Ladestation f. E-Fahrzeuge

[niki1]

Hallo Gemeinde,

kennt jemand Quellen(Literatur &/oder Links) bzgl. Gleichrichterschaltungen die in Ladestationen für Elektrofahrzeuge verwendet werden?
Oder kann mir jemand Anhaltspunkte geben?
Eventuell Schaltpläne!

lG und besten Dank.

[White_Fox]

Das werden wahrscheinlich stinknormale Schaltnetzteile sein. Die eigentliche Ladeelektronik würde ich mal im Auto selber vermuten. Da würde sie zwecks Rückspeisung sehr viel mehr Sinn machen als extern. Bei Handys und Laptops ists übrigens genauso. (Ladeelektronik im Gerät, der Stecker ist ein normales Netzteil.)

Ich kann dir dazu dieses Buch wärmstens empfehlen. Es gibt zumindest in deutscher Sprache kaum ein Besseres, zumindest habe ich noch keines gefunden:
http://www.amazon.de/Schaltnetzteile-ihre-Peripherie-Dimensionierung-Einsatz/dp/3834816469/ref=sr_1_1?ie=UTF8&qid=1385245037&sr=8-1&keywords=schaltnetzteile

Es ist aber nicht einfach, sowas zu bauen, auch wenn der eigentliche Leistungsteil recht simpel ausschaut. Besonders dann nicht, wenn du sie am Versorgungsnetz betreiben willst. Bist du sicher, dass du weißt was du da vorhast?

[niki1]

Danke dir für den Denkanstoß.
Ich darf eine Bachelor Arbeit über die Gleichrichter ,in den Ladestationen, verfassen.

Also keine Sorge ich habe nicht vor mir sowas zu bauen, immerhin gibt es ja Stromtankstellen :)

[White_Fox]

Hm...das ist interessant.

Was will man den an einem stinknormalen Gleichrichter für eine Bachelor-Arbeit schreiben? Ich meine, das sind 4 Dioden, absolut nichts Besonderes. Oder stelle ich mir unter Gleichrichter zu wenig vor? Aber selbst wenn, PFC-Schaltungen sind auch nix Neues mehr.
Bitte präzisiere doch mal etwas mehr, was du da suchst.

Nur so am Rande...ein paar meiner Kommilitonen und ich beschäftigen uns damit, ein Auto für die FSE zu bauen. Wir werden zwar, was das Laden der Akkus angeht, ein wenig andere Wege gehen als die Autohersteller, interessant finde ich es aber trotzdem. :)

[hbquax]

Ist das nicht so, daß an den Ladestationen einfach normale Wechsel- oder Drehstromsteckdosen mit 230/400 V sind? Die Ladeelektronik ist doch fahrzeugspezifisch, weil jedes Auto einen anderen Akku hat.

[NF]

hbquax hat völlig recht, normale Ladestationen laden mit 230/380 V AC. DC Ladestationen gibt (fast) überhaupt nicht im europäischem Raum.

Mir würden allenfalls die Netzteile für Pedelecs und E-Bikes als quasi DC Ladestationen einfallen. Das sind aber in der Regel ganz normale Netzteile, der Laderegler sitzt im Fahrzeug oder sogar im Akku.

Falls du zu den normalen Ladestationen weitere Infos brauchst kannst du dich gerne melden, ich bin beruflich in dem Bereich unterwegs...

[deko]

Die Ladestationen liefern nur AC.
Sie kommunizieren noch mit den Fahrzeug z.B. wird mitgeteilt welche Anschlussleistung die Ladestation hat...
Ist ja alles möglich von normalen 1~AC bis 63A 3~AC.

Das Auto zieht dann nur den Strom was es auch ziehen darf.

--> das Eigentlich interessante ist die Ladeschaltung im Auto

[Vehikelfranz]

Auch wenn ich nicht ganz verstanden habe, um welche Art Ladeschaltung es Dir hier
ganz genau geht würde ich Dir zunächst mal empfehlen Dich mit den ganzen
Standards in dieser Richtung vertraut zu machen.
Basis ist sowohl in Europa als auch in den USA die SAE1772 -Norm aus der die
europäische IEC62196 abgeleitet ist. Eine sehr interessante Kommunikation
auf Basis einer +- 12V Rechteckspannug.

Weil aber die Leistung von haushaltsüblichen Anschlüssen bis hin zu 32A Drehstrom
in Verbindung mit "On Board Ladegeräten" noch zu wenig ist um wirklich schnell zu laden
ist die aktuelle Richtung eher in Hochleistungs DC-Laden angesiedelt.
...und da sitzt der Charger dann in der Ladestation.
Hier gibt es natürlich auch wieder die verschiedensten Systeme wie z.B den
japanischen CHADEMO-Standard bei dem die Kommunikation u.A. per CAN erfolgt
während die europaischen DC-Ladestationen per Powerline kommunizieren.
....kaum ist ein Standard definiert bringt irgendjemand einen "besseren" ;-) heraus.

