Keskustelua sähköautoista

[repomies]

^Virallisista en tiedä mutta seinällä on latauslaite ja autossa laturi. Seinällä on käytännössä kontaktori ja vähän logiikkaa pilot-pinnien kommunikoinnille, ja ehkä vikavirta-ominaisuuksia (riippuu laitteesta, voi olla sähkökaapillakin).

Seinällä oleva vehje voi myös huolehtia talon kuormituksen seurannasta, ja säätää lataustehoa pilot-signaalien kautta sitten sen mukaan.

Passatin tapauksessa autossa lienee tarjolla kontakti vain yhdelle noista liittimen kolmesta vaiheesta. Muissa vaiheiden paikoissa on tyhjää.

 

[Esäätäjä]

Ja tuo latauslaite määrää sen paljonko auton laturi voi ottaa virtaa ko. lataustatavalla. Esim. noita hidaslatauspisteitä voi olla melkoinen rivi mutta kun autojen määrä latauksessa lisääntyy pudotetaan latausvirtoja, ehkä lopulta jaksotetaan.

 

[janti]

Passatin tapauksessa autossa lienee tarjolla kontakti vain yhdelle noista liittimen kolmesta vaiheesta. Muissa vaiheiden paikoissa on tyhjää.

Juurikin näin Type 2 1x16A

Autotalo Ampeeri - Sähköautojen tekniset tiedot

Löydä sinulle sopivin sähköautomalli tai tarkista haluamasi auton tekniset tiedot.

www.autotaloampeeri.fi

 

[kotte]

Yksivaihesähkön tekeminen niin että kuormitetaan tasaisesti kolmea vaihetta onkin sitten huomattavan paljon monimutkaisempi temppu.

Teollisuussähkömoottoreiden invertteridriveista tuollaisen voisi tyypillisesti rakentaa, mutta tapauksesta riippuen tarvitaan paljonkin lisäosia tai saadaan vain 400V:n jännitettä. Näitä inverttereitä ei ole tarkoitettu yksivaihesähkön tuottamiseen ja jotkut laitteet vaativat vähintään asetusten muuttamista tuon sallimiseksi, vaikkakin jotkut mallit suostuvat tuohon ihan luonnostaan. Laitetta tietenkin käytettäisiin kiinteällä 50Hz:n taajuusasetuksella.

 

[Ton1A]

Yksinkertaisimmillaan sähköauton latauspiste (AC) ei tarvitse olla tämän monimutkaisempi. EVSE hallitsee kontaktorin ohjauksen ja yksinkertaisen kommunikoinnin auton kanssa. Lisäksi joko sähkönsyötössä keskukselta tai latauspisteessä itsessään pitää olla sekä A- että B-tyypin vikavirtasuojat.

Minimitoteutusta voi sitten kuorruttaa kaikenlaisilla hienoilla ja kiiltävillä yksityiskohdilla, tai lisätä ominaisuuksia kuten käyttäjän tunnistus, energian mittaus, latausvirran säätö kuormanhallinnan vaatimusten mukaan (muuttaa CP-nastan pulssisuhdetta johon auto reagoi) jne.

 

[pelzi_]

Britanniassa vaaditaan myös suojaus jännitteistä suojamaata vastaan kun nolla on poikki, joko TT-systeemillä siten että laturilla on lokaali maaelektrodi ja syötön maata ei kytketä, tai sitten jossain latauspisteissä on myös suojamaan katkaisu jos vaihejännitteet ei ole symmetriset. Auto nähdään erityisenä riskinä, suuri metalliesine ulkona.

Suomessa ei ole tämä vaara tuntunut ketään juuri kiinnostavan.

A-tyypin vikavirtasuoja ei kyllä mitään lisäarvoa tuo jos perässä on B-tyyppinen. Suojaa tietysti johtoa ennen sitä B-suojaa, mutta sitähän ei vaadita ellei oikosulkuvirta ole liian pieni.

 

[tet]

A-tyypin vikavirtasuoja ei kyllä mitään lisäarvoa tuo jos perässä on B-tyyppinen. Suojaa tietysti johtoa ennen sitä B-suojaa, mutta sitähän ei vaadita ellei oikosulkuvirta ole liian pieni.

Tuo A- ja B-tyypin vikurivaatimus ei nyt ihan noin kuitenkaan ole, ei niitä molempia vaadita. Joko B-tyyppi yksinään, tai A-tyyppi + erillinen DC-suojaus.

 

[Ton1A]

Tesla toteaa Tesla Wall Chargerin maadoituksesta näin:

 

[BBF]

Teollisuussähkömoottoreiden invertteridriveista tuollaisen voisi tyypillisesti rakentaa, mutta tapauksesta riippuen tarvitaan paljonkin lisäosia tai saadaan vain 400V:n jännitettä. Näitä inverttereitä ei ole tarkoitettu yksivaihesähkön tuottamiseen ja jotkut laitteet vaativat vähintään asetusten muuttamista tuon sallimiseksi, vaikkakin jotkut mallit suostuvat tuohon ihan luonnostaan. Laitetta tietenkin käytettäisiin kiinteällä 50Hz:n taajuusasetuksella.

