Leistungselektronik von E-Auto & Batterie erklärt: ML Umrichter - Prof. Hiller | Geladen Podcast
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- Опубликовано: 15 ноя 2024
- Prof. Marc Hiller vom Karlsruher Instituts für Technologie erklärt die Funktionsweise von Wechselrichtern und Umrichtern und ihre Verwendung bei Elektroautos und Heimspeichern. Außerdem behandeln wir die Grundlagen von der Elektrotechnik, wie Gleichstrom, Wechselstrom, Einphasenwechselstrom, Dreiphasenwechselstrom, Multilevel-Umrichter, Gleichspannungswandler (DC-DC-Konverter) und Frequenzumrichter und mehr.
Die #Leistungselektronik ist die elektrotechnische Verbindung zwischen den eigentlichen Batteriezellen und den angeschlossenen Systemen, d.h. den Stromerzeugern, den Verbrauchern und dem Stromnetz.
Ein #Wechselrichter wandelt den Gleichstrom (DC) in Wechselstrom (AC) um. Seine Hauptfunktion besteht darin, die Nutzung von Gleichstromquellen wie Batterien, Solarzellen oder Brennstoffzellen mit Geräten und Apparaten zu ermöglichen, die mit Wechselstrom betrieben werden, wie Haushaltselektronik und Industriemaschinen.
Der Multilevel Umrichter besitzt viele wesentliche Vorteile im Vergleich zu einem herkömmlichen zweistufigen Wechselrichter, wie z. B. die Verbesserung des Spannungsprofils, die Erhöhung des Wirkungsgrads des Gesamtsystems oder die Steigerung der Lebensdauer. Die drei deutschen Firmen PULSETRAIN (vormals BAVERTIS), SAX Power und p&e power&energy nutzen ML Umrichter, um Heimspeicher und E-Autos zu optimieren.
#Elektrik #Elektronik #engineering
Im Geladen-Podcast setzen sich Patrick Rosen und Daniel Messling mit ihren Gästen wissenschaftlich mit den Themen #Energiewende, #Elektromobilität, #Elektroauto und #Batterie auseinander. Der Podcast wird produziert vom Karlsruher Institut für Technologie (KIT).
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Danke Herrn Prof. Hiller für die vielen aufbereiteten Informationen und dem Kanal für dieses sehr aufschlussreiche Video. Ein echtes Hammer-Thema in Erweiterung zu den neuen Silizium-Carbid Halbleitern. Auch schön zu sehen das Firmen schon fleißig daran arbeiten Multilevel-Umrichter als neue Produktkategorie zu entwickeln. Aufgrund der Flexibilität auf DC-Seite im Ansatz, werden sie ja auch als modulare Multilevel-Umrichter (MMC) bezeichnet, wobei ich feststelle das sich die Begriffe verändern und verkehren können, und man ein zusätzliches Vokabular dafür und viele Abgrenzungen benötigt. Daher wäre mal eine geteilte Sammlung der Abkürzungen von Nöten. In der Vorstellung drehen sich Kreisel, die neue Technik abstrahiert eklatant, und nicht umsonst ist dieses mehr an Flexibilität auf DC-Seite erst durch die softwaretechnischen Errungenschaften und mehr Abstraktion möglich. Bei Zeiten interessiert mich als Ing. i.d. Kommunikationstechnik die Auswirkungen der Flanken-Steilheiten auf zusätzliche Harmonische und die allg. elektronische Verträglichkeit speziell für die anhängigen Datenverarbeitungssysteme. Hier sehe ich schon das Anwendungsgebiet der optischen Computer um dem ggf. zu begegnen. Daher weiß ich das Ganze ist ein extrem dickes Brett. Aber auch sehr heftig die Chancen die sich dadurch ergeben, wenn man es beherrscht.
D.h. wie früher als RC-Pilot mit 3 bis 16S-BMS für NiCd unterwegs, dann ein E-Auto mit neuem (x?)S MMC-BMS und mit (Multi-Chemie?) Hybrid-Batteriepacks betrieben? Ein System, das alles zusammenfasst und zudem SOC, SOH usw. mittels integrierter Softwarelösung in alle Richtungen bereithält. Wow. Fehlt nur noch die Kommunikation V2G-BiDi, DIN 15118-20 mit Schnittstelle zum Verteilnetzbetreiber VNB und das System ist durchgängig vom Gesamtnetz zur Batterie durchspezifiziert und motorisiert. So damit auch für alle benötigten batterieelektrischen Systeme in der EE-Welt mit erschlagen. Ich wäre so gern nochmals Student, wenn ich das so sehe.
Werde das video speichern, fuer meiner Kinder zu sehen, in 10 Jahren. Einfach super. Vielen Dank.
Ich weiß ja nicht... normalerweise wird das in der Schule beigebracht. gehen deine Kinder zur Schule?
in 10 Jahren ist das ein guter Beitrag für das Deutsche Museum
@@n1vca Ganz sicher nicht. WR, GR, FU , DC DC Wandler, AC Wandler das geht seit Anfang der 90. Jahre erst richtig ab. Da ist noch viel Luft nach oben. Siemens und ABB üben seit 30 Jahren und der Vorsprung von Danfoss wird immer größer. Bei WR von PV Anlagen ( SMA ) sind sie schwächer.
AC Wandlung auf DC in Akku zu DC auf AC 400 V Drehstrom ca. 20% Verluste .
Das macht bei 2 Hub am Tag bei nur 1 GWh ( Akku) mal 365 Tage * 10 Jahre mit 15 Cent ( Lastspitzen Preise Börse Leipzig Minimum = ( bei 19% anstatt 20% =
10.000 kWh je Hub * 2 * 365 Tage * 10 Jahre *15 Cent = 10.950.000 €
Glückwunsch zu diesem sehr guten Überblick über Multilevelumrichter und deren Einsatzmöglichkeiten zusammen mit Batteriesystemen.
Die Multilevelstromrichter werden sich Schritt für Schritt immer weiter verbreiten, die zu überwindenden Hürden hat Prof. Hiller sehr gut beschrieben!
Danke Marc! 😊
Danke, dass Sie für dieses Thema Prif. Hiller zu Gast hatten!
M. Glinka
Wieder ein Super Beitrag, genau dieses Thema beschäftigt mich auch gerade bei der Auswahl eines Heimspeicher. Welches System kann es werden und wo liegen jeweils die Vorteile. Die Kosten sind hier ein sehr entscheidender Faktor, im zusammenspiel mit dem Wirkungsgrad kommt es hier über die Betriebszeit zu teils erheblichen Unterschieden. Am Ende ist ja auch die Frage der Zuverlässigkeit ein Punkt, wenn mehr Teile verbaut sind, dann können auch mehr Teile Schaden nehmen. Dann ist ein Komplexes System, siehe SAX, eventuell am Ende nicht wirklich besser.
Es gibt bei dem Thema im Hinblick auf BEVs potentielle Vorteile, die hier nicht alle angesprochen wurden, oder teils nicht genug betont wurden:
1. Safety: Ich kann eine Hochvoltbatterie damit aufbauen, die nur in den seltensten Fällen überhaupt Hochvolt liefert, nämlich wenn die E-Maschine danach fragt. In der Grundstellung kann jedes Level überbrückt sein, so dass es nirgends hohe Spannungen geben kann.
2. Dadurch, dass der Wechselrichter wie ein allmächtiges BMS wirkt, kann ich auch parallel zum AC-Hochvoltbetrieb einen Teil der Level nutzen, um Gleichspannung zu entnehmen. Damit könnte man das Bordnetz betreiben. Die Zellen, die an beidem teilnehmen, bekommen dann im AC-Betrieb ein etwas geringeres Gewicht, damit sie nicht überlastet werden.
3. Nach meinem Verständnis müsste sich der Onboard-Charger einsparen lassen, weil ich zumindest einphasiges AC direkt auf die Batterie-Inverter-Kombi schicken kann.
4. Ich kann explizit ganz heterogene Zellen mischen: Groß mit klein, alt mit neu, Highpower mit Hifghenergy. In einem Neufahrzeug kann ich größere Zellen dort verwenden, wo viel Bauraum ist und zusätzlich kleinere Zellen in engerem Bauraum dazu nehmen.
5. Ich kann die Heterogenität bei der thermischen Belastung mit berücksichtigen: Hotspots im Batteriepack treten oft erstmal lokal auf. Dann schont man halt erstmal diese Zellen, indem man sie weniger bestromt. Das ganze Thermomanagement kann heterogener werden!
Ich wette es gibt noch mehr Vorteile. Das Thema ist vor allem irre komplex, aber da wir in Deutschland die meisten Innovationen in der Zellentwicklung mit großem Stolz verschlafen haben, aber andererseits Komplexitätsweltmeister sind (denkt mal an die Verbrennermaschinen mit Turboaufladung, Einzeleinspritzung, Abgasrückführung, Nockenwellenverstellung, Abgasnachbehandlung und dann das ganze noch im Hybridbetrieb! 🤯), sehe ich hier noch die Möglichkeit, dass von uns eine echte Innovation auf Systemebene kommen kann.
Es ist unheimlich viel zu tun, wenn man das umsetzen will, aber wenn man den Weg geht, bin ich sicher, dass man letztenendes ganz viel vereinheitlichen, standardisieren und dann auch einigermaßen günstig produzieren kann.
Moin Daniel 👋 moin Patrick 👋 Grüße aus MeckPom 😎 schönen Sonntag euch 🙂
Einfach toll eure Videos !
Die SAX-Power GmbH baut bereits Multilevelumrichter in der Batterie integriert für die Netzanwendung und nennen das AC-Speicher. Tolles Video.
Edit: Kommentar geschrieben, bevor ich bei 36:00 angekommen bin.
Leistungselektronik? Erst mal liken und dann anschauen.😃
Zuerst Podcast anhören und dann bei RUclips liken 👍
Herzlichen DANK !!!
Bei den "90% der Verluste gesenkt" geht es wohl um die 5% Verluste bei 95% Wirkungsgrad auf 99,5% Wirkungsgrad gesteigert. Die Differenz von 4,5% mehr Wirkungsgrad sind 90% weniger Verlust. Tja. Die 90% wirken werblich GROß.
Mathe vs Marketing 😢😂😂
Sehe ich auch so. Dazu kommt noch, dass dieses Prinzip nach Aussage von Prof. Hiller auf AC-Kopplung angewiesen ist, wo also beim Heimspeicher die Leistung trotzdem 2x über diesen WR drüber muss und 1x über den "gewöhnlichen" PV-WR. Also spricht man am Ende dann doch über bestenfalls 96%, und das lediglich einphasig.
Wenn ich das vergleiche mit unserem 97+% Wirkungsgrad des DC-gekoppelten Heimspeichers, (3-Phasig), sehe ich den Vorteil nicht wirklich, vor allem weil es dann noch mehr kostet.
PV-Wechselrichter haben 2014 schon 98% Wirkungsgrad geschafft. Viel Reklame-Dampf ohne Fakten und Substanz.
genannt ist BIS ZU 90 %, da ist erstmal nichts falsches dran und Relativvergleiche sind ein Basiselement von Werbung 🤭
90% weniger Verlust kann ein enormer technischer Vorteil sein, auch wenn es "nur" von 99% auf 99,9% Wirkungsgrad geht. Du musst dann nämlich 90% weniger kühlen und kannst dein System dadurch evtl. komplett anders aufbauen.
6:26 Hatte die Zoe mal eine Zeit lang, Stichwort "Chameleon-Charger".
