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vor 11 Jahren, 9 Monaten
Letzter Beitrag:
vor 11 Jahren, 9 Monaten
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Dukey, Stüpfnick, Frank, Gregor, Bernd Schlüter, Berlingo-98, wycky, J-O, Jürgen G., Bernd M

Ultracaps für City-EL?

Startbeitrag von Stüpfnick am 13.01.2006 03:55

Hallo!

Habe jetzt kürzlich von Ultra-Caps als die Hochleistungs-Kondensatoren gehört.

Wie sieht es damit aus? Wo bekommt man die, wie groß sind die und vor allem: Was kosten sie?

Und wenn die ersten 3 Punkte stimmen, könnte man sich die einfach nach den Batterien in den City-EL Hauptstromkreis dazwischen hängen?

Die ganze Sache klingt nämlich sehr interessant, um den Blei-Akkus die Spitzenströme abzunehmen.

Am coolsten wäre die Sache noch mit einer "Turbo"-Anzeige, die anzeigt, wieviel in den Caps drin ist und man dann problemlos ohne Strombegrenzung ordentlich wegziehen kann, ohne die Batterien damit zu belasten.

Wie sieht das ganze aus? Ist das praktisch machbar? (Turbo-Anzeige natürlich nicht so wichtig ;-) ) - Aber allgemein Ultracaps wären schon was feines!

Grüße,
Stefan aus dem Wienerwalde

Antworten:

Hallo Freunde der Elektronen

1. Schwieriges Thema. Ich denke, der Einbau ist nur sinnvoll, wenn man auch 'ne geeignete Entkoppelung zwischen den Batterien und den UCaps (DSK) hat. So eine Leistungselektronik ist nicht ganz einfach!
2. Direkt bei Epcos (UltraCap) oder Maxwell (Boostcap) oder oder...
3. 2700F max. 2,5V kosten cd. 60Euronen und sind so groß wie ne Cola-Dose

Gruß Dukey

von Dukey - am 13.01.2006 07:28
Wir waren damit ne Weile unterwegs, die Vorteile hielten sich aber in Grenzen!
Und wie Duke schreibt ist der Aufwand für Steuerung und Leistungselektronik recht immens!
Ganz kurz zusammengefasst: Das Stromprofil im El ist für den Einsatz von UltraCaps noch nicht dynamisch genug (Im Vergleich zum ISG oder so).

von Gregor - am 13.01.2006 07:37
Gregor schrieb:

Zitat

Wir waren damit ne Weile unterwegs, die Vorteile hielten sich
aber in Grenzen!
Und wie Duke schreibt ist der Aufwand für Steuerung und
Leistungselektronik recht immens!
Ganz kurz zusammengefasst: Das Stromprofil im El ist für den
Einsatz von UltraCaps noch nicht dynamisch genug (Im
Vergleich zum ISG oder so).


Hm, naja, was heisst immens? Wenn es wo die Schaltpläne gäbe/gibt, was würden dann die Teile dafür kosten?
Und was die ausreichende Menge an Caps bzw die richtige Version?

Also für den EL, denke ich, würde es sich nur auszahlen, wenn man auch mit Bleibatterien fahrt, und dabei eine hochgedrehte Beschleunigung hat.
Soweit mir bekannt, wirkt sich das dann schon negativ auf die Lebensdauer der Batterien aus. Wenn die Caps die Spitzenströme abfangen würden, könnte man wohl recht kräftig aufdrehen, ohne Batterieprobleme befürchten zu müssen.

Bei mir ist es so, dass ich ganz einfach ohne Strombegrenzung fahre, bei der Motorsteuerung aber nix verstellt habe. Leider habe ich noch keinen Ampere-Meter. Wie sieht denn da wohl in etwa die Last aus und was vertragen die Batterien so?

Grüße,
Stefan aus dem Wienerwald

von Stüpfnick - am 13.01.2006 10:26
Wo gibt es diese Supercaps für 60¤?
Habe von 200¤ gehört.

von Frank - am 13.01.2006 11:18
Hallo,

hab gehört, das Energie/Platz Verhältnis soll bei den Dingern etwa 1:10 schlechter
sein, als bei Akkus. D.h. um über 10 Sekunden oder so den Anfahrstrom decken zu können, müßte man sich das EL komplett damit vollknallen.