Miksi 3-vaihe syöttö edes pitäisi ensin muuntaa 1-vaihe AC :ksi kun akkujen lataus kuitenkin tarvitsee DC :tä? Se 1-vaihe AC tasasuunnataan ennen latausta, miksi siis ei suoraan tasasuunnata 3-vaihesyötöstä ja syötetä autoon tätä? Joo standardilaturit ei tietenkään toimi noin mutta tuo DC-syöttö voisi olla varmaan optiona?

 

[Ton1A]

... jota varten autoissa on DC-lataus, liittimenä ja protokollana joku CHAdeMO tai CCS. Eli tämä pyörä on jo keksitty. Ihan Suomestakin saa ostaa valmiin laitteen: https://telewell.fi/fi/tuote/sahkoa..._CCS/telewell-ccs-20kw-sahkoauton-latausasema

 

[kotte]

Miksi 3-vaihe syöttö edes pitäisi ensin muuntaa 1-vaihe AC :ksi kun akkujen lataus kuitenkin tarvitsee DC :tä? Se 1-vaihe AC tasasuunnataan ennen latausta, miksi siis ei suoraan tasasuunnata 3-vaihesyötöstä ja syötetä autoon tätä? Joo standardilaturit ei tietenkään toimi noin mutta tuo DC-syöttö voisi olla varmaan optiona?

Vastasit itse kysymykseesi, eli tasavirtalataus on hiukan eksoottisempi teknologia, eli vaatii älykkäämpää ja kalliimpaa teknologiaa, koska on suunniteltu pikalautaukseen, eikä sähköauto voi tukea kaikkea mahdollista maanja taivaan väliltä. Kotiin hankittuna tuo tulee toistaiseksi kovin kalliiksi (vaikka tehotaso ei varsinaista pikalautausta tukisikaan). Ehkä joskus myöhemmin ...

Viittaan Ton1A:n liittämään linkkiin detaljien osalta (erikoisesti hinta).

 

[BBF]

Vastasit itse kysymykseesi, eli tasavirtalataus on hiukan eksoottisempi teknologia, eli vaatii älykkäämpää ja kalliimpaa teknologiaa, koska on suunniteltu pikalautaukseen, eikä sähköauto voi tukea kaikkea mahdollista maanja taivaan väliltä. Kotiin hankittuna tuo tulee toistaiseksi kovin kalliiksi (vaikka tehotaso ei varsinaista pikalautausta tukisikaan). Ehkä joskus myöhemmin ...

Viittaan Ton1A:n liittämään linkkiin detaljien osalta (erikoisesti hinta).

No DC latausta se akkujen lataus joka tapauksessa aina on, kysehän on vaan siitä missä AC syöttö tasasuunnataan, en näe siinä paljon eksotiikkaa. Jos tommonen 32A 3-vaihe tasuri maksaa 5k€ niin aikamoista rahastustahan se on vaikka olisi vähän älyäkin. Akkujen varsinainen latausäly on varmaankin aina siellä autossa kun kaikki mallit on omanlaisia.

 

[Esäätäjä]

DC latauksessa syötetään suoraan akulle ja laturi säätää jännitteen ja virran, eli ei mikään tasasuuntaaja. Auton tekniikka kertoo nuo laturille.

 

[Ton1A]

Kolmivaihelatausta tukeva auto tuskin tekee mitään 3v AC -> 1v AC -> DC muunnosta, vaan auton laturi voidaan hyvin toteuttaa niin että on kolme identtistä laturia rinnankytkettynä DC-puolelta, AC-puolella kukin omassa vaiheessaan.

Vanhoissa Tesloissa homma toimi niin, että perusvarustuksessa on kolme kappaletta 16A laturimoduleja (yhteensä 11 kW) ja optiona sai ns. 'tuplalaturin' jossa moduleita kuusi ja tehoa 22 kW. Tesla osaa myös ladata 32A yhdestä vaiheesta, tuo ilmeisesti tehdään niin että kaksi laturimodulia kytketään rinnan saamaan vaiheeseen. Kolmaskin varmaan menisi, mutta eipä Euroopasta juuri löydy yli 32A syöttöjä.

Uusissa Model S ja Model X -autoissa on nykyään 3x24A laturimodulit, 3 ja Y ovat 3x16A laturimoduleilla.

 

[pelzi_]

No, helpoimmin menee niin että se 3-vaiheinen sähkö tasasuunnataan, tuloksena on 565VDC ja siitä jatketaan hakkuripowerilla kuten 1-vaiheisessa.