Deshalb pfipt es dann beim Nachbar 😂 und die Zoe ist eine ladezicke
Sehr toll aufbereitetes Video. Ich sehe den grössten Vorteil von Multilayerwechselrichtern dass man im 2 Batterylife Bereich verschiedene Zellen zusammenschalten und ggf auch austauschen kann. Dadurch könnten auch die Mehrkosten für die Wechselrichter kompensiert werden
3:00 Ein riesiger Vorteil von AC ist auch die einfache Schaltbarkeit. Bei AC erlischt der Lichtbogen selbstständig, bei DC ist es gerade bei höheren Spannungen deutlich komplexer einen "einfachen" Schalter zu bauen. Auch bei Kurzschlüssen z.B. auf der Übertragungsstrecke ist DC viel gefährlicher, weil der Lichtbogen entlag des Netzes zur Quelle "zurückwandern" kann.
Man verwendet hier nur elektronische Schalter ohne Lichtbogen.
Hallo Daniel und Patrick.
Mahle und Vitesco entwickeln gerade gemeinsam einen neuen magnetfreien Motor im Leistungsbereich bis 350kW. Der soll wohl noch mal 30% kompakter werden und eine Reduzierung des CO2-Fußabdrucks um 40% ermöglichen.
Ich kann mir vorstellen, dass diese Technologie künftig große Bedeutung bekommen kann. Wäre bestimmt interessant, darüber Neues zu erfahren und mich würde auch interessieren wie sich Mahle in dieser Technik von ZF abgrenzt, die ja auch etwas vergleichbares haben.
Vielleicht kann man ja einen Gesprächspartner von Mahle oder Vitesco für den Podcast gewinnen?
Sehr interessanter Beitrag 👍
Alle sprechen im eAuto vom Hochvolt-Akku und seinen Kosten und Defekten.
Aber die Autos werden älter.
Auch Gebrauchte E-Autos sind wichtig - sonst Funktioniert der Markt nicht!
Betrachtet mal die Kosten von OBC, Leistungselektronik, Klimakompressor ...
Zur Zeit repariert kaum jemand diese Bauteile .
Die Leistungselektronik kann schnell 7000€ als Ersatzteil kosten, der OBC 11kw ca. 6000€. Damit sind wir sehr schnell beim wirtschaftlichen Totalschaden.
Gewisse Hersteller mögen solche Ersatzteil-Preise aufrufen. Aber die spielen hinsichtlich ihrer Anteile am Weltmarkt für BEV keine Rolle.
Leistungselektronik ist nicht so teuer. Wer 6000€ für einen 11kW OBC bezahlt ist auf einen Betrüger hereingefallen.
Fiat 500e, Zoe, ALLE VW, auch Hybrid, mag sein daß es hier und da noch ein paar Prozente gibt 🤷♂️ aber sonst sind dies die Listenpreise
@@HeidiGrond-BehlingFragen Sie mal bei BMW, Audi, VW, Mercedes und Co., was ein neuer Motor und ein neues Getriebe kostet. 😂
Bei Tesla MS hat vor 8 Jahren ein 11 kW OBC mal etwa 2.500 € gekostet. Dürfte heute viel günstiger sein.
Das Thema "Motorinverter als Onboardcharger" wurde mMn unzurreichend erläutert. Ich kann auch einen Transformator in Verbindung mit dem Motorinverter nutzen. Das ist keine Argumentation. Defacto hat Continental in einer der erste Zoe-Modelle einen genau so gelagerterten Aufbau geliefert. Resultat waren bis heute von keinem anderen Fahrzeug wieder erreichten 43kW AC-Ladeleistung, OHNE einen monströsen und überteuerten OnBoard-Charger zu benötigen. Das ist nMn viel verschenktes Potential.
Ich denke da spielen eher andere Dinge eine Rolle: Die Plattformen sollen global verkauft werden. Und jede Region hat seine eigenen Regeln, was zu tun ist und was verboten ist. Darum wird der Kunde selbst in der 100k€+ Oberklasse mit lausigen 11kW abgespeist. Weil wieder die Erbsenzähler die Oberhand hatten.
Man stelle sich vor, wie viel städtische Ladeinfrastruktur wir haben könnten, wenn alle BEV mit 43kW laden könnten. Die CPOs bräuchten keine DC-Säulen mehr kaufen, sondern "nur" verstärkte Wallboxen. Das würde die Investition für einen Ladepunkt um 20.000-30.000€ reduzieren! Man könnte also 3 mal so viele Lademöglichkeiten mit sinnvoller Ladeleistung anbieten, ohne dass extra Hardware auf die Straße gestellt werden muss, die im Auto EH SCHON verbaut ist und beim Parken sinnlos rum-idled.
Yep. Der Zoe hat keine galvanische Trennung zwischen Netz und Batterie und darf dennoch hier herumfahren und auch laden. Geht also auch ohne
Der Anwendungsfall ist doch viel größer. Es geht ja um die Elektrifizierung ganzer Energiesektoren. Und hier wird es genug Nischen geben, in denen man es so genau protokollieren und regeln will/muss (erhöhte Sicherheitsanforderungen z.B.).
Ich bin so naiv und haben gedacht Multilevel wäre standard, wo ein D/A Wandler mit Hilfe von Software einen fast blitzreinen Sinus erzeugt, der mit einem kleinen verlustarmen Low-Pass-Filter (EMV) den induktiven Motor ansteuert. Alles andere ist ja wirklich signaltechnische Grobmotorik.
Was natürlich bei einer individuellen Elektronik pro Zelle sehr vorteilhaft ist, ist tatsächlich daß man sich Zellelselektion quasi sparen kann, weil die Elektromik das alles ausregelt. Nur was ist mit einer defekten Zelle, die z.B. temperaturabhängig mal komplett und mal nur halb ausfällt, bzw. geringere Ströme liefert. Direkt überbrücken könnte kritisch werden, weil die dann ggf. wieder unter bestimmten Temperaturverhältnissen z.B. nierderohmiger wird und dann bei Überbrückung plötzlich kurz schließt und massiv Wärme erzeugt. Mir fehlt gerade die Vorstellung wie man so etwas in einer Serienschaltung konkret angeht, wenn die Zelle defekt ist, aber nicht ganz ausgefallen ist?
Oder sind die Module so aufwändig mit einer Matrix verdrahtet, daß man jede Zelle beliebig in eine andere Serienkette einschalten kann, damit der ganze Strang nicht wegen einer Zelle tot ist? Das wäre doch ein völliger Overkill und ab einer gewissen Spannung kritisch und ein ernsthaftes Sicherheitsproblem.
Die Hörerfrage der Östereicherin war auch sehr interessant ... wenn man einmal einige hundert Volt DC hat, dann ist es natürlich nicht so sinnvoll, damit den sehr verlustbehafteten AC Charger zu nerven, wenn man es vermutklich mit einer entsprechenden DC-Ladestation, wo hochfrequente sehr effektive DC-DC-Konverter den Job der Anpassung zu den extrem dynamischen DC-PV Spannungen erledigen könnten. Ich muß mir mal das Blockschaltbild und die Kommunikation so einer DC-Ladestation ansehen, denn das muß doch irgendwie gehen ohne immer wieder auf diese idiotischen 50Hz wandeln zu müssen.
Ich finde es immer faszinierend, daß wenn ich nach dem AC-Ladvorgang mein Ladekabel in den Frunk lege und sich unter Haube fast so viel Hitze staut, wie beim Verbrenner. Hier ist also noch sehr viel Potential zur Reduktion der Ladeverluste, wenn die Hitze so deutlich spürbar ist. Heiße Elektronik gibt mir immer ein ungutes Gefühl, weil ein Teil der Elektronik bei Erwärmung extrem altert und irgendwann ausfällt - aber ich gehe mal davon aus, daß die dafür ausgelegte Leistungselektronik ist, schließlich habe ich 7 Jahre Garantie, weil es kein Deutsches Auto mehr ist.
Defekte Zellen/Module werden durch ein zusätzliches Schaltelement deaktiviert.
@@egnegn123 Genau darauf war meine Frage ausgerichtet ... Zellen sind nicht immer von heute auf morgen ganz tot.
Besteht hier nicht die Gefahr, daß sich temperaturbedingt die Zelle wieder beleben kann und dann im Kurzschluß-Modus Probleme bereiten kann? Ein Akku ist schließlich kein Kondensator, den ich auch mit wenigen Bedenken jederzeit bei Entladung kurzschließen würde.
Zum Glück sind Schalt-FETs inzwischen sehr niederohmig, daß die bei dem Strom, der über so einen Hochspannungsstrang fließt, bei 400V Technik oft 96 Zellen in Serie, die thermische Verlustleistung so gering ist, daß der Halbleiterschalter kaum Raum beanspruchen muß.
Die Frage war eher, gibt es mit den überbrückten Zellen wirklich nie Probleme, also bleiben die wirklich dauerhaft so tot, wie wir hoffen, auch wenn da noch temperaturabhängige Prozesse drin stattfinden können, die die Zelle physisch deformieren können, oder beiben die immer ideal stabil im toten Zustand, weil ja auch keine Ladestrom mehr zufließt?
Ich habe vor ein paar Jahrzehnten manchmal für tot geglaubte Akkus durch reversible Spitzenspannungen (also verpolt!), bis wieder Strom geflossen ist, diese für einen längeren Zeitraum zum Leben erwecken können, deshalb habe ich seit der Erfahrung etwas mehr Respekt für Zellchemie, die nicht immer so einfach in Funktioniert oder ist komplett tot einzuordnen ist. Ebenso ist jedem Alt-Handy-User bekannt, daß Zellen bei Kälte völlig absaufen, aber bei Wärme so tun, als wenn nie etwas gewesen wäre ... daher die Frage, ist komplette Überbrückung dauerhaft zu verantworten oder nagelt man sich da evtl. ein Ei auf die Schiene?
@@n1vca Kurzschlüsse in Li-Zellen entstehen in der Regel durch Dendriten. Bei hohen Strömen brennen diese einfach durch und das Problem behebt sich von selbst. Des weiteren haben Rundzellen, so wie bei SAX genutzt oft eine eingebaute Sicherung die durchbrennt, oder einen externen Sicherungsdraht am Anschluss der durchbrennt. LFP Zellen sind da in der Regel sehr unkritisch.
Defekte Zellen kann man auch durch das Monitoring das sowieso nötig ist, um die dynamische Nutzung der Restkapazität zu steuern, erkennen und damit von der weiteren Nutzung ausschließen.
@@egnegn123 Vielen Dank für die Info. Mit derartigen internen Schutzmechanismen ist so ein Prozeß dann wirklich völlig unbedenklich. Ohne diese physischen Maßnahmen innerhalb der Zelle selbst würden vermutlich viel häufiger Unfälle entstehen ... macht absolut Sinn 👍
Als ich eine PV-Anlage kaufen wollte, wollte ich die Anlage für BiDi-DC ready haben. Die Verkäufer sind mir alle abgesprungen, hätte ich denen noch vom Multilevel- Wechselrichter geredet, dann hätten die am Telefon gleich aufgelegt!
Ja, so was gibts nicht. Selber bauen. Wenn Du fertig bist verkaufen. Kannst reich werden damit.
Ich höre Gleichrichter und habe sofort Electroboom im Kopf "FULL BRIDGE RECTIFIER!!!!!" :) Ich muss mal RUclips abschalten, aber erst nach diesem Video.
Wenn Wechselrichter und Zellen so miteinander Verknüpft sind, macht das auch Probleme in Punkto Reparatur und Erweiterbarkeit. Die Entwicklung geht immer weiter. Will man Akkukapazität nachrüsten, muss das wieder mit Genehmigung des Netzbetreibers und Installation durch einen Elektriker erfolgen (wegen Leistungsänderung). Außerdem hat damit jede Phase ihre eigene Batterie, was im Inselbetrieb ungünstig werden kann, wenn nicht alle Phasen gleich belastet werden, also unterschiedlich schnell entleert werden.