J-O

von J-O - am 13.01.2006 12:40
Das Problem bei Kondensatoren ist, daß nur recht wenig Energie ohne Elektronik genutzt werden kann.
Wir können den Kondensator ja nicht bis 0V entladen (oder macht die Elektronik? ==> Frage ins Forum!)
Da die Energie im elektrischen Feld *(E=1/2U² x C) quadratisch von der Spannung, aber nur linear von der Kapazität abhängt, wäre es sinnvoller
(aber auch aufwendiger) die Spannung hochzutransformieren und mit -würd sagen 400V- einen Elko zu laden.
Dazu würde sich so ein "CUK-Wandler" eignen, bei dem die Energie in "beide Richtungen" fließen kann.
Beim entladen kann man das Teil dann so richtig leersaugen.


Rechenbeispiel
*1Farad x (36V)²/2 = 648 Ws [Wattsekunden)
*1Farad x (400V)²/2 = 80000 Ws

*Edit 15.01.2006
Jürgen

.



von Jürgen G. - am 13.01.2006 19:22
Bei ALFATEC.DE
58Farad bei 15V ca.150Euro

Bedenke,
-Wenn man Kondensatoren in Reihe schaltet ,wird die Kapazität geringer.
-Farad sind nur Watt sekunden (wie Jürgen auch schon geschrieben hat)

Bernd M

von Bernd M - am 13.01.2006 19:38

Ultracaps besser nicht im City-EL

Hallo noch mal,

damals im Messaufbau waren 5 UCaps (2,5V 2700F) die im Zyklus zwischen 12,5V und 9V betrieben wurden. Die nutzbare Energie berechnet sich mit:
C = 2700F / 5 = 540F (da fünf UCaps in Reihe)
zu:
(Uhigh²-Ulow²)*C= 40kWs
das entspricht in etwa 1Ah bei 11V!

Die Materialkosten (2003):
500 Euro UCaps
50 Euro Schutzelektronik zum Symetrieren der einzelnen UCaps
200 Euro Ladeelektronik mit I/U Begrenzung (max. 50A, max.12,5V)
-------------
750 Euro für 1Ah@11V

Heute sollte die Materialkosten (inkl. Elektronik) für das Energieäquivalent von 1Ah in einem 36V EL bei ca.1200 Euro liegen.
Der Nutzen des Ganzen ist dabei mehr als fraglich. Die Entladung im EL erfolgt ja im Vergleich zu anderen Lasten schon fast statisch. Die Pufferung von Batterien lohnt sich wirklich nur bei hochdynamischen Lasten. Wie beispielsweise dem Starten von Verbrennungsmotoren oder dem Blitzlicht im Foto.

Gruß Dukey

PS: Farad ist nicht gleich Ws sondern: F = A*s/V

von Dukey - am 13.01.2006 20:57
richtig ist:
E=1/2*C*U²

von Frank - am 13.01.2006 21:43
Ja, richtig. SORRY. Tut mir echt leid, wegen der falschen Information!

Es muss also richtigerweise heißen:
C = 2700F / 5 = 540F (da fünf UCaps in Reihe)
zu:
1/2*(Uhigh²-Ulow²)*C= 20kWs
das entspricht in etwa 0,5Ah bei 11V!

Die Materialkosten:
500 Euro UCaps
50 Euro Schutzelektronik
200 Euro Ladeelektronik
-------------
750 Euro für 0,5Ah@11V

Gruß Dukey

PS: ALFATEC ist hierzulande der Distributor für die Boostcaps von Maxwell.

von Dukey - am 13.01.2006 22:27
J-O schrieb:

Zitat

hab gehört, das Energie/Platz Verhältnis soll bei den Dingern
etwa 1:10 schlechter
sein, als bei Akkus. D.h. um über 10 Sekunden oder so den
Anfahrstrom decken zu können, müßte man sich das EL komplett
damit vollknallen.


