Akkus und ihre" Eigenheiten "

E-Bike, Pedelec, Elektrofahrrad
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doran

Akkus und ihre" Eigenheiten "

Beitrag von doran »

heute mal ein paar Gedanken über Akkus im Allgemeinen. Zielgruppe sind dabei in erster
Linie "Schrauber" mit technischem Hintergrundwissen die gerne mal einen Blick über den
"Tellerand" zur Nachbardisziplin der E-Technik werfen möchten. Wenn dabei das Verständnis
für elektrische Zusammenhänge verbessert wird ist der Zweck schon erfüllt.

Akkus sind im Grunde Spannungsquelle & Stromspeicher in Einem. Sie haben jedoch einige
Eigenschaften die man bei anderen Spannungsquellen & Stromspeichern nicht findet.

Der Innenwiderstand:
Der Innenwiderstand = in Reihe geschaltet mit dem Verbraucherwiderstand. Folge: die Spannung teilt
sich auf. Die Spannung die am inneren Widerstand des Akku abfällt = verloren - steht für Nutzanwendung
( Antrieb des Fahrmotors nicht mehr zur Verfügung) Der Strom der dabei fließt multipliziert mit der
Verlustspannung ergibt die Verlustleistung. Diese eigentlich zur Fortbewegung gespeicherte Energie
( fürs Pedelec) steht als Antriebsleistung nicht mehr zur Verfügung. Dies erklärt dann, warum der
Akku bei größeren Entladeströmen warm wird. Dies wird als Gleichstromwiderstand bezeichnet.
Fazit: zieht man einen gleichmäßigen Strom aus dem Akku - bekommt dieser immer einen Spannungs
abfall ( proportional dem Strom) bis zum Extrem daß fast die gesamte Spannung am inneren Widerstand
abfällt & für den Verbraucher ( Motor ) nichts mehr übrig bleibt. Man sagt: "der Akku geht in die Knie" !

Der Zwillingsbruder des Gleichstromwiderstandes ist der dynamische Innenwiderstand. Der = eine Nummer
schwieriger - ich versuchs trotzdem mal.
Auf einen kurzzeitigen Lastanstieg gibts einen Spannungseinbruch der jedoch mit Verzögerung teilweise
wieder ausgeglichen wird ( Spannung kommt wieder hoch) Tiefe des Einbruches & die benötigte Zeit zur
Erholung drückt man aus im sogenannten "dynamischen Innenwiderstand" Dieser kann manchmal sehr
stören - bedingt Abhilfe schafft dann ein paralleler Elektrolyt-Kondensator ( 1-Farad oder mehr). Andere
Maßnahmen würden an dieser Stelle zu weit führen . ( gibt es aber )

Warum sollte man das wissen?
Betrachten wir den Startakku ( Blei ) beim Auto. Wäre der Startakku nicht seit ca. 100 Jahren auf niedrigen
Innenwiderstand "gezüchtet" worden, könnte er den Strom für (z.B.) Diesel-Anlassermotoren nicht liefern.
( er ginge in die Knie) Auch sein dynamischer Innenwiderstand = auf Optimum gezüchtet. Orgelt man im
Winter beim Starten , erholt er sich erstaunlich schnell wieder ( 5 min.) Man kann nochmal starten.
Typische " Fahrakkus" fürs Pedelec haben dies nicht. Bei ihnen sind andere Eigenschaften gefragt.
Die Anforderungen an den statischen & dynamischen Ri ( Innenwiderstand) sind nur mittelmäßig.
Der Pedelecakku muß bei einem typischen Entladestrom von 10 - 25 % seiner Kapazität die Spannung
bis möglichst zum Schluß konstant halten. (z.B. 8Ah = 0.8 - 2A) Er tut das artspezifisch - er folgt einer
Entlade-Kennlinie. ( jeweils typisch für Blei - NiCa.- NimH Li.Ion - Li -Mn. polymer usw.)
Die Anforderungen an den dynamischen - Ri liegen etwas höher.
Beispiel: viele Pedelecs beschleunigen bis zu 6 kmh mit voller Leistung - damit der Opa noch vor dem
Auto über die Straße kommt. Dieses Überqueren dauert nur sec. für den Akku ein maximaler Lastsprung
im sec.Bereich - den muß er wegstecken.

Pedelec-Akkus werden für diese Eigenschaften stetig optimiert. Das erklärt auch warum Bleiakkus für
den Fahrbetrieb auf Strecke nicht geeignet sind ( unter anderem)

Nun noch zur Selbstentladung ein paar Worte,
alle Akkus leiden unter Selbstentladung - jedoch unterschiedlich. Der Bleiakku punktet hier voll. Bei
ihm kann man von einer Selbstentladung ca. 5 % pro Monat ausgehen . Ni-Ca. & NimH liegen so bei
8 ...10% & Litium-Ionen Akkus 10 ..15 %. Werte sind temperatur & altersabhängig & nur als Richtwert
anzusetzen
Daraus folgt, wer sein Rad länger stehen läßt kann besser kurz vor der Tour wieder aufladen. Aber Vorsicht
bis an die Tiefentladungsgrenze entladene Akkus müssen sofort ganz oder teilweise nachgeladen werden.
Was nun die Tiefentladungsgrenze = werde ich --- wenn es die "Gemeinde" interessiert & nicht langweilt
beim nächsten Mal ( & noch etwas mehr) erzählen. Ich schließe für heute mit frohem "Saxo-Gruß" Doran
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Re: Akkus und ihre" Eigenheiten "

Beitrag von Sporti »

Hallo Doran,
auch wenn keiner hier so richtig antwortet, deine Beiträge werden gelesen und geachtet.
Man kann nicht "everybodys darling" sein, ich bin es auch nicht.
Wir sind auf jedenfall auf weitere Beiträge von Dir gespannt.
Das Problem ist ja auch : In E-Bikes und allem was dazugehärt sind wir nicht so bewandert wie mit der Saxonette. Da können wir einfach nicht so mitreden.
Aber was spricht dagegen trotzdem mal über den Tellerrand zu schauen ?
Das Thema ist auch für die interessant, die sagen: "Pedelecs mag ich nicht".
Accus werden ja in anderen Sachen auch eingesetzt, dann ist es schon gut zu wissen, was sie können und was nicht.

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Re: Akkus und ihre" Eigenheiten "

Beitrag von Dieter-K »

Hallo Doran,
vielen Dank für Deine interessanten Beiträge.

Sporti hat Recht und er hat die Kontrolle.
Deinen Beitrag zur Auswahl eines Pedelec habe ich eben gelesen. Diesen hier am Wochenende.

Grüße - Dieter
Sparky

Re: Akkus und ihre" Eigenheiten "

Beitrag von Sparky »

Hallo Doran,

habe Deine umfassenden Beitrag erst jetzt gelesen.
Sehr informativ und interessant!

Im Prinzip gibt es ja auch beim Benziner eine "Selbstentladung".
Das ist die, die man leider auch deutlich riechen kann:
Benzin verdunstet da und dort, sogar durch den Tank hindurch per Diffusion, und manchmal läuft auch a bissel was über im Bereich Vergaser. Aber zum Glück ist das alles noch nicht so genau gemessen worden, sonst wäre man wohl ziemlich entsetzt... :?

Grüße - Sparky
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