Neuartiges (?) "Dimmer"-Ladegerät

[MEroller]

Hallo Forumsgemeinde (und insbesondere die elektronisch bewanderten Leute)! Die letzten zwei Tage ging ich mit der folgenden Idee schwanger (draufklicken zum Vergößern):

Dimmer-Lader :-)

Ist nur sehr rudimentär, z.B. ist noch nicht mal die Spannungsversorgung für den Ladeprozessor eingetragen, geschweige denn eine Detailierung eins solchen Prozessors, und auch entstörseitig müsste wohl im Dimmer noch eine Menge drin sein.
Wozu das Ganze? Es wird ja immer wieder diskutiert über Wechselstrom- oder Gleichstrom(-schnell-)laden, Ladewirkungsgrad, Komplexität und Fehleranfälligkeit, ...
Und aus der Auseinandersetzung mit meinem irgendwo "gepoppten" defekten Ladegerät ist mir auch ein Stück klargeworden, woher die recht hohen Ladeverluste da kommen, bei all den vielen Bauteilen und Dutzenden von Induktivitäten und Übertragern/Trafos, erst Gleichrichtung und Glättung, um dann doch wieder zu Pulsen.

Daher der Gedanke, warum nicht per Phasenanschnittsteuerung schon auf der primären Wechselstromseite den Ladestrom regeln, EIN Trenntrafo als induktive Last für den Leistungsdimmer, Gleichrichtung, Glättung und ab geht's in die Batterie. Die Rückkopplung an den Dimmer müsste natürlich trotzdem noch ein Prozessor übernehmen, der über Ladespannung und -strom sowie seinen einprogrammierten Ladeschritten den Dimmer korrekt einregelt und bei Beendigung des Ladevorgangs die Sekundärseite von der Batterie trennt. Die Verluste sollten sich in engem Rahmen halten, aber laut könnte das Ganze werden, sowohl akustisch als auch EMV-seitig.

Was halten unsere Elektronik-Experten von so einer auf den ersten Blick recht simplen Lösung? Anbei auch die pptx zum drin rumspielen und/oder ausschmücken, aber erst nach Umbenennung des forumskompatiblen .pdf-Pseudonyms in .pptx

Neues Ladegerät-Konzept .pdf

Power Point Folie der Schaltung (vor dem Öffnen umbenennen in "Neues Ladegerät-Konzept.pptx"!!!)

(67.65 KiB) 96-mal heruntergeladen

[Peter51]

Als Lehrling habe ich mir einmal einen Trafo gekauft zum Bau eines leistungsstarken NF-Verstärkers. Das mit dem Dimmer hat leider nicht funktioniert - ist aber aus heutiger Sicht möglich. Zum Ziel gelangte ich, indem ich ein paar Windungen der Sekundärwicklung abwickelte.....ja, der Verstärker hat funktioniert (Bausatz).

Für dein 1000W Ladegerät brauchen wir einen Trafo. Der Brückengleichrichter lädt nur, wenn die gleichgerichtete Sekundärspannung höher ist, als die Gegenspannung der LiFePo4 80..90V. D.H. Primärseitig haben wir einen lückenden, nicht sinusförmigen Strom dieser erzeugt eine gewaltige Oberschwingungsblindleistung. Die Netzharmonischen 5. und 7 Harmonische sind genauso groß wie die Grundwelle......Im Ergebnis braucht man einen 2000VA Transformator, welcher gut 20kg wiegt in IP00. Beim Einschalten des Trafos wird erstmal die Haushaltssicherung 'rausfliegen insbesondere wenn das Einschalten gerade beim Nulldurchgang erfolgte. Aber keine Sorge für solche Trafos gibt es ja Sanftanläufe, genau die mit Phasenanschnitt arbeiten....
Irgendwann erfand jemand primärgetaktete Schaltnetzteile die mit 16..100kHz arbeiten. Vorteil: der Trafo wiegt nur 100g und die Netztrennung ist gegeben. Bei w*w.emtron.de gibt es Meanwell Schaltnetzteile z.B. 48V 10A= 480W für 80,- Euro - die Ausgangsspannung ist in Grenzen einstellbar. Sind die LiFePo4 ziemlich leer wird mit 10A geladen (CC) geht die Spannung Richtung 90V (CV) fällt der Strom unter 1A. Beim 80V Roller brauchst Du 2 Stück mit 42V und eine Mittelanzapfung zwischen der 12. und 13. Zelle.

