Elektroroller-Kaufberatung

[Elbkieker]

[STW]

Die Berechnung ist ziemlich leicht:
Für Lithium: Du multiplierst die nominale Voltangabe Deiner Akkus mit der Ah-Zahl Deiner Akkus = Wattstunden. Dein Energiemesser sollte den Verbauch des Ladevorgangs in Kilowattstunden anzeigen.
Beispiel: Du hast 48V und 40Ah, macht knapp 2000Wh = 2KWh. Dein Energiemeßgerät zeigt einen Verbrauch von 1.5KWh an, dann hast Du die Zellen zu 1.5/2 *100 Leegefahren, macht 75%.
Der Energiemesser ist allerdings recht ungenau und man hat Ladeverluste, so dass der richtigere Wert alles zwischen 60-80% sein kann. Also reicht der Energiemesser als grobes Schätzeisen.

Für Bei: die Berechnung ist ähnlich, allerdings sollte man nur mit ca. 50% der Kapazität rechnen, also V*Ah *0,5 = Wattstunden. Wenn man die Greensaver-Akkus drin sind, kann man rund 70-80% rechnen, da die Kapazitätsangabe bei denen "realistischer" ist, sprich eher bezogen auf elektrische Antriebe angegeben ist.
Für Deinen Roller gilt also ungefähr: 60V*40Ah*0,8 = 2000Wh entnehmbare Kapazität, davon sollte man bei Blei maximal entnehmen 60%, also bis 1200Wh, um hinsichtlich der Lebensdauer gut dazustehen.

3KW, 4KW,..., ist nicht ganz so relevant, denn entscheidend ist, wie man damit fährt. Rund 1500W reichen für ein Tempo zwischen 40-45km/h, die Mehr-KW kommen "nur" beim Beschleunigen oder am Berg ins Spiel. Mit sanfter Hand kann man daher einen 5KW-Roller mit gleichem Verbrauch wie einen 1.5KW-Roller fahren. 3KW sind aber für einen 45km/h-Roller eine recht vernünftige Größe, darüber beginnt die Prahlerei

[dexter]

Ich hab gerade mal mein Ladebuch-Sheet verallgemeinert. Das Forum erlaubt so gut wie keine Dateiendungen, der Anhang ist in Wirklichkeit ein ZIP-Archiv, nach dem Runterladen erst die Endung ".pdf" entfernen. Im ZIP ist die Datei als OpenOffice/LibreOffice und (zur Not) als Excel-Version enthalten.

Eintragen muss man einmalig Akkudaten, Lade-Wirkungsgrad und Start-Kilometerstand. Danach pro Ladung mindestens neuen km-Stand und EKM-Anzeige vor + nach der Ladung, der Rest wird automatisch ausgerechnet. Optional noch Datum, Temperatur und Bemerkungen.

Ausgerechnet wird: Verbrauch kWh/100km (ab Dose), wie leer der Akku ca. war (DOD), die bei diesem Verbrauch maximale Reichweite und Restreichweite. Aus den gefahrenen Strecken und Verbräuchen wird eine Grafik erstellt.

Wenn man den Lade-Wirkungsgrad nicht kennt: Schätzen kann man den auf Basis einer Ladung nach (fast) leerem Akku, ist dann das Verhältnis Akku-Kapazität zur Energieaufnahme bei der Ladung. Bei mir ca. 72%, bei guten Ladegeräten 80-90%, bei sehr guten >90%.

[MEroller]

Etwa 79% Ladewirkungsgrad sind es bei mir, da ist tatsächlich ein erheblicher Verlust einzukalkulieren, selbst bei einem genau messenden Energiemessgerät. Was auch noch etwas über meinen Kopf hinausgeht, dem ganzen Energietechnik-Studium zum Trotz ( ), ist die Geschichte mit Scheinleistung, Blindleistung und Wirkleistung beim Wechselstrom. Denn ein Energiemessgerät wird nur einen dieser drei messen können. Und wenn meinem Ladegerät ein "Power Factor" von >75% attestiert wird, so hat das auch mit den dreien zu tun. Die >88% Wirkungsgrad in der Doku sind aber leider auch maximal auf das Ladegerät zu beziehen, die Batterie und ggf. das BMS haben wohl auch noch ihren Anteil an Wärmeverlusten beim Laden.
Aber von Reichweitentests rate ich auch ab, wenn einem eine möglichst lange Lebensdauer der E-Saftspender am Herzen liegt.

