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Für's Auto also völlig *UN*geeignet

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  1. Für's Auto also völlig *UN*geeignet

    Autor: AllDayPiano 11.03.20 - 07:47

    200 N / cm² ist keine Kraft, die man "mal eben so" ausüben kann. Das erfordert schon richtig viel Material außenrum.

    Der Akku hat von einem P85D ist 67 x 30 cm groß. Das entspricht einer Fläche von 2000 cm². Bei 20 kg/cm² müsste man also einen Druck von 40 Tonnen aufbauen, wenn ich jetzt hier keinen Denkfehler habe. Aber um den Druck aufzubauen, braucht es oben und unten eine massive Stahlplatte, die dann durch unzählge Schrauben z.B. zusammengedrückt werden.

    Ich kann also die Aussage des Artikel nicht teilen, dass das in irgendeiner Form für ein Auto praktikabel sein soll. Für stationäre Speicher wäre das egal, aber solange man so viel Druck braucht, wird der Akku nicht im Auto landen.

  2. Re: Für's Auto also völlig *UN*geeignet

    Autor: Lasse Bierstrom 11.03.20 - 07:51

    Dein Denkfehler ist, den Druck über die größte Fläche aufbringen zu wollen.
    Denk in mehreren liegenden Stacks, wie sie schon bei anderen Herstellern verbaut werden. Die Fläche wird kleiner, der Druck könnte über die Fahrzeuglänge aufgebaut werden.

  3. Re: Für's Auto also völlig *UN*geeignet

    Autor: Frank Wunderlich-Pfeiffer 11.03.20 - 08:16

    Exakt. Und die nötigen Kräfte lassen sich auch mit relativ einfachen Schrauben aufbringen. (Sorry, hab auf die schnelle keine metrische Tabelle gefunden...)

    Pro Quadratdezimeter müssen 20.000 Newton aufgebracht werden oder knapp 4500 lbf (poundforce). http://edge.rit.edu/edge/P14471/public/Bolt%20Torque%20Guide.pdf

    Wenn also 10 Zentimeter hohe Akkus durch jeweils zwei Schrauben alle 10 Zentimeter zusammengedrückt werden, müssen die jeweils 2250 lbf aufbringen (aka 10.000 Newton). Dafür reichen laut der Tabelle selbst billige Gewinde mit 8mm Durchmesser. Mit besserer Qualität reichen auch 6mm (wobei schon wegen der Toleranzen etwas mehr als das Minimum besser wäre, auch wenn die Tabelle nur 75% der maximalen Kraft angibt).

    Frank Wunderlich-Pfeiffer (Twitter: @FrankWunderli13) - als freier Journalist bei Golem.de unterwegs - Raumfahrt Podcast (nach einem Jahr Zwangspause wieder da!) http://countdown-podcast.de/

  4. Re: Für's Auto also völlig *UN*geeignet

    Autor: M.P. 11.03.20 - 08:23

    Actio == Reactio -> der Rahmen, der die Innengewinde zur Aufnahme der Kohorte von Schrauben trägt muss die Summe der Kräfte, die die Schrauben ausüben aufnehmen ...
    Ganz trivial ist das nicht, auch wenn eine Schraube pro 10 x 10 cm² reicht ...

  5. Re: Für's Auto also völlig *UN*geeignet

    Autor: Frank Wunderlich-Pfeiffer 11.03.20 - 08:44

    M.P. schrieb:
    --------------------------------------------------------------------------------
    > Actio == Reactio -> der Rahmen, der die Innengewinde zur Aufnahme der
    > Kohorte von Schrauben trägt muss die Summe der Kräfte, die die Schrauben
    > ausüben aufnehmen ...
    > Ganz trivial ist das nicht, auch wenn eine Schraube pro 10 x 10 cm² reicht
    > ...

    Der Rahmen muss nur die Kraft auf die Zellen an den jeweiligen Enden verteilen. Die Gegenkraft zur Kompression der Akkus kommt von den Gewindestangen selbst. Wenn die Muttern angezogen werden, werden einerseits die Zellen etwas zusammengedrückt und andererseits die Gewindestangen etwas in die Länge gezogen. Die beiden Kräfte heben sich dann gegenseitig auf, währen die Akkuzellen komprimiert werden.

    Frank Wunderlich-Pfeiffer (Twitter: @FrankWunderli13) - als freier Journalist bei Golem.de unterwegs - Raumfahrt Podcast (nach einem Jahr Zwangspause wieder da!) http://countdown-podcast.de/

  6. Re: Für's Auto also völlig *UN*geeignet

    Autor: AllDayPiano 11.03.20 - 08:47

    Deshalb habe ich den Tesla-Akku genommen. Den gibt es schon, und dessen Dimensionen sind bekannt. Mit Sicherheit sind die Akkus dort gestapelt.

