Impact of cold temperatures on charge times and battery performance

Auswirkungen von kalten Temperaturen auf die Ladezeiten und die Batterieleistung

Einleitung

Die Revolution der Elektrofahrzeuge (EV) hat die Art und Weise, wie wir fahren, laden und Fahrdynamik verstehen, grundlegend verändert. Wie bei jeder neuen Technologie braucht es eine gewisse Anpassungszeit, um die optimalen Nutzungsmethoden kennenzulernen. Für neue und zukünftige EV-Nutzer ist die Ladevorgang oft besonders spannend. Obwohl das Anschließen eines EVs an die Ladesäule relativ einfach ist, gibt es einige Aspekte des Ladeprozesses, die alle Besitzer kennen sollten. Besonders interessant ist der Einfluss von kaltem Wetter auf Ladezeiten und Batterieleistung. Da der Winter vor der Tür steht und viele unserer Kunden in kontinentalen Klimazonen leben, sind unterschiedliche Ladezeiten und veränderte Batterie-Leistung bei kalten Außentemperaturen eine häufige Herausforderung. Schauen wir uns an, warum es im Winter länger dauert, ein EV zu laden, und die physikalischen Grundlagen dieses Phänomens.

Lithium-Ionen-Batterien vs. Kälte

Unabhängig vom Typ des Elektrofahrzeugs, der Batteriegröße oder dem Modelljahr wirkt sich kaltes Wetter auf die Batterieleistung aus. Lithium-Ionen-Batterien sind besonders anfällig für niedrige Temperaturen, und da diese Batterietechnologie in modernen EV-Modellen weit verbreitet ist, betrifft das Problem eine große Zahl von Nutzern.

Lithium-Ionen-Batterien funktionieren optimal bei Temperaturen zwischen 20 °C und 25 °C. In den meisten kontinentalen Klimazonen liegen die Außentemperaturen im Herbst, Winter und Frühjahr weit unter diesem Idealbereich, insbesondere nachts. Dies betrifft alle Fahrzeuge, vor allem jene, die im Freien geparkt sind. Mit sinkenden Temperaturen werden die Elektrolyte in der Batterie zähflüssiger, was den Fluss der Ionen zwischen Anode und Kathode verlangsamt. Dadurch wird die Fähigkeit der Batterie, Energie zu speichern und abzugeben, reduziert, was sich direkt auf die Ladegeschwindigkeit und die Leistung auswirkt.

Was passiert in der EV-Batterie bei niedrigen Temperaturen?

Langsamere chemische Reaktionen
Das Hauptproblem mit kaltem Wetter und Batterien ist, dass die chemischen Reaktionen in der Batterie bei fallenden Temperaturen langsamer ablaufen. Lithium-Ionen-Batterien verlassen sich auf die Bewegung von Lithium-Ionen zwischen der Anode und Kathode zur Erzeugung und Speicherung von Energie. Kalte Temperaturen verlangsamen diese Bewegung, wodurch die Effizienz der Batterie sinkt.

Erhöhter Innenwiderstand
Kalte Temperaturen erschweren der Batterie die Leistungserbringung. Der Innenwiderstand der Batterie steigt, was bedeutet, dass sie härter arbeiten muss, um Energie zu speichern und abzugeben. Das reduziert die Leistungsabgabe deutlich und führt dazu, dass die Batterie im Vergleich zu wärmeren Bedingungen schneller entladen wird.

Verminderte Kapazität
Bei kalten Temperaturen ist die Kapazität der Batterie reduziert. Selbst bei voller Ladung liefert die Batterie nicht dieselbe Reichweite wie bei gemäßigten oder warmen Temperaturen. Das liegt an der reduzierten Effizienz der Energieübertragung im kalten Zustand.

Energieverluste durch Heizbedarf
EVs verbrauchen in den kälteren Monaten häufig mehr Energie, um das Fahrzeuginnere und die Batterie zu heizen. Dies belastet die vorhandene Energie weiter und reduziert die Reichweite. Da die Batterie in einem EV alle Funktionen wie Antrieb, Beleuchtung und Heizung mit Energie versorgt, ist diese zusätzliche Belastung besonders spürbar.