Koska 3-vaihelataus on maailmalla aika harvinainen tarve, käytännössä noi useammat 1-vaiheiset on suositumpi tapa.

 

[harb]

Tesla osaa myös ladata 32A yhdestä vaiheesta, tuo ilmeisesti tehdään niin että kaksi laturimodulia kytketään rinnan saamaan vaiheeseen. Kolmaskin varmaan menisi, mutta eipä Euroopasta juuri löydy yli 32A syöttöjä.

Kyllä niitä Suomestakin löytyy aika paljon. Vanhemmat Fortumin (nyk C&D) Pikaturit oli kaikki varustettu 63A AC latauksella. Tietääkseni ainoa tuota tukeva auto on ensimmäisen sukupolven Zoe, joten hiljaista on ollut käytön suhteen.

 

[Ton1A]

... muualta kuin paikoista joissa on muutenkin DC-pikalaturi

 

[kotte]

Akkujen varsinainen latausäly on varmaankin aina siellä autossa kun kaikki mallit on omanlaisia

Ei voi olla pelkästään autossa, jos tavoitteena on tukea pikalatausta optimaalisesti, vaan äly on hajautettu auton ja latauslaitteen välille. Kummallakin on reunaehtonsa, joita pyritään yhdessä optimoimaan. Laturit tuossa on kuitenkin monimutkaisempia, koska tehoelektroniikka on siellä.

Nykyinen vaihtovirtalataus on astetta typerämpi, eli niissä verkon pää kertoo kategorian, jolla sähköä saa imeä verkosta ja perustehoelektroniikka on sitten autossa. Ei autoon kannata rakentaa useaa erilaista latausjärjestelmää eikä verkon latauspuolesta saa kustannustehokasta, jos latausvirtaa ei säädetä auton kanssa yhteisymmärryksessä. Kuten kirjoitin, uskon itsekin, että tulevaisuudessa DC-lataus tulee edullisemmaksi ja AC-lataus jää lähinnä vara- ja perusjärjestelmäksi pientalolataukseen. Ehkäpä tulevaisuudessa tulee sellaisiakin automalleja, joista AC-latausmahdollisuus puuttuu tyystin.

 

[BBF]

No, helpoimmin menee niin että se 3-vaiheinen sähkö tasasuunnataan, tuloksena on 565VDC ja siitä jatketaan hakkuripowerilla kuten 1-vaiheisessa.

Koska 3-vaihelataus on maailmalla aika harvinainen tarve, käytännössä noi useammat 1-vaiheiset on suositumpi tapa.

Näinpä, noin sen itse tekisin mutta tosiaan esim. USA ssa ei kolmivaihesyöttöjä taida olla kuin teollisuudessa, tavan talot on 240V (2x120V) 1-v syötöllä jossa sulakekoko on sitten aika suuri. Siinä on omat etunsa kyllä.

 

[kotte]

Siinä on omat etunsa kyllä.

Mutta haitat ovat vähintään samanveroiset. On muuten hiukan vaikea tehdä tehokasta pikalaturia, jolle on tarjolla vain yksivaihesähköä. Jos jossakin päin on jostakin syystä päädytty standardeihin, jotka tekevät sähköautoilun järkevät käytännöt vaikeammiksi, ei siihen kelkkaan kannata ainakaan hypätä.

 

[BBF]

Mutta haitat ovat vähintään samanveroiset. On muuten hiukan vaikea tehdä tehokasta pikalaturia, jolle on tarjolla vain yksivaihesähköä. Jos jossakin päin on jostakin syystä päädytty standardeihin, jotka tekevät sähköautoilun järkevät käytännöt vaikeammiksi, ei siihen kelkkaan kannata ainakaan hypätä.

Ei ne isot pikalaturit ole talokohtaisia juttuja muutenkaan. Jenkeissä talon pääsulake on tyypillisesti 100A joten kyllä siitä saman saa kuin meikäläisestä 3x35A syötöstä, mutta helpommin. Varsinaisten pikalatureiden syötöt on sitten sielläkin 3-vaihe.

 

[pelzi_]

Mitä ihmeen väliä on kotien sähköllä, ei pikalaturia ole kodeissa. Kyllä niille otetaan ihan oma 3-vaiheinen syöttö ja Jenkeissä aivan tavallista että silloin on myös jännite esim. 690V.

Ja se on ihan irrelevanttia onko laturi autossa vai ulkoinen DC-laturi. Jännitteen määrää akku, virran auton antama ohjaus joka autossa olevaan laturiin tulee miten valmistaja haluaa ja ulkoiseen latausstandardin mukaisesti vaikka PWM-signaalina, ja verkosta tuleva tehonrajoitus joka myös tulee tavalla tai toisella, autossa olevaan laturiin esim. toiseen suuntaan menevänä PWM-signaalina.

