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elweb Batterie
Beiträge im Thema:
13
Erster Beitrag:
vor 8 Jahren, 2 Monaten
Letzter Beitrag:
vor 8 Jahren, 1 Monat
Beteiligte Autoren:
Bernd Schlueter, thegray, Manfred aus ObB, Manuel., Twiker76

Ladetechnik nur für Elektroniker

Startbeitrag von Bernd Schlueter am 30.06.2009 08:12

Dank der mitlerweise guten Versorgung mit Leistungshalbleitern empfehle ich jedem, der sich mit Elektronik befasst, sich mit den Resonanz- und Quasiresonanzschaltungen insbesondere mit IGBT-Technik auseinanderzusetzen.
Es ist schier unglaublich, welch komplexe und leistungsfähige Technik uns beispielsweise in den kleinen Induktionskochfeldern aus China zugänglich gemacht wird, zum kleinen Preis.
Gerade diese Resonanzkreistechnik, die ja in all unseren Computernetzteilen vorhanden ist, erlaubt uns, einfache und betriebssichere Leistungsladegeräte von zig kW mit relativ wenig Aufwand zu erstellen, ohne, dass wir uns um die Anpassung an unterschiedliche Spannung und Leistungsbedarf viel Sorgen machen müssten.
Ist die sichere Sollladespannung, voreingestellte Zeit oder, im schlimmesten Fall Temperatur überschritten, knall aus. Den Rest erledigen unsere bereits vorhandenen Lader.
Hier ein paar Abhandlungen zum Thema:

[www.fairchildsemi.com]

[www.richieburnett.co.uk]

Hier auch etwas für Angsthasen ohne elektronische Vorbelastung:

[www.rotek.at]

Es handelt sich hier nicht um die für uns besonders gut wegen des PFC geeigneten "Fly back" - Schaltungen, Cuk und Konsorten, auch Sperrwandler genannt.

Für den Einbau in Straßen sind die Resonanzwandler besonders geeignet, weil sie im großen Maße Fehlplatzierungen der Sekundärspule an unseren Elektrofahrzeugen verzeihen. Durch ein vorgeschaltetes aktives PFC lässt sich dieser Nachteil allerdings beheben. Ein wenig Obacht auf die Kurvenform unserer Netzbelastung sollten wir bei den von uns angestrebten Ladeleistungen von 20 Kw, demnächst auch einigen 100 kW, schon geben.
Wie war das? 20 kWh Lithiumakkus in 10 Minuten zu 80% laden, das macht 96kW.
dann wieder eine Stunde mit 120 km/h fahren, macht eine Durchschnittsgeschwindigkeit von gut 100 km/h.
Cityels okkupieren unsere Parkplätze etwas länger.

In einem Induktionskochfeld sind Zeit- und Temperaturbegrenzung (anderer Sensor!) schon eingebaut, ich empfehle den zusätzlichen Einsatz eines Netzschützes mit Spannunsmessung der Fahrbatterien und Rauchmelder. Cityels besser vorher anschnallen.
Die neuen grünen oder blauen Stecker sind nur bis 44 kW tauglich.

Antworten:

Ladetechnik nur für hungrige Elektroniker

Zu essen gibts bei mir zur Zeit nur Trockenfutter, denn mein Induktionskochfeld hats mir angetan:
Das Ding läuft mit einem einzigen IGBT, der nur im Takt der Resonanzfrequenz ein- und ausgeschaltet wird, ganz ohne Ladekondensator und halbwegs mit den Eigenschaften eines vernünftigen PFC, auf Deutsch LFK, Leistungsfaktorkorrektur. Die bis zu 320 Volt werden im Takt der sich mit dem Kochgerätboden sich verändernden Resonanzfrequenz der eisenlosen Flachspule aus genau 28 Litzenwindungen bestehenden Resonanzspule und dem parallel geschalteten 1200 Volt, 0,3µF - MKP-Resonanzkondensator über eine Drossel eingekoppelt. Jede Menge Überspannungs- und Überlastungsverhinderer an allen Ecken und Kanten, ich stehe geradezu fassungslos vor so viel Technik für nur 25 Euro plus 6.99 Porto aus Salzkotten (Bartscher).
Es ist also die Quasiresonanzschaltung.
Also, das Resonanzprinzip ist schon klasse: das passt sich beliebigen Versorgungsspannungen und Topfböden (bis auf die aus Aluminium oder nichtmagnetischem Stahl) an. Glas geht natürlich auch nicht und wenn ich es mir noch länger überlege, zeichne ich mir jetzt ne eigene Schaltung auf, nehme vielleicht die Leistungsteile genau dieses 1800-Watt Kochers mit mindestens 1700 Watt Ausgangsleistung.
Im Übrigen: IGBTS gibt es billig auch für viel höhere Spannungen. Wenn ich da erst einmal mit Dreiphasenstrom und 680 Volt zuschlage...Aus drei veränderten Kochfeldern sollten 24 kW leicht zu ziehen sein.
Übrigens, das PFC läuft mit den Töpfen ganz perfekt, wegen der Spannungsschwelle beim Laden nicht ganz so ideal, aber immerhin total symmetrisch zu Phase und sehr hoch reichen die Oberschwingungen nicht.

