Hurtigladning til elbiler - sådan skal det gøres
more_vert
close

Få de daglige nyheder fra Version2 og Ingeniøren. Læs mere om nyhedsbrevene her.

close
By signing up, you agree to our Terms & Conditions and agree that Teknologiens Mediehus and the IDA Group may occasionally contact you regarding events, analyzes, news, offers, etc. by telephone, SMS and email. Newsletters and emails from Teknologiens Mediehus may contain marketing from marketing partners.

Hurtigladning til elbiler - sådan skal det gøres

Tusindvis af ladestandere til elbiler skal over de kommende år placeres i Danmark og i resten af Europa. Det vil understøtte den nødvendige udvikling inden for elektrisk persontransport og reducere afhængigheden af fossile energikilder.

Den politiske diskussion når i disse måneder nye højder, idet EU vil forpligte medlemslande til at opsætte konkrete mål for antallet af ladestandere, og der har tidligere været nævnt et mål på 795.000 ladestandere på tværs af Europa. Derfor har det afgørende betydning at tage fornuftige valg i dag for fremtidens ladestanderteknologier – og der er brug for nytænkning. Det er en af konklusionerne i mit speciale om hurtigladning på DTU Elektro.

Elbiler har behov for hurtig og tilgængelig opladning for at imødekomme de længere køreture. Med en typisk rækkevidde på mellem 100 og 500 km for moderne elbiler dækkes kørselsbehov udmærket for de daglige køreture, mens de lejlighedsvise ‘afstikkere’ ofte kræver nøjere rute- og opladeplanlægning. Med udbredt hurtigladning, i hjemmet, på arbejdet og på farten, kan behovet for nøje planlægning og rækkeviddebekymringen reduceres markant, og dermed gøre elbilen mere attraktiv for flere mennesker.

Joachim Johansen er civilingeniør i elektroteknologi fra DTU og har forsket i elbil- og opladeteknologi i tre år. Illustration: Privat

De fleste nuværende løsninger til hurtigopladning er baseret på DC-ladestandere til at lade elbilens batteri, men DC-ladning er i sin nuværende form dyr og klodset. Sekscifrede priser for en DC-ladestander og tilhørende installation gør det til en betragtelig investering, og det er svært at se en forretningsmodel uden offentlige midler involveret. Det er af samme årsag, at der ikke i dag er noget synderligt antal hurtigladere i landskabet – det gælder både i Danmark og i udlandet – og det går ud over antallet af elbiler.

Omkostningen til ladeinfrastruktur kan reduceres betragteligt ved brug af AC-ladestandere. Der har desværre udviklet sig en uheldig terminologi i elbilverdenen, hvor AC-ladning implicerer langsom ladning og DC-ladning implicerer hurtig ladning. Men dette billede er misvisende.

De fleste eksisterende DC-ladestandere anvender Chademo-standarden og leverer typisk mellem 20 og 50kW. IEC’s type 2 AC-ladestandard tillader en AC-ladestrøm på 63A i 3 faser, svarende til 43kW ladeeffekt over det meste af Europa. Set ud fra den overførte effekt i ladekablet er der derfor ingen betydelig forskel mellem DC og AC-opladning, og det er i dag muligt at lade lige så hurtigt eller hurtigere med AC end DC, bl.a. med elbilen Renault Zoes 43kW lader. Dette er særlig interessant når AC-ladestandere produceres og installeres for en pris 10-40 gange mindre end en DC-ladestander.

Den grundlæggende årsag til DC-ladestanderens høje pris er den indbyggede elektronik til konvertering mellem elnettets AC og batteriets DC, og hertil kræves køling, styreelektronik, kabinet og andet mekanisk og elektrisk tilbehør. Med AC-ladestandere overføres elnettets AC strøm direkte til bilen, og ladestanderen er derfor forbavsende simpel og kan også nemt skaleres rent effektmæssigt.

Med AC-ladning kræves konverteringselektronikken placeret i bilen, men meromkostningen er lille, idet der allerede er vandkøling af batteri og motor, og den krævede elektronik er stort set identisk med bilens eksisterende elektronik. Sagt på en anden måde er der en høj grad af redundans i DC-ladestanderens komponenter, og derfor er det en god idé kun at placere ladeelektronikken i bilen.

Det er dermed ikke sagt, at DC-ladning er uanvendelig: AC-ladning findes ofte kun op til 43kW, og derfor giver DC-ladning mulighed for ladeeffekter et stykke over, f.eks. 100 kW eller mere. Af hensyn til batteriets levetid vil det formentlig kun være elbiler med større batterier og længere rækkevidde, der understøtter dette, herunder Teslas Model S med 120 kW ladeeffekt.

Illustration: Lars Refn

For at nå de politiske målsætninger må den konkrete anbefaling derfor være, at der i langt højere grad fokuseres på hurtigladning med AC. Ladestandere med en AC ladeeffekt på 11kW (3x16A) og 22kW (3x32A) er egnet til husstande og virksomheder, mens 43kW (3x63A) kan installeres ved supermarkedet, langs motorvejsstrækninger samt på offentlige og andre lignende steder, hvor elbilister har brug for en hurtig opladning.

Denne strategi vil give flere ladestandere for færre penge, uden at gå på kompromis med ladeeffekt og dermed ladetid for stort set alle forbrugsmønstre.

Læs også: Joachim Johansens speciale om hurtigladning af elbiler

Vil kraftigere ladere i bilerne gøre dem tungere?

Findes der et skøn over hvor meget en lader på 100 kW vejer mere end vægten af en lader til på 6 kW (begge fra tre faser AC)?

  • 0
  • 0

Uanset om konvertering fra AC til DC sker i ladestationen eller i bilens eget ladesystem, er problemet, at for at overholde IEEE 519 er det ikke længere nok med en 6-puls ensretning fra 3 faser. Man skal minimum op på 12 pulser eller mere. Det kræver som minimum en transformer med både stjerne og trekant udtag. En sådan er let at realisere i en ladestander, hvor man alligevel skal transformere fra f.eks. 10 kV; men en bil kan ikke slæbe rundt på en sådan transformer, og så skal der et meget dyrt PFC kredsløb til. Som jeg ser det, må det billigste da være at lave en 12-, 18- eller 24-puls ensretning i ladestanderen, hvor man alligevel skal have en transformer og bare kan spalte sekundæren op på flere viklinger og dioder. Så kan man nøjes med en simpel buck converter i bilen. Der er dyrt nok i forvejen med de store strømme, der skal switches.

Når det er sagt, skal man naturligvis være opmærksom på den enorme lysbuerisiko ved højspændt DC - f.eks. op til 40 cm lysbuelængde ved 400 V, 100 A (!); men det kan klares med et stik, som først kobler strømmen, når plus og minus med garanti har fat, og omgående slukker, hvis man prøver at trække stikket ud. Lysbuerisikoen har man under alle omstændigheder i den batteripakke, som man slæber rundt på! Eldrift er ikke ufarligt.

  • 3
  • 2

Renault genbruger allerede i dag motorviklingerne og inverteren i bilen til at lade batteriet. De har lidt småproblemer med det, men basalt set virker det.
Det er derfor begrænset hvad man skal bruge ekstra for at kunne lade med noget der ligner motorens nominalle effekt - inverteren bruges "blot" som lader.