Laturi valitsee virroista pienemmän ja syöttää sen verran, max(a,b) ei nyt kyllä ole mitään varsinaista "älyä."

Toki vaiheittainen rajoitus autossa olevaan laturiin vaatii enemmän monimutkaisuutta kuin sen yhden PWM-signaalin, se on ikävää se, 3-vaiheella kaikesta tulee aina vähän hankalampaa.

 

[tet]

Ja se on ihan irrelevanttia onko laturi autossa vai ulkoinen DC-laturi. Jännitteen määrää akku, virran auton antama ohjaus joka autossa olevaan laturiin tulee miten valmistaja haluaa ja ulkoiseen latausstandardin mukaisesti vaikka PWM-signaalina, ja verkosta tuleva tehonrajoitus joka myös tulee tavalla tai toisella, autossa olevaan laturiin esim. toiseen suuntaan menevänä PWM-signaalina.

Laturi valitsee virroista pienemmän ja syöttää sen verran, max(a,b) ei nyt kyllä ole mitään varsinaista "älyä."

Toki vaiheittainen rajoitus autossa olevaan laturiin vaatii enemmän monimutkaisuutta kuin sen yhden PWM-signaalin, se on ikävää se, 3-vaiheella kaikesta tulee aina vähän hankalampaa.

Vaiheittaista rajoitusta ei ole tuettu standardeissa, vaan latausasemasta tulee vain yksi PWM-signaali autolle joka kertoo latausvirran maksimiarvon. Tämä siis AC-latauksessa, joka tapahtuu aina autossa olevalla laturilla. Sitten taas DC-latauksessa (CCS) auto ja ulkoinen laturi keskustelevat ihan datalla sen latauspiuhan kautta, ja sisäinen laturi ohitetaan.

 

[pelzi_]

Niin, DC-latauksessa vakiintuneissa standardeissa on käytössä PLC (CCS) ja CAN (CHAdeMO). DC-latauksen voisi ihan hyvin tehdä PWM:llä mutta käytännössä on haluttu tehdä siitä monimutkaisempi että saadaan lisää turvalisuutta ja hilavitkutusta. Ei ole pointin kannalta oleellista, niin ei tästä enempää.

CCS:n PLC-kommunikaatio on AC-latauksessa vapaaehtoinen mutta sen kautta voisi hyvin implementoida vaiheittaisen rajoituksen niille jotka sen haluaa. Halpoihin ratkaisuihin jäisi yhä PWM.

 

[jahonen]

Nähdäkseni suurin vaikeus kolmivaihelaturin toteutuksessa on AC-sähkön muuttaminen DC:ksi niin, että vaihevirtojen särö pysyy riittävän pienenä. Jos pelkkä 6-pulssi diodisilta riittäisi täyttämään vaatimukset niin en usko että muuta edes käytettäisiin. Nyt kuitenkin standardeissa on asetettu rajat sille kuinka paljon yksittäinen sähkölaite saa tuottaa verkkoon päin yliaaltoja/harmonista säröä, jolloin käytännössä (aktiivinen)tehokerroinkorjain millä virta muokataan sinimuotoiseksi on pakollinen. Tehokerroinkorjain kolmivaiheisena sisältää huomattavasti enemmän rautaa kuin yhdellä vaiheella. Sähköauton laturi on niin isotehoinen laite, että tämä on kyllä järkevääkin. Käyttäjän kannalta lisähyöty tuosta tehokerroinkorjaimesta on myös se, että verkon kuormituksesta saadaan suurempi osa käytettyä akun lataamiseen.

Kolmivaihesähkön muuttamiseen DC:ksi pienellä virtasäröllä ei toimi sama temppu kuin yksivaihesähköllä jossa tasasuuntaussillan perään riittää laittaa yksinkertainen boost-konvertteri oheishilppeineen. Tarvitaan joko kolme erillistä yksivaiheista tehokerroinkorjainta tai sitten ns. Vienna-tasasuuntaaja. Kaikki tuo tietenkin maksaa. Saattaa myös hyvinkin olla niin että joku on patentoinut jonkun hyvän tekniikan tuohon tehokerroinkorjaukseen ja muut sitten joutuvat siitä maksamaan jos haluavat sitä hyödyntää. Siksi varmaankin näkee noita 1/2-vaihelatauksia.

t. Janne

 

[pelzi_]

Kyllä se pelkkä yksi boost, tai suuren jännitteen takia ehkä mieluummin buck, 6-diodisen sillan perässä on yllättävän hyvä, en nyt jaksa muistaa kuinka hyvä, mutta spicellähän sen näkee nopeasti jos jaksaa kiinnostaa. Ei toki välttämättä riitä nykystandardeihin, en ole tutkinut.

