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elweb Batterie
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Erster Beitrag:
vor 5 Jahren, 5 Monaten
Letzter Beitrag:
vor 5 Jahren, 4 Monaten
Beteiligte Autoren:
nilsjuenger, Joe-Hotzi, R.M, E. Vornberger, evdriver, PowerTower, Jens Schacherl

Ladeprotokoll Think City

Startbeitrag von nilsjuenger am 18.02.2013 22:09

Guten Abend,
ich hätte da mal eine Frage zum Think City: Entspricht das Ladeprotokoll/Pilotsignal dem Standart IEC-62196? Hintergrund ist, dass die 16A-ICCBs wohl nur recht schwer zu beschaffen sind. Ist es auch möglich, die Zebra-Batterie mit höherem Strom (über ein anderes Ladegerät, versteht sich) zu laden? Eine Ladung mit 1/4C ist ja problemlos möglich.

Vielen Dank schonmal!
Nils

Antworten:

Hallo

Kenne das Ladeprotokoll zwar nicht aber die Zebras haben einen relativ hohen Innenwiderstand, wenn du mit 0,5C laden willst dann wird die Verlustwärme kritisch und man sollte darüber nachdenken einen zusätzlichen Kühllüfter einzubauen.

Ich beschäftige mich gerade mit den Zebras da ich aus einem anderen Projekt ein paar passende Keramikseparatoren übrig habe.

Gruß

Roman

von R.M - am 18.02.2013 22:51
Hallo Roman,
danke für die schnelle Antwort! Der werksseitig verbaute Kühllüfter müsste ja auf die Maximale Dauerleistung ausgelegt sein. Dann müsste man doch auch mit der selben Leistung laden können, ohne einen zusätzlichen Lüfter zu verbauen, oder? Bei Zebraakkus gibt es ja meines Wissens auch keine Probleme mit Dendritenbildung bei Schnelladung, oder liege ich da falsch?

Ist etwas über die von Sumitomo "entdeckte" Niedertemperatursalzschmelze bekannt? Wäre ja für einen Selbstbau auch sehr interessant.

Gruß
Nils

von nilsjuenger - am 18.02.2013 23:59
Hallo

die Dentritenbildung tritt nicht auf, allerdings gibt es andere Probleme, den Akku kann man soweit entladen das der Separator geschädigt wird, von daher ist eine zuverlässige Überwachung und ein gewisser Abstand von diesen Grenzen notwendig.

Die Niedertemperaturtechnologie ist abhängig von den Legierungen die man verwendet, wäre sicher interessant das mal auszuprobieren, denke mal da sind Wismutsalze oder ähnliches im Spiel.

Da ich die Separatoren von Experimenten mit Thermogeneratoren auf Kaliumdampfbasis übrig habe [www.mpoweruk.com] ist die Natriumtechnik vergleichsweise harmlos, die Temperatur bereitet mir aber keine Problem da ich normalerweise mit wesentlich gefährlicheren Materialien und höheren Temperaturen zu tun habe.

Muß aber von solchen Versuchen abraten wenn man keine Erfahrung hat, selbst die Zebrabatterie scheidet metallisches Natrium ab und damit ist nicht zu spaßen ohne vernüftige Ingenieurswerkstatt gehts eh nicht.

Gruß

Roman

von R.M - am 19.02.2013 00:17
Nur der Vollständigkeit halber:
Die IEC 62196 definiert nur das mechanische und elektrische Design der Ladestecker und -Dosen und der Zuleitungen. Das Ladeprotokoll wird in der IEC 62851 und IEC 62752 beschrieben

von E. Vornberger - am 19.02.2013 07:20
Ich glaube mich zu erinnern, dass mir mal jemand (Ralf Wagner?) erzählt hat, die A-Class electric mit ZEBRA sei an einem Tag >1000km um Stuttgart gejagt wurden. Das geht dann aber nur mit zumindest "beschleunigter Ladung", wozu ich alle Ladeströme bis 1C zähle.

von Joe-Hotzi - am 19.02.2013 08:51
Bei 1C läge die Ladeleistung ja auch noch unter der maximalen Dauerleistung (21 zu 32 kW), müsste also sogar noch mit der serienmäßigen Kühlung funktionieren.
Mit welchem Ladeverfahren ist ein Zebra-Akku eigentlich zu laden?

von nilsjuenger - am 19.02.2013 13:36
Hallo.