Also, jetzt schreite ich erst einmal zum KKI, nach diesen entbehrungsreichen Tagen.
Ihr wisst nicht, was das ist? Schämt Euch!

Kaffeekochenmitdeminduktionskocher.
mit HFIASW
(Hoffentlichfindeichalleschraubenwieder).
Halb Oberösterreich bete bitte mit.

von Bernd Schlueter - am 01.07.2009 06:50

Gefährlichkeit von Induktionsherden

Meinen Ossi habe ich nicht hier, aber da dürften ca 20 Volt reinste Sinusspannung entsehen, wen ich mich voll auf das eingeschaltete Feld setze, dass es dann aber nicht tuten tut.
Frequenz? Mal abschätzen, 0,3 µF und 28 Flachwindungen bei max. 20cm Durchmesser, also 10cm Magnetfeldlänge, macht ca . 200µHy. Etwa 130 kHz? Wo ist mein Langwellenferritantennenradio?
So ein Topfboden dürfte ganz schön dämpfend auf die höheren Frequenzen wirken, bei dessen Wirkung die Kiste erst einschaltet...
Also, den Ossi kann ich mir sparen, das ist so.

[de.wikipedia.org]

Ich halte es für ungefährlich, wenn ich bedenke, was mit homöopathisch und angeblich starhelnbewusste Ärzte mir da schon an Erd- und Hochfrequenzstrahlung verpasst haben. Wenn ich da schon alleine an die Diathermiegeräte mit 1,5kW Leistung und 27 Mhz denke...
Besteigt mal den Aussichtsturm auf dem Hochblauen, das Ding induziert 1000 Volt in Euren Körper. Richtig prickelnd, wenn Ihr das Metallgeländer berührt und die Funken überspringen!

Bin schon mit etlichen Esotherikern hoch gestiegen, die nichts bemerkt haben, aber sich nie in ein Elektroauto setzen wollen. Die ticken irgendwie anders.


von Bernd Schlueter - am 01.07.2009 07:15
Wow, da ist jemand wirklich in seinem Element....:rolleyes:

Mir ist das zu hoch....

und ich bin zwar auch ein Bastler aber habe gerade keine Zeit....

Grüßle

Marcus
SHA,Twike676

von Twiker76 - am 01.07.2009 08:38
Ich ja auch nicht, aber nachdem ich diese schicke Spule und den nur einen Leistungshalbleiter gesehen habe, vergesse ich wieder diesen Resonanzwandler begnüge mich ebenso mit nur einem einigen IGBT pro Phase, steuere den geradeaus, also ohne jede Rückkopplung oder Schwingkreis an, genau, wie in meinem Induktionsfeld und baue einen hundsgemeinen Rückschlag = Cuk = Sperrwandler. Der passt sich eben nicht nur perfekt jeder Spannungslage eines Elektroautos , sondern auch jeder Eingangsspannung und vor allem deren Verlauf an. Formfaktor = exakt 1!!
Macht vier Vollweg-Einphasengleichrichter = 12 Dioden, drei IGBTs, drei Transformatorspulen oder sechs Netzdioden und sechs IGBTs plus sechs Spulen.

Die Resonanzwandler sind in unseren PC-Netzteilen nur so praktisch, weil sie die richtige Anfahrcharaketristik zum Vermeiden des Hochfahrens des PC beim Kurzschlüssen haben.
Beim Induktionskochfeld sorgt der Schwingkreis erstaunlich hoher Güte dafür, dass keine schädlichen Oberwellen in den Raum wandern. Darauf brauchen wir schließlich überhaupt keine Rücksicht zu nehmen. Immer rein, was das Zeugs hält, ein Tritt daneben, dann werfen wir einfach die Sicherungsschütze raus.