Vielleicht kann man Elektronik und Zellen im Gegenteil auch besonders gut trennen und reparieren? Vielleicht ist das sogar eine der Ziele für das Konzept? Anders als bei einem verschweißten Batteriepack kann man bei diesem Ansatz eine einzelne Zelle austauschen, sogar gegen eine mit höherer Kapazität, wegen gleichbleibender Spannungskennlinie bei unterschiedlicher Kapazität. Wenn Sie die Kapazität ändern, müssen Sie nicht die Leistung ändern.
die Erweiterung kommt zu tragen, wenn die Preise fallen. Aktuell bin ich beeindruckt das 100Ah 12V Li Batterien statt 330€ nur noch 180€ kosten. Bisher nur bei den "billigheimern" aber das heißt für mich, das die Zellpreise massiv gesunken sind (Laut CATL ist die Produktion YoY auch um 50% billiger geworden). Ich finds geil, denn jetzt steht viel Speicher nix mehr im Weg.
Es gibt schon Zellen mit mehr als 300Ah unter 100 Euro. Ein Austausch einer einzelnen Zelle macht nur im Reparaturfall Sinn. Für höhere Kapazität müsste man jeweils alle Zellen tauschen. Die Multilevelsysteme verwenden in der Regel kleine Zellen.
Man könnte bei ungleicher Belastung der 3 Phasen die Speicher auch per DC koppeln, wenn wie bei SAX 48 V Module verwendet werden.
@@egnegn123 die einzelnen Zellen ändern ja dauernd ihr Potential. Da lässt sich von außen nichts DC koppeln.
Ist Siliziumcarbid imFahrzeugbau und im PV-Bereich eigentlich Standard?
Noch nicht
Wird es langsam, zumindest in Fahrzeug-Invertern. SiC ist teurer als Si, daher dauert es etwas.
jein. Sic braucht man meines wissens nur bei hohen spannungen, die durch GaN nicht abgedeckt werden. auf der anderen seite treibt infineon die GaN schaltfrequenzen schon auf über 1MHz was darauf hindeutet, dass diese sehr kleine verluste haben und mit kleineren filtern auskommen was dann auch billiger wird. im PV bereich brauche ich keine switches, die über 600V bedienen können. damit wüsste ich nicht ob SiC da noch einen anderen sinn machen könnten.
beim fahrzeug ist vermutlich auch nur eine frage, ob die akkus auf ca. 400V oder 800V ausgelegt sind.
Sehr interessant eure Inforeihe!
Die DC-Ladetechnik würde mich interessieren, was passiert an Kommunikation zwischen Auto und Lader wenn ich DC schnelllade?
Beim Elektrolyseur, der ja Strom verbraucht ist die Anode der Pluspol. Bei der Batterie ist die Anode der Minuspol!
ist kein Sprachwirrwarr - sondern resultiert aus der jeweiligen ‚Blickrichtung‘ -
von innen vs von aussen.
Bei Röhrenverstärkern auch, deshalb war ich hier auch erst mal sehr verwundert.
Zur CCS Kommunikation haben wir mal einen Vortrag gehalten: ruclips.net/video/Bc7lXPGtLXY/видео.html
möglicherweise könnte man so einen multilevel umrichter "dumm" mit einem bitshifter machen, der ein bit im kreis rumshiftet und ein comperator zwischen soll und ist signal entscheidet, wann der nächste shift stattfindet. und über einen schnellen minispeicher der mit dem ausgang des bitshifters gekoppelt ist bekommt man die diigitalen signale für die GaN oder SiC switches.
da die Schaltfrequenzen nicht so hoch sind, kann man diesen zuordnungsspeicher auch noch dazwischen updaten, falls man die zellen anders verschalten will weil man die belastung der unterschiedlichen zellen ändern möchte.
man kann den ganzen steuerkrempel wohl auch in einen billigen ICE40 fpga reinstopfen.
Die Steuerelektronik ist eher das kleinere Problem.
Mega, was noch an Entwicklungsschritten möglich ist. Klar ist bei der prozentualen Verbesserung der Vergleich zu eher schlechteren der herkömmlichen WR gezogen worden. Aber wie elegant das Problem der aueinander laufenden Batterien behoben wird.
@@andreasalterbaum4844 Im Film "SAXPOWER 230V AKKU WECHSELRICHTER" findet man mehr Informationen zur Funktionsweise.
Starke Zellen im unteren Bereich der Sinuswelle verwendet und damit länger entladen, schwäche Zellen in der Nähe der Spitze und damit kürzer entladen. Mit der Zeit gleicht sich damit der Ladestand der Zellen an.
Was ich beim Wirkungsgradvergleich klassischer Wechselrichter zum Multi Level Wechselrichter nicht verstehe: Bei 400V habe ich beim klassischen Wechselrichter einen Halbleiter an dem z.B. 0,6V abfallen. Beim ML WR habe ich bei LFP Zellen über 120 Halbleiter an denen 120 * 0,6V abfallen, also 72V. Wie kann ein ML WR da noch einen höheren Wirkungsgrad haben?
Das Thema ist etwas komplexer - Verlustleistung ist Spannungsabfall * Strom zum Quadrat. Halbiert man den Strom, hat man nur noch ein Viertel der Verlustleistung. Ausserdem hängt auch der Spannungsabfall selber über den Widerstand der Halbleiter vom Strom ab. Dazu kommen dann noch die Schaltverluste.. also da muss man wirklich schon sehr viel genauer hin schauen, um den Wirkungsgrad zu vergleichen.
@@EinzigfreierName Ja, aber bei meinem Vergleich ist in beiden Fällen der Strom identisch. Er spielt damit beim Vergleich keine Rolle.
Für moderne Wechselrichter werden generell MOSFETs eingesetzt und die haben entgegen den (sehr viel) früher verwendeten Bipolartransistoren keinen festen Spannungsabfall, wenn sie durchgeschaltet sind, sondern verhalten sich wie ein Widerstand. D. h. je nach dem, wie stark ich ein Bauteil wähle, kann ich Spannungsabfälle im mV-Breich haben, die dann zu sehr hohen Wirkungsgraden führen.
@@leyonardo2000Nein, ich muss ja 100 MOSFETs schalten, die ALLE einen Widerstand und damit Spannungsabfall durch Strom haben.
@@martinkobil Ja, bzgl. des Stromes hast Du recht. bei konventionellen Wechselrichtern hätte man immer mindestens zwei Halbleiter im Strompfad, bei dieser Mulitlevel-Technik wären es zwei pro Zelle (wenn ich das Konzept richtig verstanden habe). Und ja, durch alle fliesst dann der gleiche Strom. Aber der Spannungsabfall spielt sich in anderen Größenordnungen als von dir angenommen ab, denn der Widerstand der Halbleiter im eingeschalteten Zustand bewegt sich im Milliohmbereich. Trotzdem wäre er dann natürlich bei 100 Zellen in Summe hundert mal höher und damit auch die Verlustleistung. Jetzt kommen allerdings die Schaltverluste ins Spiel, die eine viele größere Rolle spielen, als die "statische" Verlustleistung durch den Widerstand der Halbleiter. Und an der Stelle kann man bei dieser Multilevel-Technik halt einiges optimieren. Es wäre nett, mal eine echte Schaltung mit echten Zahlen dazu zu sehen...
Wie muss ich mir das dann vorstellen:
Solaranlage bringt DC vom Dach in den WR, der den direkt ohne hin und her wandeln in meine DC Batterie speichert. Also keine Verluste an der Stelle.......Warum kann ich dann den DC Strom aus dem Heimspeicher nicht OHNE Umwandlung zu AC wieder in mein DC Auto laden?
Was ich mich immer frage warum gibt es kein Modul welches das Fahrzeug über pv Module DC lädt? Es wäre doch unheimlich einfach die Garage mit 4-6 Panelen auszustatten und die Spannung auf die auf die benötigte Spannung des Fahrzeugs anzuheben. Selbst wenn das nur einen Wirkungsgrad von 70-80% hätte.
Welchen Vorteil würde das bringen? 70-80% Wirkungsgrad klingen danach, dass es über bestehende Lösungen effizienter geht. Dann gäb's keinen Grund, sowas (über Bastlerlösungen hinaus) herzustellen.
@@matthias4 Die Intention dahinter ist absolut verständlich. PV erzeugt Gleichstrom und ein Akku wird mit Gleichstrom geladen.
Mit der Multilevel-Technik könnte man tatsächlich mit sehr hohem Wirkungsgrad fast beliebige Ausgangsspannungen und -ströme direkt in den Akku laden, auch wenn die Sonne mal etwas verdeckt ist und ohne, dass man dafür einen Zwischenspeicher braucht.
Der Wirkungsgrad dabei wäre sicher nichz´t bei 70-80% sondern eher jenseits von 95%.
@@leyonardo2000ML macht keine Spannungswandlung sondern schaltet nur Komponenten in Reihe. Für ein direktes Laden von PV müsste man also statt Batteriezellen/Module die in Summe eine höhere MPP Spannung haben als die maximale Ladespannung des E-Autos an den ML Inverter anschließen.
Nachteil ist dass man die Energie die man nicht zum Laden braucht verliert. Da ist es besser einen zentralen Speicher für das Haus zu installieren und dann das E-Auto direkt daraus zu laden.
@@egnegn123 Der Multilevelkonverter kann natürlich momentan nur in eine Richtung arbeiten und ist dadurch überhaupt nicht in der Lage den Akku zu laden. Ich habe zudem oben nicht alle Aspekte angesprochen, die relevant wären und habe von "könnte" geschrieben. Denn es ging ja eher um die prinzipielle Möglichkeit, ob das machbar wäre. Ja, falls man aus Solarzellen laden möchte, ließe sich das durchaus im Wesentlichen mit Softwareaufwand realisieren.
Der ML-Wandler schaltet zwar die einzelnen Zellen in Reihe, kann aber auch jede Zelle aus der Reihenschaltung entfernen. Dadurch ist er in der Lage eine Spannung einzustellen, die etwas unterhalb der PV-Spannung liegt und somit den Ladestrom bestimmen kann.
Wobei wir beim MPP wären. Jeff geht davon aus, einfach ein paar PV-Module zu verwenden um daraus das Fahrzeug zu laden. Da besteht schon das Problem, dass keine konventionelle Anlage nur aus PV besteht und somit für den Hersteller des ML-Wandlers keine Motivation eines solchen Anschlusses besteht. Aber dies einmal nicht berücksichtigt, könnte die MPP-Funktion durch den ML übernommen werden.
Somit würden nicht alle Zellen gleichzeitig geladen, aber das kann man ja durch internes Umschalten der Zellen im Zeitmultiplex erledigen.
Alle Leistungsbauteile wären vorhanden und da der Wandler softwaredefiniert ist, kann alles dementsprechend gesteuert werden. Die MPP-Funktionalität müsste in der Software nachgerüstet werden.
Allerdings könnte die fehlende galvanische Trennung gegen Vorschriften verstossen.
Ich halte es unabhängig davon aber auch für sinnvoller, die PV in einen Homespeicher arbeiten zu lassen, da dann die überschüssige Energie genutzt werden kann.
@@leyonardo2000 Für direkte PV-Ladung kann der MLI Invertergenau soviele PV-Module in Reihe schalten so dass die MPP Spannung ungefähr zur Batteriespannung passt. Das hat aber den Nachteil der parallelen Verkabelung.
das hört sich sehr ähnlich an wie das system von enphase, die auf der speicherseite kleine "wechselrichter"einheiten verbauen und kombinieren. damit sind die speicher zeitlich beliebig erweiterbar. vielleicht gibt es dazu schon erfahrungsberichte🐸
Beim Enphase System arbeiten, meines Wissens, mehrere Standard-WR mit kleiner Leistung parallel auf einem Level. Also jeder WR liefert die vollen 230V Wechselstrom. Beim Multilevel-WR werden wie der Name sagt die einzeln Spannungslevel zu 230V Wechselstrom kombiniert.