Fahre seit Jahren NiCd Think A266 und Zebra Think A306 und habe mich zu Anfang auch stark mit der Schnellladefrage bei der Zebra Zelle beschäftigt.

Mein Kurz und schmerzvoll: Es geht nicht.

Die Erkenntnis fußt auf Informationen aus dem Norwegischen Elektroautoforum, Datenblättern von Mesdea, einem Vortrag zur Zebrabatterie und den Erfahrungen von Louis Palmer auf der Weltumrundung.
Wegen des hohen Innenwiderstandes der Zebrazelle ist sie eigentlich nur langsam "voll zu kochen". Dabei spielen Temperaturanstiege eine Schlüsselrolle (Für Kühlung sorgt ein Walzenlüfter, der im Kofferaumboden zwischen Staufach und Sitzen eingebaut ist.)

Wenn du es hinbekommen solltest, SUPER, ich wär der erste der es nachmacht, aber ich bin zu der Überzeugung gelangt, dass es nicht möglich ist.

Ganz pragmatisch, mal abgesehen, davon was die Zelle abkönnte (siehe weiter unten) gibt es unüberwindliche Hürden.
Verbaut ist folgender Zelltyp: Z36-371-ml3x-76

Die Z36 Zelle hat ja das Zebra eigene BMI (anderes Wort für BMS) angedockt. Dieses regelt ALLES was Laden und Entladen angeht:

In all the working conditions the PCU manages the system to respect the ZEBRA®battery limits sent by the BMI via CAN bus.

In discharge the PCU limits the total torque request to respect the following limits:
• V oltage Min (for peak power). • V oltage Max (for regenerative mode). • Current Max discharge (for peak power). • Current Max charge (for regenerative
mode).

Das heißt ganz praktisch, selbst wenn du es schaffst einen Zusatzladeanschluss direkt an die Z36 zu bekommen, was praktisch mit den Spezialanschlussklemmen noch möglich wäre, sitzt das BMI immer noch dahinter und misst die Ströme. Wenn dann dein Zusatzlader lädt, wird das BMI den Bordlader abregeln und im schlimmsten Fall das Batterieschütz trennen.

Mesdea und Think gehen von typischen durchschnittlichen Entladeraten von C2 aus.
Der Think Zebra fährt in Eco auch nur mit C1. Also knapp 80A (bei 76 Ah Kapazität)
Man sollte ja eigentlich denken, wenn er lange rekuperiert lädt er ja auch schnell. Aber auch das ist genau überwacht und geregelt.

Eigentlich hatte ich auch überlegt, dass von der Zelle her eventuell eine schnellere Ladung bis etwa 50% SOC möglich wäre. Es gibt dazu eine Grafik in dem Vortragspaper, die ich aber hier nicht veröffentlichen darf. Man sieht dort schön, wie sich die Leerlaufspannung der Einzelzelle (nominal 2,58V), bei tieferer Entladung plötzlich stark absenkt. Ab 45% Entladung stürzt er von relativ konstanten 2,55V runter auf 2,35V. Das ist die einzige Möglichkeit an der ich eine Art Schnellladung für möglich halten würde.
Hier noch ein paar Fehlermeldungen bezüglich des Ladens:

6.2.2 Charge Overvoltage
In Charge state, the BMI monitors the actual battery voltage vs. maximum charge voltage. When the battery voltage exceeds the maximum charge voltage for a certain time, the BMI sets the “Peak/Long deviation voltage max error”. When the BMI detects a Charge Overvoltage Fault, the BMI instantaneously opens the main contactors. If the battery open circuit voltage is higher than the limit the BMI does not connect the ZEBRA®battery to the PCU charger.