Gerade mit Herrn Koekraf gesprochen, noch keine Information, was das Ladegerät betrifft. jetzt muss der Reinhold herhalten oder ich fahre " Tedilo" besuchen.



von Bernd Schlueter - am 01.07.2009 10:02

Erste Messergebnisse mit dem Ossi

Nun bin ich ganz angetan von der Induktionsherdtechnik, die ja auf allereinfachsten Prinzipien beruht.
Erst einmal zur Resonanzfrequenz: die liegt wider Erwarten bei etwa 27 kHz und ist relativ konstant im Rahmen von vielleicht 20%.
Meine Hoffnung, aus einem Induktionsherd die dreifache Leistung herauszuholen, hat sich nicht erfüllt, die Technik benutzt schon bereits optimal die Flusswandlerphase, in der das IGBT allerhöchste Ströme vertragen kann und die Flybackphase, in der lediglich die im magnetfeld enthaltene Energie, allerdings nur teilweise, umgesetzt wird.
Das funktioniert anscheinend so: Über eine kleine Drosselspule jagt das IGBT zunächst den vollen Strom in die Spule und damit in den Topfboden, wo sie durch Wirbelströme größtenteils vernichtet wird. Dabei wird dann auch ein Teil der Energie im Magnetfeld der Spule gespeichert und führt zum Umschwingen mit dem Parallelschwingkreiskondensator von 12000 Volt/0,3 µF. Diese Schwingung ist durch den Topfboden stark gedämpft und verzögert, wird offenbar gemessen und, wenn nicht genug Energie nach dem Umschwingen entzogen wurde, pausiert der Apparat. Alle paar Sekunden wird für eine 50 Hz-Phase dann wieder Leistung hinzugeschaltet, zur Kontrolle, ob ein Topf auf dem Herd steht. Fünf vergebliche Versuche führen zum dauerhaften Ausschalten. Die Schwingspannung steigt mit dem Entfernen des Topfes an. Schließlich fehlt dann die Dämpfung. Wie ich es sehe, wird sowohl auf Grund der Schwingspannungsmessung, wie auch ded aufgenommenen Stroms, wie auch der Temperatur, entschieden, ob weiter mit Strom versorgt wird.

Induktionsspannung: etwa 20 Volt pro Windung.
Nächster Versuch: zweite Spule auf die Platte, sehen ob bei Leistungsabnahme weiter mit Strom versorgt wird, sonst muss noch etwas Ferrit dem Spulenfeld hinzugefügt werden.
20 Volt? Wenn man die flache Hand auf den Induktionsherd legt, werden in dieser ca 10 Volt induziert.
Wer Angst vor dem schwarzen Induktionshasen hat, sollte jetzt ganz schnell weglaufen, nicht mehr Elektroauto oder Straßenbahn fahren und sich in seinem Kämmerlein einschließen.
Nein, im Ernst, das ist schon erheblich. Da fließen schon Ströme in der Hand.
Irgendwann mehr. Die Technik gefällt mir. Allem Anschein nach geeignet für uns, mit der Hoffnung, ohne Änderung.
Meine Hoffnung, die Flussphase zusätzlich benutzen zu können, entfällt: sie wird schon voll verwendet. Also, ein fetteres IGBT muss her, wenn ich mit einer Spule 6 kW übertragen will. für jede Phase ist ein solcher Wandler erforderlich. Übrigens, volles PCF ist bei dieser Technik inclusive, leider nicht mehr, wenn wir sie als Lader verwenden wollen. Dann müssten wir zu 100% auf die Fly back Phase zurückgreifen. Mit Stress für die Komponenten und weniger leistung.
Wer kennt die gesetzlichen Bestimmungen? Bei wieviel Leistung wieviel Leistungsfaktorverzerrung?
Bitte gesetzliche Bestimmungen, nicht Wunschvorgaben der EU! Die kenne ich schon.


Nachtrag: unterschiedliche Materialien verhalten sich sehr unterschiedlich, da ist noch einige Untersuchung fällig, ehe ich den Wirkungsmechanismus ganz begriffen habe. Edelstahl lässt die Spannung bei Entfernung sinken, dickes Eisen bewirkt das Gegenteil.Die Hysterese ist beim dicken Eisen sehr gut zu erkennen.

von Bernd Schlueter - am 14.07.2009 09:15

Tja man schaue mal hier, nur der Wirkungsgrad... Re: Ladetechnik nur für Elektroniker

Zitat
http://www.elektor.de/elektronik-news/1-kilowatt-energie-drahtlos-ubertragen.1031003.lynkx?utm_source=DE&utm_medium=email&utm_campaign=news


selbst wenn sich das um Klassen bessert wird, das für den effiziens Angelegten E-Fahrer indiskutabel sein.

