Reichweitenerhöhung eines Kangoo



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Kangoofahrer

Neues Mitglied
08.05.2010
1
Folgende Überlegungen zur Reichweitenerhöhung eines Kangoo beschäftigen mich. Ich möchte die NiCd-Akkus mit LiFePo[sub]4[/sub]-Akkus unterstützen.

Nun möchte ich nicht einen kompletten zusätzlichen Batteriesatz auf die Fahrzeugspannung bringen, sondern ein Akkupaket mit einer kleineren Spannung über einen Wandler der Fahrspannung zuschalten. Für den Prius gibt es beispielsweise ein fertiges Paket.

Nun zu den Überlegungen:

Es gibt amerikanische Wechselrichter mit einer Eingangsspannung von 48V und einer Ausgangspannung von 110VDC bei einer Leistung von 10kW. Den Ausgang dieses Wechselrichters könnte man gleichrichten und zur Fahrspannung parallel anschließen.

Die gleichgerichteten 110VDC ergeben einen pulsierenden Gleichstrom mit einer Amplitude von Wurzel(2)*110V = 155V, die perfekt zu der Fahrzeugspannung passen.

Wenn nun im Fahrbetrieb des Fahrzeugs diese 155V durch Entladen der Fahrakkus unterschritten werden, setzt die Unterstützung des zusätzlichen Akkupakets langsam ein. Bei einer Wechselrichterleistung von 10kW können so bis zu 100A Fahrstrom aus dem Zusatzakkupaket zugesteuert werden.

Die dazugehörigen 200A auf der Eingangsseite des Wechselrichters sollten die Akkus des Zusatzpaketes bei ausreichend hoher Kapazität (100Ah) packen.

Was meint Ihr?
 

Kangoofahrer

Neues Mitglied
08.05.2010
1
Hallo Horst,

nun weiß ich immer noch nicht, ob die vorgeschlagene Variante mit kleinerer Spannung des Zusatzakkupaketes funktionieren würde.

Womit wurde denn das "automatische" Trennen des Li-Packs bei Überschreiten einer Obergrenze und Unterschreiten einer Untergrenze gesteuert?

Gruß
Kangoofahrer
 

hk12

Aktives Mitglied
06.01.2009
1.695
Natürlich funktioniert das wenn es korrekt ausgeführt wird (ob die Komponenten die Du im Auge hast passen hab ich jetzt nicht überprüft).
Du hast doch selber den Prius als Beispiel angeführt.

Wenn deine Komponenten aber z.B. mit einem Wirtkungsgrad von 80% arbeiten,bedeutet das :
Wechselrichter x Gleichrichter = 0,8 x 0,8 = 0,64 = 64% Gesamt-Wirkungsgrad
oder = 100-64=36% Verlust

Bei 90% Wirkungsgrad wären es noch 19% Verlust, im Gegensatz zu 0% bei Direktkopplung des Akkus (bezogen auf diese Strecke).

Zur Steuerung der Zu und Abschaltung gibt es ein System auf Basis von Geros BMS, aber es ist auch kein Hexenwerk so etwas anders zu realisieren.

Gruß
Horst
 

Kangoofahrer

Neues Mitglied
08.05.2010
1
Die Verlustrechnungen sind beeindruckend. Ich hätte nicht gedacht, dass ein Brückengleichrichter so schlechte Wirkungsgrade hat.

Wo gibt es denn Hinweise zur Realisierung solcher BMS-Systeme?
Welche Komponenten sollte man sich ansehen?

Gruß
Kangoofahrer
 

hk12

Aktives Mitglied
06.01.2009
1.695
Meine Beispiel-Wirkungsgrade sind natürlich aus der Luft gegriffen um das Problem darzustellen. Genau kannst Du das durch Analyse bzw vorliegende techn.Daten der tatsächlich verwendeten Hardware ermitteln. Tatsache ist, das bei der Umwandlung Wärme produziert wird und das sagt ja schon einiges.