6.2.3 Charge Overcurrent
In Charge state, the BMI monitors the actual battery current vs. maximum charge current. When the current into the battery exceeds the maximum charge current for a certain time, the BMI sets the “Peak/Long deviation current max”.

Quelle:
Die englischsprachigen Abschnitte sind zitiert aus einem Vortrag der zur EVS24 International Battery, Hybrid and Fuel Cell Electric Vehicle Symposium gehalten wurde. Von Federico Resmini (Mesdea) und Joergen Ohlson (Th!nk)




evdriver

von evdriver - am 19.02.2013 17:54
Das heißt aber doch nichts anderes, als dass "beschleunigte Ladung" bis 1C technisch problemlos wäre, aber von MES-DEA bzw. dem ZEBRA-Akkuproduzenten willkürlich verhindert wird?
Wenn da mal nicht noch Daimler-Nachwirkungen dahinterstecken ... :rolleyes:

von Joe-Hotzi - am 20.02.2013 15:53
An 1C würde ich mich nichtmal heranwagen wollen, Wenn das Teil in 4h aufladbar wäre wäre es ja schon mehr als eine Halbierung der Ladezeit.

"Eine Schnellladung mit 6 A (1/4 C) Batteriestrom (bzw. 16 A Netzstrom) ist unproblematisch."
Das findet man in der Studie zum Einsatz eines Zebraakkus im Twike (hier). Ging das etwa nicht aus einer Aussage des Herstellers von MES-DEA/FIAMM (oder wer auch immer jetzt dahinter steht, ich blicke da nicht wirklich durch) hervor?
Wie groß ist denn beim Zebra-Think der Ladezeitunterschied zwischen 10A und 16A? Darum ging es ja erstmal, ob man das Pilotsignal auch selbst mit einem µC oder gar einem NE555 o.Ä. Bereitstellen kann (bzw. es sich da um das normierte Pilotsignal handelt).

von nilsjuenger - am 20.02.2013 22:29
Hallo

Wovon redest du jetzt, das Signal für einen Typ 2 Stecker das hat nichts mit dem Akku zu tun und auch nichts mit dem Ladegerät, das soll nur sicherstellen daß genug Leistung aus der Dose bereit gestellt wird der Stecker verriegelt wird.

Was das interne System macht steht auf einen andern Blatt mehr Ladeleistung bekommst du nur durch ein zusätzliches Ladegerät, ob die in de Batteie eingespeist werden kann entscheidet das Batterieüberwachungssystem.

Da kommts drauf an was überwacht wird, der Strom an sich oder nur die Temperatur.

Wenns nur die Temperatur ist kannst du mit einem zusätzlichen vorgeschalteten Lüfter Erfolg haben, wenn der Strom überwacht wird ists kniffliger, im günstigsten Falle erfolgt die Messung über einen shunt den man manipulieren kann.

Gruß

Roman

von R.M - am 20.02.2013 22:58
Ich fürchte dass ich die Diskussion in die Falsche Richtung gelenkt bzw. den Thread gar schon missverständlich gestartet habe. Mein Kernanliegen war eigentlich, wie es der Titel schon sagt, das "Ladeprotokoll", sprich wie das von der ICCB erzeugte Pilotsignal geartet ist. Der Hintergrund ist, dass ich recht kurz vor der Anschaffung eines Thinks stehe und gerne auch mal mit 16A und nicht immer nur mit 10A laden möchte, wenn das mal zeitlich nötig ist. Kenntnisse in Elektronik sind soweit in Theorie und Praxis vorhanden (allerdings alles bisher Autodidaktisch angeeignet, an allgemeinbildenden Gymnasien ist man mit solchen Interessen sehr schlecht aufgehoben, aber sind ja nur noch ein paar wochen :) ). Die Möglichkeit einer Schnelladung wäre darüberhinaus natürlich wirklich toll, aber erstmal nicht nötig (Für längere Strecken könnte ich auch auf den Tesla meines Vaters zurückgreifen, der ist ja mit 16kW ladbar, aber gegen Verbrenner habe ich irgendwie eine Aversion)

