MrMaus
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Hallo zusammen.
In diesem Thread soll es "rein" um das Laden eines Elektrofahrzeuges, oder eines Pluginhybrides gehen und den Stand der (Lade)Technik erklären.
Da es im Moment so aussieht, dass auch Skoda/VAG zukünftig mehr in den Elektrofahrzeugmarkt einsteigen wird empfinde ich dies als Sinnvoll, dass man das man das hier im Forum nachlesen kann
Denn die Thematik ist nicht ganz einfach, schon garnicht, wenn man sich bis ins Detail damit beschäftigen will.
Es Geht hier nicht darum, ob es Ökologisch sinnvol ist, ob Sound fehlt oder sonstiges Stammtischgeschwafel, sondern nur um technische Fakten. Für den Rest hat es schon genug andere Threads.
Gerne können verständnis Fragen gestellt werden. Und es sollen auch zukünftige Technologien erläutert werden.
Zu meinem Hintergrund: Ich bin gelernter Automatiker und habe eine Höhere Fachschule angehängt. Seit 2003 habe ich beruflich mit Elektrizität zu tun.
Auf Elektrofahrzeuge bin ich gekommen, weil ich in der Firma einen niedrigen Co2 Wert vorgegeben wurde.
Zwar bin ich ein Verbrenner Typ. Aber für meinen beruflichen Weg kam nicht mal der einfachste Golf in Frage.
Der wäre aber sowiso zu klein für meine Bedürfnisse(3 Personnen + Werkzeuge und Ersatzteile mitnehmen). Also habe/musste ich mich für ein Plugin Hybrid entschieden.
Ich musste mich da doch dann auch länger einlesen wie was genau funktioniert. Und doch mit gehörigem Vorwissen. Und in den Ersten Beiträgen geht es um dieses Vorwissen.
Elektromotoren und Frequenzumrichter kenne ich schon von meiner Lehre her sehr gut und brauche dieses Wissen täglich und kann durchaus sagen, dass ich das Thema beherrsche.
Was ich sagen muss ist, das ich zwar elektrisch einen Akku verstehe, aber ganz und gar nicht Chemisch. Sondern hier nur die Richtwerte kenne, die für den Elektroautofahrer wichtig sind.
Dies könnt ihr im Prinzip überspringen, aber schlussendlich wird es später dann noch auf eine Art auch wichtig.
Es gibt da viele Grössen und da muss man erstmal etwas Ordnung reinbringen, um dann den Rest auch verstehen zu können.
Alles was auf Fahrzeuge verknüpft ist stimmt so für bis und mit 2019, dannach kann alles anders aussehen. Ich verzichte bewusst auf "Aktuelle" oder Jahreszahlen in den ersten ca. 8-10 Beiträgen.
Die Beiträge sind in folgende Kategorien aufgeteilt:
Elektrokotechnik Grundlagen
Leistung, Verlustleitung, Spannung, Strom
Elektromotoren
Wie wird aus Gleichstrom wieder Wechselstrom
Akku
Wie funktioniert Laden?
Was braucht man unterwegs?
Was brauche ich zuhause?
size=200]Elektrokotechnik[/size]
Grundlagen
*Spannung(U); wird in Volt(V) angegeben. In der Hydraulik oder Pneumatik repräsentiert sie den Druck in der Leitung.
*Strom(I); wird in Ampère(A) angegeben. In der Hydraulik oder Pneumatik repräsentiert er den Durchfluss.
*Wiederstand(R);wird in Ohm(Ω) angegeben. In der Hydraulik oder Pneumatik repräsentiert er wie klein der Durchmesser der Leitung ist. (Jekleiner R Desto Grösser die Leitung)
Alle diese Grössen stehen in direktem Zusammenhang nach dem Ohmschen Gesetz: U=R*I.
Das ist aber mit der Eselsbrücke zur Hydraulik auch logisch.
Will ich mehr Durchfluss(I) muss ich mehr Druck(U) haben oder den Durchmesser vergrössern (R verkleinern) .
Nun haben wir noch nicht über Leistung oder Energie gesprochen.
Aber um diese geht es uns ja Primär wenn wir Elektrofahrzeuge bewegen. Wiviel Strom, Spannung und Widerstand ist uns als Enduser erstmal egal.
Uns interessiert Leistung und Energie(Reichweite).
*Leistung(P); wird in Watt(W) angegeben. Ein kW sind 1000W. Von kW auf PS ist ein einfacher Umrechnungsfaktor. Wobei 1 kW ca. 1.35962 Ps sind.
Elektrisch ist es so, das P=U*I (einphasig/2Phasig) P=U*I*√3 (Dreiphasig). Das heist wenn man 230V und 10A hat hat man 2.3kW. Hat man das aber 3 Phasig sind das dann 400*10*√3 =6.93kW
Elektrische Leistung ergibt aber nicht direkt Mechanische Leistung. Beispielsweise im Anfahrmoment, wenn man Drehzahl nahe Null hat, hat man Mechanische Leistung nahe Null. Aber Elektrisch fliesst dort eine riesen Leistung.
*Energie(E); wird in Wh angegeben und hängt mit der Zeit zusammen: E= P*Zeit in h
Die Energie ist die Einheit, wie viel ein Akku speichern kann, und auch das was einem der Netzbetreiber verrechnet( aber in 1000ender Einheiten kWh und das zu ca. 30 Ct im Schnitt in DE)
Dann ist noch zu sagen, dass nur Spannung, Strom und Zeit gemessen werden können, die restlichen Einhetien werden daraus errechnet.
Zwar kann ein Multimeter den Wiederstand messen, es misst aber den Strom bei einer Gegebenen Spannung und kann somit den Widerstand errechnen.
Einige Richtwerte in aufsteigender Reihenfolge:
Spannung: ein Handyladestecker liefert 5V
ein Autobatterie hat 12-15V
Wechselspannungen werden lebensgefährlich bei ca. 25V-50V
Gleichspannungen werden lebensgefährlich bei ca. 60V-120V
ein Haushaltssteckdose 230V
ein Roter CEE Stecker hat 400V
die Zugoberleitung hat 15'000V. Oder 15kV
Die Überlandleitungen haben meist 50-380kV
Strom: Lebensgefährlich ab ca. 50mA
ein Handyladestecker liefert in der Regel 1-2A
eine Haushaltsteckdose in DE darf theoretisch Maximal 10A
Ein CEE Stecker gibt es in 16A(klein) und 32A(Gross), 64A (extragross) und 125A (Megagross)
Eine Autobatterie erreicht 400-700A.
Eine Zugoberleitung für den ICE3 kann 1400A liefern
Eine Hochspannungsleitung kann rund 2000A Tragen.
Leistung: Hier geht nur Rechnen und ich will das nur für das kleinste und grösste mal machen:
Ein Handyladestecker hat zwischen (5V*1A)=5W und (5V*2A)=10W
Eine Hochspannungsleitung hat maximal 760Megawatt=760'000'000W =380'000V*2000A.
Leistung, Verlustleitung, Spannung, Strom, Weshalb
Weshalb macht man das aber mit den verschidenen Spannungen und Strömen?
Spannung an und für sich kreiert keine Verluste, Strom hingegen schon
Man muss je nach Strom eine grössere, schwerere Leitung nehmen und man hat durch den Strom gewaltige Verluste.
Das einzige: Spannung muss man isolieren, das ist heute in einer Industrieumgebung aber relativ einfach(bis ca. 500V sind mit konventionellen Kabeln gut möglich Aber 1000V sind erhältlich, darüber sind es dann meist Sonderanfertigungen)
Überland nutzt man einfach Luft. Irgendwo trifft sich dann dort der Kosten-Nutzen Faktor, wie immer.
Das transferiren von einer Spannung in eine andere ist sehr sehr einfach und sehr effektiv.
Man braucht nur 2 Spulen und im Besten fall einen Eisenkern. Dann wird das einfach übersetzt, wie ein Getriebe.
Als Theoretisches Beispiel:
Sind 100 Windungen am Eingang des Transformators. Und man bringt 400V und 100A Dann hat man wenn die Ausgangsspule 10'000 Windungen hat dort 40'000V und 1A.
Dann hat man den Leiter von 35qmm auf einen Querschnitt von deutlich unter 1qmm reduziert( wo die für mich gültige Norm aufhört und für 4A vorgesehen ist.)