Eine Nachfrage zu der Frage ab 7:35: Ein Hybrid WR zeichnet sich ja dadurch aus, dass man direkt eine Batterie per DC koppeln kann. Wo liegt der Unterschied zu einer Autobatterie? (Ausser dass die Batterie dort noch 4 Räder hat)? Das ist ja Stand der Technik im Heimbereich, das Einzige was noch fehlt ist die Kommunikationsschnittstelle mit dem Auto.
Die "Wechselrichter-Technologie" steckt ja nicht nur in der E-Mobilität und Photovoltaik, auch die Steuerung von Synchronmotoren profitiert enorm von der Entwicklung. Man merkt's am ehesten an den Haushaltsgeräten, die als "Bürstenlos" (Föns...) gekennzeichnet sind. Das sind die billigeren Leistungs-ICs die das ermöglichen und damit nicht nur wartungsfreie Motoren ermöglichen, sondern auch nochmal ein bisschen Wirkungsgrad rauskitzeln. Klassische Umrichter erzeugen dabei keine Spannungsniveaus durch Multilevel und/oder Filter, sondern geben die Drehzahl durch die Phasenverschiebung vor. Ist aber eigentlich kein Unterschied, sondern nur ein anderes "Programm" .
Aber mit am Wichtigsten sind die Inverter bei der Wärmepumpe, weil sie damit die Wärmepumpe in die Lage versetzt, sich ohne (verlustbehaftete) Taktung an ein bestimmtes Leistungsniveau anzupassen.
Deswegen haben die Wärmepumpen-Heizungen auch gegenüber den ersten Generationen in den 1980ern heute deutliche Effizienzvorteile.
Eigentlich ist es Alptraum für die deutschen Ingenieure und Mittelständler in diesen Arbeitsgebieten, dass ihr Heimatmarkt so von Mythen vergiftet ist... und von deutschem Kammerunwesen. Es ist trotzdem keine Raketentechnik, muss aber so bezahlt werden...
Darüber schreibe / arbeite ich in meiner Bachelorarbeit🎉
Hatte ich auch, aber vor 17 Jahren 😊
@@canadianpoweredcamp2781Wäre spannend beide zu vergleichen. Mal schauen, was sich verändert hat, in der Zeit. 😊
@@ralffischer3965 Sehr viel!
Zum Beispiel wird man mit GaN-Transistoren Möglichkeiten haben, an die vor 10 Jahren kein Mensch in seinen feuchten Träumen je gedacht hat!
Hier im Einfamileienhaus habe ich seit Jahresanfang so einen SAX-Power Speicher mit 5 kWh Kapazität. Der überbrückt mir im Normalfall locker eine Nacht und wird am nächsten Tag mt dem PV-Output wieder aufgeladen, solange es einigermaßen hell wird. Nur gerade jetzt, wo es häufig den ganzen Tag regnet oder der Nebel nicht weggeht, liefert die PV tagsüber nur 5 kWh, und das reicht nicht einmal für den normalen Verbrauch (durchschnittlich um die 10 kWh allerdings mit Schwankungen von 5 bis 20 kWh, je nachdem, was gerade läuft - und dann kann es schon mal sein, dass der Speicher am späteren Abend schon leer ist, dann muss ich, bsi im Morgen die PV wieder anspringt, meine nächtlichen 2 kWh ais dem Netz holen. Das war bisher an drei Tagen der Fall udn eigentlich immer, weil es am Tag davor nicht richtig hell wurde und der Speicher nicht voll wurde. Das mal so zur Einstimmung.
Jetzt aber zur Funktionsweise des Speichers. Der ist nominell an einer Phase angeschlossen, weil irgendwo muss er ja dran stecken. Zum Speicher gehört aber noch ein sog. Smartmeter (das hat nichts mit den ebenfals so genannten Stromählen zu tun, über die man seinen Verbrauch am Smartphone analysieren und beeinflussen kann) und das verteilt im Bedarfsfall die Energie aus dem Speicher hausintern auch auf die anderen Phasen, weil das - smart - alle drei Phasen überwacht. Es verteilt auch die Energie, die vom PV-Wechselrichter kommt - smart - auf die Netzphasen, die Inhouse-Phasen und den Speicher. Dabei werden immer zuest die Inhouse-Verbraucher bedient, als zweite Prio der Speicher und erst, wenn die nichts mehr "schlucken", wird ins Netz eingespeist. Das ist der Charme des SAX-Speichers. Wenn ich mehr Speichern will, weil ich beispielsweise meine Gasheizung durch eine Wärmepumpe ersetze, hole ich mir einfach einen weiteren Speicher und klemme den auch wieder - sinnvollerweise vielleicht an eine andere Phase, um meine Hausinstallation nicht zu überlasten - einfach an. Das Smartmeter erkennt den und nimmt denin sein Verteilspiel mit rein.
Preisvergleich: Ich hatte ein Angebot für drei "konventionelle" LFP-Speicher zu je 5 kWh + Wechselrichter, ca. 21 k€, gleichmäßig auf alle vier Komponenten verteilt (hätte es evt auch günstiger gegeben, aber wurde nur "komplett" angeboten)
1 SAX kostet ca. 4.5 k€, das Smartmeter 0,5 k€, d.h., gleiche Leistung wie oben 14 k€
Installation habe ich jetzt nicht gerechnet, die brauche ich für beide Varianten gleich.
Vorteile des SAX (neben denen, die im Video schon genannt wurden):
1) Bei Vollausstattung nur 2/3 des Preises der herkömmlichen Lösung.
2) Modular erweiterbar, d.h., ichhabe mit einem Speicher für 5 k€ die Lösung, die mir momentan reicht. Sobald ich mehr verbrauche, kommt für 4,5 k€ der zweite Speicher dazu, ggf. irgendwann evt. ein dritter, wenn ich mal ein E-Auto habe, das ich natürlich tagsüber fahre, und wo ich dann in der Nacht schon etwas nachladen will, ohne den Strom aus dem Netz zu beziehen - oder was weiß ich sonst noch?
@@joeviolet4185 Die Verteilung des Stroms auf andere Phasen erfolgt nicht durch den SAX, sondern automatisch rechnerisch durch den saldierenden Zähler.
Die erste Frage, ob die Funktion der Gleichrichtung durch den Onboard Charger nicht auch vom Inverter übernommen werden kann, ist spannend. Genau dieses Prinzip kommt nämlich bei Renault ZOE zum Einsatz. Deshalb ist dieses kleine Auto auch in Sachen Typ2 Wechelstromladen mit 22kw vergleichsweise leistungsfähig. Dies birgt aber, eben wegen der von Hr. Hiller erläuterten nicht vorhandenen galvanischen Trennung, eine Herausforderung, denn aus Sicherheitsgründen möchte eine ZOE an Insel-Solaranlagen nicht wirklich laden. Das Auto mag nämlich beim Laden über den Ladestecker geerdet sein. Aus diesem Grund gibt es eine spezielle Skandi Version des Fahrzeugs, die an die dortigen Bedingungen (Schwimmende Erdung) angepasst ist. Soweit ich weiss hat Renault das Prinzip patentiert.
Dafür hat die Zoe beim AC Laden mit 11 kW Zuhause einen schlechten Wirkungsgrad und der Inverter pfeift sehr. Ich als Kunde würde lieber einen eigenständigen OBC bevorzugen. Aber sicherlich kann man auch den Inverter beim AC-Laden durch technische Kniffe leiser und effizienter machen
@@Julian-ib2iz bei 11kW hat die Zoe R90 den fast gleichen Wirkungsgrad wie bei 22kW (91%). Unter 11kW wird der Wirkungsgrad immer schlechter, aber bei 11kW gehen weiterhin rund 89% der Energie im Akku. Außer wenn der Akku geheizt wird, dann gehen bis zu 3,6kW auf die Akkuheizung. Bei 8A Einphasig reden wir von 68% Wirkungsgrad. PH2 ist da noch ein Ticken effizienter im dem unteren Bereich.
@@ndc5544p Das tönt ja grässlich schlecht. Sind andere E-Autos auch so schlimm?
Grundlegend betrachtet geht es hier um die Herstellung bzw. Lieferkette der passiven Bauelemente der Leistungselektronik (Sic GAN), Dioden etc.
EPCOS, Infineon.... wie sieht's da bei der Beschaffung aus?
Bei Multilevelumrichtern werden sicher keine SiC- oder GAN-Bauelemente zum Einsatz kommen, weil sie die Anforderungen nicht erfüllen.
Die Leistungsschalter müssen nicht schnell sein, arbeiten an geringen Spannungen und müssen sehr geringe RDSON besitzen.
Und sie werden in hohen Stückzahlen benötigt.
Noch ein Frage zum BMS ... wenn defekte Zellen automatisch überbrückt werden, dann wird der Spannungsverlust des seriellen Strangs vermutlich nicht ausgeglichen, weil ein individueller DC-DC-Wandler vermutlich zu aufwändig wäre. Das würde dann aber auch heißen, daß die Verbrauchsanzeige im oberen Spannungsbereich stärker abfällt, als im unteren, wo alle Stränge dazu beisteuern?
Sax Power verwendet im Speicher 120 Zellen. Wenn man jetzt mal einfach einen Spannungsbereich von 3,2V bis 4,0V für den Betriebsbereich der Zellen rechnet, ergibt sich eine Spannung von 384V bis 480V.
Für eine Sinus-Ausgangsspannung von 240V AC braucht man eine Spitzenspannung von 340V, d.h. es stehen bei entladenem Akkustring immer noch 44V und damit 13 Zellen als Reserve zur Verfügung.
Also erst, wenn 13 Zellen herausgenommen werden, wird es problematisch eine erhöhte Wechselspannung von 240V zu erzeugen.
@@leyonardo2000 Interessant, vielen Dank, über den Aspekt, hatte ich noch nicht nachgedacht. So kann man per Power-Komparator und D/A-Wandler die 240V sauber ohne weitere Wandlung sehr verlustarm erzeugen, mit Kondensator oder Transformator vom Potential her trennen/symmetrieren und fertig sind die 240V, bei Bedarf mit ordentlich Wumms. Mein Südkoreaner in 400V Technik kann hier 3KW an der Steckdose, das reicht eigentlich für alles, was mir gerade so einfällt.
@@n1vca Da denkst Du viel zu kompliziert. Es werden einfach so viele Zellen in Reihe geschaltet die zur aktuellen Netzspannung passt. Da wird nichts mit irgendwelchen Kondensatoren/Transformatoren gemacht.
Tatsächlich ist es so dass die 120 Zellen gerade ausreichen um bei Zellspannung von 3 V noch 253 V (230 V + 10 %) ausreichen.
Toller Beitrag und gut erklärt 👍💯😎
Für mich stellt sich aber die nachfolgende Frage:
Besteht bei Multilevel-Umrichtern aufgrund der Komplexität und der Vielzahl von verbauten Komponenten nicht die Gefahr, dass diese störungsanfälliger und weniger langlebig sind?
Es stellt sich die Frage was man unter Komplexität versteht. Ein ML Inverter besteht aus so vielen sehr einfachen Komponente (Schalter) pro Zelle/Module und einem Prozessor der alle Schalter steuert. Das sieht erst mal komplex aus, aber ist es nicht wirklich.
Multilevel wäre dann ja PCM wie in der Audiotechnik, oder?
PCM ist eine Analog-Digital-Wandlung mit Abtastung des Analogsignals (z.B. 44,1, 48 o. 96 kHz) und Quantisierung (8 o. 16 bit). Beim Wechselrichter geht es andersherum.
@@reneh.8817 Ja klar. D/A Wandlung. Ging mir um die Sinusabbildung/Nachbildung!