6 og 12 puls ladere er en gammeldags måde at lave ensrettere på og næsten alle andre steder en ved motordrev, stilles der krav om et PFC indgangstrin.

  • 3
  • 0

6 og 12 puls ladere er en gammeldags måde at lave ensrettere på og næsten alle andre steder en ved motordrev, stilles der krav om et PFC indgangstrin.

Isoleret i en bil behøver man ikke at koncentrere sig om PFC. Det gør man jo heller ikke med dagens vekselstrømsgeneratorer, som jo bare er en 6-puls ensretter. Problemet kommer, når vi skal tage spændingen fra det offentlige AC net. Man kan selvfølgelig bare transformere ned fra f.eks. 10 kV til f.eks. 400 V som foreslået; men så bliver man nødt til at tilføre et PFC netværk ét eller andet sted i kæden, og her synes jeg faktisk, at multipulsensrettere er smartere end halvledersystemer, hvis man nu alligevel skal have en 10 kV transformator.

Hvis man vil have lynladning ud over hvad bilens eget elsystem kan klare, og det er vel det, der er idéen, har man valget mellem at opgradere bilens eget elsystem med deraf følgende meget dyrere biler, eller muliggøre en central ladning, hvor den samme omkostning kan fordeles på mange biler. Det mest optimale må være, at så meget elektronik som muligt kan deles mellem så mange som muligt, så faktisk bør hele reguleringssløjfen også befinde sig i ladestanderen, så lynladning kan foregå direkte ved en forbindelse til batteriet.

  • 2
  • 3

Lad os sige at benzinstanderen leverer 0,5l/s, så svarer det til 4kWh/s eller noget omkring 15MW.
Der er altså stadig et stykke vej før elektrisk opladning begynder at ligne almindelig tankning. Ikke fordi det behøver at gå så hurtigt, men for tiden er forskellen endog meget stor.

  • 5
  • 10

Jeg ved ikke lige hvor dine 10kV kommer fra. Normale 3-fasede installationer er 400V. Det kan man let og billigt klare med en SMPS.

Du får ikke meget hurtigladning fra det, det normale 400 V net kan præstere - højest en 8-timers lader. Ellers drukner det hele i tab i lavspændingsnettet (husk at tabet stiger med 2. potens af strømmen). Ved lynladning på den tid, det tager at drikke en kop kaffe og spise et stykke wienerbrød, skal vi have fat i højspænding.

  • 5
  • 2

Du får ikke meget hurtigladning fra det, det normale 400 V net kan præstere

Det kommer vel an på hvor langt fra en eksisterende 10 kV transformer du stiller laderen. Det virker oplagt at tage de lavest hængende frugter først ved at opstille laderne, der hvor der tilfældigvis er eksisterende infrastruktur til det.

Og ellers er pointen at du får opsat en helt normalt 10 kV transformer ved eksempelvis motorvejsrastepladsen. Så er de enkelte ladestationer ikke andet end lidt elektronik til at kommunikere med bilen og et relæ. Dermed kan man opstille 10 af dem, så at brugerne altid er sikker på at der er pladser fri. Man behøver ikke regne med at de alle er i brug samtidig, da laderne kan kommunikere med bilerne, og bede dem skrue ned, hvis den samlede belastning bliver for høj.

Der er allerede en elbil på markedet som kan lade med 43 kW, 400V AC - nemlig Renault Zoe. Andre elbiler er mere begrænsede, f.eks. kan Tesla Model S kun lade med 20 kW.

  • 2
  • 1

Tesla Model S: 120KW på superladestationer, 50KW på ChaDeMo, 22KW på 3x400Vx32A, 11KW på 33x400Vx16A

Det er kun de to sidste der er AC. Og 22 kW er tilvalg (dual charger). Gennemføres artiklens forslag om at opsætte AC-ladere, så vil Tesla Model S derfor være begrænset til maksimalt at lade med 22 kW, selvom en Renault Zoe kan lade med 43 kW de samme steder.

Til gengæld bør Model S være i stand til at lade med DC på det Mennekes-stik som bilen er udstyret med: http://www.mennekes.de/nl/latest0.html?tx_...

Mennekes kan klare op til 70 kW DC.

Hvis Tesla laver en Combo2 adapter, så vil de kunne klare 100 kW DC. Teoretisk kan de to kombineres op til 170 kW DC.

Mennekes og Combo2 vil helt sikkert være den fremtidige standard for lynladere i Danmark.

  • 3
  • 0

Lad os sige at benzinstanderen leverer 0,5l/s, så svarer det til 4kWh/s eller noget omkring 15MW.

Interessant tanke, men det er vel kun 1/4 eller så af energien der resulterer i fremdrift. Ifølge

http://ec.europa.eu/transport/themes/urban...

er tank-to-wheels 3 gange bedre i en elbil. Så et mere sammenligneligt tal er 15/3 = 5 MW.

Der er nok ikke nogen tvivl om at man i fremtidens elbiler med større batterier vil se enten batteribytte eller højere og højere specifikationer på lynladerne. Er der nogen der har et bud på hvor grænsen i praksis ligger?

Hvis man skal oplade 50 kWh på 120 sekunder, så er det 1,5 MW ekskl. tab.

  • 7
  • 0

Der er nok ikke nogen tvivl om at man i fremtidens elbiler med større batterier vil se enten batteribytte eller højere og højere specifikationer på lynladerne. Er der nogen der har et bud på hvor grænsen i praksis ligger?

Jeg tror der går længe før vi ser systemer der er meget hurtigere end det som Tesla har bygget. Vi ser måske de 170 kW, som maks for Combo2 standarten, eller lidt mere hvis man udvider lidt, sådan som Tesla har gjort (*).

Hvorfor? Fordi der ikke er nok fordel ved at være hurtigere, i forhold til hvor dyrt det vil være at lave. En elbil lades til dagligt derhjemme. Det er kun undtagelsesvis at du benytter lynlader. Derfor er det ikke det store problem at skulle vente en halv time på at lade.

Det hævdes at en Model S ejer bruger mindre tid på at lade, end os, der ejer en brændstofbil. Det kan godt være at et besøg på tankstationen kun tager et par minutter, men det er noget du gør mange gange i løbet af et år. Tesla ejeren besøger kun en superlader få gange på et år.

(*) Tesla lader med 120 kW på et Mennekes stik, der ellers normalt kun er godkendt til 70 kW DC. Angiveligt har de lavet benene i stikket længere, så at de kan klare den højere strømstyrke.

  • 2
  • 0

@ Martin Zacho

Det primære problem bliver nok stik og kabler. Alt over nogle hundrede ampere bliver et praktisk problem, da stikkene bliver store og tunge og kablerne tykke, stive og tunge.


Ja, allerede Chademo er et temmeligt stort stik og kabler for 43 KW Euro elbil / Mennekes er også relativt tykke.

Jeg tipper at der senere vil komme en ny version af elbil stik til 250+ A som ikke er beregnet til manuelt brug men til robot-arm. Det kunne være et stik der sidder under bilen ved fronten og er afskærmet. Når man kører ind i en parkering bås vil elbilen kommunikere trådløst. Under bilen vil oplade-roboten selv finde stikket og forbinde med kabler der er meget tykkere og tunge end kan håndteres manuelt. Så skal føreren ikke selv isætte eller fjerne kabler. Det vil også fungere til automatiske parkeringshuse der sikkert bliver mere almindelige i fremtiden. Også brugbart til elektriske busser og lastvogne.