von nilsjuenger - am 20.02.2013 23:18
Mmmm - der Think als "Oldie" kommt wohl doch noch gar nicht einem "Notladekabel" mit ICCB, sondern einem eigenen Ladekabel für Schuko /CEE? War jedenfalls beim A266 so, der eine spezielle, eigene Ladebuchse vorn für das Ladekabel besaß. Die war wohl sogar etwas unterdimensioniert und wurde schon mit dem originalen Schuko-Ladekabel gern etwas warm ...

Dann bräuchtest Du für eine Typ2-Ladung an öff. Ladesäulen lediglich ein Adapterkabel Typ2-Stecker->CEE- bzw. Schukobuchse. Den möglichen Ladestrom bestimmt aber dein Bordlader bzw. das BMS, schneller geht es allein wegen Typ2 nicht. Der Effekt tritt nur bei "modernen" E-Autos auf, die trotz meist 3,3Kw-Bordlader offiziell keine Ladung an der robusten CEE230V/16A Dose zulassen, wegen der Unsicherheit von Schuko bei ihren ICCB-"Notladekabeln" den Netzstrom aber auf max. 10A begrenzen - volle 16A (bzw. um 14A) gibts nur mit (optionalen) Typ2-Zusatzkabel.

von Joe-Hotzi - am 21.02.2013 00:11
Beim A306 ist eine ICCB erforderlich (Foto). Auch ist der Stecker kein normaler blauer CEE oder zumindest ein CEEplus, sondern irgendeine Sonderform (oder war es das, was du mit "eigene[r] Ladebuchse" meintest?). Zwar ist der Think-stecker von den äußeren Abmessungen identisch, hat aber 4 Pins (Foto). In sofern müsste ich auch keineswegs eine Typ1 oder Typ2 Ladedose in das Fahrzeug einbauen, sondern lediglich den Stecker von der mitgelieferten ICCB abschrauben (ist nichts vergossenes, alles schön verschraubt sofern ich das richtig gesehen habe) und eine selbstgebaute ICCB mit 16A CEE 1~ Netzseitig anschließen. Um Öffentliche Ladesäulen geht es mir da eher weniger. Lieber ist mir das die DSL oder andere, zuverlässigere, Systeme.

Edit die 3.: Gerade entdeckt, sowas sieht doch sehr praktikabel aus, wenn der Schuko noch durch einen blauen CEE Stecker ersetzt wird: Link

von nilsjuenger - am 21.02.2013 00:43
Kennst Du denn die Leistung des Bordladers und hast Du die maximale Ladeleistung (Stromstärke) die die ICCB zulässt? Wenn da bei der ICCB schon 230V/16A gehen, oder der Bordlader nur eine geringere Leistung schafft, nützt ein anderes Kabel wenig. Anderer /stärkerer Lader wurde mit ZEBRA ja schon als problematisch erörtert.

Zum Laden an der DSK brauchst Du erst mal wieder nur einen Adapter CEE->Schuko-ICCB. Schneller geht es damit nicht!

von Joe-Hotzi - am 21.02.2013 00:51
Also ich weiß dass die Schuko-ICCB nicht die volle Laderleistung freischaltet, entweder 10 oder 13A (ich hatte meinen Beitrag oben gerade nochmals editiert, der Link zeigt eine ziemlich gute Lösung, da stehen 9A und 16A) und es auch eine ICCB gibt, die 16A "genehmigt".

von nilsjuenger - am 21.02.2013 00:55
Solche umschaltbaren Kabel werden von Fa. Bettermann angefertigt, nützen aber nichts, wenn dein Bordlader nur 230Vx13A=3kW hat, was ich stark vermute. Übrigens 16A über Schuko würde ich nicht machen (wenn der Lader tatsächlich 3600W leisten würde), dann nur blauer CEE! Die 13A beim Serienkabel sind eigentlich schon recht gut!
Hier gehts auch um so etwas.