Zur Ansteuerung wird normal PWM verwendet.
Aus meiner Sicht könnte ein interessantes Anwendungsfeld 2nd life von Packs/Modulen sein. Wäre es möglich/sinnvoll mit ähnlicher Topologie, "nur" mit 10 bis 100 Mal so hohen Spannungen, mittelspannungsgekoppelte Netzspeicher zu bauen?
Danke. zu Inspiration. Ich umgehe Inverter + PC Netzteil, über 12VDC-Bypass. So spare ich fast 40- 50% durch 2 sinnlose Wandlungs- Verlusten. Das PC Netzteil läuft dabei im Leerlauf mit, und übernimmt erst, wenn der Laderegler Ausgang den PC Strom kappt. Eine 24V Split Klimaanlage, da macht das noch mehr Sinn diesen Wechselrichter zu umgehen, um 25% Heizkosten zu sparen (LKW). 24V Kühlschrank, 24V Wasserkocher gibt's ja schon. Mehr dazu auf meinem Kanal. LG Christian Kulmann
Sie haben jetzt keine LKW Klimaanlage in ein Haus eingebaut?
# Die eingebauten FU von Diakin oder Mitsubishi Elektrik sind so gut, da möchte ich sehen, dass der Schrumpel aus dem LKW mithalten kann . Der Motor im Verdichter wird ganz sicher nicht mit 24 DC laufen.
Das ist immer ein Inverter, wenn es eine gute Anlage ist.
Vielen Dank für die wertvollen Infos zum Thema! Habe einen SAX Speicher der ersten Generation (5,2 kWh) seit Sommer ´22 neben meinem Zählerschrank hängen, läuft bisher ohne Probleme. Einziger Kritikpunkt: Die SAX Power App ist "ausbaufähig", angeblich arbeitet man dran...
Die HTW Berlin Stromspeicher-Inspektion hatte den Speicher letztens im Test, bei dem er auch bei der Effizienz sehr ordentliche Werte lieferte.
Ist der SAX ein Multilevel-Wechselrichter?
@@ms-te8gl ja, wie von Prof. Hiller beschrieben.
@@wernervogel1046Hat er auch 90% weniger Verluste, wie beworben? Müsste ja beim HTW-Test einsame Spitze beim Wirkungsgrad sein (was aber vermutloch nicht der Fall ist).
Jetzt wäre natürlich interessant zu lesen was "sehr ordentliche Werte" überhaupt sind.
@@beatreuteler leider werden hier von yt scheinbar keine links gezeigt. Gib mal bei google folgenden Suchtext ein. pv-speicher-von-sax-power-erzielt-spitzenwert-fuer-ac-speicher
Moin,
„Mehrere Dutzend aber sie haben das auf 12 begrenzt“ Der hat mich zum schmunzeln gebracht.
Ansonsten wieder gut erklärt.
Könnte man eigentlich bei Heimspeichern mit dieser Technik auch später noch Akkus nachrüsten?
Grüße
kennta den Unterschied zw. Duzend und einige Duzend? 😮😂😂
Das Konzept ist nicht uninteressant. Allerdings wird hier in den Kommentaren sehr auf dem Wirkungsgrad herum geritten. Da macht es wahrscheinlich wirklich keinen Unterschied, ob diese Technik noch 1% mehr rausholt.
Aber es fällt die "Glättung" weg. Also Spulen und Kondensatoren. Diese benötigen Platz und Gewicht. Und durch mehrere kleine WR könnte in einem E-Mobil der Platz viel effektiver, als durch einen großen Kasten, genutzt werden. Ich vermute, das Autohersteller deswegen durchaus interessiert wären.
Mich würde allerdings auch interessieren, ob die Bereiche Land- und Baumaschinen, für die es, soweit mir bekannt, gar keine technische Lösung existiert, von dieser Methode profitieren könnten. Da heißt es immer, mit Batterien ist das nicht möglich. Genau, wie dies bei LKW's behauptet wurde. Anscheinend war das auch ein Irrtum .
Der Multilevel-Umrichter hat allerdings Nachteile, die einen Einsatz im Auto sehr unwahrscheinlich machen.
Sieht man sich mal das Prinzip von Sax Power an, so verwenden sie eine Vollbrücke (4 MOSFETs) an jeder Akkuzelle. Bei 100 Zellen also 400 MOSFETs. Davon sind immer 200 eingeschaltet und liegen zu den Akkus in Reihe. Trotzdem kann man mit dieser Schaltung nur eine Sinuskurve erzeugen. Für einen E-Motor braucht man aber 3 Phasen. Also 1200 MOSFEs!
Das macht es patz- und kostenmäßig sehr problematisch.
Als Wechselrichter im Homespeicher mit nur einer Phase kann das aber durchaus gut funktionieren.
Schön erklärt, aber auch am Ende wieder komplex, sobald es um das Zielsystem geht von wegen Reinheit des Sinus oder wie viel Kästchen darf noch sein versus der Kernfrage, was dann diese neue Welt / Leistungsklasse noch kosten darf.
Sax ist somit auch eine Mogelpackung, weil deren Werbung den irreführenden Eindruck erweckt, sie bräuchten keinen Wechselrichter mehr, was nach mehr Effizienz klingen kann bzw. den Eindruck erwecken kann.
Heimspeicher made by Sax, schwer zu glauben, wie viel der mehr bringen können soll, aber vermutlich als reine AC Lösung gedacht, wo der Akku direkt ans AC Netz geht und ohne Hybrid WR auskäme.
Ansonsten zu spät und zu wenig, wenn ich mir dann die Kostenseite ausmalen darf. Ein DC LFP Speicher von uns DIYern made in germany montiert kostet aktuell im 15 kWh Pack rund 1100€ auf der Zellseit und auf der GEhäuse und BMS Seite 500€ - vom deutschen Händler mit Rechnung , aber made in China. Sprich 1600€ jeder 15 kWh Blcok. Geht es nun darum, einen Netzwechselrichter von z.B. 4,6 kW (max. Größe in Deutschland aufgrund des Schieflast Limits von 4,6 kW) durch einen Hybriden zu ersetzen, dann kann man auf Basis Growatt Min 4600 von einem 500€ Aufpreisbaustein dafür ausgehen, um einen Hybriden SPH4600 zu kriegen.
Kann ich so schreiben, weil ich genau dieses Upgrade machen durffte, weil 1 SPH 4600 mit 15 kWh zu klein war , um auch noch eine WP im Winter mit Nachtstrom von Tibber zu laden, weil der Hybrid bei 3000 Watt am Limit ist, man so aber auch die Rundstab Empfänger Pflicht Pragraph 14a erneuerbare Träume Gesetz vermeidet, denn unter 4,2 kW interessiert dann nicht.
Kann Sax für unter 500€ also liefern ? 500€ ist mein aktueller Hybridaufpreis.
Bei Hyundai macht das alles die ICCU Einheit Ladegerät, DC DC Wandler, Inverter die Galvanische Trennung erfolgt sowieso in der Batterie über die 3 Schütze. Ich glaube nicht das die dort noch ein Bauteil verbaut haben was die AC Ladung übernimmt weil das auch keinen Sinn macht da ich auch am Ladeport mit dem Adapter oder über die Steckdose im Innenraum 3KW ziehen kann
Glaubensbekenntnis?
Speicherung von Energie ---> Gleichstrom
Einspeisung ins Netz ---> Wechselstrom
Ankommen ins Gerät ---> Umwandulung zu Gleichstrom
Etwas sehr verschwenderisch, da die Energie sich nicht umsonst umwandeln lässt. Zudem kommen noch die Netzteile die in den Geräten stecken.
Verlust = 2x durch umwandlung
Bis Erdöl an den Rädern ankommt, werden 80-90% verschwendet. Ist das ok für Sie?
@@Stefan_Dahn gut, dass ich kaum Erdöl benutze und sehr auf die Umwelt achte. Aber so ist das. Umwandlung von Energie ist halt verlustreich
Bei ML wird nichts 'umgewandelt' sondern Zellen/Module entsprechend des AC Verlaufes in Reihe geschaltet.
Dies ist selbst bei 2 Übergängen effizienter als 1 Umwandlung mit einem konventionellen Wechselrichter.
@@egnegn123 trotzdem passiert dies auch nicht verlustfrei...
@@arekp-l8740 Das habe ich auch nicht behauptet. Da man aber keine Induktiviäten, Kondensatoren und Trafos braucht, sind diese geringer.
Kann die EU Akku Industrie das KW STROMSPEICHER Kapazität alleine in Europa für 70 € das Pack verkaufen?
Nordvolt ist im wirtschaftlichen Schwierigkeiten
Wir sollten für unsere Energiewende sehr schnell den Sonnen und Windstrom der in über dem direkten Verbrauch produziert wird Essentiell speichern können
Wenn wir das die Zukunft nur noch auf Sonne und Windenergie setzen wollen
Mit 70 € je kW Stromspeicher Kapazität werden wir nicht mithalten können
Allerdings könnten Wir für 20 Mrd Euro für wir jetzt jährlich für Minuspreise und abregeln,/ vernichten des Sonne und Windstrom ausgeben müssen
Der Nordvolt einen Großauftrag für mindestens 2 Gigawatt jährlich
Um unseren Überstrom der sonnen und Windenergie speichern zu können
Für 20 Mrd müsste Nordvolt bei 150€ je KW Stromspeicher Kapazität in Stromcontainer produzieren können
Das wären ja nur 300 Millionen Euro für 2 Gigawatt Stromspeicher
Damit könnten wir mindestens bei nur 100 Volllastzyklen 200 kWh Strom zu Minuspreisen verkauften Strom speichern
Den ab geregelten Strom kann so nicht gerettet werden
Ist aber wenigstens nicht so teuer .
Da könnte Habeck sogar 300 € je kW Stromspeicher Kapazität ausgeben
Ohne auch nur ein Cent mehr für die Stabilität der Stromnetze auszugeben
Somit umsonst.......
Nein, die EU-Akku Industrie kann das nicht (z.B. weil es keine KW Stromspeicher gibt). Es ist aber ohenhin nicht so entscheidend, die abgeregelte Energie zu retten. Wichtiger wäre da der Netzausbau, und dass man den Ausbau von Windkraft da in der Nähe vorantreibt, wo die meisten Mängel herrschen, also z.B. in Süddeutschland. Abgesehen davon habe ich gelesen, dass aktuell niemand auf "nur solar und wind" setzt, nicht einmal Deutschland.
Der Ansatz ist grundsätzlich falsch, weil viel zu teuer. Aktuell werden wir bei den Netzgebühren abgezockt und die Großindustrie bekommt das EXTREM vergünstigt bis geschenkt. Zudem sind die Netzentgelte zeitlich KONSTANT! D.h. wie heute am Sonntag mit viel Wind tagsüber und Börsenstrompreis =0, zahlt Familie Mustermann mit dynamischem Stromtarif immer noch 20 ct/kWh!!! Die Netzentgelte müssen ANTEILIG zum Strompreis berchnet werden, und zwar pro Stunde oder 1/4-Stunde! DAS gibt dann einen Anreiz und verschiebt zeitlich die Maximal- & Minimal-Lasten!
das lesen tut hier etwas weh bei deiner komischen frage. einen stromspeicher gibts nicht, weil man strom nicht speichern kann und vermutlich auch nicht will. bitte den unterschied zwischen leistung, energie und strom lernen und den unterschied zwischen kW und kWh
@@beatreuteler Aha was macht den eigentlich dieser Kanal geladen?
Speichert man hier Bananen
Oder doch Strom ?
Und wenn sie ein e Auto kaufen
Fragen sie dann
Hat das Auto einen Akku von 400 Ah
In 800 Volt
Oder wieviel Packs 280 ah ...