Zu BMS gibt es im ELWeb (www.elweb.info) ausreichend Abhandlungen um sich zu informieren.
Man benötigt Sinnigerweise halt eins für das Zusatzpack (natürlich auch in Deiner angedachten Konstellation, dann aber für weniger Zellen) und kann die Schnittstelle welche normal bei Überspannung das Ladegerät und bei Unterspannung den Vortrieb abschaltet zur Steuerung des Lastschaltrelais verwenden.
Nimmt man z.B. das von Gero, hat es halt den Vorteil, das es schon durchdacht ist, was zum Beispiel Schaltzustände im Grenzbereich (wie z.B. Lastwechsel) betrifft.

Gruß
Horst
 

Bernd Schlueter

Bekanntes Mitglied
10.12.2004
10.138
Ich halte dein Vorgehen für richtig. Wenn Du nur ein kleines Zusatzpack verwenden möchtest, ist sogar ein 12-Volt-Spannungswandler sinnvoll. Der arbeitet dann mit lediglich vier Litiumzellen, die Du leicht überwachen kannst. Lass doch den Wandler nur 80% Wirkungsgrad haben, dafür hast Du ein sehr varaiables und sicheres System. Die Fraron-Wandler sind beispielsweise, wie die meisten anderen, modular aufgebaut, aus lauter gleichen Einzelwandlern, da könntest Du je vier Lithiumzellen anschließen, oder, alle parallel , über Sicherungen verkoppelt.
Klar, Rückspeisen geht dann nicht, wie Horst das anstreben würde. also, ich würde mehrere 12-Volt -Wandler nehmen, die die angeschlossenen Viererbanden mit beispielsweise 0,7C belasten.
Wichtig! Ausschalter von der Ferne, Armaturenbrett vorsehen, damit im Stand, stau oder bei Langsamfahrt die Energie nicht verpulvert wird!!

Je pack einen Wandler, dann sind die klein, beliebig zuladbar und die Risiken sind kleiner. Die 12 Voltwandler haben nach meinen Erfahrungen den höchsten Wirkungsgrad.
Johannes hat, glaube ich, noch geignete 2500 Wattwandler... das sind allerdings dann große, aber gut geeignete. da kannst Du fast beliebige Sp0annungen herausholen. Die ganze Sekundärseite nach dem Gleichrichter legst Du still.
Ich habe mehrere Fraronplatinen hier herumliegen...

Da erinnerst Du mich an etwas. Ich werde das gleiche machen wie Du. Wir sollten uns kurzschließen. Null215192870vierfünf.
Wir sollten, bei Erfolg, das für alle bauen.

Die Wandler haben eine PWM, mit der Du die maximale Gleichspannung anpassen kannst. Den Wandler von Johannes kannst Du dritteln, besteht aus 12 gleichen Modulen. Eigentlich supergeeignet, wenn nicht zu teuer. Warte, ich schau mal bei ebay:


Fa Fraron

Spannungswandler ebay

Ja, Superpreise. Auf keinen Fall Sinus. Die meisten werden brauchbar sein, aber nicht alle!
Fraron kenne ich, die gehen ab 1000Watt. Dann sauberer, variierbarer Aufbau.Manche andere geben nur 230 Volt heraus: ungeeignet.
Laden: klar, getrennt, oder, warte mal, Du hast wahrscheinlich einen 14-Voltlader, 70 Ampere für Deine 12-Voltbatterie eingebaut...70 Ampere Dauerbelastung wäre allerdings zu viel.



Die große Lösung ist natürlich die von Horst, mit voller Spannung und Reku. Das müsste dann aber schon eine sehr große Lösung sein, denn über 200 Ampere Rekustrom müssten die Lithiums erst einmal verdauen. Die werden dann ganz alleine belastet.
Das Kängeru hat doch Reku?
 

Bernd Schlueter

Bekanntes Mitglied
10.12.2004
10.138
Schnell noch einen Laden nachschieben:

Auswahl, super

Ich glaube, ich bestelle mal eins für 600 Watt, Die 1200 Watt darf man nicht belasten, ich muss schauen, ob da die Strombegrenzung nach unten verschiebbar ist, und, ob die Drossel große genug und überhaupt vorhanden ist.
Nebenbei gewinnt man eine ganze Menge Elektronik-teile, die man ausbaut.