[STW]

Scheinleistung: Das ist, wenn Du annimmst, das Spannung mal Stromstärke = Leistung ist. Die billigeren Meßgeräte messen nur diese.

Wirkleistung: Da spielt das Thema Powerfactor mit hinein. Bei der Scheinleistung gehen wir davon aus, dass die Sinuskurven der Spannung und der Stromstärke genau übereinander liegen. Diesen Idealfall hat man allerdings selten bei Lasten an Wechselleistung. Da verschiebt sich der Sinus der Stromstärke mal gern zu dem der Spannung, so dass weder Maximaldurchgänge noch Nulldurchgänge aufeinander liegen. Wir können also durchaus Spannung anliegen haben, aber in dem Moment fließt kein Strom. Damit haben wir auch keine Leistung. Die Wirkleistung ist daher die tatsächliche Leistung, die genutzt wird. Die geeichten Stromzähler vom E-Werk sollen nur Wirkleistung erkennen und berechnen. In der Nachkriegszeit wurde bei den damaligen Stromzählern gerne mal mit einem Kondensator nachgeholfen, um Strom und Spannung mehr aus dem Gleichtritt zu bringen und damit die Stromrechnung zu drücken, die Dinger waren noch nicht manipulationssicher.
Auf die Gefahr hin, dass ich mich irre: Dein Ladegerät zeigt 1000W an (Scheinleistung) und gemeldet wird ein Powerfactor von 75%, dann ist die Wirkleistung 750W.
Noch interessanter ist es, wenn der Strom kein Sinus mehr ist ...

Blindleistung: Das ist dann der Unterschied zwischen 1000W und 750W.

So ungefähr war das im Studium ...

[Alfons Heck]

Wenn man am Ladegeräteingang 1000W (also 230V*4,35A) ermittelt und an den Accus 750W (also 60V*12,5A) dann bedeutet das das 250W für Verluste bei der Umwandlung und Transport (Steckdose bis Accu-Pole) entstehen. Das hat aber nichts mit Scheinleistung zu tun.


Gruß
Alfons.

[Peter51]

Am Ladegeräteingang wirst Du immer eine Scheinleistung UxI messen. Da dein Stromzähler aber nur Wirkarbeit kWh mißt, brauchst Du auch nur diese Wirkarbeit bezahlen. Wirkleistung KW x Zeit = Wirkarbeit.
(Energiemeßgeräte z.B. Conrad messen meist die Scheinleistung und zeigen deshalb nur beim ohmschen Verbraucher z. B. einer Glühbirne richtig an).
Ich denke 'mal, daß dein Ladegerät einen Wirkungsgrad von 90..95% haben wird.
Wichtiger erscheint mir: Wenn ich 1000 Wh in die Batterie 'reinstecke, wieviele Wh bekomme ich wieder heraus? Wenn Du mit einem Verbrauch von 5kWh auf 100km für einen 45er Elektroroller rechnest, kommst Du ungefähr hin - sind so 1,25 Euro auf 100km.
Mit Gruß aus dem hohen Norden
In der Tat haben Ladegeräte, egal ob Trafo mit Gleichrichter oder welche mit Schaltnetzteil, primär getaktet, einen nicht sinusförmigen Ladestrom und erzeugen somit eine Oberschwingsblindleistung. Auch dieser Strom muß durch die Sicherung und belasten das Leitungsnetz.

[dexter]

die Batterie und ggf. das BMS haben wohl auch noch ihren Anteil

Genau, der Lade-Wirkungsgrad im Sheet soll alle Wirkungsgrade des Systems Ladegerät+BMS+Akku zusammenfassen.