Im übrigen ich war zu faul vorher zu googeln
Wieviel Strom in dieser Batterien gespeichert werden kann
Ach jetzt werden Die bestimmt den Unterschied von Batterie zu Akku nicht kennen
Es ist natürlich ein Akku
Aber hier spricht man umgänglich von Batterie
Obwohl eine Batterie nicht wiederaufladbar ist
Nur ein Akku
@@josefdoll8142 Die wechselnde Verwendung der Begriffe Batterie (angelsächsiche generelle Verwendung, egal ob aufladbar oder nicht) oder Akku (Deutsch) stört mich eigentlich nicht, denn ich bin in beiden Sprachregionen unterwegs. Einzig wenn technisch-physikalische Einheiten notorisch falsch benützt werden (z.B. KW statt KWh) stört es mich, weil es eine Desinformationskampagne ist, die es vielen Laien erschwert, die technische Seite dieser Einrichtungen zu verstehen.
Ich halte auch nicht allzu viel von der Verwendung Ah für die Kapazität von Akkuzellen, da man dann immer zuerst noch die Spannung kennen muss, um überhaupt einen Vergleich ziehen zu können (obwohl die Angabe natürlich korrekt ist). In diesem Punkt gebe ich Ihnen vollständig recht. Aber es ist ja auch nicht so, dass Autoverkäufer jetzt Hochvoltbatterien in den Autos mit Ah als Kapazitätsangabe anpreisen würden. Ich habe es jedenfalls noch nie gesehen.
Die Frage aus Österreich bezüglich solarstrom direkt ins Auto wurde aber nicht wirklich beantwortet.............
Die wirkliche Anwendung kommt bei : Fähren, LKW, Baumaschinen und ähnlichen Anwendungen mit > 500 kWh Akkus, extremer Nutzung an Minimum 300 Tagen im Jahr und Stromabnahme von > 200 MWh p.A.
Der Akku hält mehr Zyklen aus und man verballert weniger Strom bei der Aufnahme und bekommt mehr raus.
Bei einem 500 kWh Akku macht es schon was her, wenn der nach 3.000 Zyklen 50 kWh mehr Kapazität hätte.
Mit Steuerung nach Börsenstrompreis kann man auch ohne PV in der Regel täglich einen Lade-/Entladezyklus fahren, je nach Verbrauchsbedingungen vielleicht sogar fast 2. Oft sind 10+ ct/kWh Unterschied zwischen teuerstem und günstigsten Strompreis. Wir haben oft schon in der Nacht von 0 - 6 Uhr noch relativ günstige Preise, dann 6- 9 Uhr ein Preispeak, dann von 10 - 15 Uhr günstige Preise, von 16 - 21 Uhr wieder ein Preispeak. Wenn man den Speicher im Verhältnis zum Verbrauch nicht zu groß macht, 5 kWh Speicher zu mindestens 10 kWh Tagesverbrauch, dann kann man den Speicher intensiv nutzen.
Mit PV zusätzlich noch PV wie z.B. ein Balkonkraftwerk wird es noch besser, da der Strom dann tagsüber noch günstiger ist.
Es gibt zwei Probleme bei den Wechselrichtern, die Halbleiter altern, durch zu viel Wärme und der Wirkungsgrad erzeugt Verluste, hier wird von nur 5% gesprochen. Dennoch verbraucht ein Wechselrichter immer auch Ruhestrom, da habe ich schon bis zu 10% gemessen. Ja, es waren nicht die teuersten.
Die Idee für Multilevel-WR sind ja nicht neu. Aber das Problem damit ist doch einfach, das die unteren Spannungsniveaus, also die Zellen am Anfang der Reihenschaltung, dramatisch stärker beansprucht.
Das kann man natürlich mit komplexen Schaltmatrixen mindern, aber so einen Kabel- und Halbleitersalat will doch keiner ernsthaft bauen.
Zumal wir da über kleine Verbesserungen der Effizienz an Prozentpunkten sprechen. 95% ist heute ja schon Standard. Da jetzt, auf Kosten der Zellenlebensdauer 4% raus zu klopfen ist behämmert.
Nach dem, was ich bis jetzt in Erfahrung gebracht habe, liegt die Sachlage etwas anders.
Als Erstes wird ein sehr effizientes BMS mit Balancing mit einem Wechselrichter verheiratet. Somit wird die Lebensdauer des Akkus erhöht und nicht etwa verringert.
Zweitens kann und muss die Auswahl der Zellen, die gerade Strom liefern, beliebig geschaltet werden, damit das Balancing optimal funktioniert. Damit ist auch eine stärkere Belastung der Zellen am Anfang des Strings vermeidbar.
Drittens entsteht kein Kabelgewirr, weil die Leistungsschalter millimeternah an den Akkus verbaut werden können und die ganze Verkabelung auf Leiterplatten realisiert werden kann.
Zum Argument des Halbleitersalats muss ich dir allerdings recht geben. Es werden sehr viele Leistungsschalter und die zugehörige Ansteuerung benötigt, die aber entgegen üblichen Invertern langsam schalten und nur extrem kleine Spannungslevel schalten. Das führt dazu, dass die normalerweise sehr hohen Schaltverluste sehr gering werden und fast nur noch Verluste durch den Einschaltwiderstand der Leistungstransistoren entstehen.
Die technischen Vorteile überzeugen mich durchaus.
@@matthiash.4670 Es sind ja mehr Zellen vorhanden als nötig und man kann deshalb die Last der 1. Zelle auf mehrere Zellen verteilen indem man diese immer wieder ausblenden und dann die nächsten verwendet. Man kann sogar die Entladung während einer Halbwelle auf unterschiedliche Zellen verteilen. Anscheinend ist der Takt etwa 5 kHz.
@@leyonardo2000 Ich habe so etwas schon vor 30 Jahren für USV-Anwendungen realisiert und ich kann dir sagen, dass interessanter klingt, als es ist. Um eben die Zellen gleichmäßig verteil zu entladen ist eine komplexe Schaltmatrix notwendig, mit der man quasi jede Zelle mit jeder in Reihe schalten kann, um auf die nötigen Spannungsstufen zu kommen.
Macht man das auf Einzelzellebene, dann braucht man (sqrt(2)*230V) grob 100 Zellen (typische LiIon) um auf die nötige Spitenspannung zu kommen. Das heißt: Man muss eine Schaltmatrix für 100 * 100 Verzweigungswege aufbauen. Das heißt man hat worst case 100 Schalt-FETs in der Reihenschaltung, die weils ihren Rdson Widerstand haben. Man verhunderfacht also die Schaltverluste. Auch bei heutigen sehr effizienten FETs ist das um ein Vielfaches schlechter, als bei modernen trafolosen Wechselrichter Designs.
Dabei muss man die Energieentnahme sehr genau auf Sinusnachbildungsschritt-Ebene messen, um eine brauchbare Entnahmeverteilung über alle Zellen zu realisieren.
Und weil das alles so problematisch ist, haben auch bisher alle Designs die ich kenne auf die Schaltmatrix verzichtet, sondern lassen alle Zellen in Reihe und schalten nur bedarfsgerecht an dem jeweiligen Verzeigungspunkt hinzu. Da könnte man jetzt mit zwei Schalt-Rails tricksen und beliebe Kettenabgriffe machen, indem man Anfang und Ende der Zellenreihe beliebig schaltet. Dann braucht man aber noch immer 200 Schaltknoten, würde sich aber immerhin verzweigungsknoten in einer vollflexiblen Matrix ersparen.
Der Schaltungsaufwand ist noch immer riesig und die Verkabelung probelmatisch, da man nicht einfach Plus/Minus mit großen Querschnitten hat, und dann 98 Balacing-Leitungen mit kleinem Querschnitt, sondern man braucht dann 100 Abgriffe mit dem nötigen Nennquerschnitt.
Die Idee war halt ursprünglich mal "nett", angesichts der heutigen Gegebenheiten mit Hocheffizienten Wechselrichtern, halte ich es für nutzlos.
Und man muss es auch mal prktisch für Produkte betrachten: Heutige z.B. Heimspeichersysteme sind erweiterbar. Das sind sie, weil man Akku-Blöcke hinzu packen kann. +/- verbinden + Balacing-Schnittstelle (meist irgendas serielles) und fertig ist.
Dieses Konzept halte ich allein nur für Groß-Inververter auf Mittelspannungsebene für schon eher interessant. Im Heimbereich oder für EV ist es einfach Quatsch. Aufwand, Kosten, Gewicht - alles ist da im Nachteil. Demgegenüber stehen im Idealfall 4 Prozentpunkte Effizienzgewinn.
@@egnegn123 der Takt muss min. 5kHz sein. Man braucht ja auch 100 Zellen. Aber man kann auch beliebig höheren wählen, hat dann nur mehr Schaltverluste. Und diese sind nicht unerheblich, bei der Vielzahl an Schaltkonten. Siehe meinen vorherigen Post (den YT aber glaube ich wieder weggelöscht hat....).
@@matthiash.4670 Man braucht keine 100 Zellen sondern nur mindestens soviel wie bei minimaler Zellspannung für eine Halbwelle nötig sind.
Soweit ich mich erinnere sind 6 Gruppen zu 20 Zellen installiert.
Suche nach Film "SAXPOWER 230V AKKU WECHSELRICHTER".
Sehr interessante Infos, danke. Allerdings fehlte mir eine detaillierte Diskussion über die Anwendung von ML-Wechselrichtern in E-Fahrzeugen, beispielsweise ob und wie solche Fahrzeuge an DC Schnellladepunkten aufgeladen werden können, wenn nach außen hin gar keine DC Schnittstelle mehr angeboten wird. Und falls man das nach außen hin mit zusätzlichen Gleichrichtern / Umrichtern löst, wie sich das auf den Wirkungsgrad auswirkt.
In einem E-Auto hat man es außerdem normalerweise mit hoher Dynamic des Wechselstroms zu tun (variable Frequenz in einem sehr weiten Bereich, variable Amplitude). Hunderte Wechselrichter synchron mehrmals pro Sekunde umzukonfigurieren ist wahrscheinlich nicht trivial.
Insbesondere aufgrund der Schnelllade-Frage ist für mich zu hinterfragen, ob ML-Wechselrichter für E-Fahrzeugen ein sinnvolles Konzept sind.
Bei der in Europa üblichen dreiphasigen Wechselstromlladung von E-Fahrzeugen wäre außerdem ein einphasig ausgelegter ML-Wechselrichter wohl nicht sinnvoll. Es müsste eine dreiphasige Auslegung sein, damit mit >= 11 kW an AC Ladepunkten geladen werden kann.
In der Schweiz müssen WR zu Heimspeicher bereits ab 2.7KW Nennleistung oder so ähnlich 3-Phasig angeschlossen werden. Deshalb werden diese ML-WR's hier keinen Markt finden, ausser bei Balkon- und vielleicht Camping- Anwendungen.
Für Fahrzeuge sind die Multilevelumrichter nicht geeignet, da sie je Akkuzelle 4 MOSFETs verwenden, von denen immer 2 Stück im Betrieb in Reihe zur Akkuzelle liegen. Alleine bei einem E-Antrieb bräuchte man 3 unabhängige Akkublocks und mehr als 1200 MOSFETs. Das macht dieses Konzept platz- und kostenmäßig uninteressant.
@@leyonardo2000 Sehr richtig. Ausnahme könnten E-Bikes, E-Roller und andere untergeordnete Fahrzeuge sein, die eine überschaubare Anzahl Zellen haben, die jedoch im Vergleich viel härter genutzt werden. Rasenmähertraktoren, Gabelstapler, Kommunalfahrzeuge u.s.w.
@@beatreuteler Genau so sehe ich es auch. Bei solchen kleinen Leistungen könnte ein Multilevelwandler seine Vorteile wirklich hervorragend ausspielen.