Reiner Sinus, ist sicher gelogen
.
 

Kangoofahrer

Neues Mitglied
08.05.2010
1
Lieber Bernd,

das war eine Welle...

"Klar, Rückspeisen geht dann nicht,..."
Ja, der Rekuperationsstrom würde in die NiCd-Fahrakkus geladen. Da ist er ja auch gut aufgehoben.

"Die ganze Sekundärseite nach dem Gleichrichter legst Du still."
Das verstehe ich nicht. An den amerikanischen 110V-Wechselspannungsausgang wollte ich den Brückengleichrichter anschließen. Was soll dann "stillgelegt" werden?

"Ausschalter von der Ferne" ist eine gute Idee, dann hat der Fahrer die erforderliche Kontrolle.

"warte mal, Du hast wahrscheinlich einen 14-Voltlader, 70 Ampere für Deine 12-Voltbatterie eingebaut...70 Ampere Dauerbelastung wäre allerdings zu viel."
Was hat der DC-DC Wandler der 12V-Bordnetzbatterie mit dem Zusatzakkupack zu tun?

"Die große Lösung ist natürlich die von Horst, mit voller Spannung und Reku. Das müsste dann aber schon eine sehr große Lösung sein, denn über 200 Ampere Rekustrom müssten die Lithiums erst einmal verdauen. Die werden dann ganz alleine belastet."
200A würden die LiFePo[sub]4[/sub]-Akkus schon "packen", aber bei der angesprochenen "großen Lösung" würde sich der Strom auch auf die NiCd-Fahrbatterien verzweigen.

Deine Links verweisen auf 220V-Wechselrichter. Gedacht hatte ich an amerikanische 110V-Modelle, damit die Ausgangsspannung direkt zu den vorhandenen NiCd-Fahrakkus passt. Ein Der Link wurde entfernt (404). würde die gleichgerichtete Spannung direkt auf die Fahrakkus geben. Dann "gewinnt" man auch keine Elektronikteile.

Gruß,
Kangoofahrer
 

Martin Heinrich

Aktives Mitglied
21.08.2008
1.431
Oha,

so ein schicker (teurer) Gleichrichter, für was Drehstrom - und was für einen WR willst Du da drann anschließen?

110A Dauerstrom - da braucht es aber schon einen gewaltigen Brocken (den Eingangstrom davon will ich gar nicht wissen), Du hast etwas von Unterstützung geschrieben!

Gruß Martin
PS Bernd läßt bei seinen Gedankespielen den Wechselrichterteil weg - es wird direkt am Zwischenkreis die DC-Spannung verwendet, schon mal weniger Verluste...
Ich hab so was ähnliches mal am TWIKE probiert, Fazit: viel Arbeit, Materialschlacht, das zusätzliche Gewicht fraß den "Reichweitengewinn" fasst auf, unsicherer Betrieb und zuletzt:
für Straßenverkehr zugelassen ist was anderes!
 

Kangoofahrer

Neues Mitglied
08.05.2010
1
Es gibt höchstwahrscheinlich auch günstigere Gleichrichter als das verlinkte Beispiel - man braucht ja nur eine Phase.
Von 110A Dauerstrom war nicht die Rede. Der Gleichrichter sollte nur nicht unterdimensioniert sein.

Die Unterstützung sollte 4kWh eines Zusatzakkupacks auf eine Fahrzeit von 2 Stunden verteilen.
Bei zu kleiner Leistung unterstützt der Wechselrichter noch, wenn schon wieder geladen wird - 600W sind daher nicht ausreichend.

Ich möchte eigentlich nicht an den Zwischenkreis gehen, weil das dann viel Arbeit macht und in einer Materialschlacht enden könnte. Fertige bewährte Komponenten sollen zusammengestellt werden.

Dabei haben LiFePo[sub]4[/sub]-Akkus Energiedichten, die von ihrem Gewicht nicht aufgefressen werden.
 