  • 1
  • 0

@Carsten: De ensrettere vi laver til vores tre-fasede nødstrømsanlæg har alle PFC ensrettere. Det er umuligt at sælge en UPS som bruger diode ensrettere. Mærkeeffekten er fra 10-1600kW.

Jeg formoder, at du med 3-fasede PFC ensrettere mener 3, enkeltfase PFC boost konvertere koblet sammen. Om man vælger den løsning eller en multifaseensretter, må afhænge af tab, pris og hvilken spænding, man starter med. Hvis det er 10 kV, skal du enten have helt ekstremt store halvlederkomponenter og kondensatorer eller en 50 Hz transformator, og skal man have transformeren alligevel, ville jeg tro, at en opspaltning af sekundæren på flere viklinger er det billigste, hvilket muligvis er forkert; men det er ialtfald det mest robuste - ikke mindst over for lyntransienter etc., og jeg tror ikke, at noget boost PFC system kan hamle op med virkningsgraden, hvis man benytter active ensrettere baseret på MOSFET's.

Der er vel iøvrigt ikke den store forskel på en hurtigladestation og et datacenter http://www.version2.dk/artikel/datacenter-... ; men her kender jeg også din/jeres modstand mod DC systemer :-)

Min personlige holdning er nok, at før IEEE 519 var 3-fasede systemer med lokal 6-puls ensretning langt det simpleste, billigste og mest sikre; men efter IEEE 519 må DC være det smarteste på trods af den voldsomme lysbuerisiko.

Uanset hvilken løsning, man vælger, må det imidlertid være sådan, at hvis man vil lynlade, skal der bruges kraftigere elektronik end bilens egen lader, og så har man valget mellem at placere denne elektronik i bilen med deraf følgende højere pris, eller placere den i ladestationen, hvor prisen kan deles mellem samtlige brugere. Det smarteste må altså være DC direkte til batteriet og så al elektronik, PFC, ensrettere og ladestyring i ladestationen.

Hvad er din erfaring baseret på?

Skibe, hvor man på trods af prisen ofte må bruge multifase transformatorer og ensrettere for at undgå, at switchmode støj fra de efterfølgende frekvenskonvertere føres tilbage på 3-fase nettet med den konsekvens, at 3-fase motorer koblet til dette net begynder at hyle ad pommern til.

  • 1
  • 1

Carsten Kanstrup. Tak for dine kommentarer. Jeg er dog ikke enig i dine påstande. For at starte et sted: Alle konvertere til elbiler skal bygges med en power factor tæt på 1. Det er ikke svært, og det gøres med højfrekvent (10-100kHz) modulation af moderne switche (IGBT’er typisk), som andre også nævner. Ingen lavfrekvenstransformer er nødvendig. Du kan læse i min rapport hvordan dette kan implementeres.

Du får ikke meget hurtigladning fra det, det normale 400 V net kan præstere - højest en 8-timers lader.

Jeg forstår ikke hvorfor du mener 400V er for lav en spænding. Hvis vi, som jeg nævner i kronikken, trækker 63A i 3 faser, kan vi levere 43kW. Elbilstandarden IEC 61851-1 tillader denne strøm og mere endda.

Man kan hurtigt blive klogere med et par meget simple beregninger (istedet for at slynge tal ud). For eksempel: Renault Zoe kan lade med 43kW og har et 22kWh batteri. Det giver idéelt set en ladetid på 31 minutter, dog går de sidste 20% langsommere (fra 80%-100% SOC). I mit projekt ladede jeg Renault Zoe 50% på 18 minutter.

Med Zoes rækkevidde på ca. 150 km betyder det at jeg fik 75 km på 18 minutter, svarende til en ”opladningshastighed” på 250 km/t. Det gennemsnitlige penderafstand i Danmark er ca. 40 km. Altså skal en gennemsnitlig dansker lade knap 10 minutter om dagen ved denne effekt. Ikke 8 timer.

Hvis man vil have lynladning ud over hvad bilens eget elsystem kan klare

Min pointe i kronikken er, at det vil du i langt de fleste tilfælde ikke. Det er synligt i mit eksempel ovenfor.

3-fasede systemer med lokal 6-puls ensretning langt det simpleste, billigste og mest sikre

Igen, det er ganske normalt at designe trefasede højeffekt SMPS med høj power factor. Det kendes også fra UPS systemer, solcelleinvertere og motordrev. Jeg er ikke helt klar over hvorfor du mener det ikke kan lade sig gøre, og at du holder fast i din lidt forældede konvertertopologi.

Martin Zacho.

Renault genbruger allerede i dag motorviklingerne og inverteren i bilen til at lade batteriet. De har lidt småproblemer med det, men basalt set virker det.
Det er derfor begrænset hvad man skal bruge ekstra for at kunne lade med noget der ligner motorens nominalle effekt - inverteren bruges "blot" som lader.

Korrekt. Meget mere om dette kan læses i min rapport.

Baldur har også fat i noget af det rigtige:

Det virker oplagt at tage de lavest hængende frugter først ved at opstille laderne, der hvor der tilfældigvis er eksisterende infrastruktur til det.

Det er nemlig en vigtig del af pointen. AC-infrastrukturen er stort set på plads, vi skal bare have ”stikket” (ladestanderen) monteret med de korrekte specifikationer og så er elbilisterne godt kørende. Det er realiserbart i dag.

kabler for 43 KW Euro elbil / Mennekes er også relativt tykke.

Et 63A kabel bruger typisk 16mm2 kobberledere hvor 32A bruger 6mm2, og det er derfor et større kabel, ja. Jeg vil dog anbefale at fastmontere et 63A kabel til ladestanderen, hvorefter det efter min mening er ret nemt at håndtere.

  • 1
  • 0

Der er vel iøvrigt ikke den store forskel på en hurtigladestation og et datacenter http://www.version2.dk/artikel/datacenter-... ; men her kender jeg også din/jeres modstand mod DC systemer :-)


Hverken jeg eller Schneider Electric har noget i mod DC systemer - så det må udelukkende stå for din egen regning. Jeg argumenterer blot for at der ikke er den store gevinst ved det. En meget stor del af vores kunder kan ikke benytte DC systemer, da det ikke p.t. er en standard og kræver en meget stor homogen server masse for at kunne betale sig på nuværende tidspunkt.

Schneider Electric vil tilbyde kunderne det de efterspørger og som vi kan tjene penge på.

Gennemsnitseffekten på en lynladestation er ikke stor og kan fint klares med lavspændingssystemer og nogle lokale batterier til at klare peak belastningerne når der lynlades.

  • 0
  • 0

Du kan læse i min rapport hvordan dette kan implementeres.

Interessant; men det ville hjælpe med en link :-)

Jeg forstår ikke hvorfor du mener 400V er for lav en spænding. Hvis vi, som jeg nævner i kronikken, trækker 63A i 3 faser, kan vi levere 43kW.

