Z4: Hybrid/Elektro

• Grosse Temperaturempfindlichkeit (bei NMC, LFP nicht)
• Hohe Empfindlichkeit gegen Überladung
• Hohe Empfindlichkeit gegen Tiefentladung
• Hohe Empfindlichkeit gegen mechanische Belastung
• Bei Schäden kann Elektrolyt austreten (Verbindung mit Wasser = Flusssäure)
• Bei Schäden kann Wasser eintreten (explosionsartige Reaktion)

• Ausgleich der Zellspannungen sämtlicher Zellen
  • Zur Erhöhung bzw. Erhaltung der Gesamtkapazität
  • Zur Erhöhung bzw. Erhaltung der Lebensdauer der Batterie

• State of Charge: Zeigt über die Gesamtbatterie, heruntergebrochen auf die Zellspannung, wie die Batterie geladen ist.
• State of Health: Ich ziehe ein Strom, ich messe den Spannungsabfall = Innenwiderstand = Lebenszustand der Batterie
  • In der Regel Anzeige über die Gesamte Batterie jedoch nicht über die einzelnen Zellen. Dafür gibt es Hersteller, welche dafür Abhilfe schaffen mit Dongle für Entladung, Ladung und Auswertung.

• Tiefentladung
• Widerholte Schnellladungen
• Ständiges Laden bis 100% (Überladen der einzelnen Zellen möglich)

1. Laden über Steckdose (Umwandlung AC zu DC im Ladegerät)

2. Gleichrichtung über Leistungselektronik 

3. Laden mit DC: Nutzung für Schnellladung

4. Induktion mittels Spule im Boden 

Mode 1: Über die Haussteckdose 1- / 3-Phasig max. 16A

Mode 2: ICCB (Incable-Control-Box / auch Juice Booster) max. 32A

Mode 3: Wallbox 1-/3-Phasig AC, max. 63A, Kommunikation mit FZ möglcih

Mode 4: Schellladung DC, 40kW bis 350kW möglich

EN 61851-1

Es handelt sich dabei um eine Kodierung der Ladeleistung, damit Fahrzeug und Ladestation erkennen, wie hoch der max. Ladestrom für das Fahrzeug sein darf. 

• Dauerleistung einer E-Maschine/Generators:
  • Die Dauerleistung in kW gibt die maximale Leistung in Dauerbeanspruchung an. Der fliessende Strom und die damit verbundene Wärmeabgabe führt nicht zu einer Überbelastung der Kühlung und des Inverters.
• Kurzzeitleistung einer E-Maschine/Generators
  • Die Kurzzeitleistung in kW gibt die Leistung an, die eine E-Maschine kurzzeitig abgeben oder auf nehmen kann. Insbesondere in den Fahrsituationen Boosten/Beschleunigen oder Rekuperieren kann die E-Maschine kurzzeitig höher belastet werden.

2 Spulen erzeugen Induktion und laden einen Kondensator welche die hohe Spannung dann abgeben kann. 

Zwei Spulen welche galvanische voneinander getrennt sind. Über IGBT wird in Spule 1 eine Wechselspannung induziert, welche sich auf Spule zwei Überträgt, die entstandene Wechselspannung in Spule 2 wird nun gleichgerichtet und ins 12V-Netz abgegeben. 

Über den PP-Kontakt können sowohl Ladestation als auch Elektroauto erkennen, wie stark das angeschlossene Ladekabel belastet werden darf. In beiden Typ2 Steckern ist hierzu ein fester Widerstand zwischen PP und dem Schutzleiter eingebaut, dessen Wert angibt, welchen Querschnitt die Leitungen des Ladekabels ha ben. Folgende Widerstandswerte sind möglich:

1.5kΩ - 1.5mm - 13A

680Ω - 2.5mm - 20A

220Ω - 4-6mm - 32A

100Ω - 10-16mm - 63A

Über die Datenleitung CP teilt die Ladestation dem Elektroauto mit, welcher Ladestrom maximal zur Verfügung steht. Hierfür kommt ein Rechtecksignal mit einer Frequenz von 1 kHz zum Einsatz, welches zwischen +12 V und −12 V (gegenüber Schutzleiter) pendelt. Die Pulsweite (der duty cycle) des Rechtecksignals gibt die entnehmbare Stromstärke an

Ist das Fahrzeug nicht angeschlossen, beträgt die PWM-Spannung CP-PE = 12 V

Wenn das Fahrzeug angeschlossen ist, sinkt die Spannung des Ladegeräts auf CP-PE = + 9 V/-12 V (aufgrund des Vorhandenseins vom R =2,7 kΩ im Fahrzeug).

