Warum Gleichrichtung über den Motor?

[bm3]

Ob du dir das vorstellen kannst tut erstmal nicht viel zur Sache. Die Ladetechnik ist da aber.
Wenn geringes Wissen auf viel Wissen stößt...
Wer hindert dich daran dich zumindest mal ein paar Stunden lang mit Suchmaschinen etc., weniger Zeit dürfte nicht helfen, kundiger zu machen ?
Ich bin dann auch hier raus.

[iOnier]

Überwachung und Regelungslogik sitzen im Auto, denn nur das kennt seine Batteriedaten und kann entsprechende Vorgaben für die Laderegelung machen. Geregelt wird dann aber in der Säule,nach den Vorgaben, die das Auto übermittelt. Und selbstverständlich sind da noch Sicherheitsmechanismen implementiert, klar kann das Auto die Ladung auch "hart" abbrechen durch Öffnen der Relais ("Ladeschütze").

[mvan]

Ob du dir das vorstellen kannst tut erstmal nicht viel zur Sache. Die Ladetechnik ist da aber.
Wenn geringes Wissen auf viel Wissen stößt...

Nein, ein ganzer Teil der Ladetechnik ist auch im Batteriemanagement-System.
Der kleinste Teil ist nur im sog. Ladegerät selbst untergebracht.
Und das könnte man sogar hier nachlesen:
https://de.wikipedia.org/wiki/Batteriemanagementsystem

Den Link hatte ich schon gepostet.

[Helfried]

Hmm .... die Zellen haben doch alle einen anderen Ladezustand und entsprechend dem Ladezustand muss die Zelle dann voll Strom geladen werden oder aber reduziert.

Jede Zelle im Auto hat stets fast exakt die gleiche Spannung bzw. Ladezustand. Außer der Akku ist schon sehr marode. Die Balancierung gleicht bloß geringe Unterschiede aus.

[mvan]

Hmm .... die Zellen haben doch alle einen anderen Ladezustand und entsprechend dem Ladezustand muss die Zelle dann voll Strom geladen werden oder aber reduziert.

Jede Zelle im Auto hat stets fast exakt die gleiche Spannung bzw. Ladezustand. Außer der Akku ist schon sehr marode. Die Balancierung gleicht bloß geringe Unterschiede aus.

Das wäre doch technisch kaum zu realisieren, weil der Alterungsprozess der Zellen ja nicht identisch abläuft. Schon nach kurzer Zeit hat man da Unterschiede bei den Zellen. Wenn ein Akku defekt geht, werden ja oft zur Reparatur nur die defekten Zellen ausgetauscht und nicht alles auf einmal. Das würde danach ja dann gar nicht mehr funktionieren.

[mvan]

Überwachung und Regelungslogik sitzen im Auto, denn nur das kennt seine Batteriedaten und kann entsprechende Vorgaben für die Laderegelung machen. Geregelt wird dann aber in der Säule,nach den Vorgaben, die das Auto übermittelt. Und selbstverständlich sind da noch Sicherheitsmechanismen implementiert, klar kann das Auto die Ladung auch "hart" abbrechen durch Öffnen der Relais ("Ladeschütze").

so denke ich das auch (also wir reden jetzt von DC).
Obwohl: "Geregelt wird dann aber in der Säule ..."
das passt nicht.
In der Säule kann nicht viel geregelt werden ausser Strom und Spannung insgesamt.
Für jede einzelne Zelle muss das dann wieder der Akku machen.

[Helfried]

Das wäre doch technisch kaum zu realisieren, weil der Alterungsprozess der Zellen ja nicht identisch abläuft. Schon nach kurzer Zeit hat man da Unterschiede bei den Zellen.

So schlimm sind die Unterschiede nicht. Erst nach etlichen Jahren tut sich heftigere Zelldrift auf, die bekämpft werden muss.
Entweder durch Neukauf des Wagens oder seltener durch Tausch einiger Zellen oder Teilmodule.

[iOnier]

Stimmt. Bei DC-Schnellladung sitzt der "Regelteil" des Ladegeräts in der Säule, nur der "Messteil"

aha ... und wenn die Ladesäule einen Defekt hat, ist mein Akku kaputt, oder wie?

Natürlich nicht. Wie anderweitig schon geschrieben. Oben bezog ich mich schlicht auf einen "normalen" Ladevorgang ohne solche "Unfälle".

Also jede Zelle bekommt den gleichen Ladestrom, meinst Du?

