iOnier hat geschrieben:mvan hat geschrieben:iOnier hat geschrieben: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.
Das hat einfach auch viel mit der Temperatur zu tun. Im Winter haben Zellen, die weiter außen sitzen, wo es kalt ist, ein anderes Lade- /Entladeverhalten, wie Zellen, die weit im Kern des Akkus sitzen, wo es ziemlich warm ist.
iOnier hat geschrieben:
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.
Eben, das ist sehr kritisch. Und da muss auch für jede Zelle einzeln vom BMS geregelt werden.
iOnier hat geschrieben:
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.
Die Steuerung erfolgt doch direkt vor der Zelle, dort wo Spannungen und Stromstärke schon klein sind.
Allein durch Parallelschaltungen bzw. Reihenschaltungen verkleinert man ja schon die Spannungen und Stromstärken.
iOnier hat geschrieben:
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.
Das glaube ich kaum. Ich hatte das mal bei einem Tesla gesehen: da wurde parallel und in Reihe geschaltet.
iOnier hat geschrieben:
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.
ah, verstehe. Wenn dann jemand immer nur DC-Ladung durchführt, weil das zufällig gerade vor seine Haustür steht, hat derjenige ein Problem, richtig?
iOnier hat geschrieben:
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
Dabei geht dann die Stromstärke in den Keller.
iOnier hat geschrieben:
- 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 ...
runtertransformiert ???
Gleichstrom.
Mit einem DC-DC-Wandler?
Und was kostet das?
Warum werden nicht einfach 100 Akkus in Reihe geschaltet, dann hat man an jedem Akku
noch 5 V?
iOnier hat geschrieben:
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.
Ist das nicht das Gleiche, wenn man komplett überbrückt?
iOnier hat geschrieben:
Das darf wiederum auch kein Kurzschluss sein (würde die Zelle zerstören),
Der Kurzschluss geht doch über die Leitung und nicht über die Zelle.
Die einzelne Zelle bekommt davon nichts mehr mit.
Nur die anderen in Reihe geschalteten Zellen haben jetzt mehr Spannung.
Wäre aber kein Problem, wenn man nie alle gleichzeitig laden würde, sondern immer nur eine feste Anzahl.
iOnier hat geschrieben:
also nimmt man Lastwiderstände. Eine so überbrückte Zelle wird weniger geladen als alle anderen Zellen, die sich in der Reihenschaltung davor und dahinter befinden.
Wird sicher schön warm im Akku und führt auch zu Ladeverlusten.
iOnier hat geschrieben:
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.
Ach, und ich dachte immer, die Akkus könnten die großen Ladeströme nicht so vertragen,
dabei sind es die Lastwiderstände.
iOnier hat geschrieben:
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.