Lebensdauer verlängern?!

Geht das? Die einfache Antwort ist JA…aber

In Zusammenhang mit der Pflege von Li-Ionen Akkus wird auch manchmal von “Akku-Voodoo” gesprochen. Gemeint ist damit ein übermässiger Pflegeaufwand um die Lebensdauer zu erhöhen. Im Grundsatz kann man davon ausgehen, dass bei Akkus mit einem Battery Management System (BMS) dieses so ausgelegt ist, dass es das Optimum zwischen Leistung und Lebensdauer aus dem Akku herausholt. Auch das Stromer BMS tut dies. Dennoch gibt es Möglichkeiten, dem BMS unter die Arme zu greifen und die Akkulebensdauer zu vergrössern:

> ‚Pflege: Mechanisch, im Betrieb / Lagerung / Sicherheit‘
> ‚Alterung – SoH-Verlust‘

Neben den in den zwei Themen beschriebenen Punkte kann vom Anwender noch folgendes gemacht werden:

1.) Laden bei… °C

Aussentemperatur > 10 °C Im Hochsommer sollte man den Stromer nicht länger an der prallen Sonne stehen lassen. Nach einer Fahrt im Hochsommer mit maximaler Unterstützung kann die Akkutemperatur über 40 °C steigen. Bevor man den Akku lädt sollte man ihn abkühlen lassen.

Aussentemperatur < 10 °C Hier ist zu unterscheiden, ob man:
a.) länger gefahren ist und der Akku ‚Eigenwärme‘ entwickelt hat oder
b.) einen Kaltstart hinlegen will

Ist der Akku ausgekühlt (b) sollte der Akku in einem temperierten Raum zuerst aufgewärmt, dann aufgeladen und erst kurz vor der Fahrt eingesetzt werden.

Zur Sicherheit verhindert das Stromer BMS ein Laden des Akkus und die Rekuperation unter 0 °C und über 40 °C.

Die Akkutemperatur kann auf der Startseite der Omni App abgelesen werden.

2.) Ladehub begrenzen

Lädt man einen Akku von 0 auf 100% spricht man von einem Volladezyklus. Gängige NMC-Zellen können etwa 350-500 solche Ladezyklen durchlaufen bis sie End of Life (EoL=Lebensende) sind. Je nach Definition liegt EoL bei 60-80% der Nennkapazität. Bei Stromer ist es mit 75% definiert.

Begrenzt man den Ladehub (DoD=Depth of Discharge) ist eine Verdoppelung (oder auch mehr) der Ladezyklen und somit der Lebensdauer möglich. Mehr zu diesem Thema kann man hier oder hier nachlesen/schauen.

Wird ein Akku regelmässig auf 0% SoC heruntergefahren und danach auf 100% aufgeladen wird dies die Lebensdauer verkürzen. Es gilt:

• Wird der Akku auf 100% geladen und gleich gefahren ist dies zwar nicht optimal aber unbedenklich. Lässt man ihn jeweils bei 100% Ladezustand länger liegen wird das auf Dauer die Lebensdauer verkürzen.
• Ist der Akku komplett entladen und man lässt ihn ohne nachladen länger liegen droht eine Tiefentladung. Diese schädigt den Akku nachhaltig.

Kann man sich aufgrund der benötigten Tageskilometer eine Teilentladung/Ladung leisten empfiehlt es sich, den Ladehub zu beschränken. In der Praxis heisst dies einen SoC-Bereich von 10 – 80 (max. 90%) zu nutzen. Der Akku sollte also nicht komplett leer gefahren aber auch nicht voll aufgeladen werden.

Viele Akkuhersteller schränken über das BMS die effektiv verfügbare Energiemenge zugunsten der Lebensdauer zum vornherein ein und legen oben wie unten einen Puffer an. Die Anzeige von 0% Kapazität heisst also nicht zwingend einen leeren und 100% einen vollen Akku.

Beim Stromer BQ983 Akku sind nur etwa 90% der Nennkapazität nutzbar. Von 983 Wh eines neuen Akku bleiben für den effektiven Fahrbetrieb etwa 890 Wh. Dafür ist auch die gesetzliche Lichtreserve am unteren Ende verantwortlich.

Kann man beim Stromer den Ladehub bzw. die Ladeobergrenze einstellen?

Stromer bietet keine Ladehubbegrenzung und Einstellung der SoC-Obergrenze an. Der Akku wird immer voll geladen. Um eine Teilladung zu erreichen muss man sich mit einer Zeitschaltuhr, einer intelligenten Steckdose oder DIY behelfen.

• Zeitschaltuhr: Ein leerer Akku wird pro Stunde etwa mit 22% (BQ983) bzw. 33% (BQ814) geladen
• DIY-Lösung: Patrick Doyle (Arduino)
• SmartPlug von bikechef.at
• Smarte Steckdose mit home-assistant: stromerforum.ch – von ‚berghamster‘
• Laderechner: stromerforum.ch
• ‚Akku-Ladung‘ begrenzen – Thread im stromerforum.ch

Alle paar Ladevorgänge ist es nötig den Akku auf 100% aufzuladen um das Balancing der Zellen zu ermöglichen.

3.) Zusatzakku (Extender) verwenden

Eine nachhaltige Möglichkeit die Lebensdauer zu verlängern ist die Verwendung eines Zusatzakkus (Extender) parallel zum Hauptakku. Folgende Vorteile ergeben sich:

a.) Der max. Spitzenentladestrom pro Zelle verringert sich b.) Bei Anwendung der maximalen Rekuperation werden die Zellen nicht überlastet. (Siehe auch hier) c.) Das reguläre Laden ist schonender, weil nochmals der Ladestrom/Zelle gesenkt wird.

Stromer bietet keine Möglichkeit einen Extender in die Bordelektrik einzubinden. Wie ein solcher trotzdem betrieben werden kann ist z.B. im Stromerforum.ch nachzulesen. Siehe auch Hauptmenü: PIMP mySTROMER – ‚Akku – Extender‘.

Lebensdauer-Rechner

Stephan Klapszus hat einen Onlinerechner bereitgestellt, mit dem man verschiedene Parameter wie den SoC (State of Charge = Ladestand), den DoD (Depth of Discharge = Ladehub), die Anzahl Ladezyklen/Woche, die Ladegeschwindigkeit etc. einstellen kann. Als Resultat erhält man die Anzahl möglicher Ladezyklen und eine Schätzung der Lebensdauer in Jahren. SK betont, dass es sich um eine Annäherung an diese Werte handelt, basierend auf einem Mix von verschiedenen Li-Ionen Akkus. Für genauere Ergebnisse müsste man für jeden Akkutyp einen eigenen Rechner realisieren.