i3 bzw. Tesla S und „Silicon Carbide Power Electronics“

[dkt]

Die Frage, die ich mir immer wieder stelle ist:

Was für eine Technik und ggf. Klimatisierung wird im Falle der Leistungselektronik im E-Auto eingesetzt? Die wichtige Zusatzfrage dazu, warum wird diese AC DC Wandler-Leistungselektronik, zwischen Motor und Batterie, nicht auch als internes Schnellladegerät verwendet?

Nur Renault hat das bisher gemacht. Weder BMW noch Tesla bzw. Nissan machen es.

Gibt es Gründe es nicht zu tun und wenn ja – welche?

Schon seit Jahren verfolge ich die Entwicklung der Silicon Carbide Power Electronics. Anfänglich wurde die Möglichkeit auch von der Fraunhofer Gesellschaft untersucht. Damals, vor langer Zeit, war diese Technik sehr teuer. Mittlerweile gibt es aber kommerzielle Anwendungen. Der Vorteil der Technik neben dem weit geringeren Raumbedarf ist auch die wesentlich höhere Temperaturbeständigkeit. Also beides spräche für den Einsatz im E-Auto. Von der Theorie her sehe ich keinen Grund, die selbe Elektronik auch als Schnellademöglichkeit zu nutzen. Gibt es auch hier Gründe, es nicht zu tun?

Vielleicht kann hier im Forum einer von den Fachleuten diese Fragen beantworten, auch – welche Technik z. Bsp. im i3 und Tesla S eingesetzt wird.

Eine Quelle dazu:

http://www.powerguru.org/silicon-carbid ... 0-%C2%B0c/

[Eberhard]

also zur klarstellung:
der tesla roadster nutzt auch seinen motorinverter (PEM) als ladegerät.
die leistungsstufen (IGPT) des roadster und des models sind auf silizium-carbid lt. jb straubel (CTO von Tesla) aufgebaut. anders wäre die leistungsdichte des fahrantriebs gar nicht möglich gewesen.

lg

eberhard

[bm3]

also zur klarstellung:
der tesla roadster nutzt auch seinen motorinverter (PEM) als ladegerät.
die leistungsstufen (IGPT) des roadster und des models sind auf silizium-carbid lt. jb straubel (CTO von Tesla) aufgebaut. anders wäre die leistungsdichte des fahrantriebs gar nicht möglich gewesen.

lg

eberhard

Hallo,
IGBT sind es Eberhard, bist du Franke ? Das ist ein allgemeiner Begriff aus der Leistungselektronik. Sicher gibts da jetzt schon länger auch neue Entwicklungen auch für netzsynchrone Wechselrichter mit wieder mehr Wirkungsgrad. Aber sollte man jetzt auch nicht so überbewerten. Das hat dann ein Stück mehr Wirkungsgrad, schön, aber die Abwärme ist nicht so das Problem gewesen bisher, die ist beherrschbar. Hat auch nichts damit zu tun ob man die Leistungsendstufe eines Motorcontrollers zum laden mitbenutzen kann oder nicht. Das geht sehr wohl schon ohne die Carbid-Technik.

Viele Grüße:

Klaus

[dkt]

Hallo Eberhard und Klaus,

vielen Dank für Eure Beiträge. Was ich nicht verstanden habe ist Eure Kontroverse über IGPT.

Was ich verstanden habe ist, dass Tesla mit dem Roadster und ich vermute mal auch mit dem Tesla S, die Silicon Carbide Komponenten nutzt. Wenn Tesla den Motorinverter dann auch als Ladeelektronik nutzt, dann gehe ich einmal davon aus, dass das auch beim Tesla S möglich ist.

Wenn es so ist, warum wird dann an den Schnellladestationen, als Ladestrom DC verwendet? Die Frage die daraufhin kommt ist auch: Warum nutzt das BMW nicht. Der BMW Inverter ist sicherlich auch ein vergleichbarer Brocken, verglichen mit Tesla. Will BMW die Batterie schonen? Das ließe sich doch auch sicherlich über Software sicherstellen. Liegt vielleicht die Problematik in den unterschiedlichen Frequenzen, die der Motor einerseits benötigt und die, dann zum Aufladen nötige Netzfrequenz, andrerseits?

Mein Gefühl ist, dass dieses Thema noch ein Unterscheidungsmerkmal der E-Autohersteller werden wird.

Grüße

dkt

[bm3]

Hallo Dieter,

noch einer mit IGPT,wahrscheinlich ist mir da etwas entgangen bisher ? An den Frequenzen liegts garantiert nicht, ich denke das AC-Netz muss immer erstmal gleichgerichtet werden damit man damit etwas anfangen kann.Bei der Gleichrichtung gibt es eigentlich keine Probleme. Der Rest ist dann immer PWM mit höherer Frequenz, ab 18kHz aufwärts oder so.
Wird auch gerne mal schon in den hörbaren Bereich gelegt weil da die Schaltverluste niedriger sind und um die Kunden zu ärgern.
Mit einer guten Leistungsbrücke bekommt man Gleichrichtung + PWM vielleicht auch zusammen hin. Die gängigen Hochvolt-MC-Brücken-Endstufen sind dafür durchaus schon geeignet.
Zum laden ist Gleichstrom immer praktischer als Wechselstrom, da er dann direkt in den Akku fließen darf.
Ideal wäre eigentlich eine Gleichstromladung (mit Hilfe von Chademo, CCS etc.)ausgehend von einer vorhandenen Photovoltaikanlage, das ergibt die niedrigsten Umwandlungsverluste.Dabei hat man dann das Ladegerät und den PV-Wechselrichter raus aus der Verlustkette.

Viele Grüße:

Klaus

[dkt]

Zum laden ist Gleichstrom immer praktischer als Wechselstrom, da er dann direkt in den Akku fließen darf.
Ideal wäre eigentlich eine Gleichstromladung (mit Hilfe von Chademo, CCS etc.)ausgehend von einer vorhandenen Photovoltaikanlage, das ergibt die niedrigsten Umwandlungsverluste.Dabei hat man dann das Ladegerät und den PV-Wechselrichter raus aus der Verlustkette.

Hallo Klaus,

das verstehe ich, dass Schnelladen mit Gleichstrom die einfache und die beste Möglichkeit ist, die Batterie zu laden. Doch – eine Wechselstromlademöglichkeit wird der Wagen immer auch brauchen. Also, kann ich mir vorstellen, dass alle Ladestecker/kabel für beide Stromarten, nutzbar sein müssten. Wenn nun die Wandlereinheit zwischen Motor und Batterie für die AC Schnellladung konfiguriert wäre, dann spräche ja auch nichts dagegen mit DC schnell direkt zu laden – oder bin ich da als Laie auf dem falschen Weg?

Grüße

Dieter