  7. Re: Für's Auto also völlig *UN*geeignet

    Autor: Gamma Ray Burst 11.03.20 - 08:51

    Frank Wunderlich-Pfeiffer schrieb:
    --------------------------------------------------------------------------------
    > M.P. schrieb:
    > ---------------------------------------------------------------------------
    > -----
    > > Actio == Reactio -> der Rahmen, der die Innengewinde zur Aufnahme der
    > > Kohorte von Schrauben trägt muss die Summe der Kräfte, die die Schrauben
    > > ausüben aufnehmen ...
    > > Ganz trivial ist das nicht, auch wenn eine Schraube pro 10 x 10 cm²
    > reicht
    > > ...
    >
    > Der Rahmen muss nur die Kraft auf die Zellen an den jeweiligen Enden
    > verteilen. Die Gegenkraft zur Kompression der Akkus kommt von den
    > Gewindestangen selbst. Wenn die Muttern angezogen werden, werden einerseits
    > die Zellen etwas zusammengedrückt und andererseits die Gewindestangen etwas
    > in die Länge gezogen. Die beiden Kräfte heben sich dann gegenseitig auf,
    > währen die Akkuzellen komprimiert werden.

    Ein Auto ist für gewöhnlich kein statisches Objekt, sondern bewegt sich ... sollte man da innerhalb des Rahmens nicht künstliche Zugspannungen vermeiden bzw. erhöhen sich dadurch nicht die Materialanforderungen (=> Kosten)?


    Abgesehen davon sind die Temperaturempfindlicgkeit und die Ladedauer ein No-Go ... die Ladedauer muss <5 min sein sonst wird es nie massentauglich, da die Mehrheit nicht zu Hause laden kann und können wird.

  8. Re: Für's Auto also völlig *UN*geeignet

    Autor: AllDayPiano 11.03.20 - 08:51

    Dass die Zugkräfte aufbringbar sind, stelle ich gar nicht in Frage. Beim genannten Tesla-Akku würden (ich glaube Deine Zahlen jetzt mal) 20 Schrauben reichen.

    Das Problem ist, dass der Druck symmetrisch und homogen eingebracht werden muss. Dafür braucht man ein steifes System, dass den Druck gleichmäßig auf die Fläche verteilt. Dafür braucht es also entweder eine recht dicke Stahlplatte, oder eine entsprechend steife Aluminiumplatte oben wie unten.

    Das kostet halt Gewicht, und Bauraum. Beides hat man beim Auto aber nicht. Es wäre also durchaus interessant, welche Energiedichten so ein Pack dann mitsamt dieser notwendigen Druckeinreichtung hat, und wie sich ein konventionelles Pack dagegen schlägt.

  9. Als Wechselakku gäbe es vielleicht eine Lösung

    Autor: M.P. 11.03.20 - 09:14

    Vielleicht muss man für diesen Akku wieder auf Wechselakkus umschwenken.
    Wenn man mit einer 60-Liter-Box 60 kWh in sein Auto bekommt, wird der Wechselakku wieder attraktiver - ggfs. als "Range Extender" für Fernfahrten, der nur während der Fernfahrten-Etappen in seiner Halterung steckt ...

    Beim Lagern und Aufladen in der öffentlichen Wechselakku-Station kann man die Wechselakkus genauso angenehm temperieren, wie während der Fernfahrt. Dass die Wechselakkus außerhalb der Fernfahrten nicht den Temperaturen während des Stillstandes ausgesetzt im Wechselakku-Halter im Auto bleiben, könnte man mit einer entsprechenden Kostenstruktur erreichen: Z. B. Zeitmiete während der Zeit, wo der Akku nicht entlädt - dann hat der Fahrer die Motivation, den letzten Wechselakku kurz vor Ende der Fernfahrt wieder abzugeben ...



    1 mal bearbeitet, zuletzt am 11.03.20 09:16 durch M.P..

  10. Re: Für's Auto also völlig *UN*geeignet

    Autor: M.P. 11.03.20 - 09:22

    Wenn die Zellen wirklich 10 x 10 cm² groß sind, und dann eine Schraube reicht, um den Druck aufzubauen, kann man ja einen 10 x 10 cm² großen Tubus um jeden einzelnen Stapel als Grundlage nehmen - dann ist der homogene Flächendruck einfacher zu erbringen...
    We groß müsste die Wandstärke eines innen 10 x 10 cm² großen Stahl Rechteckrohres sein, um 20000 N Zugkraft auszuhalten?

  11. Re: Für's Auto also völlig *UN*geeignet

    Autor: Eheran 15.03.20 - 18:53

    >We groß müsste die Wandstärke eines innen 10 x 10 cm² großen Stahl Rechteckrohres sein, um 20000 N Zugkraft auszuhalten?

    Bei angenommenen 500 N/mm² (= 500 MPa) Streckgrenze des Stahls entsprechend 40 mm². Bei Annenabmessungen von 10 cm * 10 cm und der Fläche von
    A = (100+s mm)² - (100mm)² = 40mm²
    ist s damit (A+10'000)^0,5-100 = 0.2 mm
    Mit Sicherheitszuschlag 5 dann 200 mm² bzw. 1 mm Wandstärke, was ziemlich dünn für 100mm Vierkantrohr ist.

  12. Re: Für's Auto also völlig *UN*geeignet

    Autor: AllDayPiano 15.03.20 - 20:23

    Auch wenn Deine Rechnung prinzipiell richtig ist, ist das Problem ja, dass im Akku an jeder definierten Stelle ein definierter Druck bestehen muss. Es ist unrealistisch, dass prozesssicher zu gewährleisten.

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