Itse hoidin (1-vaiheisen) PFC:n ja latauksen Cuk-konvertterilla jossa oli ohjaus tyylillä input current shaping eli PWM = k*sqrt(u' eli tasasuunnatun sähkön hetkellisarvo)

jossa k=hidas virransäätö (muutosnopeus niin hidas että pysyy about samana verkkojännitteen puolijakson aikana jolloin virta ~ jännite eli tehokerroin ~ 1, mutta hitaasti säädetään latausvirtaa pidemmällä ajalla, verkkojännitetransienteille sitten pitänee tehdä per-pulse current limit, en muista teinkö)

Mitoitin muistaakseni sen niin että jännitteen puolesta myös tasasuunnattu kolmivaihe menisi sisään. Konkkaa ei tietenkään juurikaan ollut tasasuunnatulle sähkölle, se huonontaisi tehokerrointa turhaan.

Tällöin toki akkua myös ladattiin tasasuunnatun AC:n muotoisella virralla mutta sehän toimii oikein hyvin.

Ehkä lähiaikoina mielenterveys voisi sallia ko. projektin herättämisen henkiin. Siihen pitäisi lisätä muuntaja Elcattien kanssa käytettäväksi koska 72V akkujännite on aikas matala tehdä varsinkin siitä tasasuunnatusta 3-vaiheesta.

Muuntajalla saisi myös galvaanisen erotuksen niin ei tartte miettiä onko Elcatin 72V-12V DC-DC eristykseltään seinäsähkökelpoinen. Myös BMS on siltä osin vähän hasaardi, signaalijohdot pitäisi ainakin merkata hyvin. Ja yleensäkin vähän petollista laittaa autoon, jossa on alun perin runkoon maadoitettu 72V akusto, verkkojännitteessä kelluvaa 72V akustoa, rikkoo vähimmän hämmästyksen periaatetta.

 

[kotte]

Ei ne isot pikalaturit ole talokohtaisia juttuja muutenkaan. Jenkeissä talon pääsulake on tyypillisesti 100A joten kyllä siitä saman saa kuin meikäläisestä 3x35A syötöstä, mutta helpommin. Varsinaisten pikalatureiden syötöt on sitten sielläkin 3-vaihe.

En väittänytkään, että on ideaa asentaa talokohtaisia pikalatureita, vaan että pikalaturin teknologiaa hyödyntävä talokohtainen keskitehoinen laturi voi aivan hyvin olla kolmivaiheinen. Kolmivaiheinen ei tarvitse puskurointia ykli vaiheen, joten keskitehoinen laturi on yksinkertaisempi toteuttaa. Nuo puskuroinnit toteutetaan käytännössä suurilla elektrolyyttikondensaattoreilla ja väitän, että nuo ovat laitteen heikoin lenkki, joten parempi olla ilman.

Ja se on ihan irrelevanttia onko laturi autossa vai ulkoinen DC-laturi.

Ei muuten ole ollenkaan irrelevanttia kustannusmielessä, kun tuolle pikalaturille pitää hommata sähköt keskijänniteverkosta tms. ja autoon pitäisi investoida vastaava sananmukainen tehoelektroniikkavehje.

Nähdäkseni suurin vaikeus kolmivaihelaturin toteutuksessa on AC-sähkön muuttaminen DC:ksi niin, että vaihevirtojen särö pysyy riittävän pienenä.

Yksivaiheisella tuo on vielä hankalampaa, jollei akkuvalmistaja salli pulssittain 100Hz:n taajuudella vaihtuvaa latausvirtaa. Olisi tuo aika haaste litiumakkujen tyypillisille suojaus- ja tasauspiireille, jos pitäisi valmistautua (käytännössä) 50Hz:n ja 60Hz:n verkkotaajuuteen.

Kolmivaiheista lähdettä on varsin helppo kuormittaa aivan sinimuotoisesti pätkimällä syöttöä riittävällä taajuudella ja hoitamalla loput yksinkertaisella ja kompaktilla LC-suodinpankilla.

 

[pelzi_]

Kummasti se 1-vaiheinen lataus ilman mitään elkoja vaan toimi, ei akkujännite mihinkään heilu laturin tehoilla ellei lähestytä sitä 500A.

Perinteisen auton laturi myös lataa tasasuunnatulla 3-vaiheella lyijyakkua. Ei sekään jännitteessä näy ellei oikein etsi, ja polttisauton laturihan on akkuun suhteessa samaa kokoa kuin pikalaturit. Akku rasittuu tästä koska autossa on suuri määrä kuormia yhtä aikaa latauksen kanssa ja akku toimii konkkana. Sähköauton latauksen aikana ei ole kuormaa joten aaltomuodosta viis (joo ei nyt aleta saivarrella jostain konkilla järjettömiä pulsseja ajavasta zapperista).