[MEroller]

Danke Alfred für diese erste Bestätigung bezüglich dem Grundkonzept! Ich finde es halt total bekloppt (gelinde gesagt...), zuerst Wechelstrom mit großem Aufwand gleichzurichten und zu glätten, um es dann wieder zu verhackstücken und über einen Trenntrafo zu jagen, und das dann ein zweites mal gleichzurichten vor dem LG-Ausgang. Mit hunderten von Bauteilen, die alle kaput gehen können und jedes für sich ein paar oder ganz viele elektronen in Wärme zu verstrahlen, anstatt sie in die Batterie zu schicken...
"Make it simple, stupid!" sagen die Amis, so einfach wie möglich mit nur minimaler Komplexität.

Die Ladesteuerung gibt es natürlich schon, da hast Du recht. Aber vielleicht geht es da inzwischen auch wesentlich einfacher und integrierter als in unseren Ladern aus dem Reich der Mitte. Das ist mir aber ein bisschen zu hoch

[Peter51]

..vielleicht wäre ein Transduktor das Passende für Dich.... Mir sind Kupfernetzteile - Trafo + Gleichrichter - zu schwer. Allerdings verwende ich mein 20 Jahre altes 12V- Ladegerät im Winter fürs Auto gelegentlich 'mal.

[MEroller]

Danke Peter für den Hinweis auf den Transduktor - wieder was gelernt
Andererseits: der Trafo sollte bei meiner Skizze hauptsächlich der galvanischen Trennung von Netz und Batterie dienen, und sollte als Induktive Last die Sauereien des Phasenanschnitts glätten. Eine Spannungs- und Stromübersetzung muss dabei nicht unbedingt sein, das wäre nur eine zusätzliche Sicherheit. Trotzdem muss natürlich der gesamte Strom über diesen Trafo fließen, weswegen er womöglich auch als reiner 1:1 Übertrager ähnlich gewichtig daherkäme wie als Spannungswandler...

[Peter51]

Eine Spannungs- und Stromübersetzung muss dabei nicht unbedingt sein, das wäre nur eine zusätzliche Sicherheit. Trotzdem muss natürlich der gesamte Strom über diesen Trafo fließen, weswegen er womöglich auch als reiner 1:1 Übertrager ähnlich gewichtig daherkäme wie als Spannungswandler...

Ein 2000VA Trafo in 230V/230V ist genau so groß wie ein 230V/ 24V Trafo. Galvanische Trennung ist erforderlich. Dein neues Ladegerät wird so groß werden, wie Schnelllader im Kfz-Gebrauchtwagenhandel und wohl nur mit einer Sackkarre zu transportieren...
Eventuell ließen sich die 2000VA etwas kleiner gestalten unter der Annahme, daß S1 Dauerbetrieb nicht erforderlich ist und Kurzzeitbetrieb S2-60min ausreichend ist. Die Oberwellen ließen sich mit einer Eingangsdrossel vor dem Trafo reduzieren.
Ein Transformator kommt erst in 4-5Std. in seine thermische Beharrung. Auch kommt ein DS-Trafo kleiner also 3x400V auf 64V und B6 Schaltung. Ideal wäre ein Schaltung Stern // Sek.1 Stern und Sek.2 Dreieck = 30° Phasenversatz und man hat 12-Puls Gleichrichtung....

[Gluehbert]

Hallo MEroller,

wie schon geschrieben, die 50 Hz machen den Trafo groß und schwer. Wenn das Ding natürlich nur zu Haus stehen soll, um mit >1 kW zu laden ist es vielleicht kein so großes Problem.

Aber mal ein anderer Vorschlag: Könnte man nicht einfach den Dimmer weglassen und dessen Aufgabe vom Gleichrichter übernehmen lassen? Eine halb- oder vollgesteuerte B2 oder besser natürlich B6 Schaltung (nur bei Drehstrom).

[Klappstuhl]

ich meiner Lehre haben wir solche Lasten mit ner Phasenabschniit betrieben.

@Me schau doch mal meine Ladetechnik an vom SR50E 4x Schaltnetzteil 12V 164A in Reihe und bei allen die Spannung etwas reduziert das ich auf ca 46V komme und den Rest über ne Stromregelung "verheizt". Ist ne simple Lösung und funktioniert sehr gut

[gerri]

Wie schon angesprochen würde als Stationärgerät durchaus machbar sein ,obwohl die bekannten Vorteile eines Schaltnetzteils nicht vom Tisch zu wischen sind.
Die Vorurteile gegenüber vielen abgerauchten Schaltnetzteilen hier im Forum sind natürlich gerechtfertigt....ABER vergeßt nicht woher die engros importiert werden, da werden auf zum Teil falsch justierten Bestückungs- und Lötanlagen meist billigste Bauteile reingebraten ohne einer Qualitätskontrolle (gibts das in CN überhaupt?) zusammengeschustert mehr oder weniger genau eingestellt und das wars.
Natürlich ginge es auch anders, siehe industrie oder Military Bereich da halten Schaltnetzteile Jahrzehntelang ohne Beanstandung .......kostet natürlich