Nein. Ich weiß es (gilt allerdings nicht für den Balanciervorgang - siehe unten).

die Zellen haben doch alle einen anderen Ladezustand

In der Theorie erst mal nicht: sie wurden während der Fahrt alle mit dem gleichen Strom (Reihenschaltung!*) entladen und wir gehen jetzt mal von gleichmäßiger Ladung als Ausgangszustand aus. Vorausgesetzt, alle Zellen haben den gleichen Innenwiderstand (und die gleiche Temperatur - dazu gleich noch mehr), so sind sie zuletzt auch alle gleich weit entladen. Man kann sie also mit gleichem Ladestrom auch beim Laden wieder auf exakt den gleichen Ladestand bringen.

Nun ist die eben gemachte Voraussetzung leider ein wenig falsch: kleine Produktionsunterschiede sowie Temperaturunterschiede im Batteriepack am Fahrzeug sorgen natürlich für - geringe! - Unterschiede des tatsächlichen Innenwiderstands und dadurch für etwas unterschiedliche Ladung / Entladung. Infolgedessen kommt es in der Realität wirklich zu einem sogenannten "Driften" - die Zellenspannungen weichen nach einigen Lade-/ Entladevorgängen mehr oder weniger deutlich voneinander ab.

Ein de facto relevanter Drift entsteht dadurch aber nur langsam; zu ähnlich sind sich die Zellen. Es sind eben keine billigen Handy- oder Spielzeugakkus.

Irgendwann - aber eben nicht bei jedem Ladevorgang - wird dann ein Angleichen der Zellenspannungen erforderlich. Wann und wie das dann (steuerungstechnisch) geregelt wird ist eine Sache der Programmierung des BMS und das ist von Hersteller zu Hersteller natürlich unterschiedlich gelöst. Dieser Vorgang nennt sich "Balancing". Ungefähre Beschreibung folgt weiter unten.

und entsprechend dem Ladezustand muss die Zelle dann voll Strom geladen werden oder aber reduziert.

"Reduziert" trifft es ganz gut (dazu unten mehr).

Das macht doch jedes Tisch-Akku-Ladegerät so. Da wird jede Zelle einzeln betrachtet und entsprechend geladen, weil man sonst den Akku sehr schnell kaputt macht.

Einzeln betrachtet werden die Zellen vom BMS schon. Es muss ja verhindert werden, dass auch nur eine einzige Zelle über- oder auch tiefentladen wird.

Und die Ströme kann man natürlich im Batteriepack über Schalter, Stromkreise mit unterschiedlichen Widerständen usw. leicht steuern

Nein. So hohe Ströme wie sie bei einer Schnellladung fließen sind nicht mehr "leicht" zu steuern, schon gar nicht mehr bei sehr vielen Zellen für jede einzelne Zelle. Der Schaltungsaufwand würde zu hoch. 2-4 einzelne Ladeschächte beim Tischladegerät sind dagegen ein Witz.

gerade dann, wenn die Zellen parallel geschaltet sind.

Der nächste Fehler, den Du machst: sie sind in Reihe geschaltet. Mit fetten Blechbrücken von Batteriepol zu Batteriepol. Sieh' Dir so einen Aufbau mal an. Da lässt sich nicht einfach mal so eine Zelle aus dem Ladevorgang "ausklinken" und separat behandeln. Nicht ganz ... siehe unten.

Ich dachte immer, das Batteriemanagement-System ist genau dafür da?

Ist es auch

Und das wird bei der Gleichstromladung (CCS, CHAdeMO, Tesla Supercharger) genau so gemacht, dachte ich.

Falsch gedacht. Schnellladung soll schnell gehen, und Balancing braucht Zeit. Und, wie oben bereits gesagt, es muss nicht jedes Mal balanciert werden. Also kein Problem. Bei DC-Ladung lässt man es schlicht bleiben.

Von daher verstehe ich auch nicht ganz, warum man einen Trafo braucht.

Es muss ja kein klassischer Eisenkerntrafo sein (im Gegenteil, solche sind typischerweise nicht verbaut, zu schwer, fehleranfällig, ...). Aber einen regelbaren Wandler brauchst Du zwingend. Nehmen wir als Beispiel meinen Peugeot iOn; Batterie-Nennspannung etwa 300 Volt (voll geladen etwa 330 V, bei 0% SoC deutlich unter 300 V):

- AC einphasig hat 230 V => muss hochtransformiert werden
- AC dreiphasig (theoretisch, ich habe nur ein einphasiges Ladegerät in meinem Auto, aber egal) hätte 400 V Phase-Phase => müsste (Dreiecksschaltung vorausgesetzt) runtertransformiert werden
- DC CHAdeMO: bis zu 500 V Ladespannung, muss auch runtertransformiert werden ...