Rigtigt, men lavspændingnettet er ikke dimensioneret til at alle husstande kan trække 63 A fra alle tre faser. Hvis det skulle være muligt, skulle der ofres milliarder på nye transformatorer og en opgravning af alle gader og stræder for at lægge nye kabler. Af samme årsag anser jeg det også for en dårlig idé at benytte elbiler til opbevaring af vindmøllestrøm, da det hele vil drukne i tab i lavspændingsnettet.

Hvis man vil lynlade f.eks. 10 biler med hver 100 kW på en ladestation, kommer man altså ikke uden om højspænding.

Jeg er ikke helt klar over hvorfor du mener det ikke kan lade sig gøre, og at du holder fast i din lidt forældede konvertertopologi.

Jeg skriver da ikke, at noget ikke kan lade sig gøre. Jeg holder kun fast i min måske lidt forældede multipuls teknologi til højspænding, fordi jeg tror, at en 10 kV - 400 V multifasetransformer må kunne konkurrere med 10 kV IGBT teknologi - ikke mindst med hensyn til pålidelighed. Personligt er jeg ikke så vildt begejstret for boost teknologi, som f.eks. er nødvendig ved PFC, for ladestrømmen til kondensatoren kan ifølge sagens natur ikke blive næsten kontinuert, som den kan ved buck teknologi. Det betyder meget store pulsstrømme med deraf følgende nedslidning af kondensatorerne. Prøv bare at se, hvor mange fejl man ser på motorkondensatorer på trods af sinusformet strøm, selvhelende teknologi og evt. polypropylen isolation. Kondensatorer i pulsdrift må betragtes som en sliddel, og dem slipper man for ved multipuls teknologi. Desuden er det vist ikke helt nemt at transient- og lynbeskytte IGBT teknologi, der forbindes direkte til 10 kV nettet. Her er de selvbegrænsende egenskaber i en 50 Hz transformer meget velkomne.

  • 1
  • 1

Rigtigt, men lavspændingnettet er ikke dimensioneret til at alle husstande kan trække 63 A fra alle tre faser.

Man opstiller ikke lynladere ved husstande. Det giver ingen mening. På en fælles parkeringsplads ved boligforeninger opsætter man almindelige AC ladere, der maksimalt lader med 16A. Hvis man er smart, så belønner man elbilsejere forl at lade om natten, således at elnettet udnyttes på et tidspunkt, hvor der ellers er lav belastning.

  • 2
  • 0

Gennemsnitseffekten på en lynladestation er ikke stor og kan fint klares med lavspændingssystemer og nogle lokale batterier til at klare peak belastningerne når der lynlades.

Det kommer da sandelig an på, hvor populære elbiler vil blive. Jeg forstiller mig f.eks. motorvejscafeteriet ved Storebælt, hvor man sætter sin bil til opladning og så går ind for at få lidt til maven, medens der lades. Her er antallet af biler nogenlunde konstant i lange perioder, så batteriteknologi vil intet hjælpe.

  • 1
  • 2

Jeg tror ikke det mindste på, at folk gider eller vil parkere på en fælles parkeringsplads langt fra hjemmet; men om man tager de 16 A fra den enkelte husstand eller N x 16 A et fælles sted i nærheden er også lige meget set fra lavspændingsnettets synspunkt.

Lavspændingsnettet kan uden problemer klare 16A samtidig fra husstandene. Det sker hver juleaften, når vi alle står og laver mad samtidig.

"Slow"-ladning om natten kommer ikke til at overskride den eksisterende spidsbelastning.

Du misforstår det med parkeringspladsen. Folk skal naturligvis lade ved hjemmet. Men hvis du bor i lejlighed, så er det fælles parkeringspladsen som er "ved hjemmet". Offentlige ladere på parkeringspladser skal være af slow-lader typen. Man lynlader ikke til dagligt.

  • 3
  • 0

Interessant; men det ville hjælpe med en link :-)

Fandt linken (havde forvekslet dig med Martin Zacho), og der er vist ikke meget 10 kV over det IGBT system :-)

Spørgsmålet er: Hvordan vil du generere 400 V ud fra f.eks. 10 kV på en central ladestation? Hvis du vil bruge en ganske almindelig 10 kV - 400 V, 50 Hz transformator, er min pointe, at i stedet for 3 sekundærviklinger og en 6-puls synkron ensretter, som dine IGBT så vidt jeg umiddelbart kan se (har kun skimmet rapporten) reelt set bliver til, når du går "baglæns" gennem systemet, kunne man addere 3 ekstra sekundærviklinger og så få mulighed for 12-puls ensretning, som lige med hiv og sving burde kunne opfylde IEEE 519, så ladestationen kunne forbindes direkte til batteriet og styre det hele. Er du sikker på, at du med kun 6 switche, der så vidt jeg kan se ikke er pulsbreddemodulerede, men bare kører synkront, og spoler på kun 1 mH kan bringe PF tilstrækkelig langt ned? Det svarer jo til en 6-puls ensretter, som vi ved ikke er nok.

  • 1
  • 1

Jeg er dybt uenig i samtlige konklusioner i denne artikel. Fremtidens hurtigladning er DC og ikke AC.

AC Ladning med mere end 22 kW i elbiler giver så mange udfordringer og problemer at det næppe er noget vi vil se i fremtiden. Alle andre elbilfabrikanter end Renault har da også valgt at benytte DC ladning.

Kigger man på Renault Zoe, så er det nok, den mest kræsne elbil der findes, når man taler opladning. Der er en hel del problemer med bilens ladesystem, som har gjort at den stiller meget større krav end andre biler til ladeboksen. Det har Renault samlet i en specifikation de kalder ZE-Ready og her kræves bl.a. meget dyre HPFI relæer af type B, så en hjemmeinstallation bliver typisk 5000 kr dyrene end til andre elbiler. Herudover kræver Renault en jordforbindelse, som er 10 gange bedre end normale danske normer. I danske husholdninger kan jordforbindelse op til 1500 godkendes, men Renault’en nægter at lade, hvis jordmodstanden er større end 150 ohm !

Den største udfordring ved high power AC opladning, som f.eks. Zoe’s on-board lader er den ekstremt dårlige virkningsgrad ved lave effekter. Jeg har selv målt på bilen og må konstatere at ved 1faset hjemmeladning ved 10 Amp, så nærmer virkningsgraden sig kun sølle 65 %, dvs en1/3 af den strøm man betaler for kommer på aldrig på batteriet.

De store 50 kW DC ladere, som bl.a. ABB levere, har en modulopbygget arkitektur, så laderen reelt består af 5 eller flere switchmode konvertere og ved lave effekter kobler man et eller flere moduler ud, således, at man altid kører med optimal virkningsgrad på 90-95 %. Tesla’s Super Chargere er på tilsvarende måde opbygget af 12 stk 10 kW moduler.

Det er også vildt overdrevet, når der i artiklen står at en DC-lader koster et 6 cifret beløb i kroner. Jeg vil anslå at prisen nærmere er ned på 2-300.000 kr og her er halvdelen eller mere selve installationen dvs. etablering af fundament og stikledning til strøm. Denne del af udgiften er den samme ved etablering af AC-ladestationer.
Der er også en øvre grænse, for hvor kraftige on-board AC-ladere man kan lave i elbiler. I praksis er det nok omkring de 43 kW (63 amp på hver fase), men i hvert fald vil opladeren aldrig kunne blive større end den maksimale motor effekt, som typisk ligger på 60-90 kW i en moderne elbil.