Dann doch leiber CEE.....

von thegray - am 07.08.2009 08:59

Re: Tja man schaue mal hier, nur der Wirkungsgrad... Re: Ladetechnik nur für Elektroniker

Wenn ich das recht verstanden habe, handelt es sich im Elektor bericht um eine Entfernung von 60cm mit Wirkungsgrad ca 50%

Die Entfernung, die Bernd benutzen will, ist viel geringer und damit weniger verlustbehaftet.

War das nicht so: Doppelte Entfernung benötigt 4fache Leistung?

von Manuel. - am 07.08.2009 11:33

Re: Tja man schaue mal hier, nur der Wirkungsgrad... Re: Ladetechnik nur für Elektroniker

Ja aber was macht ein KABEL 98-99%? bei hohen Strömen.

von thegray - am 11.08.2009 21:29

Re: Tja man schaue mal hier, nur der Wirkungsgrad... Re: Ladetechnik nur für Elektroniker


Öhhh


Japaner mit Kochplatte ( Link Anklicken läst sich kein Bild verlinken )
[www.auto-news.de]


[www.konstruktionspraxis.vogel.de]




von Manfred aus ObB - am 11.08.2009 21:53

Re: Tja man schaue mal hier, nur der Wirkungsgrad...

Klar, ein möglichst unmittelbarer Kontakt von Primär- und Sekundärspule sollte gewährleistet sein. Über einen Resonanzkreis hoher Güte lassen sich zwar größere Abstände erzielen, damit steigen aber auch die Streufelder erheblich, die bei den angezielten Leistungsübertragungen von bis zu 100 kW (für die Extrememinielfahrer) zu einem untragbaren Elektrosmog führen würden. Sollten die Induktionsspulen in die Fahrbahn eingelassen werden, wäre ein automatisches Zentrier- und Näherungssystem unter jedem Fahrzeug unverzichtbar. Erst, wenn Induktionsspule und Abschirmung am rechten Ort sitzen, wird eingeschaltet. Vor allem kann man dann auch völlig aperiodisch arbeiten. Unerwünschte Oberwellen lassen sich leicht ausfiltern. Die Frequenz sollte so niedrig sein, dass keinerlei Störung nach außen erfolgt.
Für die Drehstromboxenumrüstung denke ich an eine einfache Zylinderspule auf Ferritkern in Größe der neuen kleinen 64 Amperestecker . Man bedenke, die Leistung eines Transformators steigt mit dem Quadrat der Frequenz. Hat ein Ferrittransformator der angenommenen Größe des 64A-Steckers (kleiner als CEE einpolig) beispielsweise 0,1 Watt bei 50 Hz, so kann der gleiche Trafo bei 50 kHz bei gleichem Wirkungsgrad bereits 100 kW übertragen.

von Bernd Schlueter - am 12.08.2009 19:12

Re: Tja man schaue mal hier, nur der Wirkungsgrad...

Leistungsübertragungen von bis zu 100 kW (für die Extrememinielfahrer) zu einem untragbaren Elektrosmog führen würden.

Wer weis kämme auf einen Versuch an - und es ergeben sich noch irgendwelche Rückkoppelugseffekte die zu nutzen Wären wie einen Reibungsfreien Schwebezustand.
Wäre zwar vorrest nur Kabelgebunden macht aber bestimmt was her. Man könnte es mit der Ladezusatndskontrolle kombinieren :joke:

von thegray - am 13.08.2009 14:38
Nee, schweben wäre zu teuer. Da wäre, um Energie zu sparen, schon Gleichstrom erforderlich. Der Transrapid, der angeblich mit 64 kW zum Schweben auskommt, benötigt in Wahrheit ein Vielfaches und ist eine Energievernichtungsmaschine. Die Reichweite einer Billiginduktionsplatte bei voller Energieübertragung beträgt immerhin zwei cm, sprich, 3,5 cm über der Spulenoberfläche. Die Spule ist eine einfache Flachspule, bei der die 28 Litzen-windungen vom vollen Durchmesser bis auf einen Durchmesser von nur 4 cm verteilt sind.

Die in die Straße eingelassenen Induktionsplätze sollten möglichst nicht befahren werden. Abzuwarten ist, ob das Induktionskonzept, ähnlich wie das verbreiteter Ladesäulenkonzepte oder das von allen zugänglichen Telefonhäuschen, nicht wegen Vandalismuslust aufgegeben werden muss.


von Bernd Schlueter - am 14.08.2009 10:45
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