Wobei wir letztlich gar nicht die Spannung betrachten müssen, sondern den Strom. Die Spannung am Ausgang des Ladegeräts ist letztlich nur eine Funktion der eingeregelten Stromstärke über dem aktuellen Innenwiderstand der Batterie.

Die Spannungen und Ströme könnte man doch eigentlich auch innerhalb des Batteriepacks durch Reihenschaltungen, Parallelschaltungen,

Siehe oben: feste Reihenschaltung, aber hier näherst Du Dich der Wahrheit:

ein- und ausschalten von Widerständen

Bingo!

Das BMS kann zwar die Zellen nicht aus der Reihenschaltung herausnehmen, aber es kann sie überbrücken. Das darf wiederum auch kein Kurzschluss sein (würde die Zelle zerstören), also nimmt man Lastwiderstände. Eine so überbrückte Zelle wird weniger geladen als alle anderen Zellen, die sich in der Reihenschaltung davor und dahinter befinden.

Und das erklärt auch ganz zwanglos, warum das Balancing so lang dauert: der Ladestrom muss während des Balancierens so niedrig sein, dass er den Lastwiderstand nicht "überfordert". Es ist ja niemandem damit gedient, wenn der durchbrennt.

Vorgang des Balancings:
- BMS fährt den Ladestrom auf verträglichen Wert 'runter
- BMS "brückt" die Zelle/n, die den höchsten Spannungswert hat / haben
- sobald die nächste Zelle diesen Wert erreicht, wird sie vom BMS ebenfalls "gebrückt"
- BMS hält den Ladestrom die ganze Zeit konstant auf diesem niedrigen Wert
- BMS setzt diesen Vorgang so lange fort, bis alle Zellen auf dem gleichen Niveau sind (oder ein Timeout erreicht ist)

Dazu müsste man nur die Schalter

Nein, keine mechanischen Schalter, Relais sind mechanisch zu empfindlich. Das wird elektronisch "geschaltet", wahrscheinlich Thyristortechnik(?), könnte man auch als "solid state relay" bezeichnen(?). Im einzelnen weiß ich über die Technik an der Stelle aber auch nicht genug, daher die Fragezeichen.

Und wenn nicht genug Lade-Strom vorhanden ist -wie z.B. beim Laden mit Haushaltsstrom-,

Das ist Quark, solange mindestens 6 Ampere aus dem Netz gezogen werden können ist immer genug Ladestrom verfügbar.

wird dann eben nur ein Teil der Akkuzellen geladen, der Rest kommt später dran.

Das geht so halt nicht.

* nochmal: mach' Dich zu den Themen Stromkreis, Ohmsches Gesetz, Reihenschaltung von Widerständen etc. schlau. Ohne dass die Basics klar sind können wir nicht sinnvoll diskutieren.

[AbRiNgOi]

Warum macht Renault eigentlich die Gleichrichtung des Wechselstroms über den Motor?
Ich habe einmal nachgeschaut:
https://www.reichelt.de/?ARTICLE=217158 ... gKU1_D_BwE

Für so ein Dreiphasenwechselstrom kostet ein Gleichrichter bei 400 V 25 A
4,10 Euro !!!
Mit jedem könnte man 11 kW locker gleichrichten.
Da müsste man vier davon parallel schalten, dann könnte man 43 kW gleichrichten.

Warum macht da Renault den Umweg über den Motor?
Das ist doch sicher auch nicht billiger, oder?

Einfach auspropirenn: nimm 5v Wechselspannung und fahre mit einem Brückengleichrichter auf eine 4,7V Lionen Batterie von einem Händy...
PS: mach den Versuch im Freien und mit Schtzbrille...

[UliZE40]

Die Sache mit den Lastwiderständen fürs Balancing ist bei Fahrzeugbatterien sehr energieineffizient und wenig flexibel.
Da wird wohl eher mit DCDC-Wandlern gearbeitet, die die einzelnen Zellen/Zellblöcke über einen „Balancing-Bus“ ausgleichen.

Und ob es per DC von der Säule kommt oder erst vom Boardladegerät spielt fürs Balancing keine Rolle.
Nur wird bei DC extern der Ladevorgang häufig automatisch unterbrochen bevor man in einen Füllstandsbereich kommt wo man über das Balancing etwas ausrichten kann.

Andererseits kann die DCDC-Wandelei wohl deutlich flexibler eingesetzt werden.