Kigger vi et par år ud i fremtiden, vil elbilernes batteripakker vokse fra de omkring 20 kWh, som vi kender i dag til størrelser på 40-50 kWh og man kan derfor forvente hurtigladning med effekter på op til 250 kW. Det kan el-nettet ikke klare. Fremtidens ladestationer må derfor forventes at de har en lokal batteribank, som oplades langsomt - i takt med hvad el-nettet kan leverer – og når en elbil skal oplades flyttes blot ladning fra det lokale batteri til elbilens batteri – med ekstremt høje effekter.

Så i min optik er hurtigopladning med AC en død sild!

Per Praem

  • 4
  • 3

Er du sikker på, at du med kun 6 switche, der så vidt jeg kan se ikke er pulsbreddemodulerede, men bare kører synkront, og spoler på kun 1 mH kan bringe PF tilstrækkelig langt ned? Det svarer jo til en 6-puls ensretter, som vi ved ikke er nok.

Efter at have set lidt mere på rapporten ser de ud som om, at du bruger spolen i forbindelse med switchene som 3 stk almindelige boost PFC kredsløb (spolen er ikke bare filter), så DC spændingen bliver højere end hvad der svarer til en ensrettet AC. Er det rigtig forstået?

  • 0
  • 1

En fidus med en elbil, er at den, som udgangspunkt, altid er fuldt opladet, når du starter hjemmefra om morgenen.
Det er kun på længere ture, at du har brug for at lade (tanke) undervejs, og dermed har brug for en hurtiglader.

Hvorfor køre rundt med en AC-hurtiglader hver dag, når du kun har brug for den en sjælden gang i mellem?

  • 0
  • 1

Hvorfor køre rundt med en AC-hurtiglader hver dag, når du kun har brug for den en sjælden gang i mellem?

Det kommer vel an på, hvor stor motorkraften er, så man evt. kan udnytte frekvenskonverteren til ensretter, som beskrevet i rapporten.

Alle elbiler må indeholde to komponenter:
1) En lille AC lader, der kan tilkobles 3 x 400 V, 16 A (eller mindre) til brug ved langsom ladning ved husstanden. Den kan så være monteret i bilen eller i huset.
2) En frekvenskonverter til at konvertere batterispændingen til hjulmotorerne.
Hvis man så vil hurtiglade med f.eks. 400 V, 100 A (40 kW), må økonomien afhænge af, hvad der kan genbruges.

Hvis bilens motorer er på 40 kW eller mere, har man allerede én eller flere frekvensconvertere, der samlet set er dimensioneret til de store strømme, så ved at vende den/dem om, som beskrevet i rapporten, kan man få en meget billig lader. I den situation kan AC ladning være det billigste, og man slipper for lysbueproblemet. Det skal dog bemærkes, at det at kunne vende konverteringsretningen og omdanne en frekvenskonverter til en 3-faset ensrettet med PFC ikke er uden omkostninger.

Hvis bilens motorer derimod er meget mindre end 40 kW, har man valget mellem at opgradere ladesystemet/frekvenskonverteren med deraf forøgelse af pris, eller gøre det muligt at lade DC direkte ind på batteriet fra en lynlader. En DC lynlader vil selvfølgelig være dyrere end en AC lader og giver en lysbuerisiko, men til gengæld er der mange om at betale omkostningerne, så i den situation, må DC ladning være det billigste, og lysbuerisikoen kan man under alle omstændigheder ikke slippe for ved en elbil.

Jeg tror ikke, at der er en helt klar vinder; men det ser ud til, at ialtfald EU med deres kombistik satser på AC til langsom ladning og DC til hurtigladning.

  • 0
  • 2

Hvis man er smart, så belønner man elbilsejere forl at lade om natten, således at elnettet udnyttes på et tidspunkt, hvor der ellers er lav belastning.

Og det er så her min forståelse ikke rækker. Hvis jeg bruger strøm kl 3 om natten (f.eks. til at oplade el-bil) på et tidspunkt, hvor vi nærmest er nødt til at betale tyskerne for at aftage vores vindmøllestrøm, hvorfor skal jeg så stadigvæk betale diverse store miljøafgifter på den strøm, når den i princippet er 100% grøn?
Det giver da ikke mening fra et miljømæssigt synspunkt, eller et almindeliogt økonomisk synspunkt, men kun fra den vinkel at det gælder om at få så stort afgiftsprovenu som muligt...eller hva?

Jeg er ret interesseret i den slags for øjeblikket...da jeg regner med snart at gå ned og skrive mig på ventelisten til en Tesla-X.

  • 3
  • 0

VW har lavet forsøg med at trække ladestikket ud af bilen under DC opladning og de har fundet ud af at der stort set ingen lysbue kommer, fordi der er samme spænding på begge sider af ladestikket, når det trækkes ud. Samtidig er der også en række handshake ben, som har kortere stikben og derfor afbryder før de strømførende ben. Denne funktion sikre at ladestrømmen er nul længe inden stikket forlader elbilen.

  • 4
  • 0

Lavspændingsnettet kan uden problemer klare 16A samtidig fra husstandene. Det sker hver juleaften, når vi alle står og laver mad samtidig.

Det er ikke helt rigtigt.

Det kan godt være at en husstand trækker 16 A på en fase juleaften, men ikke på alle faser samtidigt, og ikke samtidigt med de øvrige husstande på lavspændingsradialen. Og det er godt det samme for lavspændingsnettet er slet ikke udlagt efter en sådan belastning.

Den gennemsnitlige samtidige maksbelastning er nærmere 3 A/(time,husstand,fase) (forudsat belastning er jævnt fordelt på faserne). Variation inden for timen og skæv fordeling af belastning på faserne giver en noget højere maksimalbelastning på den enkelte fase.

Der skal altså ikke mange elbiler på en lavspændingsradial, der samtidigt lader med 3x16 A til, før at en ladespids (f.eks. om natten ved en lav spotpris) vil overstige kogespidsen juleaften. Løsningen er koordineret opladning, men det varer nok nogle år før der er så mange elbiler at det reelt bliver nødvendigt.

  • 2
  • 3

Hej Per. Tak for dit input. Lad mig forsøge at adressere nogle af dine kommentarer.

Jeg er dybt uenig i samtlige konklusioner i denne artikel. Fremtidens hurtigladning er DC og ikke AC.

Det har vi ikke råd til, og jeg mener ikke det må blive sat så simpelt op. Jeg nævner i kronikken at AC hurtigladning er nemt og billigt op til ca. 50kW, mens DC opladning først giver mening (hvis der er nogen der betaler) ved højere effekter, måske 100kW eller mere. Men her kan de fleste elbiler ikke være med længere.

AC Ladning med mere end 22 kW i elbiler giver så mange udfordringer og problemer at det næppe er noget vi vil se i fremtiden

Det er din påstand. Lad mig komme med min: Når elbilsudviklerne i fremtiden har designet og bygget en effektiv, pålidelig og billig konverter, vil vi stort set kun se onboard opladning (anvendt).

her kræves bl.a. meget dyre HPFI relæer af type B, så en hjemmeinstallation bliver typisk 5000 kr dyrene end til andre elbiler


Den største udfordring ved high power AC opladning, som f.eks. Zoe’s on-board lader er den ekstremt dårlige virkningsgrad ved lave effekter

Jeg har benyttet Zoe’s ladekapacitet på 43kW i mine regneeksempler til at illustrere fordelene ved denne høje effekt. At der kan være nogle opgaver forude med Renaults lader må Renault rode med, det mener jeg ikke gør argumentet mindre interessant. Det er også fremlagt i min rapport hvordan fejlstrømsdetektering kan udføres i bilen, og det er skitseret hvor simpelt et DC fejlstrømsrelæ kan designes. Der er ingen teknisk grund til de høje listepriser du og andre nævner.

