Hier nun Teil 2 - DC-Laden mit moderater Leistung im Winter
Vorab sei angemerkt, dass mehr Messdaten das Leben nicht unbedingt einfacher machen - jeder Wert muss verstanden und interpretiert sein. Gerade bei der Kurve vom Akkuheizelement habe ich wieder dazugelernt. Wer will kann diese Winterdaten auch vergleichen mit meinem Beitrag vom April 2024, wo ich eine DC-Ladung mit voller Leistung bei wärmeren Temperaturen aufgezeichnet habe. Ich habe den damaligen Beitrag nun ebenfalls geringfügig aktualisiert mit heutigem Wissen (Akkukühlung in der Grafik war mir damals nicht bewusst).
Nun zur Wintermessung, hier die zugrundeliegenden Messdaten: Leider gab es Lücken bei der "DC Charger Power" Aufzeichnung, also das was zum Fahrzeug reinkommt und im Display als Ladeleistung angezeigt wird. Zum Glück sind aber 2 Segmente in der Heizphase vorhanden, welche sich zur Berechnung der Heizleistung nutzen lassen.
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Es muss bewusst sein, dass alles was mit SOC% und Remaining energy gerechnet wird, eine gewisse Ungenauigkeit hat, da dies berechnete Werte sind. Die Akkukapazität kann man nicht einfach messen, das BMS kann aus der Zellspannung, plus Akkukennlinie und Temperatur auf die Kapazität schliessen, man sieht aber, dass die Werte nicht zwingend 100% zueinander stimmen.
Welche Verluste können überhaupt auftreten beim Laden?
- AC-DC-Wandlung
Ein Hauptverlust entsteht bei der Umwandlung von Wechsel (AC)- zu Gleichstrom (DC). Der Akku benötigt Gleichstrom. Beim AC-Laden geschieht die Wandlung im Fahrzeug, im ICCU (Internal Charge Conversion Unit).
Beim DC-Laden fällt dieser Verlust weg, die Umwandlung geschieht in der Ladesäule vom Anbieter, es kommt bereits DC-Energie aus dem Stecker, dafür ist meist der Preis höher.
- Akku-Konditionierung
Für effizientes DC-Laden muss der Akku eine bestimmte "Wohlfühltemperatur" haben, sonst wird die Leistung gedrosselt. Insbesondere die Akkuheizung schluckt dabei einen Anteil der eingespeisten Energie. Die Kühlung im Sommer benötigt weniger Energie.
Beim Kona wird auch beim AC-Laden mit 11kW unterhalb von 10°C der Akku beheizt.
Damit beim Laden keine unnötige Zeit verschwendet wird, kann man den Akku bereits vorher konditionieren. Dies gibt weniger Ladeverlust, dafür erscheint dann der Fahrverbrauch höher. - Grundverbrauch Elektronik + Fahrzeugklimatisierung
Die Fahrzeugelektronik benötigt eine bestimmte Energie um die Ladung zu steuern, falls man im Auto sitzt zum Laden, wird zudem Energie benötigt, um den Innenraum zu heizen /kühlen. - Zellumwandlungsverluste
Die Energiemenge welche in den Akku eingespiesen wird ist höher als die Energie die danach bezogen werden kann.
Betrachtung des hier aufgezeichneten Ladevorgangs
- 14.01 wird die Ladung gestartet bei SOC 51.5% (ohne vorherige Konditionierung), sofort springt die Akkuheizung an, max und min Temp steigen an.
Aussentemp -1.5°C. Da ich jedoch aus der Einstellhalle zum Laden fuhr, war noch Restwärme im Akku. Akku ist +5°C zu Beginn. - Die Ladeleistung ist hier nicht zu diskutieren, das war eine DC-Ladefarm mit 8x 50 kW Ladern in einem Einkaufszentrum, vermute die Leistung wurde teilweise gedrosselt, da die Stationen gut belegt waren.
