Spannung am Inverter trotz Chademo-Ladung?

[Stephan]

Guten Tag,
da wir hier ein paar Akkus rumliegen haben, die wir aufgrund des Denkmalschutzes erst einmal nicht für die hoffentlich noch zu errichtende PV-Anlage nutzen können, würde ich gerne die Reichweite unseres C-Zeros vergrößern.

Am Inverter unter der Kofferraumabdeckung liegt nur Spannung an, wenn der Wagen an ist oder die Batterie geladen wird.
Was mich allerdings wundert, ich kann dort auch die Batteriespannung messen, wenn ich am Chademo Lader hänge. Dieser lädt die Zellen aber über eine separate Leitung auf. Wieso schaltet das Hauptrelais die Spannung zum Inverter an? Das erschließt sich mir nicht ganz

Da oben die Spannung nur anliegt, wenn auch die Hauptrelais geschaltet sind, würde ich gerne einen Abgriff der 12V Versorgung von diesem machen und damit die Relais vom Zusatz-Akku schalten. Sollte soweit alles klappen, da die Pakete dann immer die selbe Spannung haben. Das Zusatz-Paket wird separat überwacht. Die Zellen stammen von einem Outlander und sind somit fast identisch.

MfG Stephan

[iOnier]

Am Inverter unter der Kofferraumabdeckung liegt nur Spannung an, wenn der Wagen an ist oder die Batterie geladen wird.
Was mich allerdings wundert, ich kann dort auch die Batteriespannung messen, wenn ich am Chademo Lader hänge. Dieser lädt die Zellen aber über eine separate Leitung auf. Wieso schaltet das Hauptrelais die Spannung zum Inverter an? Das erschließt sich mir nicht ganz

Gibt es vielleicht nur ein Hauptrelais, das die gesamte "Hochvoltschiene" schaltet? Ich vermute es fast. Demnach müsste beim Schnarchladen und im Zustand "READY" ebenfalls die volle Batteriespannung auch an den ChaDeMo-Kontakten anliegen.

[iOnier]

Ganz so einfach ist es doch nicht

Wenn ich dieses Schaltbild:

Schaltbild mit Hauptrelais.pdf

(92.98 KiB) 116-mal heruntergeladen

richtig interpretiere gibt es einen "Main Contactor", also das "Hauptschütz", der in zwei separate Schütze für "+" und "-" aufgeteilt ist. Zum Laden fällt "Main Contactor(+)" ab (während "Main Contactor(-)" angezogen bleibt) und der "Charging Contactor"; das Ladeschütz, zieht an. Muss so sein, denn fürs Laden scheint ein "Resistor" nötig zu sein, der ansonsten vom "Main Contactor(+)" überbrückt wäre. Die Leitungen zum ChaDeMo-Anschluss sind in der Darstellung mit "Quick Charging Contactor('+' bzw. '-')" bezeichnet, d.h., da muss noch ein Schütz sein.

Sprich im Prinzip ist es schon so, dass das Hauptrelais die Hochvoltschiene schaltet, aber eben nur die "innere" Hochvoltschiene - die Leitung zum ChaDeMo-Anschluss hängt über ein eigenes Schütz direkt an der Batterie. Und das Hauptschütz besteht aus 2 einzelnen Relais für "Plus" und "Minus", von denen das für "Plus" unabhängig abgeschaltet werden kann um während des "Normalladens" einen Widerstand ("Resistor") in Reihe zu schalten. Wieso der auch immer nötig ist ...

Inverter und DC-DC-Wandler (für die Aufladung der 12V-Batterie) sind übrigens AFAIK ein "Block", d.h.: um die 12V-Batterie auf Ladung halten zu können (was AFAIK während einer ChaDeMo-Ladung geschieht) muss dort Spannung anliegen. Und auch die Klimaanlage (die während der ChaDeMo-Ladung ja u.U. zur Kühlung des Fahrakkus gebraucht wird) ist ja ein "Hochvolt-Gerät", so dass allein schon deswegen während einer ChaDeMo-Ladung Spannung auf der Hochvoltschiene anliegen muss.

[Stephan]

Vielen Dank Werner! Da hast du mir sehr weiter geholfen.
An die Klimaanlage habe ich garnicht gedacht :S
Dann wird es wohl nötig sein, zwei Hochspannungskabel aus der Batterie nach oben zu legen und an deren Ende jeweils ein Schütz zu installieren. Schade, es hätte so einfach sein können
Dafür muss dann leider auch die Batterie raus. Nagut, was muss, das muss.

