Frage von Kopanosa, 72

Elektrische Auslegung vom e-Auto: Akku und e-Motor

Hallo zusammen,

ich soll ein e-Auto mit Akkus und Ladekonzept auslegen.

Vorgabe

Nach Simulation (Wind-, Rollwiderstand, etc) haben ich eine Leistung von 50 kW rausbekommen. Das e-Auto soll 8 Stunden in Betrieb sein und innerhalb von maximal 3 h voll wiederaufgeladen sein. Akku soll noch eine Sammelschine versorgen für die Neben-Versorgung (Kühlung, etc) bei 400 Vac. Diese Schine wird auch zum Laden benutzt. Das Kabel soll mit 63 A ausgelegt werden. P = 50 kW. E = 400 kWh.

Auslegung Akku

  • e-Motor: 50 kW bei 400 Vac ,  E = ?
  • Dann kommt ein AC/DC-Wandler (eta=90%) für die Akkus: P = 56 kW, E = 444 kWh, U >= 565 Vdc (Wurzel 2). Hier habe ich die Spannung auf 700 Vdc vorgenommen, um die Stromstärke klein zu halten.
  • Der Akku muss dann mind. E = 444 kWh bei P = 56 kW bzw. eine Kapazität von C = 635 Ah haben.

Fragen: Muss ist das so vorerst richtig? (Welches E-Motor müsste ich kaufen? 50kW Wirk- oder Scheinleistung?) Muss ich da noch Wurzel 3 oder cos(phi) (Scheinleistung vs. Wirkleistung) berücksichtigen? e-Motor Auswahl?

Auslegung Infrastruktur zum Laden des Akkus

Annahme von oben: P = 56 kW. E = 444 kWh.

Kabel nach DIN: 63 A und 400 V bei 44 kVA. phi darf mit 0,8 angenommen werden.

  • Vom Akku auf Sammelschiene 400 Vac DC/AC-Wandler (eta=90%): P = 62 kW, E = 494 kWh
  • Jetzt kommt der Grid zum Laden, also von Dreieck auf Stern

Fragen: Wie geht es jetzt weiter? Darf ich dann: P = 62 kW / cos(phi) rechnen? Also 77 kVA ? würde in 1,75 h mit diesem Kabel laden. Was ist mit dem Wurzel 3 ????

DA ich eine Leistungs- und Energiebilanz mache, bitte bei Fehler, Berechnungen oder Erklärung die Rechnung angeben.

Antwort
von weckmannu, 34

Der Motor muß 50 kW Wirkleistung haben. Dies ist die tatsächlich abgegebene Leistung an die Mechanik. In der Berechnung fehlt der Wirkungsgrad der Akkus, der den Unterschied zwischen geladener Energie und entnommenen Energie beschreibt. Er muß zum Verlust des AC/DC Wandlers zugezählt werden.

Kommentar von Kopanosa ,

Stimmt! Ladewirkungsgrad! Und wie komme ich von P = 50 kW auf S ?

Kommentar von weckmannu ,

Der Ladewirkungsgrad hängt vom Typ des Akkus ab, man muß ca. 140% laden, um 100% entnehmen zu können.

Kommentar von Kopanosa ,

Alles kar.

Dennoch: Ich habe jetzt eine Wirkleistung von 50 kW. Für welche Energie muss ich meinen Akku auslegen? Muss ich aus der Wirkleistung eine Scheinleistung machen? Wie? cos (phi)? wie groß ist phi?

Kommentar von weckmannu ,

Der Akku muß nur die Wirkleistung können, allerdings korrigiert mit Wirkungsgrad des AC/DC-Wandlers. Der muß auch die Scheinleistung können, also P/0,8 - da ist das Phi ja enthalten(arccos(0,8).

Antwort
von germi031982, 45

Die Infrastruktur zum Laden ist absolut realitätsfern. Die wenigsten Haushalte könnten das umsetzen, denn die meisten Einfamilienhäuser sind im Hausanschlusskasten mit 3x63A abgesichert, vom Netzbetreiber bekommt man oft nicht so einfach eine höhere Absicherung. Ältere Hausanschlüsse haben manchmal sogar noch weniger. Das heißt faktisch wenn das Auto lädt und einer geht unter die Dusche (Durchlauferhitzer), brennt die Sicherung durch wenn keine Vorrang- bzw. Lastabwurfschaltung vorhanden ist. Bessere Karten hat wer mal Nachtspeicheröfen besessen hat, denn dabei sind die Hausanschlüsse höher abgesichert.

In der Praxis werden Elektroautos mit 3x16 oder 3x32A geladen, das sind Werte die kann jeder Hausanschluss ab.

Kommentar von Kopanosa ,

Das Kabel soll mit 63 A ausgelegt werden. Dennoch viel wichtiger sind hier die Berechnungen :) Hintergrund ist CarSharing. In 3 h soll die voll geladen sein an den Parkplätzen


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