Das Ladegerät erkennt das angeschlossene Fahrzeug und löst eine PWM-Signalisierung aus (Oszillator).

Nach dem Schalten von S2 ändert sich die Spannung des Signals auf Va = +6 V / +3 V und -12 V.

Der neue Spannungspegel wird vom Fahrzeugladegerät erkannt und die Ladung beginnt.

Wenn der Ladevorgang beendet ist, öffnet S2 und das Ladegerät schaltet den Schütz aus → Fahrzeug kann abgeklemmt werden.

• Niedervoltfahrzeuge (bis 60 Volt) in der Regel 48 Volt
• Hochvoltfahrzeug (> 60 Volt) 200 - 400 Volt (NF: 200 - 850 Volt)
• Im Zukunft Spannungen bis 800 Volt angedacht

Man spricht beim Hybridisierungsgrad, wie weit man elektrisch Fahren kann. 

Es gibt dabei eine Auflistung nach SAE. Diese wird jedoch von den Herstellern vernachlässigt. 

• Zwei verschiedene Energiespeicher
  • Batterien
  • Wasserstoff
  •  Benzin, Diesel und Biodiesel
  • Flüssiggas, Erdgas und Bioethanol.
• Zwei verschiedene Antriebssysteme
  • Brennstoffzelle,
  • Elektro
  • Gas
  • Otto- und Dieselmotoren

• Micro-Hybrid-Fahrzeuge
• Mild-Hybrid-Fahrzeuge
• Voll-Hybrid-Fahrzeuge
• (Plug-In-Hybrid-Fahrzeuge)

• Hat ein 0.8 kW 48 Volt Batterie
• Violette Kabel, da 48 Volt Gleichspannung
• Start/Stopp-System
• Boost (8kW) über Starter-Generator
• Eher komfortbedingte Nutzung (Klima, Batterieladung tiefer möglich, ohne Motorstart)

Seriell Hybrid

Parallel Hybrid

Seriell-Parallel Hybrid

Axle Split

Radnabenmotor

Leistungsverzweigter Hybrid-Antrieb

Hybridisches Fahren (E-Motor/Otto)

Drehmomentunterstütztes Fahren (Boost)

Rein elektrisches Fahren (Otto abgekoppelt, nur Vollhybrid)

Segeln (aktiv) (E-Motor hält Geschwindikgeit)

Generatorbetrieb (Laden der Batterie durch Ottomotor)

Rekuperation

Coasting (freies Rollen)

Nickel-Metallhydrid-Akkumulator (NiMH)

Vorteil: Extrem sicher, Temperatur sicher, Kurzschluss sicher, keine seltenen Rohstoffe, Kostengünstiger, idR nur Luftgekühlt

Nachteil: 40-60% geringere Energiedichte

NiMh: 1.2 Volt

LFP: 3.2 Volt

NMC: 3.7 Volt

1. State of Charge: Prozentuale Grösse der vorhandenen Batteriekapazität

2. State of Health: Beschreibt den Zustand der Batterie gegenüber einer neuen Batterie, gemssen am Innenwiderstand

Gemessen wird der Innenwiderstand gerechnet über die gesamte Batterie. Es überprüft nicht den Zustand der einzelnen Zellen. 

In der Schweiz laden wir mit max. 8A, in EU mit 10A, unsere Stecker sind nicht auf 10A ausgelegt, was zu defekten der Ladegeräte kommt. 

Schweiz: max. 16 A

Europa: max. 32 A

USA: max. 48A