[iOnier]

Könnte es auch eine Möglichkeit sein, die ChaDeMo-Leitung im Radkasten anzuzapfen? Am Inlet eine 2. Leitung aufzulegen geht wohl nicht, AFAIR hat das schon mal jemand probiert. Ich weiß allerdings nicht, ob es Y-Crimpverbinder in passender Größe gibt und wie man das dann wasserdicht ausführen (vergießen?) und vibrationsfest montieren kann. Dann müsste man noch ans ChaDeMo-Relais und eine zusätzliche Leitung über einen Schalter an 12V ziehen, damit man die Verbindung manuell schalten kann. Bleibt aber eine Bastellösung, bei der man nicht vergessen darf, das vor einer ChaDeMo-Ladung wieder auszuschalten! - Ich weiß nicht, wie eine Ladesäule reagieren würde wenn Spannung vom Auto anliegt, bevor Daten ausgetauscht wurden ...

Ich weiß nicht, wo das ChaDeMo-Relais montiert ist - im Batteriekasten oder im Fahrzeug? In letzterem Fall könnte man eventuell am "Eingang" des Relais eine "Zapfleitung" auflegen ...

[Stephan]

Das wäre auch eine Idee.
Das Relais befindet sich im Batteriekasten, ja.
Weswegen ich am liebsten das Hauptrelais nehmen würde ist der Grund, dass das bei einem möglichen Crash auf jeden Fall abgeschaltet wird. Somit ist dann die Leitung von der Zusatzbatterie zur Hauptbatterie Spannungsfrei.
Ich könnte mir zudem gut vorstellen, dass ich beim Chademo-Laden vergesse das Relais abzuschalten

Wenn es dann soweit ist, werde ich auf jeden Fall berichten, ob und wie ich es gemacht habe.

[iOnier]

Du willst also "vor" dem Hauptrelais 'ran (bzw. batterieseitig an dessen Kontakte). Dann würde ich auch gleich noch eine Leitung vom Steuerkontakt des Hauptrelais ziehen und ein entsprechendes Schütz in den Zusatzakku einbauen. Sonst ist nämlich immer dessen Anschlussleitung spannungsführend. So aber würde sie gleich mit ein- und ausgeschaltet. An ChaDeMo könnte man den Zusatzakku wahrscheinlich einfach mit laden? Was aber passiert bei "Normalladung" findet da auch beim Zusatzakku ein Balancing statt? Wie wird das gesteuert? Macht der das autonom?

[Stephan]

Genau so denk ich mir das. Ein Zusatzrelais in die Hauptbatterie und eines in die Zusatzbatterie. Damit ist, wenn beide abschalten, die Leitung dazwischen spannungsfrei.
Allerdings müssen die Relais dann auch geschaltet werden wenn die Chademo-Relais an sind. Wahrscheinlich werde ich dann die Relais mit einem Signal vom Haupt oder Chademo-Relais durschalten lassen.
Das Balancing stelle ich zum Testen erstmal hinten an. Die Zellen sind alle nahezu auf 1 mV gleich. Wenn das dann permanent so bleiben soll, schließe ich das BMS an. Vielleicht bekomme ich, bzw. ein Bekannter das BMS vom Outlander wieder zum laufen.

Ich hoffe, dass beim Chademo-Laden der Hauptakku einfach langsamer geladen wird und keine Probleme zwischen der am Akku-Eingang gemessener Leistung und der vom Ladegerät ausgegebener Leistung gibt. Aber das werde ich ja dann sehen. Im Notfall müssen ein paar Fehlercodes gelöscht werden

[iOnier]

Zum Balancing: ich könnte mir halt vorstellen dass es Probleme gibt, wenn der womöglich während eines ChaDeMo-Ladevorgangs meint, er müsste gerade jetzt unbedingt das Balancing durchführen. Also komplett autonom dürfte das BMS des Zusatzakkus nicht agieren; irgendwie müsste man ihm das Balancing während einer ChaDeMo-Ladung verbieten. Die Information darüber liefert ja die Spannung auf der Steuerleitung zum ChaDeMo-Ladeschütz.