Bei Kondensatoren soll es tatsächlich so sein, aber eben darum die Ultracaps, da viel größere Kapazität.

von Stüpfnick - am 14.01.2006 00:38
Dukey schrieb:

Zitat

Die Materialkosten:
500 Euro UCaps
50 Euro Schutzelektronik
200 Euro Ladeelektronik
-------------
750 Euro für 0,5Ah@11V


Also eh viel zu teuer, oder? Wir bräuchten ja 36V, aber 0,5 Ah sollten ja schon recht locker für das Anfahren reichen, bzw. weniger. Weiß jemand, wieviel Ah man braucht für einmal Anfahren?

von Stüpfnick - am 14.01.2006 00:40
das hat ja richtig wienerwald-stammtischniveau hier

diskussionseinleitung über
erstmal fragen bevor man sich selbst informiert
das ganze vermischt mit wünschen und hoffnungen

> Habe jetzt kürzlich von Ultra-Caps als die Hochleistungs-Kondensatoren gehört...
> Wo bekommt man die, wie groß sind die ...
> könnte man sich die einfach ....
> noch mit einer "Turbo"-Anzeige

die erste erwiderung ist noch richtig seriös

> Schwieriges Thema

es werden aber auch die ersten (insider-) fachbegriffe eingeflochten

> (Im Vergleich zum ISG oder so).

will zwar dc-wandler bauen, schaffst aber nicht bis zum ampere-meter

> Wenn es wo die Schaltpläne gäbe/gibt
> Leider habe ich noch keinen Ampere-Meter
> Und was die ausreichende Menge an Caps

und will immer noch nicht selbst rechnen

dann kommt eine aussage die klingt wie aus dem bauch herraus

> um über 10 Sekunden oder so den Anfahrstrom decken zu
> können, müßte man sich das EL komplett damit vollknallen

auch hier kein rechnen, erst mal was behaupten
obwohl rechnen doch ganz einfach wäre
( 10s * 110A * 36V = 36000Ws = 11Wh )

nun wird gerechnet, aber wie

> Rechenbeispiel
> 1Farad x (36V)² = 1296 Ws [Wattsekunden)
> 1Farad x (400V)² = 160000 Ws

anschliessend wird kapazität zur energie gemacht

> -Farad sind nur Watt sekunden

ein beispiel aus der "praxis" wird angeführt
mit pausiblem ergebnis aber einem kleinem dreher bei den
ausgangsbedingungen (Ulow = 3V ??)

> damals im Messaufbau waren 5 UCaps (2,5V 2700F)
> die im Zyklus zwischen 12,5V und 9V betrieben wurden.
> Die nutzbare Energie berechnet sich mit:
> C = 2700F / 5 = 540F (da fünf UCaps in Reihe)
> zu:
> (Uhigh²-Ulow²)*C= 40kWs
> das entspricht in etwa 1Ah bei 11V!

zwischendurch ein korrigierender einwurf

> E=1/2*C*U²

und schlussendlich die verdrehung des richtigen ergebnisses

> Es muss also richtigerweise heißen:
> C = 2700F / 5 = 540F (da fünf UCaps in Reihe)
> zu:
> 1/2*(Uhigh²-Ulow²)*C= 20kWs
> das entspricht in etwa 0,5Ah bei 11V!

eine mögliche rechnung bei ca. 9V spannungshub wäre

1/2 * (12.5² - 3²) * 540 = 39757Ws = 40kWs = 11Wh

in 5 solchen "cola-dosen" steckt also so in etwa
der "10sec-anfahrstrom" des city-els drin....

um die energie aus den ucaps bereitzustellen ist auch
noch etwas leistungselektronik notwendig
der curtis will in der "10sec-anfahrzeit" mit
110A * 36V = 3960W
versorgt werden
welche so ein dc-wandler dann übertragen muss
aber dafür gibt's ja den düsseldorfer stammtischbruder.....

wycky

ps:
ist natürlich alles "aus dem zusammenhang gerissen"
aber irgendwie schon ein klein wenig haarsträubend

von wycky - am 14.01.2006 00:50
Ach wycky,

jetzt bist aber schon etwas ungerecht. Man sollte hier schon etwas Toleranz aufbringen. Nicht jeder kann auf allen Gebieten Experte sein und in so einem EL kommen schon viele Themengebiete zusammen (Fahrdynamik, Schwingungsdynamik, Elektromechanik, Elektronik, Elektrik, Chemie...)

Außerdem bist selbst du nicht perfekt! Meine Rechnung ist doch (mittlerweile zumindest) richtig!
Der Anwendungsfall war in einem 12V Bordnetz. Daher die Zyklen zwischen 12,5V und 9V. Bei solch kleinen Spannungsdifferenzen bekommt man nur einen Teil der Energie aus den Kondensatoren, VERMEIDET aber dafür den Bedarf an DC/DC-Wandlern und reduziert damit die Komplexität erheblich.

Also lieber wycky, besser etwas beitragen als meckern. Mit deinem Rechenbeispiel bist ja schon auf dem richtigen Weg!