Ich habe kürzlich für eine Versuchsanlage ein IGBT-basiertes Netzteil gebaut, das aus einer Pufferbatterie
versorgt wird und mit 100A bei gut 100V lädt....Da geht was!

[niki1]

Danke für die zahlreichen Infos, mein Interesse obliegt den DC-Ladestationen und deren Gleichrichterschaltung, welche aus dem vorhandenen Stromversorgungsnetz eine passende Gleichspannung erzeugt.
Leider konnte ich hierzu keine Schaltpläne finden. Immerhin bedarf es einer ausgeklügelten Schaltung (zB.: bei 50kW DC Stationen) um die Verluste so gering wie nur möglich zu halten!

@Vehikelfranz, danke für die Info zu den Normen.

[Peter(TOO)]

Hallo White_Fox,


Was will man den an einem stinknormalen Gleichrichter für eine Bachelor-Arbeit schreiben? Ich meine, das sind 4 Dioden, absolut nichts Besonderes.

Man kann z.B. die Dioden mit Thyristoren oder IGBT ersetzen.-
Bei geschickter Ansteuerung kann man dann diesen Gleichrichter auch als Wechselrichter verwenden und ins Netz rückspeisen.

Über gesteuerte Gleichrichter gibt's ganze Bücher. Vor allem wenn's um Leitung geht, und die Verluste optimiert werden sollen.
Bei einem 100W Netzteil sind 10% Verluste noch kein Thema, Bei einem 10kW-Teil reicht das um ein Mittagessen zu kochen.

MfG Peter(TOO)

[Vehikelfranz]

......genau!

Das was hier gesucht wird ist ein gesteuerter Gleichrichter
Wobei der auf Mosfet-Basis aufgebaut sein müsste um unter 0,7V bzw 1,4V
Verlustspannung an den "Dioden" zu kommen.
Da kommt aber dann sehr schnell die Spannungsfestigkeit der FET ins Spiel
weshalb größere Schaltungen meist auf IGBT-Basis gebaut werden.

schau mal das an:

http://www.pes.ee.ethz.ch/uploads/tx_ethpublications/nussbaumer.pdf

Das dürfte so manches behandeln wonach Du suchst

[niki1]

Sehr gut Vielen Dank euch allen, aufjedenfall habe ich jetzt viele Anhaltspunkte.
Mich würde noch interessieren ob jemand vielleicht weiß wieviel an Verlustleistung im Spiel ist, wenn man eine 50kW DC-Ladestation in Betrieb nimmt.
Ich finde dazu einfach garnichts. Es gibt diesbezüglich keine Studien, keine Bücher oder Ausarbeitungen.
Habt ihr vielleicht irgendwelche Links( grundsätzlich über Ladestationen) , Tipps ?

LG Prosit Neujahr im Nachhinein!

[shedepe]

Naja nachdem ja davor geklärt wurde welcher Typ von Gleichrichter an dieser Stelle vermutlich verwendet wird, würde ich an deiner Stelle halt mal nach der Verlustleistung dieses Gleichrichtertyps bzw. der Berechnung der Verlustleistung eines Gleichrichters suchen.

[niki1]

Hallo Leute, nach langer Recherche, ergeben sich einige Fragen.
1) Kann ein B6C Gleichrichter verwendet werden um bidirektional Wechslspannung rückzuführen ? Bzw. kann das jeder gesteuerte Gleichrichter bei der richtigen Ansteuerung der Thyristoren ?
2) Für hohe Leistungen >50kW werden B6C Gleichrichter verwenden ? Oder habe ich das in der Literatur falsch aufgefasst ?

LG
Niko

[Thoralf]

irgenwie stehe ich auf der Leitung:
Ich dachte, dass auch bei den geschalteten Netzteilen in Ladevorrichtungen die üblichen Grätzgleichrichter eingesetzt werden.
Und für Ladeteile ist ja eine Stromrückspeisung überflüssig oder hab ich da was falsch verstanden?

[White_Fox]

Und für Ladeteile ist ja eine Stromrückspeisung überflüssig oder hab ich da was falsch verstanden?
Wenn man poltische Schwachsinnskonzepte verfolgt, wie die Energie von Solaranlagen in parkenden E-Autos zwischenzuspeichern, macht sowas schon Sinn.


