Laden unter Null die Zweite (und Dritte)

Nachdem ich in 2017 schon mal überlegt habe, ob Laden unter Null mit meinem CityEL klappt, fragt heute ein Forumsmitglied bei GoingElectric, ob er seine Zero eine einer Überführungsfahrt von 200 km bei -10° nachladen kann. 

Also mal eine grobe Überschlagsrechnung. Materialdaten homogenisiert (Polyethylen, Kupfer, Luft), so gemittelt, dass das Gewicht von 45 kg für das Batterievolumen passt. Mit dieser Mischung ergeben sich näherungsweise auch Wärmeleitfähigkeit und Kapazität. 

Bei einer Geschwindigkeit von 20m/s (72 km/h) gehe ich an den angeströmten Flächen (vorne, unten, seitlich) von einem Wärmeübergangskoeffizienten von 50 W/m2K aus, hinten und oben von 5 W/m2K. Als Entladeverluste nehme ich 250W an. Damit ergibt sich dieser Verlauf:

Die Zero unterbindet bei 0° das Laden. Sitzt der Temperatursensor hinten oben, an der wärmsten Stelle, ist nach 2 h die  0°-Grenze erreicht. Sitzt der Sensor unten vorne im Eck, an der kältesten Stelle, ist das bereits nach ca. 20min der Fall. Selbst wenn der Sensor irgendwo anders sitzt, dass die Zero noch lädt, würde ich das nicht tun, weil bei den Zellen, die schon zu kalt sind, das Plating einsetzt. Ich würde auf eine andere Wetterlage warten. 

 

Nachtrag: Scheinbar habe ich das Gewicht der Batterie falsch im Kopf, ich bin von 45 kg ausgegangen, scheinbar wiegt sie das pro Lage statt insgesamt. Dann ändert sich natürlich die Situation etwas und die Null-Grad-Grenze erreicht man nach etwa einer Stunde. Trotzdem sieht man, dass der untere Bereich nach wie vor recht stark auskühlt. 

Download
FEM-Modell ANSYS Workbench Version 2020R2
batterie2.wbpz
Komprimiertes Archiv im ZIP Format 241.6 KB

Und dann die Frage, was die Entladeverluste angeht. Ich gehe von 5% bei 5000W aus. Was macht das im Temperaturverlauf aus?

Man sieht also, dass ohne die Entladeverluste schon viel früher Schluss wäre. 

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