Viele von uns haben ja inzwischen PV. Und egal ob man nun ein "überdimensioniertes Balkonkraftwerk" sein eigen nennt oder eine "ganz normale" PV Anlage mit Einspeisevergütung betreibt: jedem ist daran gelegen, den Eigenverbrauch zu optimieren, sprich entweder dann zu laden, wenn die Sonne gerade scheint oder aber tagsüber einen Speicher zu füllen, aus dem man dann abends/nachts sein E-Fahrzeug lädt.
Leider sind die Optionen
"PV -> Wechselrichter -> Netzladegerät -> Fahrzeugbatterie" und
"PV -> Wechselrichter -> Netzladegerät -> Speicher -> Wechselrichter -> Netzladegerät -> Fahrzeugbatterie"
mit recht schlechtem Gesamtwirkungsgrad behaftet. Während Wechselrichter durchaus schon (je nach Arbeitspunkt) deutlich über 90% Wirkungsgrad aufweisen, sind die Ladegeräte oft noch mit "unterirdischen" Wirkungsgraden unter 85% unterwegs. (So hatte ich das zumindest mal bei einer Metastudie zu PV-Speichern für den Eigenheimbereich gehört und ich tippe drauf, daß es bei E-Fahrzeugen bis etwa 10kW Motorleistung und 10kWh Batterie ähnlich ist). Außerdem ist immer das Produkt aus mindestens zwei Wirkungsgraden "dabei" und selbst bei 2x0,9 erhält man eben nur 0,81. Bei noch mehr Wandlungen entsprechend immer weniger.
Einige von uns "E-Leichtmobil-Nerds" haben ja auch noch 12V PV Anlagen, an denen irgendwelche alten Bleiklätze hängen ... einfach nur, weil es "schon immer so war" und man noch keine Zeit hatte, das Blei gegen Altmetallgeld einzutauschen. .. Aus den Bleiklötzen wird dann mit günstigen Batteriewechselrichtern zweifelhaften Wirkungsgrads 230Vac erzeugt und daran dann wiederum das CityEl oder der E-Roller usw. geladen. Man freut sich zwar, daß das ein paar Minuten lang funktioniert, aber mit effizienter Nutzung erneuerbarer Energien hat das alles leider nicht viel zu tun.
Viel besser wäre es,
- entweder mit einem "hochsetzenden" MPP-Tracker von den ca. 33V eines PV-Moduls direkt in die Fahrzeugbatterie größer etwa 36V (also zB 10s-14s NMC oder 12-16s LFP), hinein zu laden
- oder mit einem (je nach Spannungen tief- oder hochsetzenden) MPP-Tracker einen "Garagenspeicher" ab etwa 24V zu füllen und aus dem dann mit einem weiteren Niedervoltwandler abends die Fahrzeugbatterie zu laden.
Bei so genannter "Synchroner Arbeitsweise" (weiterer Mosfet statt Freilaufdiode) haben diese Wandler einen recht hohen Wirkungsgrad von über 90%. Und vor allem sind die Leerlaufverluste (wenn zB die FahrzeugBatterie voll ist) sehr niedrig, niedriger jedenfalls als bei 230V-Geräten.
Bisher gab es die Notwendigkeit, je nach Höhe beider Spannungen (EIngang und AUsgang) entweder einen Hochsetz- (Boost) oder Tiefsetz- (Buck) steller zu verwenden und eine Angleichung beider Spannungen tunlichst zu vermeiden. Es gibt zwar auch den invertierenden Wandler, aber der hat "keine durchgehende Masse" und provoziert daher relativ schnell Kurzschlüsse in der Handhabung. Außerdem konnten alle der vorgenannten Wandler nur auf die Größen (Spannung, Strom) am AUSGANG regeln. Für ein maximum power point (MPP-)tracking, wie es bei PV-Modulen wesentlich ist, ist ein anderes Regelungskonzept (und damit ein anderes Modul/Gerät) nötig.