Beim Akku hängt's von der Chemie und Temperatur ab, soll aber bei LiFePO4 und Plusgraden i.d.R. bei >95% liegen, also kaum noch verbesserbar (weiss aber nicht mehr wo ich das gelesen hab).

Beim BMS sind es vor allem die passiven Balancer, je mehr Strom die in heisse Luft verwandeln müssen, desto schlechter natürlich der Lade-Wirkungsgrad. D.h. auch ein aus dem Takt geratenes Zellenpaket (oder eines mit hohen Temperaturunterschieden) reduziert bei passivem BMS den Wirkungsgrad, u.U. stark. Bei einem aktiven BMS sollte das weniger ausmachen, aber auch da gibt es natürlich Verluste in der Leistungselektronik.

Sind die Zellen also gut in Schuss müssten die meisten Verluste im Ladegerät stecken, und das ist ja netterweise auch die am einfachsten zu optimierende Stelle. Trotzdem wird selbst ein sehr gutes Ladegerät den Gesamtwirkungsgrad vermutlich nur auf maximal knapp über 90% bringen (95% * 95% = 90,25%). Oder, wie mein Vatter immer schon sagte: Bissken Schwund is imma!

Die üblichen Stromzähler messen ja nur die Wirkleistung, auch die guten vom Energieversorger. Insofern gehe ich bislang davon aus, dass der "Power Factor" eines Ladegeräts nichts mit dessen Blindleistung zu tun hat, sondern einfach das Verhältnis der Wirkleistung In zu Out beschreibt. Wenn's denn überhaupt angegeben wird, und wenn's nicht für's Marketing geschönt wurde indem nur der Sweet Spot angegeben wird... bei einem üblichen PC-Schaltnetzteil ist der Wirkungsgrad bspw. sehr stark von der Last abhängig, denke das gilt auch für "unsere" Ladegeräte.

[STW]

Dann mal noch ein Nachtrag:
Der Powerfactor wird auf einigen elektronischen Energiemeßgeräten angezeigt. Den habe ich in meinem obigen Beitrag gemeint. Und da sind 75% nicht unüblich.

Weitere Verluste entstehen:
a) Im Ladegerät selbst. Das ist letztendlich eine Frage, wie gut das konstruiert ist, Innenwiderstand in Relation zum Innenwiderstand der Akkus, ..., und die Verluste werden in Wärme umgesetzt
b) schon auf dem Kabel zwischen Ladegerät und Akkus und den Steckverbindungen
c) Ladeverluste der Batteriechemie; hier soll Blei mehr verblasen als Lithium, das deckt sich, soweit nicht durch das Gewicht begründet, auch mit meinen Messungen
d) bei Lithium noch das Bleeding-BMS, also verheizen von Leistung über Widerstände. Bei Zellen, die ordentlich im Gleichlauf sind, ist das icht so dramatisch. Da sind wir bei maximal 5W pro Zelle, die vorausseilt, lass mal die Balancer in einer Beispielrechnung bei allen Zellen anspringen, macht ca. 80W, und das für nur ein paar Minuten, nehmen wir mal den schon üblen Wert von 10 Minuten, dann haben wir ca. 15Wh in Wärme umgesetzt (ud das ist schon schlecht gerechnet, in Realität wird es nicht mal die Hälfte sein).

[dexter]

Der Powerfactor wird auf einigen elektronischen Energiemeßgeräten angezeigt. Den habe ich in meinem obigen Beitrag gemeint. Und da sind 75% nicht unüblich.

Wieder was gelernt, hab mich durch englische Ladegerät-Beschreibungen täuschen lassen, die nur den "Power Factor" nannten.

http://en.wikipedia.org/wiki/AC_power#R ... ent_powers
Da steht's ja auch: der "Power Factor" ist das Verhältnis von Wirkleistung zu Scheinleistung. Wer lesen kann ist halt klar im Vorteil...

...Beispiel für ein korrekt beschriebenes Ladegerät gefunden: http://www.ev-power.com.au/-Elcon-Chargers-.html
Da ist der "Power Factor" >= 0,98, aber die "Efficiency" (Wirkungsgrad) "nur" >= 0,93.