Zu den Ansatzpunkten bzgl. Hochvoltschiene: das ChaDeMo-Ladeschütz scheint im Innenraum verbaut zu sein, siehe diese Abbildung:

ChaDeMo-Ladeschütz.pdf

(55 KiB) 91-mal heruntergeladen

Demnach geht ein Hochvoltkabel (zwei Leiter natürlich) direkt vom Akku in den Innenraum und wird erst dort durch das ChaDeMo-Ladeschütz auf die Leitung zum ChaDeMo-Inlet geschaltet. An das Relais könntest Du also auch 'rangehen und müsstest den Akku nicht abbauen. Die Steuerleitung zum Hauptschütz kannst Du sicher auch irgendwo im Innenraum abgreifen und damit auch Dein Zusatzakku-Hauptschütz schalten lassen. Desgleichen muss das natürlich auch anziehen, wenn mit ChaDeMo Haupt- und Zusatzakku geladen werden sollen. Also noch die Steuerleitung vom ChaDeMo-Ladeschütz mit dran. Damit die sich nicht gegenseitig einschalten muss da natürlich in beide Leitungen eine Diode 'rein.

Wie soll das Ganze eigentlich mit "Normalladung" funktionieren? Schließt Du ein 2. Ladegerät parallel an? Denn der Onboardlader dürfte mit 2 parallel geschalteten Akkusätzen doch überfordert sein? In der Konstantstromphase des Ladevorgangs natürlich nicht, da dauert bloß das Laden länger, weil sich der "Soll-Strom" auf 2 Akkus "verteilt" (die damit ultraschonend geladen würden), aber in der Konstantspannungsphase wäre der Strom ja doppelt so hoch, wie er sein sollte. Oder habe ich grad' einen Knoten im Hirn? Dann müsstest Du aber immer z.B. an einem 16A Anschluss beiden Ladern sagen, dass sie nur mit 8A arbeiten dürfen. An einem 22 kW Ladepunkt würde mit einem geeigneten Ladekabel theoretisch auch mehr gehen, die Typ1-Dose ist auch dafür ausgelegt, aber ich weiß nicht, wie das mit der Verkabelung im Auto aussieht.

Das Schöne bei ChaDeMo-Ladung an 50 kW Ladesäulen wäre, dass gerade dadurch, dass sich der Strom auf 2 Akkus verteilt beide mit der halben Leistung geladen werden und daher über längere Zeit in einem Bereich bleiben, der Laden mit voller Leistung erlaubt. Das BMS würde daher sehr lange 40 kW freigeben. Mit nur einem Akku bringen 50 kW-Säulen kaum einen Vorteil gegenüber 20 kW - hier dann schon

[Stephan]

Also beim Balancieren sehe ich keine Probleme. Die Akkus sind nahezu perfekt (also gleicher Innenwiderstand, usw.). Zudem kann man ja zwischendurch mal selber einen Blick auf die Spannungen im geladenen Zustand werfen. Sollten sich da Probleme ergeben, kann man ja dann manuell eingreifen.

Oh das ist wieder ein super Tipp mit dem Ladeschütz. Sobald der Wagen wieder hier ist, werde ich mal nachsehen. Der ist nämlich gerade in den Urlaub gefahren (Ja, das geht mit dem Auto ).
Die Relais-Steuerspannungen werde ich wohl auch nur mit einem Optokoppler auslesen und dann separat meine eigenen Relais schalten.

Zum internen Ladegerät: Generell lädt das Ladegerät in der CC-Phase, wie du schon gesagt hattest mit einem konstanten Strom. Das dürfte kein Problem sein, wenn der Wagen nicht Akku-Eingang mit Ladegerät-Ausgang vergleich. Dann würde er feststellen, dass da etwa die Hälfte fehlt Ich denke aber, dass wird er nicht tun.
In der CV-Phase ist die Spannung ja bei 360,8 V und der Strom ist dann einfach über einen längeren Zeitraum etwas höher. Das sollte auch kein Problem sein. Da der Strom ja sowieso geringer als in der Konstantstrom-Phase ist, wird es da keine Überlastung geben.
Der Anschluss eines Zusätzlichen Laders geht, so wie ich das in anderen Threads gelesen habe nicht, weil der Wagen dann denkt der On-Board Lader spuckt mehr als 4 kW aus und muss ja somit im Überlastbetrieb arbeiten. Zudem reichen uns die 2,3 / 3,3 kW vollkommen aus (wenn das Chademo-Laden klappt).

Das Schöne bei ChaDeMo-Ladung an 50 kW Ladesäulen wäre, dass gerade dadurch, dass sich der Strom auf 2 Akkus verteilt beide mit der halben Leistung geladen werden und daher über längere Zeit in einem Bereich bleiben

Genau das erhoffe ich mir auch. Damit sind dann auch weitere Strecken kein Problem. Ich hoffe, dass das originale BMS dann über die Zeit merkt, dass viel weniger Energie Verbraucht wird und dadurch dann die Reichweitenanzeige immer genauer wird - und auch mehr Ladestrom freigegeben wird.