 

[kotte]

Kummasti se 1-vaiheinen lataus ilman mitään elkoja vaan toimi, ei akkujännite mihinkään heilu laturin tehoilla ellei lähestytä sitä 500A.

Kysymyshän oli siitä, että jos auton haluaa ladata mahdollisimman nopeasti, on merkitystä, millainen aaltomuoto latausvirralla on. Ja kun noita 500A:n virtoja halutaan käyttää, ei tehoelektroniikka ole halpa. Mutta kun tehopuoli on laturissa, auton puolesta tulee halpa.

Mutta, jos käytetään pienempää virtaa, hokkus pokkus, sama konfiguraatio toimii, jos DC-laturi on pikalaturistandardien mukainen, mutta toimii pienellä virralla (keskiteholataus), ei virran muodolla ole yhtä suurta väliä ja kotilatauslaite, joka tuon tekee ei ole välttämättä hirveän kallis (vaikka toistaiseksi aika kallis onkin, mutta muista syistä kuin teknologia).

AC-lataus on eräänlainen kompromissi. Ei ole erityisen nopea, mutta vaatii lisäosia autoon. Toisaalta se toimii sielläkin, missä Edisonin aikaansaaman hiukan kieron kilpailutilanteen takia kuluttajan sähköverkon piti olla niin yksinkertainen kuin mahdollista, jotta saatiin kammetuksi suo silloisen teknologian kannalta kallis ja tuhlaavainen AC-DC-muunnos pois kuluttajan sähköverkkoliittymästä. Kyllähän keskitehoisen DC-laturin voi toteuttaa tuollakin, mutta ei ole yhtä suoraviivainen ja luotettava kuin siellä, missä 3-vaihejakelu on yleinen kuluttajaliittymilläkin.

 

[jarkko_h]

Ei voi olla pelkästään autossa, jos tavoitteena on tukea pikalatausta optimaalisesti, vaan äly on hajautettu auton ja latauslaitteen välille. Kummallakin on reunaehtonsa, joita pyritään yhdessä optimoimaan. Laturit tuossa on kuitenkin monimutkaisempia, koska tehoelektroniikka on siellä.

Nykyinen vaihtovirtalataus on astetta typerämpi, eli niissä verkon pää kertoo kategorian, jolla sähköä saa imeä verkosta ja perustehoelektroniikka on sitten autossa. Ei autoon kannata rakentaa useaa erilaista latausjärjestelmää eikä verkon latauspuolesta saa kustannustehokasta, jos latausvirtaa ei säädetä auton kanssa yhteisymmärryksessä. Kuten kirjoitin, uskon itsekin, että tulevaisuudessa DC-lataus tulee edullisemmaksi ja AC-lataus jää lähinnä vara- ja perusjärjestelmäksi pientalolataukseen. Ehkäpä tulevaisuudessa tulee sellaisiakin automalleja, joista AC-latausmahdollisuus puuttuu tyystin.

Uskon myös tähän, mutta muutos vie 10-20 vuotta. Bess invertterin BMS rajapinnalla... saa jo nyt kohtuulliseen hintaan 5kW kokoluokassa.

Tuommoisen dc laturin topologia on 99% identtinen PV invertterin kanssa. Isoissa PV inuissa ac kytkettynä bess -laite tehdään jo tänä päivänä PV laitteesta pelkällä softalla ja sertillä oikealle jännitealuulle. Nuo lataa akkuja tarvittaessa 2-5 MW teholla.

On aika hullua kuljettaa auton sisällä satoja tuhansia kilometrejä ac-dc muuntosysteemeitä. Tuo kuuluisi seinälle.

 

[jahonen]

Kyllä se pelkkä yksi boost, tai suuren jännitteen takia ehkä mieluummin buck, 6-diodisen sillan perässä on yllättävän hyvä, en nyt jaksa muistaa kuinka hyvä, mutta spicellähän sen näkee nopeasti jos jaksaa kiinnostaa. Ei toki välttämättä riitä nykystandardeihin, en ole tutkinut.

Itse hoidin (1-vaiheisen) PFC:n ja latauksen Cuk-konvertterilla jossa oli ohjaus tyylillä input current shaping eli PWM = k*sqrt(u' eli tasasuunnatun sähkön hetkellisarvo)

jossa k=hidas virransäätö (muutosnopeus niin hidas että pysyy about samana verkkojännitteen puolijakson aikana jolloin virta ~ jännite eli tehokerroin ~ 1, mutta hitaasti säädetään latausvirtaa pidemmällä ajalla, verkkojännitetransienteille sitten pitänee tehdä per-pulse current limit, en muista teinkö)

Tuossahan se vaikeus ja suurin ero on kolmivaihe vs yksivaihe; yksivaiheisessa tapauksessa sen DC-virtareferenssin nopean verrannollisuuskertoimen saa ilman suotokonkkaa tasasuunnatusta jännitteestä. Kaikkien PFC-ohjainten äiti UC3854 toimii juuri noin. Se muodostaa sitten tuon hitaan k-arvon DC-konkan jännitevirheen perusteella hitaammassa säätöloopissa.