De store 50 kW DC ladere, som bl.a. ABB levere, har en modulopbygget arkitektur

Hvad ville forhindre os i at lave præcis samme modulopbyggede arkitektur til en elbil?

Det er også vildt overdrevet, når der i artiklen står at en DC-lader koster et 6 cifret beløb i kroner. Jeg vil anslå at prisen nærmere er ned på 2-300.000 kr

Nu tæller jeg kun 6 cifre i 300.000. Jeg er enig i at det koster under en million pr. ladestander. Det er stadig mange penge hvis vi for alvor skal have styktallet op.

og her er halvdelen eller mere selve installationen dvs. etablering af fundament og stikledning til strøm. Denne del af udgiften er den samme ved etablering af AC-ladestationer.

Jeg er ikke enig. Helt grundlæggende vejer de fleste DC ladestandere et stykke over 500kg. Den er immervæk sværere at installere end en 10 kg AC ladestander. Desuden kan AC-ladestandere med fordel hænges på mur eller pæl, der er betydeligt simplere og dermed billigere.

Mht. tilgængelig strøm så er min pointe, at vi så langt som muligt skal udnytte den infrastruktur der er til stede. Hvor 63A er tilgængeligt, skal der opsættes 63A ladestandere. Hvor der er 32A, skal der opsættes 32A ladestandere. Mange steder (undtaget husstande) er der endda mere strøm tilgængeligt. Her er det uden større omkostning at opsætte måske 10 stk AC hurtigladestandere, der kan deles om effekten på en intelligent måde (se min rapport).

Der er også en øvre grænse, for hvor kraftige on-board AC-ladere man kan lave i elbiler. I praksis er det nok omkring de 43 kW (63 amp på hver fase)

Ja, der er en øvre grænse på nok ca. 50kW for AC. Det skyldes både begrænsning i elnet, batteri i elbil og nuværende standarder. Det vil jeg mene dækker langt størstedelen af al kørsel, undtaget turen på tværs af Europa (måske).

Kigger vi et par år ud i fremtiden, vil elbilernes batteripakker vokse fra de omkring 20 kWh, som vi kender i dag til størrelser på 40-50 kWh og man kan derfor forvente hurtigladning med effekter på op til 250 kW. Det kan el-nettet ikke klare

Jeg tror vi får større batterier end det. Jeg er enig i at vi nok godt kan få 250kW DC opladning i fremtiden. Det kan elnettet sådan set sagtens klare, vi skal dog nok kobles på en dedikeret transformer først. Batteriløsningen er klart en mulighed, men det lyder en anelse omstændigt.

Kronikken udgør resultatet af min rapport. Jeg vil også anbefale at du skimmer min rapport igennem, hvor jeg uddyber flere argumenter.

  • 2
  • 0

Helt grundlæggende vejer de fleste DC ladestandere et stykke over 500kg. Den er immervæk sværere at installere end en 10 kg AC ladestander.

Hvorfor denne vægtdifferens? Uanset hvad man gør, skal man have nøjagtig de samme komponenter for at konvertere fra 400 Vac til batterispændingen. Spørgsmålet er bare, om de skal sidde i ladestanderen eller i bilen. I din rapport udnytter du frekvenskonverteren i bilen til ensretter med PFC, hvilket er helt fint; men den vejer jo ikke næsten 500 kg, så hvorfor tager den pludselig på i vægt, når den flyttes til ladestanderen, hvor den oven i købet ikke skal have dobbeltfunktion og derfor bliver lidt simplere?

  • 0
  • 2

Det kan godt være at en husstand trækker 16 A på en fase juleaften, men ikke på alle faser samtidigt, og ikke samtidigt med de øvrige husstande på lavspændingsradialen. Og det er godt det samme for lavspændingsnettet er slet ikke udlagt efter en sådan belastning.

16A på 3 faser er kun 11 kW, svarende til ovn + fire blus på et komfur der er tændt samtidig. Dertil kommer resten af husets energiforbrug (alt lys tændt, alle TV kørende etc). Så jo, juleaften bruger en typisk husstand mindst 16A 400V peak.

Det er så naturligvis ikke alle der er hjemme hos dem selv juleaften. Men det er hellere ikke alle der har brug for at lade bilen samtidig. Hellere ikke selvom der ikke er nogen central styring. Hvis du ikke har været ude at køre, så har du ikke brug for at lade, uanset om prisen på strøm måtte gå i negativ lige den nat.

I gennemsnit kører en bil i Danmark 47 km per dag. Med et gennemsnitsforbrug på 250 Wh/km, giver det et gennemsnitligt ladebehov på 12 kWh per dag. Det er så klaret på 1 time. Den time kan så fordeles ud over hele natten, og vil blive det automatisk simpelthen fordi vi ikke alle vil vælge at programmere laderen til at starte på præcis samme tidspunkt.

Ikke dermed sagt at der ikke kan opnås fordele ved central styring af laderne. Jeg pointere bare at elnettet såmænd nok skal klare belastningen, selvom vi intet gør.

  • 2
  • 0

Den største udfordring ved high power AC opladning, som f.eks. Zoe’s on-board lader er den ekstremt dårlige virkningsgrad ved lave effekter. Jeg har selv målt på bilen og må konstatere at ved 1faset hjemmeladning ved 10 Amp, så nærmer virkningsgraden sig kun sølle 65 %, dvs en1/3 af den strøm man betaler for kommer på aldrig på batteriet.
De store 50 kW DC ladere, som bl.a. ABB levere, har en modulopbygget arkitektur, så laderen reelt består af 5 eller flere switchmode konvertere og ved lave effekter kobler man et eller flere moduler ud, således, at man altid kører med optimal virkningsgrad på 90-95 %. Tesla’s Super Chargere er på tilsvarende måde opbygget af 12 stk 10 kW moduler.

Det giver faktisk en del stof til eftertanke i forbindelse med rapporten og andre projekter, som jeg p.t. arbejder med, så jeg vil godt bakke dig lidt op :-)

En Nissan Leaf har så vidt jeg kan se en motor på 109 kW (254 kW nævnes også - måske er det spidseffekt?), og den har kun én elmotor - ikke 4 individuelle hjulmotorer. Det betyder, at den må have én enkelt frekvensconverter på mindst 110-260 kW, alt efter hvordan man skal tolke specifikationerne. Hvis man vender den, kan den bruges som lader, som rapporten beskriver; men virkningsgraden vil formodentlig kun være høj fra omkring 50 kW og opefter, hvilket selvfølgelig passer fint ved lynladning. Ved den langt hyppigere ladning med 11 kW fra hjemmet, vil virkningsgraden næppe blive særlig høj, og virkningsgrader på omkring 65%, som du nævner, er helt uacceptable. Tabet svarer jo til, om en benzinbil f.eks. kører 20 km/l eller kun 13 km/l.

