Direkt laden von PV in e-PKW?

[bm3]

Geht aber dann eben genau an den Vorteilen des direkten DC-Ladens ins Auto mit viel Aufwand vorbei.

[Releit]

Dadurch, dass PV-Module eine relativ konstante Spannung über einen großen Einstrahlleistungbereich und somit Strombereich bringen, sollte eine direkte Ladung mittels ausreichender in Serie geschaltener Module grundsätzlich recht gut möglich sein. Ein Mikrokontroller (z.B. Arduino mit Can-Bus Shield) müsste die Kommunikation mit den Auto übernehmen, den Ladevorgang steuern und eine Überladung verhindern. Ein Chademo-Auto wie z.B. eine Leaf oder alter Drilling wäre wohl dafür geeignet. CCS ist da sicher komplexer. Bei den aktuellen PV-Modulpreisen wäre so wohl eine sehr kostengünstige Lademöglichkeit realisierbar. Man nehme also mindesten 12-14 Solarmodule für die notwendigen rund 400 Volt, einen Chademo-Stecker, einen Arduino mit Can-Shield, eine passende Diode gegen einen eventuellen Rückstrom, Kabeln und etwas Software, schon sollte die PV-Direktladung möglich sein. Auf einen teuren DC-DC Wandler kann man verzichten.
Was meinen die (mutigen) Experten hier dazu?

[Sonnenfahrer]

PV Module haben keine konstante Spannung. Sie haben einen Leerlaufbereich und einen MPP . Der Spannungsbereich zwischen Last und Leerlauf (OC) ist relativ hoch. Daher muss man mindestens die Maximalspannung mit einer Regelung begrenzen.
Nächste Überlegung: Wenn der DC Anschluss alles zieht was machbar ist, er möchte ja theoretisch 50KW haben, dann wird die Zellspannung in den Keller gedrückt und nix lädt mehr. Sollten dann nur 10KW an Zellen vor dem DC Anschluss hängen, dann wäre das für diese wie ein Kurzschluss.
Aus den angeboteten 400V mit möglichen 10KW werden dann schnell 90V.

Theoretisch machbar wäre es mit einem PV Feld mit > 50KW und einer Spannungsbegrenzung. In dieser Größenordnung kaum zu bauen.
Also nur Theorie.

Andere Idee: Eine Schaltung entwickeln, welche auch bei geringer PV Leistung konstant 400V zur Verfügung stellt.

Ein Spannungsgeregeltes, konstantes, DC Power Supply welches die 400V konstant hält und nur so viel Ampere abgibt wie die PV Module bei 400V liefern können. Den MPP Bereich der Zellen kann man pie Daumen über den Strom und die Anzahl der Zellen definieren.

Also eine Schaltung an der am Eingang (vom PV Feld kommend) ständig min. 400 Volt im Bereich des MPP der Zellen anliegen. Die Schaltung hält die 400V am Ausgang stabil, egal ob in dem Kreis 5A oder 50A gezogen werden, bzw. geliefert werden können.

(Eine Temperatur-Spannungsdrift der PV Zellen lasse ich mal bewusst außen vor..)

Ich denke diese Idee mit direkter DC Ladung ist der Zeit voraus. In 10 Jahren wird es möglicherweise entsprechende Ladeelektroniken für PV DC direkt in EV geben.

Dann lädt man direkt DC vom Carport-PV mit einer kleinen "Blackbox" komplett autark als Insel.

Viele E-Auto-Ladegeräte müssten auch mit DC am Eingang laufen,sie richten ja sowieso die anliegende AC-Spannung zuerst gleich. Die Frage ist hierbei nur ob die Eingangsgleichrichter stark genug für DC-Speisung dimensioniert sind, da bei DC-Speisung nur immer ein Diodenzweig (doppelt) beansprucht wird. Notfalls könnte man so ein Ladegerät aber mit reduzierter Ladeleistung deswegen betreiben.

Wo man den "Input" am EV realisiert steht auch noch in den Sternen. Theoretisch ginge auch DC am AC Eingang, wie bm3 schreibt.