Sama idea ei toimi kolmivaiheisessa 6-pulssisillassa, kun virta pitäisi olla eri kaikissa vaiheissa jollain tietyllä ajanhetkellä. 6-pulssitasasuuntaus kuormitettuna vakiovirralla on kyllä vaihevirran aaltomuodoltaan hiukan parempi kuin 1-vaihetapauksessa joka on samassa tilanteessa pelkkää kanttiaaltoa. 1- ja 3-vaiheisen vakiovirralla kuormitetun sillan erona taitaa lähinnä olla se, että 6-pulssitasasuuntaajan (3-vaiheisen) vaihevirrassa on nollaosuus joka poistaa 3. harmonisen, ja jäljelle jää harmoniset 5, 7, 11, 13 ja jne. (yleisesti n*6±1). Tuostahan on sitten kehiteltynä muuntajalla vaihesiirrettyjä versioita, kuten 12- tai 24-pulssinen tasasuuntaaja, joka jälleen parantaa tilannetta.

Tilanne huononee kummallakin vaiheluvulla oleellisesti mikäli kuormana välipiirissä on suurikapasitanssinen kondensaattori, eli tasasuunnataan vaan huippujännite. Tällöin diodien johtokulma pienenee ja yliaaltojen vaimenemisnopeus kertaluvun mukana hidastuu, ts. korkeampien taajuuksien merkitsevyys kasvaa.

TI:llä on muuten Vienna Rectifier-evalkitti jonka dokumentit ovat vapaasti ladattavissa, siitä vaan kehittelemään Lähinnä reaaliaikaista matematiikkaahan tuommoinen on. Itse elektroniikan mutkikkuus on muuten kohtuu siedettävä.

Yksivaiheisella tuo on vielä hankalampaa, jollei akkuvalmistaja salli pulssittain 100Hz:n taajuudella vaihtuvaa latausvirtaa. Olisi tuo aika haaste litiumakkujen tyypillisille suojaus- ja tasauspiireille, jos pitäisi valmistautua (käytännössä) 50Hz:n ja 60Hz:n verkkotaajuuteen.

Kolmivaiheista lähdettä on varsin helppo kuormittaa aivan sinimuotoisesti pätkimällä syöttöä riittävällä taajuudella ja hoitamalla loput yksinkertaisella ja kompaktilla LC-suodinpankilla.

Tarkoitus oli vaan ottaa esille miltä laturi näyttää verkon kannalta ja miksi kolmivaihelaturit ovat (ainakin vähän) harvinaisempia kuin 1/2-vaiheiset. Jäykässä verkossa kaupunkiympäristössä virran särö ja yliaallot eivät välttämättä ole suuri ongelma (ainakaan vielä), mutta minusta on ihan hyvä ottaa yliaallot huomioon jo tässä vaiheessa, ennen kuin niistä tulee ongelma. Näinhän on tehtykin, olkoonkin että pienitehoisille laitteille ei ole käytännössä särörajoja, vaan diodisilta + konkka on ok.

Kuten jo todettiin, enpä tiedä onko tuo pulssimainen (muotoa 0.5 + 0.5*sin(2*pi*2*f*t), f=verkkotaajuus) latausvirta oikeastaan ongelma esim. akun balansoinnin kannalta. Kyseessä on kuitenkin meikäläisessä verkossa käytännössä 100 Hz taajuinen virta ja jänniterippeli on pieni, eli kyseessä on hidas ilmiö elektroniikan kannalta. Yhden pulssin aikana akun jännitteen muutos on kuitenkin niin pieni että akun balansointi yms voi toimia hyvällä menestyksellä vain DC:llä välittämättä tuosta tuplaverkkotaajuisesta AC-komponentista.

t. Janne

 

[pelzi_]

Tuskin se BMS:n ADC on niin nopea että sitä rippeliä millään näkisi, siinä resoluutio ja tarkkuus on kuitenkin tavoitteena, ei sample rate.

Vaikka seinästä tulisi DC:tä niin kyllä se silti vaatii DC-DC-muuntimen se lataus, ellei ole ajatellut vastuksella säätää virtaa.

 

[Ton1A]

On aika hullua kuljettaa auton sisällä satoja tuhansia kilometrejä ac-dc muuntosysteemeitä. Tuo kuuluisi seinälle.