Andererseits sollte man den Markt nicht unterschätzen. Die Stückzahlen im Automotivbereich werden noch gewaltig steigen, so dass durch Erhöhung des Integrationslevels auch bezahlbare Elektronikmodule denkbar werden, die sowohl die Steuerung als auch die Leistungskomponenten vernünftig und kostengünstig integrieren.
Die Kombination von Wechselrichter und aktivem Balancing ist für mich eine wirklich hervorragende Idee.
@@leyonardo2000Die drei ML Inverter können meiner Meinung nach auch alle an den gleichen Zellen hängen.
Min. 4:50 Umrichter, welche Frequenzen ändert, nennt man in Allgemeinen *Frequenzumrichter* oder kurz *FU.* (Weill das nicht behandelt wurde, wobei insbesondere ein Sinusfilter ziemlich ins Geld und Gewicht geht.)
Für alle, die sich weiter über *On-Board-Charger* informieren wollen, kann ich diesen Fraunhofer-IZM-Artikel empfehlen: "Mit cleverem Packaging zum On-Board-Charger im Kleinformat"
Oh, ich habe da noch eine Frage fürs Geladen-Podcast: ;)
Wie sinnvoll sind 43 kW *On-Board-Ladegerät (OBC),* für Lkws, Sattelzugmaschinen und E-Trailer als "Landstrom" Lösung?
Die Drehstrom-Ladestationen (AC), privat auch Wallbox genannt, kosten aufgrund derer Einfachheit nur einen Bruchteil der Schnell-Ladestationen (DC), selbst bei den selteneren 43 kW und 63 A Versionen. Neben dem Schnellladen über CCS oder MCS während der Arbeitszeit haben die Fahrer 9 Stunden Ruhezeiten einzuhalten, wo es sinnvoll wäre, deren Fahrzeug möglichst günstig zu laden. Würde das Fahrzeug 8 Stunden mit durchschnittlich 42 kW (1kW Verluste und Lademanagement) laden, würde der Akku 336 kWh mit einem deutlich *'geringeren Preis pro kWh* geladen haben, als beim Schnellader mit der Blockierungs-Problematik. Weil die 43-kW-Ladestationen so günstig sind, können diese preiswert an sehr vielen Lkw-Stellplätzen auf z. B. Autobahnraststätten installiert werden. Mit einem passenden Adapter kann man hier auch Kühlauflieger mit den bisherigen üblichen CEE 32A (rote Steckdose) Anschlüssen während der Standzeit betreiben.
Ich glaube der Professor hat das Prinzip der SAX Technologie nicht verstanden.
Es handelt sich bei der Technik mit nichten um die gewöhnliche Wechselrichter-Technik, sondern um eine sehr intelligente Verschaltung und verschachtelte Ansteuerung einzelner Zellen und Zellengruppen.
Das ist was völlig anderes und funktioniert in beide Richtungen!
Nun mag die Behauptung von SAX von 99% Effizienz auf der Umwandlungsebene übertrieben sein, jedoch wird die Technik durchaus effizienter sein, als die gewöhnliche Wechselrichter-Technik.
Ein Anzeichen dafür könnte auch sein, dass die Solarspeicher, die sie mit der Technik anbieten, mit kleinen Gehäuselüftern auskommen.
Mehr Details findet man im Video "SAXPOWER 230V AKKU WECHSELRICHTER".
@@egnegn123 genau das Video habe ich auch schon gesehen.
Ich habe die Effizienz des Leistungsteils mal mit real verfügbaren Bauteilen durchgerechnet. Wenn man gut erhältliche Bauteile verwendet, die nicht unbedingt an der technologischen Grenze angesiedelt sind, kann man auf jeden Fall über 98% Wirkungsgrad erreichen. Der Vorteil dieser Schaltungstechnologie ist es, dass nicht schnell geschaltet werden muss und damit anders als beim konventionellen Inverter so gut wie keine Schaltverluste auftreten.
Mit modernsten MOSFETs oder auch schon mit Parallelschaltungen sind 99% auf jeden Fall zu erreichen.
@@leyonardo2000 wenn Du die Effizienz berechnen kannst, dann Respekt.👍
Ich habe rein aus meiner beruflichen und technologie-interessierten Perspektive gesprochen.
Mir geht der Beitrag etwas zu sehr ins Detail was die Komponenten betrifft. Erfahrungswerte besonders Langzeit, wären mir lieber. Die Idee als solche ist interessant, aber der Gedanke an viele "billige" Bauteile lässt mich zweifeln. Viele Teile, viele Fehlerquellen...
Was Fahrzeuge betrifft wären mir Gute "Onboardcharger" wichtig, welche die Batterien möglichst schnell AC-laden können, und das in wählbaren Stufen. Es gibt in den Städten einfach wenige Schnellladestationen, und die Geschwindigkeit des Ladens, mal schnell und mal schonend, ist ja für die Meisten sehr wichtig. Außerdem wünsche ich mir ein möglichst einheitliches, einfach und schnell zu wechselndes Batteriepack. Wenn nach 8 bis 12 Jahren der "Batteriewechsel" so teuer und aufreibend ist wie ein Gebrauchtwagenkauf, macht das Ganze "keinen Spaß mehr"...
Und nicht zuletzt: Der Umwelt-Aspekt. Also wenige langlebige, recyclingfähige Teile. Das gilt besonders natürlich für die Akkus. Ich lade lieber etwas öfter, in für mich optimaler Geschwindigkeit, und schone dafür die Umwelt etwas mehr. Zum Beispiel mit Natrium Ionen Akkus, mit denen man bei einfach zu wechselnden "Packs"; die alten Lithium Ionen ersetzen kann.
Die Lebenszeitverlängerung aus dem Thumbnail halte ich für absolut nicht haltbar.
Möglicherweise, wenn der Vergleich ein Betrieb ganz ohne BMS ist.
Eine Vollintegration von Umrichter, BMS und OBC in eine Einheit halte ich auch aus Wartungsgründen für nicht vertretbar.
Na dann frag mal Experten, was die heutzutage zu diesem Thema sagen.
Handyakkus sind auf extreme Leistung ausgelegt und schaffen manchmal noch nicht einmal 2 Jahre. E-Autoakkus haben i.d.R. passives Balancing und haben eine sehr viel höher Lebensdauer (bzw Zyklenanzahl).
Die neuesten Erkenntnisse zeigen, dass Akkus wesentlich länger leben können, wenn bestimmte Rahmenbedingungen eingehalten werden können. Dazu ist optimiertes Balancing für JEDE Zelle die Voraussetzung. Und nicht nur beim Laden sondern genau so beim Entladen.
Multilevel-Konverter können das qasi nebenbei mit den vollen Strömen.
Grundsätzlich ist der Leistungsteil des Akkus wartungsfrei und die Ausfallwahrscheinlichkeit liegt im wesentlichen am qalitativ hochwertigen Aufbau der Elektronik. Wobei sich die elektronischen Komponenten durch die Art der Verschaltung mit den Akkus sogar besser schützen lassen als ein traditioneller Wechselrichter.
@@leyonardo2000 Das Balancing ist heute schon extrem gut. Die Zellen sind bis auf wenige Millivolt gleich. Ich gucke mir das bei meinem Fahrzeug regelmäßig an. Der hat einen 108S2P Akku.
Ich denke In der Stationäranwendung mit Second-Life Zellen ist aktives Balancing bzw. Multilevelumrichter interessant.
@@J0hn1o1o Meistens wird das Balancing (ob aktiv oder passiv) nur beim Laden angewendet und schützt die schwachen Zellen vor Überladung. Beim Entladen können die schwachen Zellen jedoch tiefentladen werden.
Beim passiven Balancing wird Wärme erzeugt, die bei ungünstigem Design zu lokalen Temperaturerhöhungen führen kann.
Beim aktiven Balancing gibt es verschiedene Schaltungsdesigns die unterschiedlich teuer aber auch unterschiedlich wirksam sind. Welche Topologie hauptsächlich angewendet wird, ist wahrscheinlich schwierig nachzuvollziehen, aber meist wird wohl aus verständlichen Gründen nur ein Ladungsausgleich zwischen benachbarten Zellen ausgeführt.
Beim ML-Konverter kann das Balancing absolut ideal ausgeführt werden, sowohl beim Laden, als auch beim Entladen. Das hängt nur von der Güte der Software ab.
Es gibt ein paar Randbedingungen bei denen man heute weiß, dass sich die Lebensdauer der Zellen extrem verlängern lässt. Dazu gehören z. B. Grenzen der Ladezustände nach unten und oben und die lassen sich mit dem ML-Balancing extrem gut einhalten. Tom Bötticher hat dazu auch schon ein Video gemacht.
Dass bei deinem Fahrzeug die Zellen sehr gut ausbalanziert sind, liegt auch daran, dass jeder Auto-Akkublock extrem gut selektiert wird um die langen Garantien einzuhalten. Nach ein paar Jahren kann das aber schon auseinanderlaufen. Auch dann wird das Balancing einiges abfangen, aber vermutlich nicht alles, so dass der schwächste Akku das Lebensdauerende angibt.
Bei ML-Balancing können theoretisch nach und nach die schlechtesten 10 Akkus einfach stillgelegt werden, bis der Akku sein Lebensende erreicht. Die Leistung des Systems wird dabei nicht reduziert sondern nur die Kapazität des Gesamtakkus. Und dabei ist es noch so, dass die schwachen Akkus durch schonenderen Betrieb noch länger durchgeschleppt werden können.
@@leyonardo2000 Ich verstehe alles, was du schreibst und kann es technisch auch nachvollziehen. Es ist aber schlicht in der Praxis nicht relevant. Eben wie du schreibst werden die Zellen gut gematcht. (Das ist auch nicht problematisch und gängige Praxis auch in anderen Technologiebereichen wie der Halbleiterherstellung)
Lies dir deinen eigenen letzten Absatz einmal durch und versuche das zu übersetzen in das Erlebnis des Endanwenders.
Stellen wir uns vor, ein Endanwender hätte ein Fahrzeug mit heterogener Zellperformance (Kapazität, Innenwiderstand) der "Vorteil" besteht also darin, dass man über die Zeit Zellen wegschaltet, also Leistung und Kapazität verliert, mega!
Übrigens klassische BMS schützen auch vorm Tiefenentladen und monitoren die einelnen SOC der Zellen. Es sind für alle denkbaren Messgrößen Puffer eingebaut und die Zellen werden niemals außerhalb der vom Hersteller spezifizierten Kenngrößen betrieben.
Für die Möglichkeit plötzlich auftretende Zelldefekte abschalten zu können benötigt man keinen ML-Umrichter. Ein Packdesign, bei dem die Zellverbinder aus elektronischen Schaltern bestehen, reicht dafür völlig aus.
@@J0hn1o1o Wenn das Matching so perfekt wäre, bräuchte man auch kein Balancing. Im Gegenteil, bei perfektem Balancing wäre nicht unbedingt so eine enge Selektion erforderlich.
Das Erlebnis des Endanwenders ist keins, weil alles im BMS abläuft und der "normale" Endanwender nix davon mitbekommt. Er wird auch im Normalfall sowieso nix davon mitbekommen, weil eben BMS und Balancing bei richtiger Anwendung die Lebensdauer der Akkus verlängern (sogar, wenn im Hintergrund schon 5 Zellen abgeschaltet sind). Bei nicht optimalem Balancing führt die erste defekte Zelle unweigerlich zum Ausfall des gesamten Akkus.
Und wenn du defekte Zellen abschalten wolltest, wärst Du wieder beim Aufwand des ML-Umrichters hättest aber nicht dessen Funktionalität.