Wissenswertes zum Laden bei kaltem Wetter

Angesichts der oben genannten Punkte ist verständlich, warum Batterien im Winter langsamer reagieren. Beim Anschließen eines batteriebetriebenen Fahrzeugs an die Ladesäule passiert Folgendes:

Aktivierung des Batterie-Heizsystems
Moderne Elektrofahrzeuge sind mit einem Batterie-Managementsystem ausgestattet, das die Temperatur der Batterie reguliert. Sinkt die Temperatur unter einen bestimmten Schwellenwert, aktiviert dieses System die Heizung, um die Batterie auf eine optimale Ladetemperatur zu bringen. Dies schützt die Batterie vor Schäden durch Laden bei zu niedriger Temperatur, verlängert jedoch auch die Ladezeit.

Verminderte Ladeeffizienz
Wie bereits erwähnt, erhöht kaltes Wetter den Innenwiderstand von Lithium-Ionen-Batterien. Beim Laden in kalten Bedingungen kann die Batterie möglicherweise nicht so schnell Energie aufnehmen, was zu einer verringerten Ladegeschwindigkeit, besonders in den ersten Ladephasen, führt.

Einschränkungen beim Schnellladen in kalten Bedingungen
Schnellladestationen an Autobahnraststätten oder Einkaufszentren bieten hohe Leistungen, um Batterien schnell zu laden. In kalten Bedingungen begrenzen die meisten EVs jedoch die Energiemenge, die sie von Schnellladern aufnehmen, um potenziellen Batterieschäden vorzubeugen. Im Sommer dauert es oft nur 30 Minuten, um eine Ladung von 80 % zu erreichen, doch im Winter kann dies deutlich länger dauern.

Vorkonditionierung der Batterie

Einige Elektrofahrzeuge bieten eine Funktion namens Batterie-Vorkonditionierung. Diese Funktion erwärmt die Batterie vor dem Ladevorgang, was die negativen Auswirkungen kalter Temperaturen auf die Ladezeit verringern kann. Allerdings benötigt auch die Vorkonditionierung Energie und verlängert so den gesamten Ladeprozess.

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Tipps zur Verbesserung der Ladezeiten bei kaltem Wetter

Obwohl Sie die Naturgesetze nicht ändern können, um dieselben Ladezeiten wie im Sommer zu erreichen, gibt es dennoch einige Maßnahmen, die Ladezeiten im akzeptablen Rahmen zu halten.

Auto während des Ladens vorheizen

Die meisten modernen EVs bieten die Möglichkeit, das Auto zu heizen, während es noch angeschlossen ist. Dadurch wird die Batterie geschont, und das Auto ist bereits aufgewärmt, ohne gespeicherte Energie zu verbrauchen.

In einer beheizten Garage parken

Wenn möglich, parken Sie Ihr EV im Winter in einer beheizten Garage. So bleibt das Auto wärmer, was die Batterie-Temperatur und die Ladezeiten verbessert.

Batterie vorkonditionieren

Nutzen Sie die Vorkonditionierungsfunktion Ihrer Batterie vor dem Laden. Das hilft der Batterie, sich auf eine optimale Ladetemperatur zu erwärmen, verringert langfristige Schäden und sorgt für sicheres Laden.

Häufiges Schnellladen vermeiden

Auch wenn das Schnellladen sehr praktisch ist, sollte es in kaltem Wetter nur selten genutzt werden. Das langsamere Laden (Level 2) ist in niedrigen Temperaturen schonender für die Batterie und hilft, deren Lebensdauer zu verlängern, auch wenn die Ladezeiten länger sind.

Batteriestand im Auge behalten

Kaltes Wetter reduziert die Reichweite erheblich, daher sollten Sie den Batteriestand genau beobachten und Ihre Fahrten entsprechend planen. Vermeiden Sie es, die Batterie in kaltem Wetter auf sehr niedrige Werte zu entladen, da dies die Ladezeit verlängern und potenziell die Batterie beschädigen könnte.

Voldt-Ladekabel verwendenUnsere Ladekabel bestehen aus hochwertigen Materialien und nutzen modernste Technologie. Dies bedeutet, dass sie bei jeder Witterung effektiv sind. Die Verwendung hochwertiger Materialien hat einen weiteren Vorteil: Sie ermöglicht einen reibungslosen Energiefluss ohne Widerstand, was ein ideales Ladeerlebnis und keine Überhitzung sicherstellt. Die negativen Effekte kalter Temperaturen werden dadurch zwar nicht reduziert, aber die Ladezeiten verkürzen sich etwas. Zum Beispiel lädt unser mobiler Haushaltsstecker bis zu 3,7 kW (Europa) und 2,8 kW (UK-Version), während die meisten Standard-Haushaltsstecker nur bis zu 2,3 kW laden.