Toisaalta AC-sähköä on saatavilla oikeastaan missä vaan

 

[kotte]

Toisaalta AC-sähköä on saatavilla oikeastaan missä vaan

AC-sähköä kyllä, mutta 1-vaihe vs. 3-vaihe on dilemma, koska jälkimmäinen on ongelma esim. USA:ssa ja Japanissa, edellinen käytännössä Euroopassa tehorajoituksen takia. Voisihan AC-DC-muunnin olla latausjohdon mukana kuljetettava, jolloin ongelmakohtaa ei enää ole. Myönnän kyllä kolmivaiheiseen säröytymisen estoon liittyvän kompleksisuusproblematiikan, mutta asialle ei eurooppalaisesta näkökulmasta ole ideaalista ratkaisua, eli yksivaihesähköä on saatavilla yleensä vain rajoitetulla teholla.

 

[pelzi_]

Siis kodeissa näin, kun isommissa ympyröissä on monta laturia, on aika yksi ja sama onko ne yksivaiheisia ripoteltuna eri vaiheisiin vai kolmivaiheisia. Riesaa tulee tietysti siitä jos osa on 1-vaiheisia ja osa 3-vaiheisia.

 

[jarkko_h]

Toisaalta AC-sähköä on saatavilla oikeastaan missä vaan

Tämä on totta, mutta tilanne tulee muuttumaan. Vaikka täällä kauhistellaan dc laturin vaikeutta, on se aivan perustekniikkaa. Käytännössä nykyisen 3-vaihe solar invertteri on identtinen 3 vaihesähköä käyttävän DC laturin kanssa. Airinkoinvertteris on lähes semmoisenaan tehtävissä laturi joka voi yhtä hyvin ladata kodin akkua ylijäävän tai halvan sähkön aikana tai vaihtoehtoisesti autoa.

Toki vielä kotitalouskäyttöön tehtyjä dc latureita ei ole, mutta tuloillaan on. Maissa joissa pv laitteet ovat yleisiä, on myös isoin potentiaali autoteollisuudelle. Standardit ovat jo bess-lataus puolelle valmiina sekä UL että IEC maailmassa.. hyppy autolatureihin on olematon.

Julkisten DC pisteiden saatavuus paranee ja edullisia 5kW dc latureita tulee 10 vuoden sisällä myös kotitalouskäyttöön. Siinä vaiheessa jokin autovalmistaja avaa pelin ja tekee ac latauksesta option, jossa AC laturin voi ruksia optiona aidosti pienen tehon tilapäiskäyttöön tai jopa kokonaan pois.

 

[pelzi_]

Aika heikko lisäarvo, autoa pitää kuitenkin voida ladata valtakunnan sähköllä, invertterin pitää kuitenkin syöttää valtakunnan verkkoon sähköä, ja kukaan tuskin haluaa vetää erillisiä dc-johtoja invertteriltä autoon vain että voi dc-ladata.

 

[VesA]

Vaikka täällä kauhistellaan dc laturin vaikeutta, on se aivan perustekniikkaa.

Olisi jos jotain komiteaa ei olisi päästetty sotkemaan aika suoraviivaista asiaa - vaikka itse tehoelektroniikka on rutiinia vehkeen implementoiminen ei ole mitenkään triviaalia tietoteknisen puolen osalta ja siksi niiden kanssa on eri automerkeillä edelleen vaikeuksia.

mutta ehkä - jos autot siihen taipuvat - riittää protokollan ihan ensimmäinen versio jossa ei ole vielä niin paljon juttuja tehtäväksi ja johon ei esmes tarvitse hankkia sertifikaatteja joihin autokin luottaa.

Kiinasta saa jo sellaisen hitsausmuuntajan näköisien DC-laturin 5 tonnilla - mutta toimiiko se jonkun ei-kiinalaisen auton kanssa on vähän epäselvää.

 

[VesA]

Aika heikko lisäarvo, autoa pitää kuitenkin voida ladata valtakunnan sähköllä, invertterin pitää kuitenkin syöttää valtakunnan verkkoon sähköä, ja kukaan tuskin haluaa vetää erillisiä dc-johtoja invertteriltä autoon vain että voi dc-ladata.

Eiköhän se sitten ole yksi boxi seinällä - katolta tulee DC ja sen virtaa sitten kontrolloidaan seuraavaan DC-johtoon.

 

[tet]

Toisaalta AC-sähköä on saatavilla oikeastaan missä vaan

Nimenomaan. Melkoisen tekniseksi on mennyt tämä keskustelu, ja osa selittää selvästi vain päteäkseen noitten elektroniikan termiensä kanssa. Käytännön syyt ovat unohtuneet keskustelusta kokonaan, ja se suurin näistä on matkalataus. On aivan turha poistaa laturia auton konepellin alta, koska silloin sitä pitää raahata takapaksissa, jotta voi ladata satunnaisen matkalle osuvan mökin tai maatalon navetan seinästä. Paljon pitää vettä virrata Kymijoessa, kuten meillä päin sanotaan, ennenkuin DC-latauslaite on JOKAISEN sähköistetyn rakennuksen ulkoseinällä vakiovarusteena.