- 14.26 ist Batt min Temp. bei 20°C, die Heizung wird abgestellt. Warum geht die Heater-Temp kurz nochmal hoch? Weil der Flüssigkeitskreislauf auch abgestellt wurde = lokale Restwärme.
Während der Heizphase von 25 min. sieht man dass die Energie die im Akku ankommt 7-8 kW tiefer ist als was zum Stecker reinkommt.
Nehmen wir also 7kW Heizleistung x 25 min = 2.9 kWh gehen für die Heizung drauf. (Wenn der Akku 0°C gewesen wäre, wären es noch 6 min mehr = total 3.6 kWh).
=>Somit gehen rund 10% der eingeladenen Energie für die Akkuheizung drauf. Mein Ladestart bei über 50% SOC war hier sicher nicht optimal, wenn tiefer gestartet wird, ist der Anteil geringer.
Als Grundlast für Elektronik und Innenraumklima nehme ich 0.9kW, dies ist ein Wert der sich aus früheren Messungen plausibel gezeigt hat bei diesen Temperaturen.
Die totale Ladedauer war 58 min = ca. 1h = 0.9 kWh für Elektronik + Klima.
Totaler Verlust Akkuheizung + Grundlast also ca. 3.8 kWh - 14.59 ist die Ladung beendet.
Verlust- und Verbrauchsberechnungen
Nun berechnen wir den Fahrzeugverbrauch / Ladeverlust auf verschiedene Weise aus den zur Verfügung stehenden Daten, und vergleichen dies:
4 Tage vor dieser Messung wurde ebenfalls bis 90% geladen, Odometer 10103.5 = Differenz zur aktuellen Ladung 149.5 km. Aktuelle Ladung bis 90%, abgerechnete Energie 31.46 kWh. Somit ergibt die abgerechnete Energie / gefahrene km den absoluten Verbrauch inkl. sämtlicher Verluste seit der letzten Ladung.
Also 31.46 kWh / 149.5km x 100=21 kWh/100km. Im Winter ist dieser Wert für mich akzeptabel. Dieser Wert ist der einzige wirklich harte Fakt, der sich zweifelsfrei berechnen lässt. Und auch der einzige Wert den man mit Mitbewerbern vergleichen sollte. Leider kommt man an diese Werte in offiziellen Daten kaum ran.
- Berechnung über die Anzeige im Kombiinstrument
Sofern bei der letzten Ladung auf den gleichen SOC geladen wurde, ist dies eine sehr einfache Methode mit Bordmitteln.
Der Verbrauch im Kombiinstrument seit der letzten Ladung wurde mit 18.5 kWh/100 km angezeigt. Bestimmung Ladeverlust mit dieser Zahl:
Absoluter Verbrauch inkl. aller Verluste / Verbrauch im Kombiinstrument.
100% / 21 kWh/100km x 18.5 kWh/100km - 100 = 11.9% Ladeverlust
=>Ich komme später auf diese Zahl zurück. Die grosse Frage ist nämlich was die Verbrauchsanzeige im Kombiinstrument denn zeigt? - Berechnung aus Remaining Energy (RE abgekürzt hier)
Die Remaining Energy stellt die netto-netto entnehmbare Energie dar, also nach Abzug sämtlicher Verluste (auch der Zellumwandlungsverluste).
-RE nach vorheriger Ladung auf 90%: 57188 Wh (minimale, zu vernachlässsigende Differenz von <50Wh zu heutiger RE nach Ladung: 57141.6 Wh).
-RE vor aktuellem Ladestart: 30945.4 Wh = Differenz 26242.6 Wh seit letztem Laden.
