praxis: Schon aufgrund der kalendarischen Alterung (wegen natürlichen Oxydationsprozessen der Materialien) sind SoH Werte von über 93% und gefahrenen km > 20'000 km unrealistisch. Es entspricht meiner Erfahrung, dass sich der SoH Verlust, besonders bei Ausnutzung der Akkukapazität, in der Reichweite durchaus bemerkbar macht, das zuerst im Winter. Abschaltungen des Akkus im Winter bei SoC um ~10 % und voller Last sind ebenfalls Zeichen, dass der Akku schwächelt. (Siehe auch #Post
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#8
Lightbulb 

(13.02.2025, 06:59)MarkusSi schrieb: Beweisen könntest du es ganz einfach, indem du entsprechende Einzelzellen kaufst und diese entsprechend untersuchst/belastest.


Der Elefant im Raum ist der Umstand, dass der Fahrbetrieb zu ca. 80% zur Alterung beiträgt, der Ladevorgang aber nur zu ca. 20% währerd die Lagerung zuwischen Fahren und Laden vernachlässigbar ist.



Akku laden bei Raumtemperatur mit dem Stromer Ladegerät ist ein langsamer, schonender Vorgang.



Im Fahrbetrieb wird zeitweise über fünf (5!) mal mehr Leistung vom Akku bezogen, als das Ledegerät überhaupt Leistung hat. Im Sommer steht der Stromer an der Sonne und der Akku hat die Leistug auch wenn er 40ºC heiss ist zu erbringen, genauso im Winter, wo der Akku schon mal bei -5ºC gefordert wird. Und das Ganze mit nahezu im Sekundentakt wechselnden Leistungsbezügen. Im Gegenzug wird der Akku durch die Motorbremse mit Ladeleistungen konfrontiert, welchejene des Ladegeräts um Längen übersteigen.



Von den 20% Einfluss des Ladevorgangs entfallen dann wiederum 20% auf das Nicht-Laden von 80 auf Voll. Die Schonung hat also so ca. 0.04% Einfluss auf die Akkulebensdauer.



Die wissenschaftliche Beweisführung ist leider etwas aufwänding, dafür reicht die Zeit heute nicht mehr.
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