Motorwechselrichter und Ladegerät in einem

[Johannes H. (jhuebner)]

Hallo,

ich arbeite seit einigen Jahren nebenher daran, ein Auto (Renault R4) 
auf Elektroantrieb umzubauen. Basis ist ein Industriedrehstrommotor und 
genügend LiFePo4 Akkus um auf die entsprechende Spannung zu kommen. Dazu 
habe ich mir einen Wechselrichter gebaut der von einem STM32 gesteuert 
wird. Funktioniert auch alles soweit.

Da das ganze mehr ein Lern- als ein Nutzprojekt ist, möchte ich einige 
Dinge ausprobieren, die ich so noch nie gesehen habe.

Eines davon wäre eben, statt einem getrennten Ladegerät den 
Wechselrichter als Ladegerät zu nutzen. Im ersten Schuss würde ich dazu 
die B6-Brücke einfach als passiven Gleichrichter nutzen, die mir meinen 
Zwischenkreis auf 565V DC aufläd. Dazu würde ich den Motor mit einem 
Schütz vom Wechselrichter abkoppeln und das Netz ankoppeln.

Mit einem zusätzlichen IGBT oder FET, das parallel zum DC-Hauptschalter 
liegt, würde ich dann den Ladestrom regeln (siehe Skizze). Die Batterien 
(Nennspannung 460V) "sehen" dann also gepulste DC-Spannung, die ich 
freilich mit einem C noch etwas glätten könnte.

Meine Bedenken:
- "Normal" haben Ladegeräte einen step down converter mit Spule und 
Diode und keinen einfachen Chopper. Wieso?
- Es gibt keine galvanische Netztrennung. Die Batteriepole sind aber 
ohnehin berührsicher ausgeführt. Und, auch wenns ein rekursives Argument 
ist: AC Propulsion machts ja auch: 
http://sourceforge.net/apps/mediawiki/tumanako/index.php?title=Charger

Also was haltet ihr davon?

[Mine Fields (Gast)]

So etwas wird soweit ich weiß auch schon realisiert.

Johannes Hübner schrieb:
> - "Normal" haben Ladegeräte einen step down converter mit Spule und
> Diode und keinen einfachen Chopper. Wieso?

Weil dir so wie du es realisieren willst der IGBT um die Ohren fliegt. 
Du brauchst schon eine Induktivität. Bzw. eben ein LC-Tiefpass.

Im Motor geht es ja auch nicht ohne Induktivität, die deinen Strom 
glättet.

[Johannes H. (jhuebner)]

Fliegt mir um die Ohren weil ich quasi auf einen Kurzschluss schalte?

Ok, dann so wie im Bild.

Danke und viele Grüße
Johannes

[.... (Gast)]

wie schauts mit dem balancing der zellen aus?

[Johannes H. (jhuebner)]

Gast schrieb:
> wie schauts mit dem balancing der zellen aus?

Da gibts ja diverse ICs für. Ich nehme den LTC6803. Der kann 12 Zellen 
in Serie messen und jeweils einen Lastwiderstand drüberschalten. 
Kommuniziert wird über SPI, galvanisch getrennt mit nem adum6401.

Dann wollte ich jeweils 4 solcher ICs mit einem Controller ansprechen 
(im Moment ein kleiner STM32), der die Daten dann über RS485 verfügbar 
macht. Schaltet der erste Balancer zu, so wird der Ladestrom auf ca. 2A 
gesenkt und weiter geladen, bis eine einstellbare Spannung erreicht 
wird. Und wenn auch nur eine Zelle ihren oberen Grenzwert überschreitet 
(4,0V bei LiFeyPo4), wird das Laden direkt abgebrochen. Gleiches 
freilich auch, wenn die Kommunikation flöten geht und dergleichen.

Gruß
Johannes

[Mine Fields (Gast)]

Johannes Hübner schrieb:
> Fliegt mir um die Ohren weil ich quasi auf einen Kurzschluss schalte?
>
> Ok, dann so wie im Bild.

Das sieht schon besser aus. Denke aber dran, dass du bei Drehstrom 
Bauteile mit höherer Spannungsfestigkeit (i.d.R. 1200V) brauchst. Wenn 
das Teil als Motorwechselrichter arbeitet hast du normalerweise 
geringere Anforderungen, je nach Batteriespannung. Außerdem musst du 
auch eine passende Leistung ziehen, ansonsten ist ein einfacher 
Brückengleichrichter mit wenig Stromtragfähigkeit wirtschaftlicher.

[Johannes H. (jhuebner)]

Stefan L. schrieb:
> Das sieht schon besser aus. Denke aber dran, dass du bei Drehstrom
> Bauteile mit höherer Spannungsfestigkeit (i.d.R. 1200V) brauchst. Wenn
> das Teil als Motorwechselrichter arbeitet hast du normalerweise
> geringere Anforderungen, je nach Batteriespannung. Außerdem musst du
> auch eine passende Leistung ziehen, ansonsten ist ein einfacher
> Brückengleichrichter mit wenig Stromtragfähigkeit wirtschaftlicher.
1200V Bauteile habe ich eh, wegen 460V Batteriespannung (bis zu 570V 
beim Rückspeisen) + Schaltüberschwinger.
Nur mit der Wirtschaftlichkeit ist das in der Tat so eine Sache. Mit 
meinem Ansatz spare ich mir zwar den Gleichrichter, Kondensatoren und 
Verkabelung, dafür brauche ich aber ein Schütz um den Motor abzukoppeln. 
Vielleicht doch keine so gute Idee.

Interessant wirds denke ich, wenn die Batteriespannung weit über dem 
Gleichrichtwert der Netzspannung liegt. Dann kann man mit 
Synchrongleichrichtung die Ladestromregelung machen. Aber das ist bei 
mir ja nicht der Fall.

Viele Grüße
Johannes