Lithium Ion batteri og temperatur

[ganton]

Noe "alle vet" er at rekkevidden for elbiler er vesentlig dårligere på vinteren enn sommeren.
Har googlet etter et godt svar uten å finne ut hvorfor. Kan noen her på dette forumet for teknisk begavede forklare ?

Finner mye om hvor bad lading/utlading av battericeller er i kalde omgivelser i lengden. Om kapasiteten har jeg skjønt at man ikke kan trekke/dytte inn effekt like fort i kulde som ved romtemperatur, men hva har det med rekkevidden å gjøre?

For meg så ser det ut til at forbruket øker når temperaturen synker, eller det bare måten bilen regner ut "forbruk" (muligens spenningsfall) på som forandrer seg med temperaturen?

Ser også påstander på nettet som "The biggest reduction in cold weather driving range comes from using the heater." , noe jeg ikke får til å stemme, hvor mye trekker en elvarmekilde/varmepumpe? 1kW?

Ser fram til svar fra noen kjemikere/batterieksperter her 

[Thomas Parsli]

Svaret er egentlig enkelt -den kjemiske reaksjonen i batteriet går tregere når det blir kaldt.

Løsningen er å prøve å holde batteritemperaturen oppe:

* parker bilen i oppvarmet garasje (mindre varmetap)
* lad batteriet rett før avreise (lading øker temperaturen)
* bruk forvarming (med bilen koblet til)
* bruk hurtiglader, gjerne flere ganger samme dag

Varmepumper mister også effekt når temperaturen synker, spesiellt kombinert med lavere luftfuktighet.
De fleste varmepumpene bruker også litt tid før de blir effektive, så på småturer -f.eks 10min til butikken- har de kanskje ingen effekt.

Kalde dager snakker vi vel om 3-4kW, selv på årets modell med varmepumpe.

Når vi i tillegg får større rullemotstand og økt luftmotstand blir rekkevidden kort.

Min daglige kjørtur t/r jobb kan jeg klare på 0,10kW/km om sommeren, om vinteren blir det fort 0,15kW/km eller mer!

Thomas

[elektrolux]

Lav temperatur gir økt indre motstand i cellene, som igjen gir lavere utladespenning, som igjen gir færre kWt ut av batteriet. Det vil også medføre tidligere kjørestopp grunnet lav cellespenning.

[JanBrede]

Batterikapasitet og temperatur:
Det Electrolux sa, omsatt til praktiske tall
Jeg har et regnestykke som er lineært hos meg, vet at tilgjengelig batterikapasitet ikke endres lineært, men det er en ok tilnærming for meg.  Har sett noen grafer og tabeller av det tidligere, men fant pussig nok ikke igjen dette nå.

For hver grad under 20 celsius kan du trekke fra 0,5% på batterikapasitet; dvs at på 0 grader er kapasiteten redusert med 10% og på -10 med 15%.

Legg merke til at det er temperaturen på batteriet vi snakker om og ikke utetemperatur, de er ofte ikke det samme, da både lading og utlading av batteriet genererer varme, samt evt varmeoverføring fra kupe og selvfølgelig omgivelser.  Temperaturmåleren på ihvertfall Leaf gir deg en bra indikasjon på at batteripakken absolutt ikke svinger så mye som utetemperatur.  Blir det veldig kaldt (batteri) har jo også Leaf oppvarming av batteriet.  For noen biler har man også aktiv temperaturstyring på batteriet, som gir bedre tilgjengelig kjemisk batterikapasitet på batteriet, samt mindre slitasje i varme strøk.  Det er også reduksjon av batterikapasitet ved høyere temperaturer enn 20 grader, for Norge er det stort sett av akademisk interesse....

PS! Selv om jeg vet at tilnærmingen min på 0,5% pr grad C ikke er helt korrekt, setter jeg pris på om noen gir meg en bedre formel å benytte i Excel

[Rio]

Men det er jo forskjell på batterikjemi?

Man bruker LiFeYPO4 fremfor LiFePO4, fordi de er bedre når det er kaldt, for eksempel.

[Rio]

Hvis man søker på Google etter "lithium battery temperature effects" og ser på "bilder", så ser man mange grafer. Jeg antar du kan finne noe på sidene bildene kommer fra.

[JanBrede]

Hvis man søker på Google etter "lithium battery temperature effects" og ser på "bilder", så ser man mange grafer. Jeg antar du kan finne noe på sidene bildene kommer fra.

Får mange grafer ja, mange av de generiske og flesteparten om forventet levetid.
Den jeg husker var for Nissan Leaf og kapasitet ved gitte temperaturer.

Du har jo uansett rett, forskjellige kjemier gir forskjellig resultat, men tommelfingerregelen jeg benytter kan vel brukes for ganske mange av dagens elbiler som ikke har aktiv temperaturkontroll   Ihvertfall Leaf og trillingene

[JanBrede]

Litt bedre tid til å søke; her er omtale og grafer;
http://www.fleetcarma.com/nissan-leaf-chevrolet-volt-cold-weather-range-loss-electric-vehicle/

[ganton]

Oppsummert ved feks 20 vs 0 grader celcius:
1) Økt indre motstand i batteriene medfører lavere utladespenning (hvor mye og hva hvor mye påvirker ambient temperatur selve batteriene tro, er vel noe egenprodusert varme fra utladning, oppvarmingssystem etc?)
2) Rullemotstand øker med lavere temperaturer av en eller annen fysisk grunn (web'en  sier ca 1.5x økning når temp synker fra 20 til 0 grader, høres mye ut!!)
3) Dekktrykket synker -> rullemotstanden øker (0.2 bar per 20 grader -> ~1.1x økning) (Dette kan jo lett motvirkes ved å pumpe i mer luft)
4) Luftdensiteten øker -> luftmotstanden øker (fra 1.2 til 1.3 kg/m^3) (Tilsvarerende ved å kjøre rundt i 600moh vs 0moh, ref http://www.denysschen.com/catalogue/density.aspx  )
5) Energi til oppvarming kupe og batteripakke

Burde være mulig å lage en modell/formel for hver bilmodell ved gitte hastigheter etc 

[tomrh]

Temperaturmåleren på ihvertfall Leaf gir deg en bra indikasjon på at batteripakken absolutt ikke svinger så mye som utetemperatur.

Typisk ihvertfall at energimåleren på Leaf gjerne viser en strek mindre når man starter opp etter å ha parkert en stund ute. Det skyldes nok at batteriet har blitt nedkjølt.