UltraCap electrische Auto

[itcouldbeanyone]

Hi, stel we hebben een electrische auto met lood accu pakket, en we willen van de energie die vrijkomt tijdens het remmen, efficient weer kunnen gebruiken.

je leest er veel over , dit kan namelijk met een ultracap.

zover ik weet, zetten de meeste dit parralel aan je batterij.
wat mij aan het denken zette, als je nou remt, sla je energie op in je ultracap. (dus je ultracap heeft op dat moment een hogere voltage dan de batterij).
en als je dan weer gas geeft, dan haal je de stroom eerst uit je ultracap, (omdat die hogere spanning heeft) en dan pas uit je batterij.

maar nu heb ik een remweg afgelegd, en sta ik voor het stoplicht.
op het moment dat ik weg wil rijden, is mijn voltage van me ultracap al weer gelijk aan die van de batterij.
omdat deze zich in de batterij heeft ontladen.

maar omdat de batterij in zo'n korte tijd niets met die lading zal doen, is deze energie dus verloren.


kijk naar het onderstaande schema



nu dacht ik, wat nou als ik zorg dat de ultracap zich niet kan ontladen in de batterij.
maarpas als het een bepaald spannings nivea heeft berijkt.

bijv, als me batterij 48v is,
dan zal me ultracap ook 48v zijn,
zodra ik ga remmen, stijgt de spanning van mijn ultracap naar bijv 60v.
bij het stoplicht, blijft mijn ultracap nu 60V, en me batterij 48v.
dus als ik weg rijd , dan trek ik eerst de stroom weer uit mijn ultracap.

nu maak ik een noodstop, waardoor de teruggeleverde spanning, zodanig stijgt, dat de zenerspanning, (die voor de gate van me mosffet zit) berijkt wordt.
pas dan wordt er ook spanning terug geleverd aan de batterij.
en omdat deze spanning hoger is, zal de batterij met deze energie eerder iets gaan opladen, dan waneer de ultracap direct op de batterij zit.

vraag is dus, wat is jouwn mening ?, zijn er nog efficientere oplosingen,
of vat ik de theorie verkeert op.

[Glenn023]

Ik ben niet helemaal zeker van het feit dat je cap een hogere spanning kan hebben dan je batterij terwijl ze aan hetzelfde knooppunt zitten.

Desondanks denk ik niet dat nut heeft aangezien energie niet verloren gaat. De energie die je opwekt bij het laden kan niet zomaar verdwijnen uit je cap, de enige factoren die hierin meetellen zijn:

- Zelfontlading van cap
Deze is over het algemeen vrij laag. Ik heb met supercaps gewerkt (10x 310F in serie) en dit verloor slecht 1-3 V over 24 uur.
- Ontlaadpad
Inprincipe is dit alleen je elektromotor/motordriver, welke uit zou moeten staan tijdens stilstand dus geen verlies
- Laadstroom accu
Hierin gaat het grootste verlies zitten aangezien een loodaccu slechts 50% laadefficiëntie heeft.

Je zou dus moeten uitrekenen of de verliezen in je ontlaadpad (bovenstaande) wel/niet opweegt tegen de verliezen/complexiteit in het voorstel dat je hierboven schrijft. Je moet er namelijk rekening mee houden dat de diode flink wat disipeert op het moment dat je aan het rijden bent. (Uforward * Iforward)

[itcouldbeanyone]

Glenn023 schreef op donderdag 08 januari 2015 @ 10:18:
Ik ben niet helemaal zeker van het feit dat je cap een hogere spanning kan hebben dan je batterij terwijl ze aan hetzelfde knooppunt zitten.

Desondanks denk ik niet dat nut heeft aangezien energie niet verloren gaat. De energie die je opwekt bij het laden kan niet zomaar verdwijnen uit je cap, de enige factoren die hierin meetellen zijn:

- Zelfontlading van cap
Deze is over het algemeen vrij laag. Ik heb met supercaps gewerkt (10x 310F in serie) en dit verloor slecht 1-3 V over 24 uur.
- Ontlaadpad
Inprincipe is dit alleen je elektromotor/motordriver, welke uit zou moeten staan tijdens stilstand dus geen verlies
- Laadstroom accu
Hierin gaat het grootste verlies zitten aangezien een loodaccu slechts 50% laadefficiëntie heeft.