Bernd Schlueter

Bekanntes Mitglied
10.12.2004
10.138
Ich habe mich gleich zweimal vertan bei ebay. Ich dachte, im shop gibt es nur Festpreise, war aber dennoch eine Versteigerung und außerdem tatsächlich Sinusausgang, was ich nicht glaubte. Also falsch und zu teuer.
Ich stelle ganz bestimmte Forderungen an den Wandler:
1.) preiswert, es werden mehrere, getrennte, parallel geschaltete Wandler mit je einer 12-Volt-Batterie in einzelnen, separaten Klötzen bzw. Taschen, die Du beliebig ein- und ausladen kannst, Genauer, 4 mal 3,3V-batterien = 13,2 volt
2.) es muss ein Typ sein, bei dem die zwischenkreisspannung geregelt wird, und das muss ohne Wirkungsgradverlust geschehen, es darf also die fette Drossel am Gleichrichter nicht fehlen: Die Sekundärelektronik kommt heraus bw. wird angeklemmt, da sie auch ausfallwahrscheinlichkeiten besitzt, die wiegt allerdings nur wenige Gramm und darf auch verbleiben. Es kommen keinerlei neue Teile hinein.
3.) der Ausgangsstrom muss eine hinreichend niedrige Begrenzung haben.
4.) Es muss eine Sekundärspannung von 110 Volt Nennspannung zur Verfügung stehen, was die meisten Geräte allerdings besitzen, da sie auch für den amerikanischen und japanischen Markt gefertigt sind. Angekoppelt werden sie über gleichstromfeste Schmelzsicherung per irgendeinem exotischen Stecker, der nur in Honulululu passt, gibts noch in Holland.

Nein, die Bleibatterie bleibt völlig unangestatset, die Lade"taschen" sind nicht Bestandteil des Autos, nur für den Notfall gedacht, wenn die Reise mal weiter gehen soll. Zur Wandlergröße: ca 50% der Wandler erfüllen die geforderten Eigenschaften, das sind meist die Wandler von 1000Watt an.
meist beschrieben als 1000/2000Watt und mehr.
Das jeweilige Akkupack muss den vollen Strom über die Entladezeit von ca 1,5 Stunden liefern können. Sprich, bei einem 1000Watt-Wandler ca 50 Ampere.
BMS ist billig genug, bekommt jede Zelle. Ein 5-Amperelader ist bei manchen Modellen eingebaut , ist aber zu schwach.
Zugelassen ist keine fest eingebaute Bastelei. Du schleppst die Klötze auch nicht immer fest angeschlossen mit Dir herum.

Also, ich habe es auch vor und besitze geeignete Wandler, die auch erhältlich sind, nicht bei mir. Aber inzwischen gibts auch billigere. Ich denke da an unter 40 Euro. Die geeigneten von Johannes kosteten mal 400Euro das Stück und stammen von Wolfgang Jenne. Entsprechende gibt es heute ganz erheblich billiger. Bei nur vier Zellen von 100 und mehr Amperestunden Kapazität spielen die BMS- und Wandlerkosten und deren Gewicht praktisch keine Rolle.

Theoretisch kann man die Wandler auch zu Ladern gleicher Leistung, mit den darin vorhandenen Sekundärteilen umbauen, aber das geht dann schon in Bastelei über...nein, das Ganze muss nur noch sicherer werden. Sicherungen, eine Zusatzdiode und BMS mit Hupe oder Mamastimme aus einem elektrischen Teddybär sollten schon sein. Die eingebaute Abschaltspannung bei 10,5 Volt ist zu niedrig für die Batterien. Verhindert nur das Allerschlimmste.

Ich bin davon abgekommen, Lithium gemischt fest einzubauen. Brennende Taschen kann man leichter von der Heckladeladefläche stoßen oder ziehen. Die Batteriekästen ausbauen dauert länger.

Ach so, Ausschalter aus der Ferne, da kann man auch statt Mamastimme das BMS anschließen.
 

Kangoofahrer

Neues Mitglied
08.05.2010
1
Lieber Bernd,

ich glaube, ich fahre ab jetzt wieder Benzinauto. ;-)
Das schafft Wachstum und Arbeitsplätze.

Gruß,
Kangoofahrer
 

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