Ich habe selbst schon ein BMS programmiert und will die bestehenden BMS nicht schlechtreden sondern einfach diesen ML-Wandler diskutieren. Ich bin kein glühender Verfechter davon, sehe aber auch die Vorteile. Über Nachteile muss ich nicht reden, dazu gibt es hier immer genug Stimmen (auch wenns oft nur Vorurteile sind).
Mir ist nicht klar warum man mit einem Multilevel-Umrichter nicht auch eine DC-Seite erzeugen können soll. Bitte nochmal erläutern.
Natürlich könnte man statt AC DC auszugeben. Die Frage ist: für welche Anwendung?
@@leyonardo2000 Hatten wir ja schon mal diskutiert. Man könnte z.B. damit einen PV MPPT Regler realisieren.
Leider haben die SAX Speicher etwas zu wenig Zellen, so dass bei minimaler Batteriespannung von 3,0 V und maximalem Scheitelwert bei 230 + 10 % Toleranz = 253 V bei 120 Zellen nur 1 Zelle übrig ist. Wären es nochmal 20 Zellen mehr, dann könnte man die jederzeit verfügbaren 20 Zellen rollierend dazu nutzen den Speicher um eine Balkonkraftwerksfunktion mit MPPT Regelung ergänzen.
So hätte man ein hocheffizientes Balkonkraftwerk mit Speicher. Das wäre von der Effizienz kaum zu schlagen, da nicht nur die AC/AC Wandlung wegfällt sondern auch noch die DC/DC Wandlung im MPPT-Regler.
Außerdem könnte man z.B. für die für die Zukunft geplante Wohnmobil/Wohnwagenlösung mit einem 12/24 V Anschluss versehen, welcher auch das Laden/Entladen von solchen Quellen erlaubt.
Die Möglichkeiten sind fast unbegrenzt.
@@egnegn123 Ja, aber man muss halt auch berücksichtigen, dass der MPP-Eingang dann nicht netzgetrennt ist.
Hallo! Ich habe euch auch auf Instagram geschrieben, aber Ihr habt meine Nachricht nicht gelesen.
Ich hatte letztens eine Diskussion mit einem Freund über die Batterieladung. Ich fahre schon länger elektrisch und habe mich immer gewundert wieso erstens die Batterie beim Laden mit höherer Spannung versorgt wird und zweitens die Spannung doch nur einige Volt über der eigentlichen Batteriespannung ist. Konkret habe ich mir auch bei meiner Zoe angeschaut, dort braucht es lediglich 4 Volt von 381,5V auf 385,5V um 22kW an Ladeleistung zu erzeugen. Aber aus unserer Sicht machen nur 4V die Arbeit, weil die 381,5V der Batterie ja "entgegenwirken" und mit rund 55A sind lediglich 220W die fließen sollten und und keine 22kW. Wieso funktioniert es so wie es tut und nicht wie mein Freund und ich denken dass es müsste? Danke!
PS: der Widerstand des Ladesystems meiner Zoe in diesem Zusammenhang habe ich auf 0,069 Ohm berechnet.
Vereinfacht gesagt: Wenn du 381,5V anlegen würdst, würde kein Strom in die Batterie fließen, weil die Batterie die gleiche Spannung hat und somit kein Strom fließen kann. Erhöhst du die Spannung kann ein Strom fließen. Da spielt jetzt auch der Innenwiderstand eine Rolle. Durch den kleinen Innerwiderstand der Batterie fließt schnell sehr viel Strom. Aber der Strom (die Elektronen) fließen natürlich durch die gesamte Batterie und werden in ihr gepeichert. Somit musst du 385,5V mal 55A rechnen, was einer Leistung von etwa 21kW entspricht.
@@leyonardo2000 Wie viel Ladespannung wäre erforderlich, wenn der Innenwiderstand 0 wäre? Dann wär's gleich der Ruhespannung, oder? Also Ladespannung = Ruhespannung + Ladestrom * Innenwiderstand ?
brutal! einfach nicht zu antworten? 🤯🤮
Dabei ist das doch Pflicht! 😂 Schämt euch!! 😂😂
@@reneh.8817 Wenn der Innenwiderstand 0 wäre, würde bei 381.5 V Batteriespannung und 381.5V Ladespannung immer noch kein Ladestrom fliessen, aber wehe wenn die Spannung auch nur geringfügig erhöht würde, dann würde der Kurzschlusstrom des Ladegerätes durch die Batterie fliessen. Wieviel das ist kann ich natürlich nicht sagen, weil ich das Gerät nicht kenne, rein gefühlsmässig wäre das aber jedenfalls sehr gefährlich. Im günstigsten Fall hätte das Ladegerät eine gute Sicherung, die sofort abschaltet.
Aber da es keine Batterie mit 0 Innenwiderstand gibt, ist das auch nicht so wichtig.
@@beatreutelerDa der Lader IMMER den Strom regelt (und nicht die Spannung), kann der Strom niemals unzulässig groß werden. Für eine idealisierte Batterie mit R=0 Ohm wäre logischerweise Delta_U=0 Volt.
Holger sollte als Staatssekretär bei Habeck tätig werden.
Wer hat den Wechselrichter erfunden oder entwickelt?
Die ersten Wechselrichter waren mechanisch, indem DC-Motor und AC-Generator über die Wellenstummel mechanisch verkuppelt wurden.
Ich fands diesmal ziemlich schwer zu verstehen, auch wenn die Variation interessant ist. Vielleicht greift ihr das nochmal auf, etwas detaillierter und mit mehr Grafiken.
Schau Dir bitte mal den Film von German Television und den Vortrag von Herrn Kuder von Bavertis an. Dann sollte vieles viel klarer werden.
wird sich nicht durchsetzen, der Kosten Nutzen Faktor steht nicht im Verhältnis.
So isses. Löst ein "Problem", was nicht existiert. Klassisches deutsches Over-Engineering.
Nicht im Fahrzeugbereich, aber möglicherweise bei Homespeichern. Balancing und Wechselrichter werden quasi vereinigt und bringen dadurch Lebensdauervorteile für den Akku und bessere techn. Eigenschaften.
Mit einem Akkublock kann allerdings auch nur eine Phase realisiert werden.
@@leyonardo2000 Wenn Sie das Marketinggeschwätz wiederholen, wird es nicht richtiger.
@@Stefan_Dahn Immerhin habe ich als Entwickler beruflich damit zu tun und selbst schon BMS und Motorsteuerungen entwickelt. Aus dieser Erfahrung heraus kann ich mir sicher eine Beurteilung erlauben. Ich kann nur bestätigen dass hier wertvolle Ansätze vorhanden sind.
Und welche Qualifikation hat ein arroganter Stefan Dahn?
@@Stefan_Dahn Das würde mich jetzt auch interessieren. Was ist deine Qualifikation bei dem Thema?
Sprecht doch mal mit Hyundai/Kia... die sollen ganz tolle ICCU bauen können... *sarkasmus*
Fundierter Überblick von möglichen Umrichtervarianten von Professor Hiller.
Betrachtet man aber den Preis-, und Leistungssprung von Akkus in den letzten fünf Jahren, spielt es eigentlich keine Rolle, ob der Wechselrichterwirkungsgrad um die letzten drei Prozentpunkte besser wird!
tja - evt.
Manchmal spielt aber auch das letzte Prozent eine SEHR entscheidende Rolle.
Besser können als missen 💪✅
Für große, stationäre Speicherparks könnte das einen Unterschied machen. Würde 3 von 100 Batterien sparen und damit alles drumherum (Anschaffung, Installation, Wartung, Platz, Risiko, Entsorgung, ...).
Hr. Hiller hat das sehr treffend rumformuliert: "es kommt drauf an".
Ich kann mir sehr viele sehr coole Anwendungen für diese smarten kombi-Geräte vorstellen, v.a. bei Heimspeichern im sehr bescheidenen Leistungs-Umfeld (Balkonsolar, "mobile" Heimspeicher, AC-Anwendungen bei Camping oder eher Glamping etc.)
Aber leider gibt es nach Anhören des Podcast in dem Umfeld wo ich zuhause bin eher keine Anwendung: 3-Ph-Output von DC-gekoppelten Heimspeicher (5 KW) mit eher grossen PV-Leistungen. Wenn ich den Herrn Hiller richtig verstanden habe führt dort nach wie vor kein Weg an einem guten Hybrid-WR vorbei, der heute ja eher im 97+% Wirkungsgrad-Bereich arbeitet und deshalb von einem AC-gekoppelten WR nicht so schnell getoppt werden kann, Multilevel hin- oder her.
@@sylvestertomcat8988Nein, dir WR waren 2014 schon bei 98+% angelangt. Es KANN keine Rolle spielen.
@@sylvestertomcat8988 Eben keine sehr entscheidende Rolle, da die Realität höchstens ein Prozent bringt, aber Akkupreise alleine seit 3 Jahren um 50% gesunken sind!
Wie bei mehreren eurer Videos in der letzten Zeit wünsche ich mir, wenn man so einen Experten zum Interview hat, eine Diskussion auf höherem technischen Niveau. Ich glaube, die Podcast-Zielgruppe und ich driften immer weiter auseinander.
Wir müssen da immer eine Balance finden. Unser Anspruch ist ja, solche Themen auf ein allgemeinverständliches Niveau zu bringen.
Hallo, vielleicht würde es dir helfen Fachliteratur zu lesen. Ab einem bestimmten Niveau reichen Videos generell nicht mehr aus. Kommt natürlich drauf an wie tief du in die Materie vordringen möchtest. Viele Grüße
@@GeladenBatteriepodcast, ich find's gut, für mich als Laien war selbst diese Folge intensiv, aber gut
Bin absolut begeistert von dem Content. Danke an Euch drei.
Denn eventuell haben deutsche und europäische Firmen beim Thema Leistungselektronik eine Chance im Vergleich zur Batterie Zellfertigung.🎉
Stabl Energy und Bavertis (Pulsetrain) wären da Beispiele.
@@fabulousgk5160 danke
😂 Nö, das wird nix. Halbleiter werden fast alle in Fernost produziert. Das haben die Deutschen in den 1960-1980ern bereits verpennt.
@@Stefan_Dahn Ist doch Qatsch. Gerade mit Infineon haben wir eine deutsche Firma, die im Bereich Leistungshalbleiter Weltchampion ist.
Die Funktion des Frequenzumrichters für die Steuerung der E-Maschine wäre noch interessant gewesen.
Die findet man zu hauf im Internet. Aber interessanter wäre mal ansatzweise ein Schaltbild für den Multilevelumrichter gewesen.
@@leyonardo2000 Sie können sich ja eins zeichnen.
@@beatreuteler Na ja, ich vermute mal, dass diese Firmen je nach Schaltungstopologie mit MOSFETs mit sehr kleinen Spannungen auskommen. Das bedeutet natürlich, dass man sehr preiswerte Standart-MOSFETS mit sehr geringem RDSON verwenden kann und kein SiC oder GAN braucht.
Der große Vorteil ist dann, dass sehr geringe Verluste mit einem excellenten aktiven Balancing kombiniert werden können.
Dann ist es nicht so schlimm, dass die Gesamtkosten möglicherweise höher kommen, weil der Vorteil überwiegt.
Aber ohne Schaltprinzip ist das alles Spekulation.
@@leyonardo2000Und den R_DS_on hat mal dann 100x in Reihe und braucht auch 100 Treiber-Ausgänge/Chips und die wollen ALLE angesteuert werden. Absoluter unnütz, das Ganze, German Over-Engineering für eine Problem, das nicht existiert. Das Marketinggeschwafel entbehrt jeder physikalischen und mathematischen Grundlage. 2014 gab es bereits WR mit 98% Eta.
@@Stefan_Dahn Tja, du wirst es nicht glauben, aber Sax Power verwendet sogar 480 MOSFETs und davon sind 240 immer in Reihe geschaltet. Und trotzdem erreichen sie einen besseren Wirkungsgrad als andere. 😆