100 m Kupferleiter für 1mm² kosten: ca. 25€
100 m Kupferleiter für 35mm² kosten:ca. 500€
Nach 200m Leitung(maximal 100m Entfernung wegen Rückleiter) hat man die Mehrkosten für den Trafo schon drin.
Wie sieht es dann aber mit den Betriebskosten aus?
Verluste sind minimal in den Grossen Netztrafos und liegen unter 1%. In unserem Fall mit liegt der Trafoverlust unter 400W und die 1mm² Leitung 7W.
Die 35mm² Leitung hat aber ganze 1940W Verlust.
Das heist; Pro Stunde Kostet die Grosse Leitung den Netztbetreiber rund 60 Cent mehr als die kleine mit Trafo, das entspricht 5126€ pro Jahr für 100m Entfernung.
Darum in etwa macht man das.
Die Verlustleistung der Leiter wurde hiermit errechnet.
Jedenfalls bleiben dann noch die Gleich und Wechselspannung noch nicht geklärt.
Generell ist zu sagen, dass Wechselstrom deutlich einfacher herzustellen ist und auch für Motoren sehr viel einfacher und vor allem Motoren, aber auch Generatoren (elektrisch) verschleissfrei konstruiert werden können.
Der Transport ist auch deutlich einfacher. Für Gleichstrom muss mal alle paarhundert Meter oder paar wenige km ein Kraftwerk hinstellen.
Dafür lässt sich Wechselspannung garnicht speichern. Auch Arbeiten alle Elektronischen Geräte mit Gleichspannung.
Einigen Bauteilen, wie Glühlampen oder Heizkörpern, ist es Egal ob Sie Wechsel oder Gleichspannung kriegen.
Wichtig für uns im Elektroauto: Speichern tun wir Gleichspannung. Aber für den Antrieb nutzen wir Wechselspannung, Dreiphasig auch als Drehstrom bekannt.
Einstecken können wir (zumindest die meisten) an Wechsel- oder Gleichspannung.
Elektromotoren
Elektrische Motoren gibt es verschidene.
Diese Motoren nehmen sich nicht allzuviel. Beispielsweise ist der Asynchronmotor, derjenige, der als "Träge" gilt.
Obwohl der Tesla eine Wahnsinnsbeschleunigung und Ansprechverhalten hat.
Der Unterschied ist da deutlich kleiner, als wenn man einen 3L 250Ps Sauger oder einen 2L 250Ps Turbo hat, geschwiege den den Unterschied vom 2L Diesel zum 2L Benziner.
Der einfachste / billigste zum Herstellen ist ein
Asynchronmotor, Kurzschlussläufer, oder welche Namen er auch sonst noch hat. Erfunden von Nicola Tesla.
Der Motor hat nur eine Wicklung aussen und einen drehbaren Kern aus Verschwiessten Blechen innen.
Die Wicklung benötigt Drehstrom, durch diesen wird dann der Kern erregt und zu einem Elektromagneten. Und der Kern beginnt zu drehen, weil er dem Strom in der Wicklung hinterherr rent.
Dummerweise ist es nötig, dass der Strom in der Wicklung den Kern immer wieder überholt(darum Asynchron), damit der Kern ein Magnet bleibt.
Diese Art von Motoren sind erstmal (bis auf die Kugellager) Verschleissfrei, aber nicht ganz so effektiv wie die nächsten exemplare.
Obwohl wir hier bei kleinen Motörchen von >85% Wirkungsgrad und bei solchen wie sie im Elektrofahrzeugbau eingesetzt werden um >95% bis hin zu 99% praktisch alles finden.
Diese Motoren sind beispielsweise beim Tesla Model S verbaut und beim Model 3 hinten, aber auch bei millionen von Industrieanlagen.
Das Ganze mal einfach erklärt:
Dann gibt es die
Fremderregten Synchronmotoren.
Diese sind Aussen identisch wie die Asynchronen, haben aber anstelle des Blechkerns eine Wicklung, die bestromt werden muss.
Diese Motoren sind etwas effekttiver(vor allem in kleineren Maschinen wie Bohrmaschinen oder so), brauchen nicht unbedingt Drehstrom können zum Teil gar mit Gleichstrom betrieben werden.
Aber sie sind nicht Verschleissfrei. Auch die Regelung ist deutlich schwieriger, als dies bei einem Asynchronen Motor der Fall ist.
Früher waren diese Motoren im Modellbau beliebt, aber das stirbt aus. Ein Einsatzbereich ist nicht wirklich mehr da, ausser bei einfachen Haushaltsmaschinen, mit ganz niedrigen Leistungen.
Die Zoe nutzt dieses System gemäss Wiki.
Der Permanenterregte Synchronmotor. bleibt dann noch.
Ist aussen wiederum gleich aufgebaut, wie die Beiden anderen, aber als Rotor ist ein Permanentmagnet eingebaut.
Früher hatten diese Motoren Probleme mit dem Leistungsabfall über die Zeit, weil sich der Permanentmagnet über die Betriebsstunden entmagnetisiert hat.
Heute ist man in der Technik deutlich weiter und das sollte mehrheitlich gelöst sein. Sicherlich hält der Magnet mindestens so lange wie die Kugellager und deutlich länger als ein Autoleben.
Der Nachteil, es werden seltene Erden benötigt um die Magneten herzustellen. Diese sind dann auch schwerer, als der Kupfer der fremderregten Geräte.
Tesla nutzt dieses System beim Model 3 auf der Hinterachse, ebenso der Hyundai Ionic, als auch der Outlander PHEV nutzen diese Technik.
Wie wird aus Gleichstrom wieder Wechselstrom
Das geschieht durch einen Wechselrichter. Diese Komponenten wurden in den letzten 15 Jahren Deutlich billiger, kleiner und Leistungsfähiger.
Diesen Komponennten schriftlich zu erklären ist sehr kompliziert.
Deshalb hier das Video:
Akku
Litium Ionen
Zelle
Eine Litium Ionen Zelle hat eine Nennspannung von 3.6V und Vollgeladen hat sie bis zu 4.3V.
Die Bauform ist nicht genau definiert.
Pack
Das Akkupack oder der Akku Besteht aus vielen Zelle, welche miteinander verschaltet sind.
Verschaltung
Legt man 2 Zellen nebeneinander (Plus auf Plus und Minus auf Minus) Verdoppelt man den Strom, legt man Sie hintereinander, Verdoppelt man die Spannung.
Achte Dich mal wenn du in die Computermaus 2 Batterien legst. Wenn du die verdreht einbauen must, braucht der Hersteller in der Regel mehr Spannung, ansonsten mehr Strom.
Eine Zelle mit der Bezeichnung 14500 hat die Bauform einer AA-Batterie hat in der Regel 0.8 Ah, und 3.6V, das ergibt 2.88 Wh an Energie.
Für einen Akku mit 28.8Kwh Energie benötigen wir also einfach 10'000 dieser Zellen. Und schmeissen die einfach so in den Wagen rein und gut ist.
NEIN
Das würde uns schnell 40'000 Volt generieren und wir könnten kaum etwas an Strom ziehen. Das Isolieren dieser Spannung wäre schwierig, schwer und benötigt viel Platz,
sowie das Laden beinahe unmöglich.
Wir wollen die Spannungen Generell unter 1000V halten.
Systemspannungen sind irgendwo zwischen 300 und 800(ganz neu bei Porsche) Volt.
Temperatur
Ein Akku fühlt sich bei 20 bis vielleicht 50°C wohl, darüber und darunter muss man den Energiefluss reduzieren ansonsten droht die Gefahr einer Beschädigung des Akku.
Das Laden und Fahren generiert Wärme, und diese will man wegbringen.
Hier gibt es verschiedene Ansätze. Der Tesla ist Wassergekühlt und -gewärmt, der am Outlander ist(zumindest in Mitteleuropa) nur gekühlt und zwar über die Klima und mit Luft, der Leaf hat gar kein Management.
Der Leaf Beispielsweise kann den Akku gut einmal leeren, auf 80% Schnelladen und dann nochmal leeren.
Im Sommer wird dann aber die 2te Schnelladung nicht mehr schnell sein, weil der Akku zu heiss wird( okay das sind dann auch schon 600 km).
Diese Probleme haben weder der Tesla noch der Outlander.
C-Rating
Ein Akku hat eine Kapazität( beispielsweise 90kWh im P90D). Das ist die Kapazität, die er speichern kann(nicht die, die man nutzen kann).
