Algemeen
NMC811 batterijen (Nikkel 80 %– Mangaan 10 % – Kobalt 10 % ) zijn de gebruikelijke accu's voor e-bikes. De belangrijkste termen in verband met veroudering zijn de volgende:
- SoH (State of Health): Als SoH wordt de gezondheidstoestand van een accu aangeduid. Het verwijst naar de nominale capaciteit en wordt uitgedrukt in [%]. Voorbeeld: Bij een accu met een SoH van 70 %en een nominale capaciteit van 1.000 Wh kunnen nog 700 Wh worden gebruikt. De SoH zou kunnen worden bepaald door de accu volledig te ontladen (SoC = 0 % ), vervolgens volledig op te laden en te controleren hoeveel energie tot 100 % SoC kan worden bijgeladen. In de praktijk is het echter niet zo eenvoudig. Om de SoH nauwkeurig te bepalen, heeft men de inwendige weerstand, de isolatieweerstand, celdrift in belaste, lege en volle toestand, en de CAC nodig.
- CAC (Capaciteit bij Opladen of Actuele Capaciteit): De CAC is de concrete, gemeten capaciteit van een batterij in een bepaalde cyclus. Het is de centrale meeteenheid voor de berekening van de SoH (het procentuele capaciteitsverlies).
- Kalenderveroudering: Kaluze veroudering verwijst naar de veroudering van de batterij tijdens opslag zonder gebruik. Het is onder andere afhankelijk van celtype, chemie, opslagtemperatuur en laadniveau (SoC), en is niet-lineair. De collectieve kennis op internet geeft waarden aan van 0,5-3 % capaciteitsverlies per jaar (afhankelijk van de opslagomstandigheden, met name de temperatuur). Zelfs bij optimale opslag verslechtert de capaciteit van de batterij continu.
- Cyclische veroudering: De cyclische veroudering treedt op door herhaalde laad- en ontlaadcycli. Elke cyclus veroorzaakt chemische reacties die de prestaties van de batterij in de loop van de tijd beïnvloeden. Cruciale parameters zijn het laadbeheer (inclusief regeneratie), de ontlaadstromen, de bedrijfstemperatuur, de C-rate (laadsnelheid) en de DoD (Depth of Discharge = ontladingsdiepte). Een algemene procentuele specificatie is niet mogelijk, omdat er te veel factoren meespelen. Huidige lithium-ionbatterijen hebben een cyclusbestendigheid van 300 tot wel duizenden cycli voordat ze EoL (End of Life) bereiken. Batterijtechnologie ontwikkelt zich snel - in de nabije toekomst zal cyclische veroudering slechts een ondergeschikte rol spelen, omdat het product waarin de batterij wordt gebruikt eerder het einde van zijn levenscyclus bereikt.
- Interne weerstand: De inwendige weerstand van een batterij verwijst naar de weerstand in elke cel die de stroomtoevoer tegenwerkt. Dit veroorzaakt een spanningsval wanneer de batterij stroom levert. Een toenemende inwendige weerstand leidt tot een verminderde vermogensafgifte, verhoogde warmteontwikkeling en een snellere capaciteitsafname - het heeft dus directe gevolgen voor de prestaties, de veiligheid en de levensduur van lithiumbatterijpakketten.Bron)
Jeder NMC-811-Akku verliert ab dem Herstellungstag kontinuierlich Kapazität. Er altert durch Lagerung (kalendarisch) und Nutzung (zyklisch). Exakte Werte hängen von den individuellen Nutzungsbedingungen ab. Besonders kalte und warme Temperaturen fördern bei Li-Ionen-Akkus die Alterung.
Optimaler Betriebsbereich: 20 °C bis 35 °C In diesem Fenster arbeiten chemische Reaktionen effizient und ohne übermäßige Alterungserscheinungen.
Maximaler Temperaturbereich (Entladen): -20 °C bis 55 °C
Bei Temperaturen über 45–50 °C setzt ein stark beschleunigter Abbau der Passivierungsschicht (SEI) ein.
Wenn der NMC811-Akku im Bereich von 20 % bis 80 % SoC und bei Zelltemperaturen zwischen 15 °C und 35 °C betrieben wird, lässt sich die Degeneration drastisch reduzieren und eine hohe Zyklenzahl erreichen.
Meer definities van termen kun je vinden in mijn compendium: De Li-ion batterij | theorie en concept compendium'..
Wo wird der SoH angezeigt, was ist bezüglich Garantie zu beachten?
Wo der SoH in der Omni App und dem Omni angezeigt wird, und was bei einem Garantiefall zu beachten ist, kann hier kan hier worden gelezen.