Gruß Dukey

von Dukey - am 14.01.2006 09:11
'Tschuldigung, wenn ich Wycky Recht geben muss! Aber das Thema UltraCaps ist vielleicht wirklich für einige ne Nummer zu groß. Für die, die es interessiert: Proceedings des EVS18 (Ja, ja, schon lange her), da sind einige unserer Ergebnisse zu finden.
Wie gut ich welche der hervorragenden Eigenschaften der UltraCaps nutzen kann hängt von der Systemstruktur ab. Deshalb sind die Betrachtungen bisher (Kapazität bei Spannungshub etc.) sehr populärwissenschaftlich. SORRY!

von Gregor - am 14.01.2006 09:38
Das finde ich nicht, Gregor. Schließlich sind die Ultracaps ein sehr guter Schwungradersatz und, wenn massenhaft einsetzbar bei Elektroautos, ist der Aufwärtsspannungswandler überhaupt kein Thema mehr. Fünf dieser Ultracaps genügen, dem Cityel eine Mordsbeschleunigung zu verpassen, allerdings nur aus dem Stand auf knapp 35 km/h, wenn man eine Batterie von fünf Stück einsetzt.
Ehe sich da jemand weiter Gedanken macht: Vor einem halben Jahr waren die Batterien noch viel zu teuer, das Fünferpack bewegte sich bei 1200 Euro aufwärts.
Also, das wäre schon eine überaus wichtige Information, wenn der Preis auf 500 Euro gefallen wäre...
Deshalb, Dukey, woher hast Du die Preisinformation? Oder war das meine Zielvorstellung, die ich öfter im Internet verbreitet habe?
Also, für mich wären auch bei 500 Euro noch Zusatz-Nicads vorzuziehen.
Was die Leistungsfähigkeit der Ultracaps betrifft, da braucht Ihr Euch keine Sorgen zu machen, die ist immens mit 1500 Ampere Spitzenstrom (2 Minuten-Dauerzyklus), und wenn man schlagartig auf 35 km/h beschleunigen könnte, wäre das schon eine erhebliche Verbesserung des Fahrkomforts.Im Übrigen würde ich die Zusatzleistung, wie auch die Rekuperation, nicht über den Curtis laufen lassen, sondern parallel einspeisen, da der Wandler ja schon einmal da ist. Dabei müssen die scharfen Schaltnadeln des Curtis anbgeblockt werden, am Besten schon am Curtis.

Nein, nein, das hat nichts mit Esoterik zu tun. So toll sind die Bleiakkus schließlich nicht, wenn sie von uns dauernd überlastet werden.

Der Energiegehalt des Fünferpacks reicht allerdings gerade einmal für einen Fünfmeterberg aus!

Ich halte nach wie vor Zusatznicads für die bessere Alternative (bzw.NiMh). 3kWh haben Bleiakkus, 0,3kWh Nicads oder 0,6 kWh NiMh kosten ca. 150 bis 300 Euro und übernehmen schadlos die volle Leistung, die oberhalb der Durchschnittsbelastung liegt, zudem ist für Reserve für die zügige Bewältigung eines gut 250 (Nicad) bzw. 500 Meter hohen Berges gesorgt, die Elektronik ist einfacher und alles billiger. Das Zusatzbatteriegewicht beträgt 10 bis 20 kg.
Die erwähnten Ultracaps wiegen knapp 2 kg.

Also, Gregor, Du hast kritisiert, Du weißt sicher besser, wie hoch der Preis für Ultracaps ist?
Bernd

von Bernd Schlüter - am 14.01.2006 21:09

Re: Ultracaps für City-EL!

Hallo Gregor,
offenbar wart Du damals in Berlin beim CityEl Ultracap Projekt mit dabei, denn Du schreibst:

Für die, die es interessiert: Proceedings des EVS18 (Ja, ja, schon lange her), da sind einige unserer Ergebnisse zu finden.

Schade, dass die proceedings nicht mehr im Netz sind. Na ja, ich habe das Buch noch und die CD. Da habe ich denn gesucht - und gefunden.

Daraufhin habe ich mal das Thema "Ultracaps" im FAQ Forum aufgemacht. Da kann man dann alles weitere nachlesen.. [forum.myphorum.de]


Zusatzfrage: Hast Du auch deutschsprachige Veröffentlichungen über das Projekt?


von Berlingo-98 - am 14.01.2006 22:57
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