[bm3]

@Releit

Im Prinzip beschreibst du das richtig.Was ich ja auch schon länger hier vorgeschlagen hatte ist eine extra Schnittstelle mit einem kleinen Stecker dafür noch am Auto einzurichten,oder die DC-Nutzung dann wenigstens mit dem Typ2-Stecker noch zu kombinieren. Einen DC-Schnellladestecker braucht es dafür nicht, die Ströme dabei liegen wie beim AC-Laden im normalen Bereich. Es müsste auch lediglich ein zweipoliger Stecker sein, den Rest könnte man über Funk machen. Allerdings, zumindest bei deutschen Herstellern, die Jahre lang brauchen um das CCS-Protokoll endlich noch bidirektional zu gestalten und mit denen wir heute da immer noch nicht angekommen sind, sehe ich da absolut schwarz inzwischen. Die wollen da einfach nicht voran gehen aus Gründen die man ja auch vermuten kann. Das Alles immer schön weiter zu Lasten der Umwelt.

[Cerebro]

@bm3 das ist quatsch, CCS kann das schon seit 2012, siehe Projekt INEES oder jetzt bei Fiat. Die blockierer sind die Regulatoren, vorne weg der VDE(!) und die Energieversorger die das unbedingt verhindern wollen.

[bm3]

@Cerebo
Die Frage ist wer hier Quatsch schreibt, nach den geposteten Infos hier im Forum war CCS bisher noch nie bidirektional bei der Normung definiert, der Teil für die andere Richtung fehlte wohl ganz bewusst seit Beginn an und wird auch, wie im Forum wieder zu lesen ist, nicht so schnell kommen. Ganz im Gegensatz zur japanischen Chademo-Norm, bei der jetzt schon lange alles Notwendige dafür von der Normierungsseite her bereitgestellt ist.
Sonst schreiben jedenfalls alle Anderen hier Quatsch im Forum außer dir. Oder doch du am Ende ?

[Cerebro]

@bm3: CCS ist nur ein Stecker! Du vermischt Kommunikation mit einem Stecker. Über CCS ist bi-direktionales Laden problemlos möglich, da nur ein Stecker! Die weltweit genormte V2G Kommunikation ist in der Erweiterung der ISO 15118-20 Norm zu finden (https://www.iso.org/standard/77845.html). Alle anderen Lösungen, wie z.b. damals aus dem INEES Projekt, haben eine spezielle Kommunikationssoftware gehabt, denn damals gab es die ISO15118 noch nicht. Das lief alles noch über DIN SPEC 70121:2014
Die CAN Kommunikation bei CHAdeMO ist genau wie bei den ganzen CCS V2x Projekten kein International nomierter Standard für V2x gewesen, sondern eine Eigenentwicklung (CHAdeMO V2X). Erst 2019 wurde mit IEC 62909-2 ein internationaler Standard für V2x über CHAdeMO verabschiedet. Siehe dazu auch: https://www.chademo.com/wp2016/wp-conte ... MO_V2X.pdf Seite 8

Ich beschäftige mich jetzt seit 5 Jahren mit dem CCS Thema und habe auch CCS + Kommunikations Entwicklerequipment und bin ziemlich genau informiert was der technische Stand ist.

[AbRiNgOi]

Zum Thema BiDirectional: Was hindert die externe Elektronik den Strom zu reduzieren der im durch das Protokoll freigegebenen Stecker fließt? Niemand, es kann ja sein, dass wegen Lastmanagement nicht die frei gegebenen 100kW DC zur Verfügung stehen dann reduziert die Station den Strom zum Beispiel bei Aldi auf 20kW runter. Dann stellt sich die Frage, wie weit darf der Strom reduziert werden und was passiert wenn dieser negativ wird....

Zum Thema PV Laden ohne DCDC Wandler: Wer genau macht die für Lithium Ionen Akkus so wichtige Strom Regelung und in Folge bei fast vollem Akku der Spannungsregelung? Vielleicht mit einer geeigneten Schattenmaschine, die den Strom genau regelt? oder doch besser ein DCDC Wandler....

