Kleiner Physik-Exkurs zum (Ent)Laden von Batterien

  • Den meisten wird das so oder ähnlich schon klar sein, aber vielleicht hilft es jemandem, das Thema Traktions-Batterie beim Elektroauto besser zu verstehen. Also viel Spaß mit dem Lesen oder Ignorieren dieses Themas ;)

    Leistung = Arbeit / Zeit und kann in kW angegeben werden.
    Arbeit (oder auch "Energie") = Leistung * Zeit und kann in kWh angegeben werden.

    Geht es also um die Speicherkapazität von (aufladbaren) Batterien paßt kWh, weil es darum geht, wie viel Arbeit mit der darin gespeicherten elektrischen Energie geleistet werden kann.

    Beim Entladen der Batterie über einen Zeitraum mit einer bestimmten Leistung (gemessen in kW) wird eine Energiemenge (gemessen in kWh) entnommen.

    Umgekehrt gilt das beim Laden, wenn mit einer bestimmten Leistung (gemessen in kW) eine Energiemenge (gemessen in kWh) in der Batterie gespeichert wird.
    Ohne auf Verluste einzugehen, kann man also als Abschätzung z.B. überschlagen, dass bei einer (kontinuierlichen) Ladeleistung von 200 kW und einer Ladedauer von 15 Minuten (0,25 h) eine Energie von
    200 kW * 0,25 h = 50 kWh
    in der Batterie gespeichert wird.

    Und wenn man auf der Autobahn bei 110 km/h ungefähr 20 kW (oder was immer da realistisch ist beim EV6 und je nach Bereifung) braucht, um alle Widerstände (v.a. Luft- und Roll-) zu überwinden, dann wird jede Stunde Fahrtdauer
    20 kW * 1 h = 20 kWh

    an Arbeit verrichtet, bzw. Energie benötigt und die Batterie entsprechend entladen.


    Läuft in der Zeit die Bordelektronik und Klimaanlage mit einer Gesamteistung von 1 kW, erhöht das den Energiebedarf in dieser Stunde um 1 kWh: 1 kW * 1 h = 1 kWh


    Da bei hohen Geschwindigkeiten der Luftwiderstand der bei weitem größte Widerstand ist und dieser außerdem quadratisch zur Geschwindigkeit steigt, macht das deutlich, warum schnelle Fahrten auf der Autobahn die Batterie "leersaugen".

    Es sei: bei 110 km/h eine Leistung von 20 kW zum Beibehalten der Geschwindigkeit erforderlich.

    Bei 160 km/h werden demnach in der Größenordnung von (160/110)2 * 20 kW = 42 kW nötig, um die Geschwindigkeit zu halten.


    Wenn man also zwischen oberem und unterem Batterieladungsniveau 60 kWh Spielraum hat, kommt man damit bei 110 km/h etwa 60 kWh / 20 kW = 3 h aus und in der Zeit 110 km/h * 3 h = 330 km weit.

    Bei 160 km/h sind die 60 kWh in ca. 60 kWh / 42 kW = 1,42 h (1:25) entladen und man ist in der Zeit knapp 160 km/h * 1,42 h = 230 km weit gekommen.


    Da sind ein paar Annahmen für Rechnungen dabei, aber der Rahmen sollte einigermaßen stimmig sein.

    Einmal editiert, zuletzt von ev6gtline () aus folgendem Grund: Formulierung orientiert an Empfehlung angepaßt

  • Zitat

    Beim (Ent)laden von Batterien wird pro Zeit eine gewisse Energie umgewandelt und daher ist kW eine geeignete Einheit, diese anzugeben.

    Dieser Satz ist "komisch"...

    Nr. 2: EV6 in 12/21 bestellt: GT-Line in weiß, AWD, Voll+GD+Bright. 18 Monate ohne Status => storniert. Plötzlich FIN... Abgeholt in 09/23. AHK Selbsteinbau.

    Nr.1: EV6 in 05/22 als Neuwagen zur Wartezeitüberbrückung gekauft: GT-Line in weiß, RWD, Voll + GD, AHK Selbsteinbau.




  • Vielleicht so:


    Beim Entladen der Batterie über einen Zeitraum mit einer bestimmten Leistung (gemessen in kW) wird eine Energiemenge (gemessen in kWh) entnommen.

    Nr. 2: EV6 in 12/21 bestellt: GT-Line in weiß, AWD, Voll+GD+Bright. 18 Monate ohne Status => storniert. Plötzlich FIN... Abgeholt in 09/23. AHK Selbsteinbau.

    Nr.1: EV6 in 05/22 als Neuwagen zur Wartezeitüberbrückung gekauft: GT-Line in weiß, RWD, Voll + GD, AHK Selbsteinbau.




  • Da bei hohen Geschwindigkeiten der Luftwiderstand der bei weitem größte Widerstand ist und dieser außerdem quadratisch zur Geschwindigkeit steigt, macht das deutlich, warum schnelle Fahrten auf der Autobahn die Batterie "leersaugen".

    Es sei: bei 110 km/h eine Leistung von 20 kW zum Beibehalten der Geschwindigkeit erforderlich.

    Bei 160 km/h werden demnach in der Größenordnung von (160/110)2 * 20 kW = 42 kW nötig, um die Geschwindigkeit zu halten.

    War es nicht so, daß der Luftwiderstand mit hoch drei in die Rechnung mit rein geht?

    EV6 AWD in Runway Rot Metallic mit P1und Wärmepumpe

    EV6 GT-Line in Runway Rot Metallic 1:18 :D

  • War es nicht so, daß der Luftwiderstand mit hoch drei in die Rechnung mit rein geht?

    Richtig. In die Luftwiderstandsleistung geht die Geschwindigkeit mit 3. Potenz ein. Die Widerstandskraft hängt quadratisch von der Geschwindigkeit ab.


    F = 1/2*rho*cw*A*v²

    P = F*v = 1/2*rho*cw*A*v³