von Joe-Hotzi - am 21.02.2013 01:04
Wenn der Bordlader nur 3kW hätte wundert es mich, warum es für den Think extra 16A-ICCBs gibt (die allerdings laut dem Gebrauchthändler in DE sehr schwer zu beschaffen sind). Dass bei 16A CEE notwendig ist war mir klar, anders hatte ich es ja auch nicht vor (Selbst bei 13A am Tesla-Notladekabel wird das für meine Verhältnisse noch zu warm). Der CEE-Stecker ist mir so oder so sympatischer.

Aus der Tatsache, dass die Ratio-ICCBs für den Think nach Steckeränderung verwendet werden können ziehe ich mal den Schluss, dass das Pilotsignal der Norm entspricht, das dürfte dann also das kleinste Problem sein.

von nilsjuenger - am 21.02.2013 01:19
Also zurück zur ursprüngliche Frage:
Die IEC-Norm die das Ladeprotokoll definiert ist noch nicht besonders alt. Wie alt ist den der Bordlader? Es könnte sein, dass damals noch nichts von dem jetzt definierten Ladeprotokoll bekannt war. Müste aber eignetlich auch aus den Handbüchern des Bordladers herauszulesen sein (sinngemäß "...entspricht der IEC...."). Steht da was?

von E. Vornberger - am 21.02.2013 08:13
Wie gesagt, noch habe ich keinen Think, solche Fragen kläre ich (bzw. versuche es) lieber Vorneweg, bevor dann nachher Vieles anders kommt als man denkt. Die Produktion lief ja seit 2007, also ein Jahr vor dem Tesla Roadster, und der hatte das ganze ja schon (zumindest Teilweise, die Form des Pilotsignal mit Pulsbreitenverhältnis und Frequenz entspricht dem Standart). Ich denke dass der Think da ebenso auf der Höhe der Zeit ist. Weißt du, von wann die betreffenden Standarts sind? Es geht ja nicht um einen alten Think, sondern um die jüngste "Ausbaustufe" der A306-Baureihe (mit Klimaanlage usw.).
Die US-Variante wird wohl auch mit J1772-Stecker ausgeliefert (hier zu lesen), was das ganze nochmal ein Stück weit wahrscheinlicher macht, sofern sich die Ladegeräte der EU-Modelle nicht maßgeblich von denen der US-Modelle unterscheiden.

von nilsjuenger - am 21.02.2013 11:58
Hallo Nils,

es gibt auch Thinks die definitiv nur ein 10A-Ladegerät eingebaut haben, dann nützt auch keine andere ICCB was.
Leider habe ich so einen erwischt :-(.
Bj. 2008 aus der 1. Serie, er hat auch noch keine Klima, Servolenkung und ZV.

Erkennbar ist das an der Seriennummer der Steuerung, die von vorne durch den Kühlergrill zu erkennen ist. Steht am Ende ein "E" -> 10A, "F" (oder evtl. höher) -> 16A.

Das ZEBRA wird ziemlich schnell warm, 10km Autobahn mit 90-100km/h und eingeschalteter Heizung reichen damit beim anschließenden Laden gleich mal der Batterielüfter für 1-2 Minuten losföhnt. Nach noch etwas längerer Schnellfahrt läuft sogar die Ladung nicht sofort an, sondern erst wenn der Akku etwas abgekühlt ist.

Gruß Jens

von Jens Schacherl - am 21.02.2013 13:04
Hallo Jens,
Danke für die Info! Weißt du, wie stark 16A die Ladung beschleunigen? Ist das in etwa linear?
Der Think ist Baujahr 2011 oder 2012, mit Servolenkung und Klimaanlage, dürfte also neu genug sein um ein 16A Ladegerät drin zu haben, denke ich mal...

von nilsjuenger - am 21.02.2013 13:34
Hallo zusammen.