1) Kann ein B6C Gleichrichter verwendet werden um bidirektional Wechslspannung rückzuführen ? Bzw. kann das jeder gesteuerte Gleichrichter bei der richtigen Ansteuerung der Thyristoren ?
Die Energierückspeisung ist der eigt. Sinn und Zweck einer B6C-Brücke. Um einfach nur die Spannung hinten zu regeln würden auch drei Thyristoren reichen. Beachte aber, dass du damit eine Menge Blindleistung erzeugst. Thyristor-Brücken verurschen durch ihre Arbeitsweise hässliche, abgehackte Sinusschnitzel und dementsprechend auch ordentlich Oberwellen.
Blindleistung und Oberwellen sind auch der Grund, warum man von netzgeführten Stromrichtern wieder weggeht und heute eher in den Hintergrund treten.

[Vehikelfranz]

wieviel Sinn es tatsächlich macht, Energie die schon im Auto ist wieder ins Netz zurückzuspeisen
ist ein völlig anderes Thema......Subventionen lassen auch seltsame Ideen sinnvoll werden ;-)
Ob man damit ein paar Speicherkraftwerke einsparen kann??? möglicherweise!
Aber jetzt noch nicht! Aber interessant ist die Technik allemal....

Ich arbeite ja momentan gewissermaßen am Gegenteil!
Energie aus der Solaranlage zwischenzuspeichern um dann das Auto damit
schnellstmöglich zu laden.....Das klappt recht gut! und 100A sind für den ersten primitiven
Prototyp schon mal eine schöne Basis!

[Thoralf]

ok, alles klar.

@V-franz
darf man erfahren, wie du das machst? Solarenergie zwischenpuffern und das Auto laden? oder ist das noch geheim, was verständlich wäre?

[Vehikelfranz]

Nun, da darf ich tatsächlich nicht allzusehr ins Detail gehen, aber die Grundidee ist halt,
den Strom aus der Pufferbatterie einer Solaranlage zu entnehmen (muss man erst mal in DER Größe haben....)
und dann in der Art eines PWM-Controllers mit IGBT-Endstufe ins Auto einzuspeisen.
....Das machen "die Chinesen" schon seit Jahren so ähnlich bei Akku-Linienbussen.......
Hauptproblem ist ja meist, dass ein Hausanschluss bei echten 10kW oft schon ins Schwitzen kommt

[niki1]

..... sind auch der Grund, warum man von netzgeführten Stromrichtern wieder weggeht und heute eher in den Hintergrund treten.
Danke für die Antwort, da ich leider nicht so Up2Date bin, würde mich interessieren wohin der Trend jetzt hinführt ?!
Getaktete SNT ? -Die erzeugen ja auch deftige Oberwellen !

LG NIko

[White_Fox]

Das modernste, was mein Prof uns vorgestellt hat, waren Pulswechselrichter auf IGBT-Basis. Auch als "Active Front End" bekannt. Diese dienen aber mehr dem Zweck, Energie aus einem Gleichstromkreis in einen Wechselstromkreis zu speisen, wie z.B. bei Solarwechselrichtern. Ob die einfach nur zum Gleichrichten so vorteilhaft zu verwenden sind weiß ich nicht. IGBTs haben oft eine Inversdiode verbaut, die bei Motorsteuerungen gerne als Freilaufdiode verwendet wird. Wenn du damit nur Gleichrichten willst könntest du ebensogut bei normalen Dioden bleiben.

Ich an deiner Stelle würde mich mal schlau machen, welche Halbleiterteile auf dem Markt die geringsten Schalt- und Durchlassverluste machen. Wenn du meinst, du hast die minimale bauteiltechnische Verlustleistung gefunden würde ich schauen, was es ist. Thyristor, FET, oder sonstwas. Und dann würde ich mir überlegen was man daraus Schönes machen kann dass deinen Zweck erfüllt.

[Vehikelfranz]

Bei Thyristoren hast Du immer mindestens 0,7V Verlust, und sie schalten erst im Nulldurchgang wieder ab.

Mosfet sind im durchgeschalteten Zustand wirklich niederohmig. Aber hier hat man meist Probleme mit der
Spannungsfestigkeit.
IGBT sind wenn mans mal ganz einfach zu erklären versucht riesige bipolare Transistoren die per Mosfet
geschaltet werden. Also so richtig grobe Teile die sowohl hohe Spannungen als auch hohe Ströme schalten
können. Hier hat man aber wieder den Spannungsabfall wie bei bipolaren Transistoren.

Wenn also bei relativ geringen Spannungen hohe Ströme zu schalten sind (bis etwa 150V und 500A)
wird eine Schaltung mit Mosfet den besten Wirkungsgrad haben, aber je höher die Spannung ist,
um so sinnvoller sind IGBT einzusetzen. Die hohen Ströme zu denen IGBT fähig sind ergeben sich
vor allem aus der gewaltigen Dimensionierung mancher dieser Bauteile, aber die Verlustleistung
ist teilweise gewaltig. .....solange es nichts besseres gibt muss man das nehmen was verfügbar ist.