Das C-Rating ist zusammengefasst, wenn man einen 1C Akku hat kann man ihn in einer Stunde Volladen/ Entladen, ergo; den 90kWh mit 90kW laden.
Das stimmt aber nur für die ersten etwa 60-80%, dann muss die Leistung zum teil deutlich, gedrosselt werden.
Generell sagt man; 1C macht keinem Akku etwas und er hält quasi ewig.
Ein 6C Akku kann Bei 6C dann um die 1000 mal mit 6C komplett geladen und entladen werden.
Was keiner macht im Elektrofahrzeug, weil entladen geht nicht so schnell, es wird nie komplett entladen, und demnach auch nicht komplett geladen.
Tesla hat sich das natürlich ganz einfach gemacht. Mit einem 90 kWh Akku kann dann halt in der ersten halben Stunde 250km geladen werden.
Mein Outi kriegt wegen des 13.8kWh Akku nur 40km in 24 min auf 15-20kw.
Für jeden Akku gibt es vom Hersteller(halt nicht immer öffentlich) ein Diagramm, wie oft man ihn bei welchem C Rating laden/entladen kann, und nach wivielen entladungen welche Gesundheit noch ist.
Einen Akku kurz (10-30sec) über dem 1C zu betreiben macht ihm keinen Schaden, Also regenerieren oder beschleunigen fallen hier nicht wirklich in die Ladezyklen herein.
IRRGLAUBE Akkustand messen.
Den Akustand zu messen ist Technisch ein Ding der Unmöglichkeit. Das geht nicht einfach mit einem Schwimmer und man weis woran man ist.
Man kann zwar anhand der Spannung, der Temperatur und der Dauer seit der letzten Strombewegung ungefähr sagen wo man sich befindet, vor allem ob der Akku voll ist.
Aber wann er Leer ist kann man nur schätzen. Denn die Spannungen ändern sich, unter Last, steigen dann wieder wenn man keine Last mehr anliegen hat, und das zum Teil sehr krass.
Also gehen die meisten Hersteller hin und sagen bei 4,x v ist voll, und von da an zählen wir die Kapazität dann rückwärts, denn wiviel man rausnimmt kann man einfach und sehr präzise messen( häuffig in A mal die Zeit).
Aber jetzt wissen wir dummerweise noch nicht wie es dem Akku geht. Ist er neu oder hat er schon eine Million km drauf, dann kommt es noch auf die Witterung, das Schnelladen usw. an, wie es ihm geht.
Hier hat jeder Hersteller seine eigene Lösung wie das funktionieren soll, und das ist nicht ganz durchsichtig wie das funktioniert.
Es kann davon ausgegangen werden, dass die Kapazität der Akkus gemessen wird. Bei meinem ohne internetanbindung, also ohne Datentausch zum Hersteller sollte der Händler jedes Jahr bei der Wartung eine Messung machen.
Der Wagen heizt dann und Klimatisiert gleichzeitig, die 30% Reserve auf beinahe Null runter und hat damit recht definiert entladen und Last und die Temperatur stimmt damit dann auch in etwa.
Dann wird die Spannung analysiert und der Nullpunkt bestimmt.
Von da an lädt der Wagen und die Energie wird gemessen, die reingeht bis zu den 4,x Volt, die Voll bedeuten. Dann weis man woran man ist.
Ich gehe davon aus, das Tesla das etwas anders löst. Diese haben tonnenweise Daten, eine Aktive Temperierung der Akkus. Dort wird einfach besser geschätzt.
Aber auch dort wird mit hoher Wahrscheinlichkeit, wenn der Akku unter gewisse% fällt dann nach ähnlichem System wie bei meinem Gemessen wie viel reingeht
und welche Temperatur und welche Spannung der Akku dann hatte. Aber das ist nur Spekulation.
So das bringt mich dann nun endlich zum Thema Elektroauto Speisen, Elektroauto Laden. Das worum es eigentlich geht.
Wie funktioniert Laden
Spannung und Strom
Nun wie viel weiteroben beschrieben gibt es 2 Möglichkeiten des Ladens. Wechselstrom(AC) oder Gleichstrom(DC).
Wozu, warum, wo sind die Vorteile?
Das Wechselstromladen wird vor allem im "langsamladen" eingesetzt.
Hier haben die Fahrzeuge ein Ladegerät eingebaut und der Wechselstrom geht bis zum Wagen, wird dort in Gleichstrom umgewandelt und die Energie dann in den Akku geführt.
Die Hardware, ausserhalb des Fahrzeuges kann hier relativ einfach sein. Man braucht ein EVSE(kommunikation zum Fahrzeug) und ein Schütz oder ein Relais. Und ist mit wenigen € dabei.
Das EVSE Stellt die Kommunikation zu Fahrzeug her, bzw teilt dem Ladegerät im Wagen ganz einfach mit; soviel A darfst du maximal aus dem Netz ziehen.( Aufgrund der Installation, oder dem Anschlusskabel)
Die Komplette Konstruktion kann aber dann verdammt Intelligent werden, aber hierzu möchte ich später mehr schreiben.
Diese im Auto eingebauten Ladegeräte können von der Normung zwischen 1.9kW bis theoretisch 240kW haben, wobei die meisten im sehr tiefen 2 Stelligen oder hohen einstelligen Bereich sind.
Der Grund dafür ist ganze einfach, ein Ladegerät, mit viel Leistung ist schwer, teuer, braucht Kühlung und Platz. Und die meisten Haushalte haben schon mühe 3x400V 32A zu liefern(22kW).
Die maximale Lademenge wird von aussen bestummen, der Wagen selbst sagt aber: So viel kann ich jetzt meiner Batterie zutrauen. Wenn Das EVSE Sagt: 32A der Akku aber Voll ist nimmt er evtl auch nur 3A.
Als Stecker werden hier die Typ1 und Typ2 Kabel verwendet, in Frankreich häuffig Typ 3. Wobei auch China macht sein eigenes Ding, das sollte aber die allerwenigsten hier treffen.
Typ1 stirbt langsam aus, das schöne ist aber er ist mit einem einfachen Übergangskabel kompatibel (die Kommunikation) mit Typ2.
Typ1:
Typ2:
Das Gleichstromladen wird zum Schnelladen verwendet.
Gleichstrom wird verwendet um die Schwere Wärme- und Platzintensive generiering von hohen Gleichströmen aus dem Auto auszulagern in die Grossen Ladesäulen.
Hier gibt es einen grösseren Aufwand in der Kommunikation, weil diese ist hier in beiden Richtungen.
Das Fahrzeug meldet sich an und teilt dann der Säule auch mit, mit wiviel Strom und Spannung der Akku geladen werden soll.
Hier gibt es 2,5 Steckertypen
Das CHAdeMO oder das CCS.
Obwohl die sehr ähnlich funktionieren sind die beiden Standards (noch) nicht mit Übergangsstecker kompatibel.
Das liegt daran, dass die Kommunikationsprotoklle komplett anders sind.
CCS ist später gekommen als CHAdeMO und wurde vor allem von europäischen Herstellern Vorangetrieben.
Der CCS stecker ist ein Typ 2 mit angeflanschten 2 Dicken Ladekontakten. Die Kommunikation geht über den Typ2.
Die Ladeleistung hier ist bis 350kW geplant.
CHAdeMO kommt von Japan und wurde mit den Fahrzeugen von dort importiert.
Die Ladeleistungen betragen heute 100kW bis manchmal 150kW. Sind aber bis 400kW im Standard geplant.
Mein Wagen hat CHAdeMO und es ist eigentlich nie ein Problem diesen "selteneren" Stecker zu finden.
Als halber Stecker nenne ich noch den vom Model S, was ein Modifizierter Typ 2 ist. Das Model 3 Hat dann aber schon einen CCS.
Was braucht man unterwegs?
App zum Laden/Ladekarte
Hier ist zum Zeitpunkt(2019) noch relativ viel im tun. Ganz Europa fährt eigentlich mit 2 Netzen von hunderten Betreibern, die aber die meisten Miteinander funktionieren, aber ein Komisches Preissystem haben.
Shell Recharge noch New Motion, ist ein Startup, was Shell schon länger gekauft hat. Diese haben eine App, mit den von ihnen zugänglichen Ladestationen.
Man bestellt eine RFID Karte und kann dann an fast jeder Säule in Europa Laden.