@Jens: du bist mir zuvor gekommen mit den unterschiedlichen PCU Serien ;-)

@Joe-Hotzi: Der DEFA Stecker
Link Defa
im Think A266 ist sehr wohl auf 16 A Dauer ausgelegt, wer allerdings den alten Think mit 16 A (schnelle Ladereinstellung) lädt, hat eh nicht lange von dem Lader. Das ist Clio/Actia Technik und das die 16 A nicht lange mitmachen ist unter Clio/ThinkA266 Fahrern allgemein bekannt.

@nilsjuenger: schau dir das Bild aus dem Manual an, Die Anleitung spricht von 7 Stunden für 0-80% bei 16A netzseitig und 30% längerer Dauer bei nur 10A netzseitig.
Robort aus Stavanger (elektrolux im elbilforum) hat sehr große Erfahrung mit den alten und neuen Thinks. Auf seiner Seite ElbilHjelpen
bietet er auch Ersatz ICCB Boxen an, mit dem J1772 Plug. Vielleicht kann er dir auch die entsprechende Dose zum Austausch am Thinken besorgen. Er kommt jedes Jahr öfter mal nach D und hat mit E-poche auch einen Partner in D.
Das Signal am 4. Pin des Lewden Steckers ist jedenfalls das genormte Pilotsignal, also das mit 12V PWM Signal und so, hab ich auch Unterlagen drüber müsst ich aber suchen.

regards evdriver
[attachment 49 Think.jpg]
Ablichtung aus der Think A306 Zebra Anleitung auf norwegisch, Think Norge.

p.S.: Ist schon klar, dass bei "16A" Ladung nicht volle 16A aus dem Netz gezogen werden. Man spricht aber wohl auf Herstellerseite von einer Ladung die eben entweder an 10A Netze oder 16A Netze angepasst ist. Daher kam auch ursprünglich die Umschaltoption.

von evdriver - am 21.02.2013 20:10
Zitat
evdriver
@Joe-Hotzi: Der DEFA Stecker
Link Defa
im Think A266 ist sehr wohl auf 16 A Dauer ausgelegt, wer allerdings den alten Think mit 16 A (schnelle Ladereinstellung) lädt, hat eh nicht lange von dem Lader. Das ist Clio/Actia Technik und das die 16 A nicht lange mitmachen ist unter Clio/ThinkA266 Fahrern allgemein bekannt.

Das DEFA EcoPlug wurde mal überarbeitet. Man erkennt das auf den ersten Blick an der Steckerabdeckung. Die alten Kabel haben die Halterung für die Verschlusskappe weiter vom Steckerende entfernt. Der neue Stecker ist hochwertiger und der wird nicht mal handwarm. Es gibt auch eine sogenannte "heavy duty" Ausführung mit 3x2,5mm² Leitungsquerschnitt. Zu erkennen am orangefarbenen Kabel. Das ist zwar schweineteuer, aber gerade für CEE und Typ 2 Adapter besser geeignet, weil die Zugentlastung besser greift. Die grünen Kabel werde ich nach und nach ersetzen, wenn sie verschlissen sind. Zwei von den alten habe ich noch und die werden spürbar warm.

Die schnelle Ladung beim alten Think sind 14A, nicht 16A. Ich nutze diese Ladung bei Temperaturen unter 0°C, das ist noch erträglich für das Ladegerät und die Akkus werden ein bisschen wärmer.

von PowerTower - am 21.02.2013 20:49
Hallo, die amerikanische SAE J1772 (inhaltlich vergleichbar mit den IEC's) wurde in der ersten Version 1996 veröffentlicht. Es besteht also berechtigte Hoffnung, dass der Think sich schon daran orientiert hat (da damals Ford). Endgültige Klarheit brächte die Betriebsanleitung.

von E. Vornberger - am 22.02.2013 08:34
Ging das Laden damals nicht über ein induktives "Paddle" hatte das überhaupt ein "konduktives" Pilotsignal?

von nilsjuenger - am 22.02.2013 09:20
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