Eigen ervaring
Ik heb het SoH-verlies van mijn BQ983-batterij gemeten over een periode van ongeveer drie jaar.
Meetopstelling:
Batterij: BQ983 (blauw), nieuw
Stromer: ST3
Meetperiode: aug. 2019 tot okt. 2022
De accu is het hele jaar door gebruikt. De ontladingsdiepte (DoD = Depth of Discharge) was meestal 70–100% % en kon vanwege de woon-werkverkeer niet geoptimaliseerd worden. Dat wil zeggen, de accu werd altijd volledig opgeladen en meestal tot een SoC van 0–30% % ontladen. De Stromer werd 90% % gereden met „All In“ - d.w.z. niveau 3 en 100% % sensor.
Evaluatie van forums
Ein Einzelmessung kann natürlich nicht als Referenz dienen, deshalb habe ich eine Auswertung von 60 Rückmeldungen (Omni Screenshot oder textlich erwähnt) aus verschiedenen Stromer-Foren und Facebook-Gruppen gemacht.
Stromer gibt eine Garantie von 75% SoH nach zwei Jahren. Aus der Statistik lässt sich folgende Aussage zum SoH Verlust bzw. der Garantie-Reichweite ableiten.
Een Stromer-accu kan de 75-%-SoH-drempel bereiken vanaf ongeveer 16.000 km. In mijn analyse is het gemiddelde ongeveer 22.000 km.
Ruwweg kan men uitgaan van ongeveer 1 % SoH-verlies per 1.000 gereden km.
Die ST7 mit dem grossen 1440-Wh-Akku haben eine kleinere Degradation des SoH und es sind mehr als 1’000km/SoH% möglich.
Attentie:
a.) Anhand des SoH-Werts allein lässt sich nicht generell auf die Lebensdauer des Akkus schliessen. So kann ein Akku mit 90 % SoH einen Zelldrift aufweisen und ist somit defekt. Andere Akkus werden im Wohlfühl- oder Grenzbereich betrieben und können im Einzelfall wesentlich mehr oder weniger Gesamtkilometer erreichen.
b.) Wie das Diagramm zeigt, gibt es Ausreisser auf beide Seiten – die Streuung ist recht gross. Elf SoH-Werte (ab 10’000 km mit SoH > 95 % und ohne Extender-Akku) habe ich für die Berechnung des Ø-SoH-Verlusts nicht berücksichtigt. Sie sind aufgrund der zyklischen und kalendarischen Degradation eines Li-Ionen-Akkus nicht realistisch.
c.) Auf Fehlberechungen des SoH durch das BMS sind wohl ein Grund für Ausreisser. Siehe dazu das Thema: Akkugesundheit „SoH“ ? onder Wie misst Stromer den Gesundheitszustand (im Garantiefall)?
All das bedeutet nicht, dass SoH-Werte auch nach mehreren 10’000 km hoch sein können. Die Zyklenzahl und damit die EoL-Grenze kann bei Li-Ionen-Akkus massiv gesteigert bzw. hinausgezögert werden, wenn die Zellen im Komfortbereich betrieben werden. Komfortbereich bedeutet beim Stromer-S-Pedelec viel Eigenleistung: Fahrstufe 1, Drehmomentsensor 60 % oder weniger, schonendes Laden in einem SoC-Fester 20 – 80% und Lagern oder die Verwendung eines Extenderakkus.
Veroudering vertragen / levensduur verlengen?
Om het verouderingsproces te vertragen, zijn er zeker mogelijkheden. Deze zijn echter sterk afhankelijk van het gebruiksprofiel of de dagelijkse omstandigheden. Positieve factoren om het verouderingsproces te vertragen zijn:
- Begrenzung des Ladehubs bzw. Ladefensters: nicht vollständig laden, aber auch nicht leer fahren (siehe oben unter Algemeen).
- Correct laden: niet bij kou of direct na een intensieve rit op hete zomerdagen – laat de accu eerst afkoelen.
- Vermijden van de regeneratiestadia 4 en 5 bij lange afdalingen (meer details) hier).
- Laat de Stromer niet lang in de zon staan.
- Mit Fahrstufe 1 und einem reduzierten Drehmomentsensorwert fahren. Das bedeutet wiederum mehr Eigenleistung und geringere Geschwindigkeit.
Zie ook de hoofdstukken:
> AKKU ,Zelfontlading van een BQ983-batterij‘.‘
> AKKU ,De levensduur verlengen?‘
> AKKU ,Onderhoud: Mechanisch / in bedrijf / opslag / veiligheid‘
> PIMP mySTROMER ‚Extender batterij‘.‘