Dann gibt es Interchagre, hier holt man sich am besten die App/RFID von seinem Netzbetreiber( bsp ENWB), die haben manchmal einen Vorzugstarif, und sind dann via Intercharge in Europa verbunden, zum Teil mit ausnahmen.
Noch vor kurzer Zeit war für Italien die Enel App(juicepass) nötig, aber so wie es aussieht gehen Newmotion und Intercharge mittlerweile auch.
Dafür geht ENWB in Frankreich noch nicht, meine Firmenkarte, die über intercharge abgerechnet wird, aber schon.
Mit den Preisen ist es dann noch etwas schwerer. Shell Recharge Berechnet pro Ladung eine Vermittlungsgebühr und dann den Preis vom Betreiber des Ladepunktes.
Ausser man ist vielnutzer, dann gibt es ein Kostendeckel(für die Vermittlungsgebühr), und nur der Preis vom Ladepunkt wird berechnet.
Dann gibt es 3 Arten abzurechnen:
Es gibt auch kostenlose Säulen, oder gar Schnellader, (Lidl ind er Nähe meienr Eltern), darauf sollte man sich aber nicht verlassen, denn die sind:
App zum Planen
Hier eignet sich Plugshare, auf der Ganzen Welt. Hier können die Ladestationen von jedem erfasst werden, beschrieben werden und Bilder hochgeladen werden.
Die Stationen können nach seinen Wünschen(CHAdeMO, CSS, Typ2, Leistung usw.)gefiltert werden.
Es kann Geplant werden wo man durchfährt, und die Stationen lassen sich direkt in Maps(Google wie Apple) öffnen.
Manchmal sind hier Preise dabei manchmal nicht, diese Stimmen aber dann meist nur, wenn man direkt mit Visa oder Mastercard bezahlt, und können bei einer App oder RFID Zahlung auch deutlich geringer, oder höher sein.
Auch kann man auf dem Pc planen, und auch die eigenen Wagen hinzufügen um nur passende Stationen anzuzeigen.
Ich fahre PHEV und Laden unterwegs ist nicht wichtig, aber bei einer Pinkelpause schnell die Füsse Vertreten und dafür für ein paar km Strom mitnehmen, warum nicht?
Ich plane also die Route mit allen Stationen, die nahe der Autobahn, oder auf Raststätten stehen um zu wissen, wie lange es bis dahin noch ist.
Hardware
Die RFID Karten von den Stromlieferanten, ein Kabel für Öffentliche Ladesäule ist ein Typ 2 zum Typ "ist im Fahrzeugverbaut" meist 2(bei mir Typ1)und gut ist.
Ich nutze dieses Kabel vor allem beim Arbeitgeber. Bei einem PHEV würde ich das Kabel nicht direkt mitbestellen(dem Verkäufer eines abschnorren hingegen schon), ausser beim AG oder zuhause ist eine Wallbox mit Buchse verbaut.
Diese Dinger sind relativ teuer und je nach Fahrzeug müssen die relativ lange sein. Diese können mehrere hundert € kosten, und ob sich das rechnet ist dann eine andere Frage.
Ladeinfrastruktur
Schnelladesäulen
Das einzige, was man eigentlich als Ladegerät bezeichnen darf sind die DC-Schnellader.
Diese haben meist einen Typ2, einen CCS und einen CHAdeMO Stecker dran, ein RFID Leser und ein Touchdisplay.
Hier Fährt man hin, steckt ein, befolgt die anweisungen am Displey(wobei man meist nur die RFID über den Leser Ziehen muss) und es geht los.
Um zu Stoppen muss man sich dann meist wieder via RFID identifizieren, damit nicht irgend ein Troll einfach stoppen kann.
Das Starten und Stoppen geht auch häuffig via Handy und App.
Hier werden die Akkus meist in ca. 30 min 80% geladen werden, heute gilt dies vor allem Für Akkus unter 25kWh. Es gibt aber auch verinzelt Lader, die 75kWh oder gar 150kWh Akkus in 30 min Vollbringen
Öffentliche Ladesäulen/Wallbox.
Besitzen meistens eine Typ2 Buchse, manchmal einen Typ2 und/oder Typ1 Stecker und meist einen RFID Leser, manchmal ein Display.
Das Vorgehen ist in etwa das Gleiche wie beim Schnellader. Manchmal muss man aber vor dem Einstecken die RFID durchziehen.
Hier werden die Akkus in der Regel von 10km/h bis 130km/h geladen, wobei 25(einphasig) bis 130km/h realistischer sind.
Wie lange das Laden genau dauert ist schwierig zu sagen, weil es von der Grösse des Akkus abhängig ist.
Was brauche ich zuhause?
Der Trick am EV ist doch, man fährt von zuhause immer mit vollem Akku weg, was benötigt man aber hierzu?
Ladeziegel/Notladegerät
Weshalb heist der Ziegel? Naja die Dinger müssen nur eines: billig sein. Das kriegst du mit dem Fahrzeug mit.
Weshalb heist er Notladegerät? Weil er einphasig ist und dadurch nicht "schnell" ist.
Er kann, im Gegensatz zum Notrad andauernd benutzt werden, ohne, dass irgend ein Schaden am Auto oder Ladeziegel entsteht.
Wallbox
Erstmal vorweg: die meisten brauchen nicht wirklich eine Wallbox, sondern der LAdeziegel wird weit reichen.
Die Wallbox kann dann 3 Phasig laden.
Hier gibt es relativ einfache Geräte, die einfach nur den Maximal eingegebenen Strom abgeben.
Bis zu Komplexen Steuerungen über Zeit, Lademenge im Fahrzeug, Ladezustand des Akkus und mit Photovolatikintegration, mit Zähler und RFID.
Auch gibt es Geräte, die mit Strombörsen funktionieren.
Hier muss man etwas suchen was man denn braucht. Aber das "Gerät, das alles kann" gibt es nicht, es ist immer ein Kompromiss.
Vor dem Kauf einer Wallbox sollte man sich einige Dinge überlegen:
Meine Wallbox auswahl
Ich habe mich lange mit der Auswahl der Wallbox beschäftigt, daraus resultiert auch die Liste oben.
Ich hatte hierbei folgende Probleme:
Das Mit dem Typ 1 Stecker und die Installation beschränken mich auf 3 Geräte.
Den Go-E, die Keba, als auch die OpenWb.
Die Keba ist mit fast 2000 CHF einfach zu teuer(ohne Kabel), obwohl wahrscheinlich die Robusteste Lösung
Der Go-E, ist zwar billig, man kann ihn mitnehmen und er kann mit einer Strombörse. Aber er Braucht Wlan zum Steuern, und sollte am BEsten mit dem Internet verbunden sein
Die OpenWb hat einen geeichten(MID) Zähler, ein Kabel dran(Typ 1 wenn man mit dem Hersteller eine Mail macht Später kann ich dann Typ 2 Selbst nachrüsten), man kann dazu selbst Module schreiben und sogar nur die Photovoltaik nutzen. Es gibt auch Lan und Wlan.
Vom Preis her ist die OpenWB knapp 150€ teurer als der Go-E mit Entsprechendem Kabel. Aber er kann nur per VPN und nicht aus dem Netz gesteuert werden.
Nun ja ich bin mit der OpenWB sehr zufrieden.
In diesem Thread soll es "rein" um das Laden eines Elektrofahrzeuges, oder eines Pluginhybrides gehen und den Stand der (Lade)Technik erklären.
Da es im Moment so aussieht, dass auch Skoda/VAG zukünftig mehr in den Elektrofahrzeugmarkt einsteigen wird empfinde ich dies als Sinnvoll, dass man das man das hier im Forum nachlesen kann
Denn die Thematik ist nicht ganz einfach, schon garnicht, wenn man sich bis ins Detail damit beschäftigen will.
Es Geht hier nicht darum, ob es Ökologisch sinnvol ist, ob Sound fehlt oder sonstiges Stammtischgeschwafel, sondern nur um technische Fakten. Für den Rest hat es schon genug andere Threads.
Gerne können verständnis Fragen gestellt werden. Und es sollen auch zukünftige Technologien erläutert werden.
Zu meinem Hintergrund: Ich bin gelernter Automatiker und habe eine Höhere Fachschule angehängt. Seit 2003 habe ich beruflich mit Elektrizität zu tun.
Auf Elektrofahrzeuge bin ich gekommen, weil ich in der Firma einen niedrigen Co2 Wert vorgegeben wurde.