Moralen er selvfølgelig, at man med switch-mode teknik skal sørge for at have en lader, hvor man kan køre med omkring 30-100% belastning, hvor virkningsgraden er så høj, som mulig, dvs. maksimalt i størrelsesordenen 20 kW til hjemmebrug, og så skal man dele store ladere op i mindre moduler, som du nævner.

Det kan godt være, at jeg er ekstrem gammeldags ved at ville bruge en multifase ensretter til at klare PFC problemet på en central ladestation drevet fra 10 kV; men den har ialtfald den fordel - foruden højere pålidelighed, at bortset fra det uundgåelige kernetab, som man ikke kan slippe for i en 10 kV transformator, uanset hvilken metode til PFC man vælger, så stiger virkningsgraden ved faldende belastninger pga. mindre kobbertab i modsætning til PFC baseret på switchmode teknik, hvor virkningsgraden falder.

Måske skyldes de 500 kg for en DC lader, som Joachim Johansen nævner, at den indeholder en 50 Hz højspændingstransformator, og så er prissammenligningen med en 400 Vac lader med langt mindre effekt jo ikke fair?

  • 0
  • 2

et meget dyrt PFC kredsløb til

Hej Karsten

Har du set følgende - det kan være din hjerne går i overdrive :-) :

Dr. Slobodan Cuk:

Del 1:
Jul 1, 2010, True Bridgeless PFC Converter Achieves Over 98% Efficiency, 0.999 Power Factor:
http://powerelectronics.com/power-manageme...

Del 2:
Aug 1, 2010, True Bridgeless PFC Converter Achieves Over 98% Efficiency, 0.999 Power Factor: Part 2:
http://powerelectronics.com/regulators/tru...
pdf:
http://powerelectronics.com/site-files/pow...

Med diagram:
Del 3:
Oct 1, 2010, Single-Stage Isolated Bridgeless PFC Converter Achieves Over 98% Efficiency, 0.999 Power Factor:
http://powerelectronics.com/regulators/sin...
pdf:
http://powerelectronics.com/site-files/pow...

-

Lidt om Reverse-Blocking-IGBT (RB-IGBT):

29 June 2012, The major difference between a conventional IGBT and RB-IGBT is the reverse blocking capability:
http://www.powerguru.org/the-major-differe...
Citat: "...
Regarding to trade-off relationship between saturation voltage Vce(sat) and turn-off loss Eoff for RB-IGBT and normal IGBT with diode in series a clear benefit is obvious in figure 5 for a 600V and 100A device at 125°C.
[]
Turn-off characteristic for RB-IGBT is similar to IGBT with additional diode. However, RB-IGBT has much lower Vce(sat) compared to IGBT and diode as a result of no additional diode. This improvement contributes to a minimization of power loss by using a bi-directional switch.
..."

Diskrete dioder på AC-siden af en 50A++ SMPS sutter :-)

Bemærk at hans AC->DC-SMPS kan benytte en HF-transformatorkerne uden gab, da den er ægte AC-koblet.

https://www.google.dk/search?q=RB-IGBT

fx:

Application Characteristics of an Experimental RB-IGBT
(Reverse Blocking IGBT) Module:
http://www.pwrx.com/pwrx/app/04ias42p4.pdf
Citat: "...
Abstract - This paper describes the characteristics of a new 1200V, 100A reverse blocking IGBT chip. It will be shown that this new chip exhibits symmetrical off-state blocking voltage and low losses making it a promising candidate for power conversion topologies such as matrix converters, current source inverters, and AC switches. A prototype module configured for the matrix converter application using the new RB-IGBT will also be presented.
...
Table 1: Loss Comparison
..."

Tænk sig at små halvledende brikker med den rette forurening (dotering) de rette steder, kan fungere på den måde.

  • 1
  • 0

Hej Karsten
Har du set følgende:
Dr. Slobodan Cuk:
........

Det ser meget interessant ud at slippe for inputensretteren, og har man ikke i forvejen en 50 Hz transformator, som enkelt og billigt kan bruges til en multifaseensretter blot med flere sekundærviklinger, er det absolut en fin mulighed - hvis den da ikke er patenteret. Som alle andre aktive PFC kredsløb er jeg dog ikke vildt begejstret for den kraftige pulsdrift af udgangskondensatoren med deraf følgende nedsat levetid og for den nedsatte virkningsgrad ved belastninger under i størrelsesordenen 30%.

Analyserer man kredsløbet, har man stadig én diode i serie plus diverse tab som følge af switchingen. Ved multifase ensrettere har man i princippet 2 dioder i serie pr. fase; men ingen switch, og erstatter man den ene diode med en N-kanal MOSFET plus en zenerdiode til gatebeskyttelse og én eneste modstand, har man reelt set reduceret tabet til én diode plus en switch - altså det samme som det viste kredsløb - bare meget simplere. Den anden diode kan også erstattes; men det kræver enten et mere kompliceret kredsløb, hvis man stadig vil benytte N-kanal MOSFET's eller mere kobber (midtpunktsudtag på sekundærviklinger med deraf følgende lavere kobberudnyttelse).

  • 0
  • 1

Analyserer man kredsløbet, har man stadig én diode i serie plus diverse tab som følge af switchingen. Ved multifase ensrettere har man i princippet 2 dioder i serie pr. fase; men ingen switch, og erstatter man den ene diode med en N-kanal MOSFET plus en zenerdiode til gatebeskyttelse og én eneste modstand, har man reelt set reduceret tabet til én diode plus en switch - altså det samme som det viste kredsløb - bare meget simplere.

Hej Carsten

Bemærkede du følgende?:

29 June 2012, The major difference between a conventional IGBT and RB-IGBT is the reverse blocking capability:
http://www.powerguru.org/the-major-differe...
Citat: "...
RB-IGBT is similar to IGBT with additional diode. However, RB-IGBT has much lower Vce(sat) compared to IGBT and diode as a result of no additional diode. This improvement contributes to a minimization of power loss by using a bi-directional switch.
..."

-

"Lavspændings"-løsning:

Med diagram:
Del 3:
Oct 1, 2010, Single-Stage Isolated Bridgeless PFC Converter Achieves Over 98% Efficiency, 0.999 Power Factor:
pdf:
http://powerelectronics.com/site-files/pow...

På pdf-side 10 figur 16a:

Citat: "...
fig. 16a shows the isolated Bridgeless PFC converter of fig. 13a with implementation of two MOSFETs on the secondary side controlled by high-side driver control chip, which are suitable for 18V built-in AC adapter designs and 48V telecommunication supply. fig. 16b isolated Bridgeless PFC converter with implementation of switch S with two back-to-back MOSFET devices operating in the first and third quadrant, suitable for 200V hybrid car charger.
..."

/Glenn

  • 1
  • 0

Hej Carsten
Bemærkede du følgende?:
29 June 2012, The major difference between a conventional IGBT and RB-IGBT is the reverse blocking capability:
........

                    RB-IGBT is similar to IGBT with additional diode. However, RB-IGBT has much lower Vce(sat) compared to IGBT and diode as a result of no additional diode. This improvement contributes to a minimization of power loss by using a bi-directional switch.    

..."