Energie / gefahrene km = Fahrzeug-Nettoverbrauch 17.55 kWh/100 km
-RE nach aktueller Ladung: 57141.6 Wh = nachgeladene Netto-Energie 26196.2 Wh
Ladeverlust = 100% / 31460 Wh x 26196.2 Wh -100 = 16.7% - Berechnung aus SOC% mit netto-netto Kapazität (63500 Wh bei 100% Ladung)
Akkustand vor aktueller Ladung: 51.5%
Akkustand nach aktueller Ladung (und nach letzter Ladung): 90%
Somit Differenz nachgeladen und verfahren = 38.5% = 63500 Wh x 38.5% = 24447.5 Wh
Energie / gefahrene km = Fahrzeug-Nettoverbrauch = 16.35 kWh / 100 km.
Ladeverlust = 100% / 31460 Wh x 24447.5 Wh -100 = 22.3% - Berechnung aus SOC% mit Nennkapazität (65.4 KWh = 65400 Wh bei 100% Ladung)
Akkustand vor aktueller Ladung: 51.5%
Akkustand nach aktueller Ladung (und nach letzter Ladung): 90%
Somit Differenz nachgeladen und verfahren = 38.5% = 65400 Wh x 38.5% = 25179 Wh
Energie / gefahrene km = Fahrzeug-Nettoverbrauch = 16.84 kWh / 100 km.
Ladeverlust = 100% / 31460 Wh x 25179 Wh -100 = 20 %
Was zeigen die Verbrauchsanzeigen im Kombiinstrument an?
Interessante Beobachtung: Der angezeigte Verbrauch im Kombiinstrument liegt hier von allen Berechnungsarten am höchsten, gleichzeitig geht damit die tiefste Verlustzahl einher. Korreliert jedoch nicht mit der Remaining Energy-Rechnung. Also kein netto-netto Verbrauch der da gezeigt wird, was ist es dann?
Das Rätsel löst sich auf, wenn man von der abgerechneten Energie die IN den Akku gespiesene Energie berechnet: (Also die Verluste für Akkuheizung, Grundverbrauch und Innenraumklima abzieht). 31.46 kWh - 3.8 kWh = 27.66 kWh. Dies gibt einen Verbrauch von 18.5 kWh/100 km. Bingo! Der angezeigte Verbrauch im Kona scheint also bereits die Zellumwandlungsverluste vom Akku zu enthalten!
Bei einer idealen DC-Ladung wo weder geheizt, noch gekühlt werden muss, sollte also der Verbrauch über die abgerechnete Energie praktisch dem Kombinstrument entsprechen.
Fazit
Wir können uns die Finger wundrechnen auf verschiedene Arten, es ergibt sich entweder ein etwas tieferer Fahrzeug-Nettoverbrauch, dafür dann höhere Gesamtverluste, je nachdem welche Verluste enthalten sind.
Die Berechnungen über SOC% sind am ungenausten, egal ob man die Netto-Energie oder die Nennkapazität vom Akku hernimmt. Würde man den BMS-SOC nehmen, stimmt es noch viel weniger.
An der Gesamteffizienz (absoluter Verbrauch inkl. aller Verluste) ändern alle Berechnungsarten nichts.
Summa summarung denke ich der Kona hat eine solide Ladetechnik und Gesamteffizienz. Jeder Anbieter setzt seine Prioritäten anders und mag in einzelnen Betriebspunkten Vor- oder Nachteile haben, insgesamt macht Hyundai da einen guten Job.
Die Darstellung zeigt aber auch dass man im ungünstigen Fall (tiefe Temperaturen, kurze Ladedauer), durchaus hohe Verluste erzielen kann. Der von mir gemessene Fall scheint mir aber durchaus alltagstauglich, und die Verluste von 12- 22% je nach Betrachtungsart finde ich bei diesen Temperaturen passabel.
Dass die integrierte Verbrauchsanzeige bereits gewisse Akkuverluste beinhält ist sehr interessant und fair. Wie machen das wohl andere Hersteller? Hätte eher gedacht, dass im Auto netto-netto Verbräuche angezeigt werden, also die tiefstmögliche Darstellung.
Und sorry, habs leider wieder nicht geschafft, das kürzer darzustellen.