Zwar bin ich ein Verbrenner Typ. Aber für meinen beruflichen Weg kam nicht mal der einfachste Golf in Frage.
Der wäre aber sowiso zu klein für meine Bedürfnisse(3 Personnen + Werkzeuge und Ersatzteile mitnehmen). Also habe/musste ich mich für ein Plugin Hybrid entschieden.
Ich musste mich da doch dann auch länger einlesen wie was genau funktioniert. Und doch mit gehörigem Vorwissen. Und in den Ersten Beiträgen geht es um dieses Vorwissen.
Elektromotoren und Frequenzumrichter kenne ich schon von meiner Lehre her sehr gut und brauche dieses Wissen täglich und kann durchaus sagen, dass ich das Thema beherrsche.
Was ich sagen muss ist, das ich zwar elektrisch einen Akku verstehe, aber ganz und gar nicht Chemisch. Sondern hier nur die Richtwerte kenne, die für den Elektroautofahrer wichtig sind.
Dies könnt ihr im Prinzip überspringen, aber schlussendlich wird es später dann noch auf eine Art auch wichtig.
Es gibt da viele Grössen und da muss man erstmal etwas Ordnung reinbringen, um dann den Rest auch verstehen zu können.
Alles was auf Fahrzeuge verknüpft ist stimmt so für bis und mit 2019, dannach kann alles anders aussehen. Ich verzichte bewusst auf "Aktuelle" oder Jahreszahlen in den ersten ca. 8-10 Beiträgen.
Die Beiträge sind in folgende Kategorien aufgeteilt:
Elektrokotechnik Grundlagen
Leistung, Verlustleitung, Spannung, Strom
Elektromotoren
Wie wird aus Gleichstrom wieder Wechselstrom
Akku
Wie funktioniert Laden?
Was braucht man unterwegs?
Was brauche ich zuhause?
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Grundlagen
*Spannung(U); wird in Volt(V) angegeben. In der Hydraulik oder Pneumatik repräsentiert sie den Druck in der Leitung.
*Strom(I); wird in Ampère(A) angegeben. In der Hydraulik oder Pneumatik repräsentiert er den Durchfluss.
*Wiederstand(R);wird in Ohm(Ω) angegeben. In der Hydraulik oder Pneumatik repräsentiert er wie klein der Durchmesser der Leitung ist. (Jekleiner R Desto Grösser die Leitung)
Alle diese Grössen stehen in direktem Zusammenhang nach dem Ohmschen Gesetz: U=R*I.
Das ist aber mit der Eselsbrücke zur Hydraulik auch logisch.
Will ich mehr Durchfluss(I) muss ich mehr Druck(U) haben oder den Durchmesser vergrössern (R verkleinern) .
Nun haben wir noch nicht über Leistung oder Energie gesprochen.
Aber um diese geht es uns ja Primär wenn wir Elektrofahrzeuge bewegen. Wiviel Strom, Spannung und Widerstand ist uns als Enduser erstmal egal.
Uns interessiert Leistung und Energie(Reichweite).
*Leistung(P); wird in Watt(W) angegeben. Ein kW sind 1000W. Von kW auf PS ist ein einfacher Umrechnungsfaktor. Wobei 1 kW ca. 1.35962 Ps sind.
Elektrisch ist es so, das P=U*I (einphasig/2Phasig) P=U*I*√3 (Dreiphasig). Das heist wenn man 230V und 10A hat hat man 2.3kW. Hat man das aber 3 Phasig sind das dann 400*10*√3 =6.93kW
Elektrische Leistung ergibt aber nicht direkt Mechanische Leistung. Beispielsweise im Anfahrmoment, wenn man Drehzahl nahe Null hat, hat man Mechanische Leistung nahe Null. Aber Elektrisch fliesst dort eine riesen Leistung.
*Energie(E); wird in Wh angegeben und hängt mit der Zeit zusammen: E= P*Zeit in h
Die Energie ist die Einheit, wie viel ein Akku speichern kann, und auch das was einem der Netzbetreiber verrechnet( aber in 1000ender Einheiten kWh und das zu ca. 30 Ct im Schnitt in DE)
Dann ist noch zu sagen, dass nur Spannung, Strom und Zeit gemessen werden können, die restlichen Einhetien werden daraus errechnet.
Zwar kann ein Multimeter den Wiederstand messen, es misst aber den Strom bei einer Gegebenen Spannung und kann somit den Widerstand errechnen.
Einige Richtwerte in aufsteigender Reihenfolge:
Spannung: ein Handyladestecker liefert 5V
ein Autobatterie hat 12-15V
Wechselspannungen werden lebensgefährlich bei ca. 25V-50V
Gleichspannungen werden lebensgefährlich bei ca. 60V-120V
ein Haushaltssteckdose 230V
ein Roter CEE Stecker hat 400V
die Zugoberleitung hat 15'000V. Oder 15kV
Die Überlandleitungen haben meist 50-380kV
Strom: Lebensgefährlich ab ca. 50mA
ein Handyladestecker liefert in der Regel 1-2A
eine Haushaltsteckdose in DE darf theoretisch Maximal 10A
Ein CEE Stecker gibt es in 16A(klein) und 32A(Gross), 64A (extragross) und 125A (Megagross)
Eine Autobatterie erreicht 400-700A.
Eine Zugoberleitung für den ICE3 kann 1400A liefern
Eine Hochspannungsleitung kann rund 2000A Tragen.
Leistung: Hier geht nur Rechnen und ich will das nur für das kleinste und grösste mal machen:
Ein Handyladestecker hat zwischen (5V*1A)=5W und (5V*2A)=10W
Eine Hochspannungsleitung hat maximal 760Megawatt=760'000'000W =380'000V*2000A.
Leistung, Verlustleitung, Spannung, Strom, Weshalb
Weshalb macht man das aber mit den verschidenen Spannungen und Strömen?
Spannung an und für sich kreiert keine Verluste, Strom hingegen schon
Man muss je nach Strom eine grössere, schwerere Leitung nehmen und man hat durch den Strom gewaltige Verluste.
Das einzige: Spannung muss man isolieren, das ist heute in einer Industrieumgebung aber relativ einfach(bis ca. 500V sind mit konventionellen Kabeln gut möglich Aber 1000V sind erhältlich, darüber sind es dann meist Sonderanfertigungen)
Überland nutzt man einfach Luft. Irgendwo trifft sich dann dort der Kosten-Nutzen Faktor, wie immer.
Das transferiren von einer Spannung in eine andere ist sehr sehr einfach und sehr effektiv.
Man braucht nur 2 Spulen und im Besten fall einen Eisenkern. Dann wird das einfach übersetzt, wie ein Getriebe.
Als Theoretisches Beispiel:
Sind 100 Windungen am Eingang des Transformators. Und man bringt 400V und 100A Dann hat man wenn die Ausgangsspule 10'000 Windungen hat dort 40'000V und 1A.
Dann hat man den Leiter von 35qmm auf einen Querschnitt von deutlich unter 1qmm reduziert( wo die für mich gültige Norm aufhört und für 4A vorgesehen ist.)
100 m Kupferleiter für 1mm² kosten: ca. 25€
100 m Kupferleiter für 35mm² kosten:ca. 500€
Nach 200m Leitung(maximal 100m Entfernung wegen Rückleiter) hat man die Mehrkosten für den Trafo schon drin.
Wie sieht es dann aber mit den Betriebskosten aus?
Verluste sind minimal in den Grossen Netztrafos und liegen unter 1%. In unserem Fall mit liegt der Trafoverlust unter 400W und die 1mm² Leitung 7W.
Die 35mm² Leitung hat aber ganze 1940W Verlust.
Das heist; Pro Stunde Kostet die Grosse Leitung den Netztbetreiber rund 60 Cent mehr als die kleine mit Trafo, das entspricht 5126€ pro Jahr für 100m Entfernung.
Darum in etwa macht man das.
Die Verlustleistung der Leiter wurde hiermit errechnet.
Jedenfalls bleiben dann noch die Gleich und Wechselspannung noch nicht geklärt.
Generell ist zu sagen, dass Wechselstrom deutlich einfacher herzustellen ist und auch für Motoren sehr viel einfacher und vor allem Motoren, aber auch Generatoren (elektrisch) verschleissfrei konstruiert werden können.
Der Transport ist auch deutlich einfacher. Für Gleichstrom muss mal alle paarhundert Meter oder paar wenige km ein Kraftwerk hinstellen.