Nun gibt es aber eine Reihe von IC's, die alle vorgenannten Eigenschaften haben bzw. "können": hochsetzen, tiefsetzen, MPP-tracken, Synchronbetrieb mit geringster Verlustwärme. Sie können zur Battetrieladung mit der typischen IU-Kennlinie verwendet werden und obendrein ist es sogar möglich, die Eingangsspannung "durch die Ausgangsspannung hindurch zu fahren". Programmierbare Eingangs- und Ausgangsstrombegrenzungen sorgen dafür, daß es keine gefährlichen Betriebszustände gibt. Die "eierlegende Wollmilchsau" sozusagen, und das noch mit einem Top-Wirkungsgrad. Der mögliche Eingangsspannungsbereich (PV oder Garagenspeicher) und der Ausgangsspannungsbereich (Garagenspeicher oder Fahrzeugbatterie) reichen von 12 bis 80V. Man kann sie also für alle "Vorgänge rund ums Erneuerbare Batterieladen" verwenden, solange die Spannung dabei unter 80V bleibt. Der letzte Chip aus dieser Reihe heißt LT8491
Für die Vorgängerchips LT8705 und LT8490 gab und gibt es zwar Ebay Module , aber der LT8491 ist einfach besser und universeller. Außerdem sind die Module teuer und man kann nicht die vollen Parametrierungsmöglichkeiten nutzen, die die Chips bieten. Ich würde daher gern selbst ein Modul mit dem LT8491 entwickeln. Wer macht mit?
Ich habe erst einmal damit angefangen, das Teil als neues Bauteil bei Eagle einzupflegen, da dort natürlich weder Pinout noch Schaltbild, noch footprint vorhanden sind. Nächster Schritt wäre das Layout einer universellen Beschaltung mit möglichst vielen Variationsmöglichkeiten, damit man die Platine nicht dauernd neu "abschicken" muß. Kann jemand vielleicht ein paar Chips als samples beschaffen?
Das QFN Gehäuse läßt sich zwar be...scheiden löten, aber mit einem ReflowOfen gehts und damit würde ich es machen. Den Rest will ich aber nicht per Schablone mit Lötpaste versehen und unterm Mikroskop bestücken, da setze ich auf Handbestückung von (überwiegend) THT-Teilen, Stück für Stück. Bin mittlerweile der Meinung, daß das bei mir schneller geht. Vor allem kann man beliebig lange Pausen machen, was bei SMD-Lötpaste, -bestückung und reflow nicht geht. Ich lasse mich aber auch gern von anderen Vorschlägen überzeugen.
Viele Grüße, Lars
Leider sind die Optionen
"PV -> Wechselrichter -> Netzladegerät -> Fahrzeugbatterie" und
"PV -> Wechselrichter -> Netzladegerät -> Speicher -> Wechselrichter -> Netzladegerät -> Fahrzeugbatterie"
mit recht schlechtem Gesamtwirkungsgrad behaftet. Während Wechselrichter durchaus schon (je nach Arbeitspunkt) deutlich über 90% Wirkungsgrad aufweisen, sind die Ladegeräte oft noch mit "unterirdischen" Wirkungsgraden unter 85% unterwegs. (So hatte ich das zumindest mal bei einer Metastudie zu PV-Speichern für den Eigenheimbereich gehört und ich tippe drauf, daß es bei E-Fahrzeugen bis etwa 10kW Motorleistung und 10kWh Batterie ähnlich ist). Außerdem ist immer das Produkt aus mindestens zwei Wirkungsgraden "dabei" und selbst bei 2x0,9 erhält man eben nur 0,81. Bei noch mehr Wandlungen entsprechend immer weniger.
Einige von uns "E-Leichtmobil-Nerds" haben ja auch noch 12V PV Anlagen, an denen irgendwelche alten Bleiklätze hängen ... einfach nur, weil es "schon immer so war" und man noch keine Zeit hatte, das Blei gegen Altmetallgeld einzutauschen. .. Aus den Bleiklötzen wird dann mit günstigen Batteriewechselrichtern zweifelhaften Wirkungsgrads 230Vac erzeugt und daran dann wiederum das CityEl oder der E-Roller usw. geladen. Man freut sich zwar, daß das ein paar Minuten lang funktioniert, aber mit effizienter Nutzung erneuerbarer Energien hat das alles leider nicht viel zu tun.