Oder man sagt, die PV wird die Grenzen der Akkus niemals erreichen, es gibt nur Strom und Spannungsmessung und wenn die im Rahmen liegen wird geladen, ohne Regelung, und wenn der Strom oder die Spannung zu groß werden wird abgestellt. Man kann zwar nicht voll laden und wenn die Spannung an der PV unter die Zellspannung fällt kann man gar nicht mehr laden...

Bleibt nur der Punkt beim Einschalten, da würde zwar die Spannung vor dem einschalten bekannt sein, aber welcher Strom wird sich einstellen? ist der zu Hoch? muss der Abgestellt werden bevor der auftritt? Spannend...

[bm3]

@Cerebro
Wer vermischt hier bitte was ? Das Problem ist doch nicht der Stecker sondern die bidirektionale Einbindung die die CCS-Norm bis heute noch nicht hergibt. Der Stecker muss dazu nicht nur an den Akku geschaltet werden sondern auch die Entnahme aus dem Akku durch das CCS-Protokoll und das Akku-BMS unterstützt werden.
Natürlich geht das Laden über CCS, aber die andere Richtung wurde und wird doch bisher ausgeklammert.
@AbRiNgOi
Ja, spannend, wenn man es denn speziell für die direkte Anbindung von PV-Anlagen ans Auto endlich mal anginge.

[meikel-TS]

Hallo zusammen,
ich lese hier schon eine Zeitlang mit, wollte in absehbarer Zeit eine PV zu Auto in DC Lösung installieren. Die käuflichen Lösungen sind, wenn überhaupt vorhanden, viel zu teuer. Ich war lange Jahre beruflich mit dem Thema Laden beschäftigt und wollte ein paar Punkte Loswerden.
Ein PV-String unterliegt extremen Spannungsschwankungen, abhängig von der Sonneneinstrahlung, der Temperatur und der Last. Die Last ist in unserem Fall eine 400V Batterie mit dem innenwiderstand Ri.
Wenn jetzt die Sonne scheint, dann steigt die Leerlaufspannung der PV (also noch ohne Last) auf z.B. 600 Volt an. Sobald die Last (also der Akku) angeschlossen wird, bricht die Spannung auf die des Akku zusammen, und es fließt ein Strom in den Akku. Die Höhe ist von der Leisung der PV und von dem Innenwiderstand Ri des Akku abhängig. Diese Spannung stellt auch den Ladezustand des Akku dar. Bei einer 10 KW PV also allerhöchstens 25 A.
Wenn die Sonne nicht scheint, sinkt die Spannung der PV, es fließt kein Strom in den Akku. Um Rückströme von der Batterie zurück in die PV auszuschließen, genügt eine einfache Diode. Die muß aber sowohl Strom, als auch Spannungsmäßig dafür ausgelegt sein.

Zu überwachen wäre lediglich der Ladeschluß, dargestellt durch die Batteriespannung. In diesem Fall, beim 10 KW-DC Lader fällt der Ladeschluß natürlich weniger ins Gewicht. Ein überladen ist hier kaum möglich. Anders beim 150 KW Supercharger, da muß Ladeschluß zwingend überwacht werden, sonst tötet man den Akku.

Soweit so gut. Aber: Wir wollen ja DC laden, um Verluste von Wechselrichtern, Gleichrichtern etc. zu umgehen. Das tun wir hier zwar, vergessen aber eins. Die PV Wechselrichter haben fast alle eine MPP (Maximum Power Point) Regelung an Bord, welche per Spannungswandlung immer die optimale Leistung bei schwankender PV-Spannung suchen. Das erhöht den Wirkunggrad erheblich, wahrscheinlich viel mehr als durch die Umrichterei verloren geht.

Solange ich also keinen MPP für PV nach DC habe, macht es wohl wenig Sinn, solange speise ich ins Netz ein und Lade 3-Phasig mit 11 KW am Typ2
Auch finanziell betrachtet, ist es doch attraktiver, z.B. 10 % mehr PV Fläche zu installieren um die Umrichtverluste auszugleichen, als eine sündhaft teure DC Insellösung zu kaufen.

Mike