Dafür lässt sich Wechselspannung garnicht speichern. Auch Arbeiten alle Elektronischen Geräte mit Gleichspannung.
Einigen Bauteilen, wie Glühlampen oder Heizkörpern, ist es Egal ob Sie Wechsel oder Gleichspannung kriegen.
Wichtig für uns im Elektroauto: Speichern tun wir Gleichspannung. Aber für den Antrieb nutzen wir Wechselspannung, Dreiphasig auch als Drehstrom bekannt.
Einstecken können wir (zumindest die meisten) an Wechsel- oder Gleichspannung.
Elektromotoren
Elektrische Motoren gibt es verschidene.
Diese Motoren nehmen sich nicht allzuviel. Beispielsweise ist der Asynchronmotor, derjenige, der als "Träge" gilt.
Obwohl der Tesla eine Wahnsinnsbeschleunigung und Ansprechverhalten hat.
Der Unterschied ist da deutlich kleiner, als wenn man einen 3L 250Ps Sauger oder einen 2L 250Ps Turbo hat, geschwiege den den Unterschied vom 2L Diesel zum 2L Benziner.
Der einfachste / billigste zum Herstellen ist ein
Asynchronmotor, Kurzschlussläufer, oder welche Namen er auch sonst noch hat. Erfunden von Nicola Tesla.
Der Motor hat nur eine Wicklung aussen und einen drehbaren Kern aus Verschwiessten Blechen innen.
Die Wicklung benötigt Drehstrom, durch diesen wird dann der Kern erregt und zu einem Elektromagneten. Und der Kern beginnt zu drehen, weil er dem Strom in der Wicklung hinterherr rent.
Dummerweise ist es nötig, dass der Strom in der Wicklung den Kern immer wieder überholt(darum Asynchron), damit der Kern ein Magnet bleibt.
Diese Art von Motoren sind erstmal (bis auf die Kugellager) Verschleissfrei, aber nicht ganz so effektiv wie die nächsten exemplare.
Obwohl wir hier bei kleinen Motörchen von >85% Wirkungsgrad und bei solchen wie sie im Elektrofahrzeugbau eingesetzt werden um >95% bis hin zu 99% praktisch alles finden.
Diese Motoren sind beispielsweise beim Tesla Model S verbaut und beim Model 3 hinten, aber auch bei millionen von Industrieanlagen.
Das Ganze mal einfach erklärt:
Dann gibt es die
Fremderregten Synchronmotoren.
Diese sind Aussen identisch wie die Asynchronen, haben aber anstelle des Blechkerns eine Wicklung, die bestromt werden muss.
Diese Motoren sind etwas effekttiver(vor allem in kleineren Maschinen wie Bohrmaschinen oder so), brauchen nicht unbedingt Drehstrom können zum Teil gar mit Gleichstrom betrieben werden.
Aber sie sind nicht Verschleissfrei. Auch die Regelung ist deutlich schwieriger, als dies bei einem Asynchronen Motor der Fall ist.
Früher waren diese Motoren im Modellbau beliebt, aber das stirbt aus. Ein Einsatzbereich ist nicht wirklich mehr da, ausser bei einfachen Haushaltsmaschinen, mit ganz niedrigen Leistungen.
Die Zoe nutzt dieses System gemäss Wiki.
Der Permanenterregte Synchronmotor. bleibt dann noch.
Ist aussen wiederum gleich aufgebaut, wie die Beiden anderen, aber als Rotor ist ein Permanentmagnet eingebaut.
Früher hatten diese Motoren Probleme mit dem Leistungsabfall über die Zeit, weil sich der Permanentmagnet über die Betriebsstunden entmagnetisiert hat.
Heute ist man in der Technik deutlich weiter und das sollte mehrheitlich gelöst sein. Sicherlich hält der Magnet mindestens so lange wie die Kugellager und deutlich länger als ein Autoleben.
Der Nachteil, es werden seltene Erden benötigt um die Magneten herzustellen. Diese sind dann auch schwerer, als der Kupfer der fremderregten Geräte.
Tesla nutzt dieses System beim Model 3 auf der Hinterachse, ebenso der Hyundai Ionic, als auch der Outlander PHEV nutzen diese Technik.
Wie wird aus Gleichstrom wieder Wechselstrom
Das geschieht durch einen Wechselrichter. Diese Komponenten wurden in den letzten 15 Jahren Deutlich billiger, kleiner und Leistungsfähiger.
Diesen Komponennten schriftlich zu erklären ist sehr kompliziert.
Deshalb hier das Video:
Akku
Litium Ionen
Zelle
Eine Litium Ionen Zelle hat eine Nennspannung von 3.6V und Vollgeladen hat sie bis zu 4.3V.
Die Bauform ist nicht genau definiert.
Pack
Das Akkupack oder der Akku Besteht aus vielen Zelle, welche miteinander verschaltet sind.
Verschaltung
Legt man 2 Zellen nebeneinander (Plus auf Plus und Minus auf Minus) Verdoppelt man den Strom, legt man Sie hintereinander, Verdoppelt man die Spannung.
Achte Dich mal wenn du in die Computermaus 2 Batterien legst. Wenn du die verdreht einbauen must, braucht der Hersteller in der Regel mehr Spannung, ansonsten mehr Strom.
Eine Zelle mit der Bezeichnung 14500 hat die Bauform einer AA-Batterie hat in der Regel 0.8 Ah, und 3.6V, das ergibt 2.88 Wh an Energie.
Für einen Akku mit 28.8Kwh Energie benötigen wir also einfach 10'000 dieser Zellen. Und schmeissen die einfach so in den Wagen rein und gut ist.
NEIN
Das würde uns schnell 40'000 Volt generieren und wir könnten kaum etwas an Strom ziehen. Das Isolieren dieser Spannung wäre schwierig, schwer und benötigt viel Platz,
sowie das Laden beinahe unmöglich.
Wir wollen die Spannungen Generell unter 1000V halten.
Systemspannungen sind irgendwo zwischen 300 und 800(ganz neu bei Porsche) Volt.
Temperatur
Ein Akku fühlt sich bei 20 bis vielleicht 50°C wohl, darüber und darunter muss man den Energiefluss reduzieren ansonsten droht die Gefahr einer Beschädigung des Akku.
Das Laden und Fahren generiert Wärme, und diese will man wegbringen.
Hier gibt es verschiedene Ansätze. Der Tesla ist Wassergekühlt und -gewärmt, der am Outlander ist(zumindest in Mitteleuropa) nur gekühlt und zwar über die Klima und mit Luft, der Leaf hat gar kein Management.
Der Leaf Beispielsweise kann den Akku gut einmal leeren, auf 80% Schnelladen und dann nochmal leeren.
Im Sommer wird dann aber die 2te Schnelladung nicht mehr schnell sein, weil der Akku zu heiss wird( okay das sind dann auch schon 600 km).
Diese Probleme haben weder der Tesla noch der Outlander.
C-Rating
Ein Akku hat eine Kapazität( beispielsweise 90kWh im P90D). Das ist die Kapazität, die er speichern kann(nicht die, die man nutzen kann).
Das C-Rating ist zusammengefasst, wenn man einen 1C Akku hat kann man ihn in einer Stunde Volladen/ Entladen, ergo; den 90kWh mit 90kW laden.
Das stimmt aber nur für die ersten etwa 60-80%, dann muss die Leistung zum teil deutlich, gedrosselt werden.
Generell sagt man; 1C macht keinem Akku etwas und er hält quasi ewig.
Ein 6C Akku kann Bei 6C dann um die 1000 mal mit 6C komplett geladen und entladen werden.
Was keiner macht im Elektrofahrzeug, weil entladen geht nicht so schnell, es wird nie komplett entladen, und demnach auch nicht komplett geladen.
Tesla hat sich das natürlich ganz einfach gemacht. Mit einem 90 kWh Akku kann dann halt in der ersten halben Stunde 250km geladen werden.
Mein Outi kriegt wegen des 13.8kWh Akku nur 40km in 24 min auf 15-20kw.
Für jeden Akku gibt es vom Hersteller(halt nicht immer öffentlich) ein Diagramm, wie oft man ihn bei welchem C Rating laden/entladen kann, und nach wivielen entladungen welche Gesundheit noch ist.
Einen Akku kurz (10-30sec) über dem 1C zu betreiben macht ihm keinen Schaden, Also regenerieren oder beschleunigen fallen hier nicht wirklich in die Ladezyklen herein.