Viel besser wäre es,
- entweder mit einem "hochsetzenden" MPP-Tracker von den ca. 33V eines PV-Moduls direkt in die Fahrzeugbatterie größer etwa 36V (also zB 10s-14s NMC oder 12-16s LFP), hinein zu laden
- oder mit einem (je nach Spannungen tief- oder hochsetzenden) MPP-Tracker einen "Garagenspeicher" ab etwa 24V zu füllen und aus dem dann mit einem weiteren Niedervoltwandler abends die Fahrzeugbatterie zu laden.
Bei so genannter "Synchroner Arbeitsweise" (weiterer Mosfet statt Freilaufdiode) haben diese Wandler einen recht hohen Wirkungsgrad von über 90%. Und vor allem sind die Leerlaufverluste (wenn zB die FahrzeugBatterie voll ist) sehr niedrig, niedriger jedenfalls als bei 230V-Geräten.
Bisher gab es die Notwendigkeit, je nach Höhe beider Spannungen (EIngang und AUsgang) entweder einen Hochsetz- (Boost) oder Tiefsetz- (Buck) steller zu verwenden und eine Angleichung beider Spannungen tunlichst zu vermeiden. Es gibt zwar auch den invertierenden Wandler, aber der hat "keine durchgehende Masse" und provoziert daher relativ schnell Kurzschlüsse in der Handhabung. Außerdem konnten alle der vorgenannten Wandler nur auf die Größen (Spannung, Strom) am AUSGANG regeln. Für ein maximum power point (MPP-)tracking, wie es bei PV-Modulen wesentlich ist, ist ein anderes Regelungskonzept (und damit ein anderes Modul/Gerät) nötig.
Nun gibt es aber eine Reihe von IC's, die alle vorgenannten Eigenschaften haben bzw. "können": hochsetzen, tiefsetzen, MPP-tracken, Synchronbetrieb mit geringster Verlustwärme. Sie können zur Battetrieladung mit der typischen IU-Kennlinie verwendet werden und obendrein ist es sogar möglich, die Eingangsspannung "durch die Ausgangsspannung hindurch zu fahren". Programmierbare Eingangs- und Ausgangsstrombegrenzungen sorgen dafür, daß es keine gefährlichen Betriebszustände gibt. Die "eierlegende Wollmilchsau" sozusagen, und das noch mit einem Top-Wirkungsgrad. Der mögliche Eingangsspannungsbereich (PV oder Garagenspeicher) und der Ausgangsspannungsbereich (Garagenspeicher oder Fahrzeugbatterie) reichen von 12 bis 80V. Man kann sie also für alle "Vorgänge rund ums Erneuerbare Batterieladen" verwenden, solange die Spannung dabei unter 80V bleibt. Der letzte Chip aus dieser Reihe heißt LT8491
Für die Vorgängerchips LT8705 und LT8490 gab und gibt es zwar Ebay Module , aber der LT8491 ist einfach besser und universeller. Außerdem sind die Module teuer und man kann nicht die vollen Parametrierungsmöglichkeiten nutzen, die die Chips bieten. Ich würde daher gern selbst ein Modul mit dem LT8491 entwickeln. Wer macht mit?
Ich habe erst einmal damit angefangen, das Teil als neues Bauteil bei Eagle einzupflegen, da dort natürlich weder Pinout noch Schaltbild, noch footprint vorhanden sind. Nächster Schritt wäre das Layout einer universellen Beschaltung mit möglichst vielen Variationsmöglichkeiten, damit man die Platine nicht dauernd neu "abschicken" muß. Kann jemand vielleicht ein paar Chips als samples beschaffen?
Das QFN Gehäuse läßt sich zwar be...scheiden löten, aber mit einem ReflowOfen gehts und damit würde ich es machen. Den Rest will ich aber nicht per Schablone mit Lötpaste versehen und unterm Mikroskop bestücken, da setze ich auf Handbestückung von (überwiegend) THT-Teilen, Stück für Stück. Bin mittlerweile der Meinung, daß das bei mir schneller geht. Vor allem kann man beliebig lange Pausen machen, was bei SMD-Lötpaste, -bestückung und reflow nicht geht. Ich lasse mich aber auch gern von anderen Vorschlägen überzeugen.
Viele Grüße, Lars