Ja; men den diode, jeg taler om, er udgangsdioden lige før udgangskondensatoren og den tilsvarende fly-back diode til stel - ikke en evt. reverse blocking diode i switchen. I det omtalte kredsløb er det selvfølgelig nødvendigt med enten en RB-IGBT eller en IGBT+seriediode, da der ikke er nogen indgangsensretter; men selv en RB-IGBT er så vidt jeg kan se stadig en PNP transistor med en N-kanal MOSFET mellem basis og collector, så minimumsspændingsfaldet er stadig ét diodespændingsfald, hvor en MOSFET kan komme langt længere ned.

  • 0
  • 1

Hvis man sammenligner RB-IGBT (100A) med SiC (SiliciumCarbid) MOSFETs:

600kr/stk*6 (klare 100A) - ved ikke hvor dyre RB-IGBT er:
TRANS SJT 1700V 16A TO-247AB 110mOhm:
http://www.digikey.dk/product-detail/en/GA...

16A*110mOhm ca.= 1,76 Volt

Back-to-back koblet, så er Vds på 3,52V. RB-IGBT klarer ca. 3V.

-

Sænker man ambitionsniveauet til 1200V:

185Kr/stk*3 (klare 100A)
MOSFET SIC 1200V 35A TO-247. Rise/fall-time<40nSek:
http://www.digikey.dk/product-detail/en/SC...

35A*117mOhm ca.= 4,1V

Back-to-back koblet, så er Vds på 8,2V. RB-IGBT klarer ca. 3V.

  • 0
  • 0

Sænker man ambitionsniveauet til 1200V:

Hvad skal du med 1200 V eller 1700 V transistorer til 400 Vdc? Performance er groft sagt omvendt proportional med spændingen, eller prisen for en given performance er nogenlunde proportional med spændingen.

Det er iøvrigt endnu et problem ved at genbruge frekvenskonverteren som PFC, for man slipper ikke for højere spændinger og dermed dyrere transistorer, hvilket yderligere udhuler økonomien.

  • 0
  • 1

16A på 3 faser er kun 11 kW, svarende til ovn + fire blus på et komfur der er tændt samtidig. Dertil kommer resten af husets energiforbrug (alt lys tændt, alle TV kørende etc). Så jo, juleaften bruger en typisk husstand mindst 16A 400V peak.

For en typisk lavspændingsradial er udføringskablet udlagt med 4x150 AL med en mærkestrøm på omkring 250 A og forsikret med en sikring med en mærkestrøm på 200-250A. For ikke at belaste sikringen i det brydeusikre område og af hensyn til eventuel ujævn fordeling af belastningen på faserne, vil en sådan lavspændingsudføring typisk belastes med 150 A, når der regnes med time middelværdier og jævn fordeling af belastningen. Det er ikke unormalt med 30-40 parcelhuse tilkoblet en sådan radial, somme tider flere.

Når sikringerne på lavspændingsradialen ikke springer skyldes det samtidigheden mellem effekttrækket fra de enkelte boliger.

De enkelte apparater i en bolig kan sammenlagt have en stor maksimaleffekt som du skriver. Ovn, komfur, (op)vaskemaskine trækker alle en stor makseffekt, men de gør det kun under opvarmning, hvilket har en lav dutycycle, og dermed lav samtidighed med øvrige apparater i husstanden, for ikke at tale om naboernes apparater.

I gennemsnit kører en bil i Danmark 47 km per dag. Med et gennemsnitsforbrug på 250 Wh/km, giver det et gennemsnitligt ladebehov på 12 kWh per dag. Det er så klaret på 1 time. Den time kan så fordeles ud over hele natten, og vil blive det automatisk simpelthen fordi vi ikke alle vil vælge at programmere laderen til at starte på præcis samme tidspunkt.

Ja sådant er det i dag. Men i fremtiden vil mange jo lade i de(n) time(r) hvor prisen er lavest, hvorved samtidigheden øges. Problemet bliver først relevant når der kommer flere elbiler, og når ægte timeafregning bliver en realitet for husstande.

  • 2
  • 0

Ja sådant er det i dag. Men i fremtiden vil mange jo lade i de(n) time(r) hvor prisen er lavest, hvorved samtidigheden øges. Problemet bliver først relevant når der kommer flere elbiler, og når ægte timeafregning bliver en realitet for husstande.

Hvis alle lader i den time hvor prisen er lavest, så er den time ikke længere den time hvor prisen er lavest. Det er et problem der løser sig selv.

Du skal også huske at vi skal lade i en time i gennemsnit. Det betyder at nogen skal lade i væsentligt længere tid og andre i meget kortere tid. Og endelig har vi forskellige behov; nogle skal afsted meget tidligt og andre kan vælge at udskyde at lade til næste dag.

Hvis det skulle blive nødvendigt, så kan man få elbilsejere til at lade langsommere. At elbilen har mulighed for at lade ved 11 kW betyder ikke at den absolut skal lade ved 11 kW alle dage.

Der er mange muligheder for at løse et eventuelt problem og længe inden at der er nok elbiler, til at det overhovedet er tænkeligt at der kan være et problem.

  • 3
  • 0

Jeg er helt enig - problemerne med elbiler vil først vise sig når der er mange af dem - og det kan vare mange år med de aktuelle salgstal.

Om elbilernes ladestrøm kan påvirke markedsprisen afhænger ikke kun af hvor mange elbiler der er, men også af prisdannelsen på elmarkedet. Det er endnu uklart hvordan prisdannelsen vil være med en stor andel af fleksibilitet i forbrugsledet. Hvis elbilerne skal lade på forskellige tidspunkter skal de præsenteres for forskellige priskurver. Det er fuldt ud muligt, men i mine øjne er det bare en indirekte form for koordineret opladning, som jeg selv beskrev som en af løsningerne. Jeg mener ikke problemet med samtidig opladning i lavpristimer løser sig selv, eller af det spotmarked vi har i dag.

  • 0
  • 0

Det har Renault samlet i en specifikation de kalder ZE-Ready og her kræves bl.a. meget dyre HPFI relæer af type B, så en hjemmeinstallation bliver typisk 5000 kr dyrene end til andre elbiler.

Nu er det jo ikke hjemmeinstallation vi snakker om her, men offentligtilgængelige ladestandere. Her spiller 5.000 kr ingen rolle ift. merprisen ved en DC-ladestander. Når det er sagt har jeg fået en 11kW-hjemmelader via E.On til under 6.000 kr alt. inkl. Så dyrere er det altså heller ikke.

  • 2
  • 0

AC Ladning med mere end 22 kW i elbiler giver så mange udfordringer og problemer at det næppe er noget vi vil se i fremtiden.

Nej, ikke hvis din virksomhed (Clever) skal have noget at sige i hvert fald. I modsætning til udlandet, hvor de forskellige udbydere godt kan sætte 43 kW-ladere op har Clever jo valgt kun at satse på 22 kW. Om der så er en teknisk forklaring på hvorfor 43 kW ikke kan lade sig gøre i DK, skal jeg ikke kunne sige.

For mig er det største problem i dag faktisk ikke ladetiden (om det tager 20 eller 40 minutter spiller ingen rolle), men den vanvittige høje pris man skal betale for at lade. Her til kommende manglende roaming mellem selskaber, der gør at man skal være kunde hos flere forskellige selskaber for at være dækket ind.

  • 2
  • 0