IRRGLAUBE Akkustand messen.
Den Akustand zu messen ist Technisch ein Ding der Unmöglichkeit. Das geht nicht einfach mit einem Schwimmer und man weis woran man ist.
Man kann zwar anhand der Spannung, der Temperatur und der Dauer seit der letzten Strombewegung ungefähr sagen wo man sich befindet, vor allem ob der Akku voll ist.
Aber wann er Leer ist kann man nur schätzen. Denn die Spannungen ändern sich, unter Last, steigen dann wieder wenn man keine Last mehr anliegen hat, und das zum Teil sehr krass.
Also gehen die meisten Hersteller hin und sagen bei 4,x v ist voll, und von da an zählen wir die Kapazität dann rückwärts, denn wiviel man rausnimmt kann man einfach und sehr präzise messen( häuffig in A mal die Zeit).
Aber jetzt wissen wir dummerweise noch nicht wie es dem Akku geht. Ist er neu oder hat er schon eine Million km drauf, dann kommt es noch auf die Witterung, das Schnelladen usw. an, wie es ihm geht.
Hier hat jeder Hersteller seine eigene Lösung wie das funktionieren soll, und das ist nicht ganz durchsichtig wie das funktioniert.
Es kann davon ausgegangen werden, dass die Kapazität der Akkus gemessen wird. Bei meinem ohne internetanbindung, also ohne Datentausch zum Hersteller sollte der Händler jedes Jahr bei der Wartung eine Messung machen.
Der Wagen heizt dann und Klimatisiert gleichzeitig, die 30% Reserve auf beinahe Null runter und hat damit recht definiert entladen und Last und die Temperatur stimmt damit dann auch in etwa.
Dann wird die Spannung analysiert und der Nullpunkt bestimmt.
Von da an lädt der Wagen und die Energie wird gemessen, die reingeht bis zu den 4,x Volt, die Voll bedeuten. Dann weis man woran man ist.
Ich gehe davon aus, das Tesla das etwas anders löst. Diese haben tonnenweise Daten, eine Aktive Temperierung der Akkus. Dort wird einfach besser geschätzt.
Aber auch dort wird mit hoher Wahrscheinlichkeit, wenn der Akku unter gewisse% fällt dann nach ähnlichem System wie bei meinem Gemessen wie viel reingeht
und welche Temperatur und welche Spannung der Akku dann hatte. Aber das ist nur Spekulation.
So das bringt mich dann nun endlich zum Thema Elektroauto Speisen, Elektroauto Laden. Das worum es eigentlich geht.
Wie funktioniert Laden
Spannung und Strom
Nun wie viel weiteroben beschrieben gibt es 2 Möglichkeiten des Ladens. Wechselstrom(AC) oder Gleichstrom(DC).
Wozu, warum, wo sind die Vorteile?
Das Wechselstromladen wird vor allem im "langsamladen" eingesetzt.
Hier haben die Fahrzeuge ein Ladegerät eingebaut und der Wechselstrom geht bis zum Wagen, wird dort in Gleichstrom umgewandelt und die Energie dann in den Akku geführt.
Die Hardware, ausserhalb des Fahrzeuges kann hier relativ einfach sein. Man braucht ein EVSE(kommunikation zum Fahrzeug) und ein Schütz oder ein Relais. Und ist mit wenigen € dabei.
Das EVSE Stellt die Kommunikation zu Fahrzeug her, bzw teilt dem Ladegerät im Wagen ganz einfach mit; soviel A darfst du maximal aus dem Netz ziehen.( Aufgrund der Installation, oder dem Anschlusskabel)
Die Komplette Konstruktion kann aber dann verdammt Intelligent werden, aber hierzu möchte ich später mehr schreiben.
Diese im Auto eingebauten Ladegeräte können von der Normung zwischen 1.9kW bis theoretisch 240kW haben, wobei die meisten im sehr tiefen 2 Stelligen oder hohen einstelligen Bereich sind.
Der Grund dafür ist ganze einfach, ein Ladegerät, mit viel Leistung ist schwer, teuer, braucht Kühlung und Platz. Und die meisten Haushalte haben schon mühe 3x400V 32A zu liefern(22kW).
Die maximale Lademenge wird von aussen bestummen, der Wagen selbst sagt aber: So viel kann ich jetzt meiner Batterie zutrauen. Wenn Das EVSE Sagt: 32A der Akku aber Voll ist nimmt er evtl auch nur 3A.
Als Stecker werden hier die Typ1 und Typ2 Kabel verwendet, in Frankreich häuffig Typ 3. Wobei auch China macht sein eigenes Ding, das sollte aber die allerwenigsten hier treffen.
Typ1 stirbt langsam aus, das schöne ist aber er ist mit einem einfachen Übergangskabel kompatibel (die Kommunikation) mit Typ2.
Typ1:
Typ2:
Das Gleichstromladen wird zum Schnelladen verwendet.
Gleichstrom wird verwendet um die Schwere Wärme- und Platzintensive generiering von hohen Gleichströmen aus dem Auto auszulagern in die Grossen Ladesäulen.
Hier gibt es einen grösseren Aufwand in der Kommunikation, weil diese ist hier in beiden Richtungen.
Das Fahrzeug meldet sich an und teilt dann der Säule auch mit, mit wiviel Strom und Spannung der Akku geladen werden soll.
Hier gibt es 2,5 Steckertypen
Das CHAdeMO oder das CCS.
Obwohl die sehr ähnlich funktionieren sind die beiden Standards (noch) nicht mit Übergangsstecker kompatibel.
Das liegt daran, dass die Kommunikationsprotoklle komplett anders sind.
CCS ist später gekommen als CHAdeMO und wurde vor allem von europäischen Herstellern Vorangetrieben.
Der CCS stecker ist ein Typ 2 mit angeflanschten 2 Dicken Ladekontakten. Die Kommunikation geht über den Typ2.
Die Ladeleistung hier ist bis 350kW geplant.
CHAdeMO kommt von Japan und wurde mit den Fahrzeugen von dort importiert.
Die Ladeleistungen betragen heute 100kW bis manchmal 150kW. Sind aber bis 400kW im Standard geplant.
Mein Wagen hat CHAdeMO und es ist eigentlich nie ein Problem diesen "selteneren" Stecker zu finden.
Als halber Stecker nenne ich noch den vom Model S, was ein Modifizierter Typ 2 ist. Das Model 3 Hat dann aber schon einen CCS.
Was braucht man unterwegs?
App zum Laden/Ladekarte
Hier ist zum Zeitpunkt(2019) noch relativ viel im tun. Ganz Europa fährt eigentlich mit 2 Netzen von hunderten Betreibern, die aber die meisten Miteinander funktionieren, aber ein Komisches Preissystem haben.
Shell Recharge noch New Motion, ist ein Startup, was Shell schon länger gekauft hat. Diese haben eine App, mit den von ihnen zugänglichen Ladestationen.
Man bestellt eine RFID Karte und kann dann an fast jeder Säule in Europa Laden.
Dann gibt es Interchagre, hier holt man sich am besten die App/RFID von seinem Netzbetreiber( bsp ENWB), die haben manchmal einen Vorzugstarif, und sind dann via Intercharge in Europa verbunden, zum Teil mit ausnahmen.
Noch vor kurzer Zeit war für Italien die Enel App(juicepass) nötig, aber so wie es aussieht gehen Newmotion und Intercharge mittlerweile auch.
Dafür geht ENWB in Frankreich noch nicht, meine Firmenkarte, die über intercharge abgerechnet wird, aber schon.
Mit den Preisen ist es dann noch etwas schwerer. Shell Recharge Berechnet pro Ladung eine Vermittlungsgebühr und dann den Preis vom Betreiber des Ladepunktes.
Ausser man ist vielnutzer, dann gibt es ein Kostendeckel(für die Vermittlungsgebühr), und nur der Preis vom Ladepunkt wird berechnet.
Dann gibt es 3 Arten abzurechnen:
- Pauschal; hier gewinnen die, mit Zeit und Grossen Akkus.
- Zeit; hier gewinnen die, die schnell laden können
- Menge; Hier wird fair nach kWh abgerechnet, wie zuhause.
Es gibt auch kostenlose Säulen, oder gar Schnellader, (Lidl ind er Nähe meienr Eltern), darauf sollte man sich aber nicht verlassen, denn die sind:
- Häuffig besetzt
- Haben Öffnungszeiten.
- hat der Betreiber nicht das grösste interesse, dass diese auch immer funktionieren.
App zum Planen
Hier eignet sich Plugshare, auf der Ganzen Welt. Hier können die Ladestationen von jedem erfasst werden, beschrieben werden und Bilder hochgeladen werden.
Die Stationen können nach seinen Wünschen(CHAdeMO, CSS, Typ2, Leistung usw.)gefiltert werden.
Es kann Geplant werden wo man durchfährt, und die Stationen lassen sich direkt in Maps(Google wie Apple) öffnen.
Manchmal sind hier Preise dabei manchmal nicht, diese Stimmen aber dann meist nur, wenn man direkt mit Visa oder Mastercard bezahlt, und können bei einer App oder RFID Zahlung auch deutlich geringer, oder höher sein.
Auch kann man auf dem Pc planen, und auch die eigenen Wagen hinzufügen um nur passende Stationen anzuzeigen.
Ich fahre PHEV und Laden unterwegs ist nicht wichtig, aber bei einer Pinkelpause schnell die Füsse Vertreten und dafür für ein paar km Strom mitnehmen, warum nicht?
Ich plane also die Route mit allen Stationen, die nahe der Autobahn, oder auf Raststätten stehen um zu wissen, wie lange es bis dahin noch ist.
Hardware
Die RFID Karten von den Stromlieferanten, ein Kabel für Öffentliche Ladesäule ist ein Typ 2 zum Typ "ist im Fahrzeugverbaut" meist 2(bei mir Typ1)und gut ist.
Ich nutze dieses Kabel vor allem beim Arbeitgeber. Bei einem PHEV würde ich das Kabel nicht direkt mitbestellen(dem Verkäufer eines abschnorren hingegen schon), ausser beim AG oder zuhause ist eine Wallbox mit Buchse verbaut.
Diese Dinger sind relativ teuer und je nach Fahrzeug müssen die relativ lange sein. Diese können mehrere hundert € kosten, und ob sich das rechnet ist dann eine andere Frage.
Ladeinfrastruktur
Schnelladesäulen
Das einzige, was man eigentlich als Ladegerät bezeichnen darf sind die DC-Schnellader.
Diese haben meist einen Typ2, einen CCS und einen CHAdeMO Stecker dran, ein RFID Leser und ein Touchdisplay.
Hier Fährt man hin, steckt ein, befolgt die anweisungen am Displey(wobei man meist nur die RFID über den Leser Ziehen muss) und es geht los.
Um zu Stoppen muss man sich dann meist wieder via RFID identifizieren, damit nicht irgend ein Troll einfach stoppen kann.
Das Starten und Stoppen geht auch häuffig via Handy und App.
Hier werden die Akkus meist in ca. 30 min 80% geladen werden, heute gilt dies vor allem Für Akkus unter 25kWh. Es gibt aber auch verinzelt Lader, die 75kWh oder gar 150kWh Akkus in 30 min Vollbringen
Öffentliche Ladesäulen/Wallbox.
Besitzen meistens eine Typ2 Buchse, manchmal einen Typ2 und/oder Typ1 Stecker und meist einen RFID Leser, manchmal ein Display.
Das Vorgehen ist in etwa das Gleiche wie beim Schnellader. Manchmal muss man aber vor dem Einstecken die RFID durchziehen.
Hier werden die Akkus in der Regel von 10km/h bis 130km/h geladen, wobei 25(einphasig) bis 130km/h realistischer sind.
Wie lange das Laden genau dauert ist schwierig zu sagen, weil es von der Grösse des Akkus abhängig ist.
Was brauche ich zuhause?
Der Trick am EV ist doch, man fährt von zuhause immer mit vollem Akku weg, was benötigt man aber hierzu?
Ladeziegel/Notladegerät
Weshalb heist der Ziegel? Naja die Dinger müssen nur eines: billig sein. Das kriegst du mit dem Fahrzeug mit.
Weshalb heist er Notladegerät? Weil er einphasig ist und dadurch nicht "schnell" ist.
Er kann, im Gegensatz zum Notrad andauernd benutzt werden, ohne, dass irgend ein Schaden am Auto oder Ladeziegel entsteht.
Wallbox
Erstmal vorweg: die meisten brauchen nicht wirklich eine Wallbox, sondern der LAdeziegel wird weit reichen.
Die Wallbox kann dann 3 Phasig laden.
Hier gibt es relativ einfache Geräte, die einfach nur den Maximal eingegebenen Strom abgeben.
Bis zu Komplexen Steuerungen über Zeit, Lademenge im Fahrzeug, Ladezustand des Akkus und mit Photovolatikintegration, mit Zähler und RFID.
Auch gibt es Geräte, die mit Strombörsen funktionieren.
Hier muss man etwas suchen was man denn braucht. Aber das "Gerät, das alles kann" gibt es nicht, es ist immer ein Kompromiss.
Vor dem Kauf einer Wallbox sollte man sich einige Dinge überlegen:
- Brauche ich wirklich wirklich eine Wallbox? Bei mir würde beispielsweise der Ladeziegel ausreichen, wenn ich ich eine Garage hätte, dann müsste keine Installation gemacht werden.
- Garage oder Carport--> Start nur mit RFID oder mit Steuerung oder immer?
- Kabel oder Buchse
- Ein Kabel ist Fix
- die Länge muss definiert sein
- der Steckertyp passen
- nimmt man die Buchse muss man jedesmal beidseitig einstecken und man benötigt das Kabel zusätzlich(mehrere 100€ im dümmsten falle)
- Wieviel muss ich laden können
- Wieviel fahre ich im Normalfall
- was braucht der Wagen
- Wieviel Zeit steht der Wagen zwischen Bewegungen
- Kann ich Ausswärts laden (einkaufen, Tennisklub, Arbeit)
- Maximale Ladeleistung
- Was kann der Wagen
- Was kann die Steckdose
- Was Kann die Zuleitung
- Was kann die Hauptsicherung
- Was läuft zusammen mit dem Wagen
- Ist Photovoltaik vorhanden oder geplant und will ich diese aktiv nutzen?
- Was Darf ich vom Netztbetreiber her?
- Was will ich ausgeben?
- Brauche ich einen (geieichten)Zähler
- Habe ich mehrere Wagen
- Habe ich eine Lan Verbindung bei der Wallbox, oder komme ich ganz ganz ganz sicher mit Wlan hin?
- Wie lange halte ich den Wagen und was soll in Zukunft passieren, wie lange wohne ich noch hier.
- Soll die WB mittgenommen werden können(camping oder so)
Meine Wallbox auswahl
Ich habe mich lange mit der Auswahl der Wallbox beschäftigt, daraus resultiert auch die Liste oben.
Ich hatte hierbei folgende Probleme:
- Typ1 Stecker am Fahrzeug:
was die Auswahl, bzw die Funktionen extrem gering hielt - ein Fahrzeug was nur 3-4 Jahre bleibt.
Ich möchte nicht jetzt 400€ ausgeben für eine Wallbox und in 3-4 Jahren dann nochmals 500 Nachlegen müssen. - Zähler: muss sein, damit ich den Verbrauch dem AG verrechnen kann.
- Steuerungsmöglichkeit gewünscht
- Spezielle Installation vom Vermieter
- Kein LAN, Powerlan geht nicht.
Das Mit dem Typ 1 Stecker und die Installation beschränken mich auf 3 Geräte.
Den Go-E, die Keba, als auch die OpenWb.
Die Keba ist mit fast 2000 CHF einfach zu teuer(ohne Kabel), obwohl wahrscheinlich die Robusteste Lösung
Der Go-E, ist zwar billig, man kann ihn mitnehmen und er kann mit einer Strombörse. Aber er Braucht Wlan zum Steuern, und sollte am BEsten mit dem Internet verbunden sein
Die OpenWb hat einen geeichten(MID) Zähler, ein Kabel dran(Typ 1 wenn man mit dem Hersteller eine Mail macht Später kann ich dann Typ 2 Selbst nachrüsten), man kann dazu selbst Module schreiben und sogar nur die Photovoltaik nutzen. Es gibt auch Lan und Wlan.
Vom Preis her ist die OpenWB knapp 150€ teurer als der Go-E mit Entsprechendem Kabel. Aber er kann nur per VPN und nicht aus dem Netz gesteuert werden.
Nun ja ich bin mit der OpenWB sehr zufrieden.
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