Je zou dus moeten uitrekenen of de verliezen in je ontlaadpad (bovenstaande) wel/niet opweegt tegen de verliezen/complexiteit in het voorstel dat je hierboven schrijft. Je moet er namelijk rekening mee houden dat de diode flink wat disipeert op het moment dat je aan het rijden bent. (Uforward * Iforward)

we hebben gemeten dat de spanning stijgt , als de motor terug gaat leveren, en de stroom nergens heen kan, (bijv doormiddel van diode).

maar is het niet zo, dat als je voor stoplicht staat, de opgeslagen energie in je ultracap,
die je hebt gemaakt met het remmen,
verloren gaat in je loodaccu, door de laadefficientie waar je het over had ?
in geval van cap parralel op batterij.


en merk je uberhaupt verschil, kwa actieradius met een ultracap

[Glenn023]

itcouldbeanyone schreef op donderdag 08 januari 2015 @ 11:07:
[...]


we hebben gemeten dat de spanning stijgt , als de motor terug gaat leveren, en de stroom nergens heen kan, (bijv doormiddel van diode).

Dat is niet vreemd, aangezien de spanning over de cap evenredig is met de opgeslagen capaciteit. Ik had het over het gedrag van de cap als hij direct parallel staat aan de accu.

maar is het niet zo, dat als je voor stoplicht staat, de opgeslagen energie in je ultracap,
die je hebt gemaakt met het remmen,
verloren gaat in je loodaccu, door de laadefficientie waar je het over had ?
in geval van cap parralel op batterij.

Er gaat een deel verloren aan laadefficiëntie. Je zou dus moeten uitrekenen watvoor stromen er optreden en wat de laadefficiëntie van jouw accu is bij die stromen. Voor de rest zal de cap in principe (vrijwel) niet ontladen tijdens stilstand. Dit verlies moet je vergelijken met het verlies in het door jou voorgestelde circuit en daaruit kan je opmaken wat de beste oplossing is.

en merk je uberhaupt verschil, kwa actieradius met een ultracap

Lastig te zeggen. Dat heeft met heel veel factoren te maken zoals de efficiëntie van de motor, luchtweerstand vh voertuig, gewicht vh voertuig e.d. In theorie zou het een verschil moeten maken en ook dit kan je uitrekenen.

[ Voor 5% gewijzigd door Glenn023 op 08-01-2015 11:40 ]

[Stoney3K]

Wat wil je nu precies bereiken? Wil je een EV gaan bouwen met een ultracap over de batterij? Heb je zo'n ding staan en wil je van ons een paar brain-farts over hoe je zo'n ding het beste kan schakelen?

Ik heb zelf namelijk een beetje het idee dat je dit gewoon uit een simpel literatuuronderzoek kan halen, of navragen bij een fabrikant die die dingen maakt. We weten niks over je voorgestelde voertuig, om welke accu's en motoren het gaat, of om welke use-case en andere randvoorwaarden. Vanuit zo'n algemeen verhaaltje kunnen we geen cijfers uit onze duim zuigen.

Als je een praktische situatie hebt waarin je zo'n ding wil gebruiken dan helpen we graag, maar we gaan niet je huiswerk voorkauwen. Kom vooral met een concreet voorbeeld en we kunnen je veel beter advies geven.

[Thedr]

Als je literatuur zoekt: Vehicle Propulsion Systems van Guzzella Staat ook veel in omtrent regelstrategien en optimalisatie voor dit soort problemen (hoog vermogen vs energiedichtheid).

[itcouldbeanyone]

Stoney3K schreef op donderdag 08 januari 2015 @ 12:06:
Wat wil je nu precies bereiken? Wil je een EV gaan bouwen met een ultracap over de batterij? Heb je zo'n ding staan en wil je van ons een paar brain-farts over hoe je zo'n ding het beste kan schakelen?

Ik heb zelf namelijk een beetje het idee dat je dit gewoon uit een simpel literatuuronderzoek kan halen, of navragen bij een fabrikant die die dingen maakt. We weten niks over je voorgestelde voertuig, om welke accu's en motoren het gaat, of om welke use-case en andere randvoorwaarden. Vanuit zo'n algemeen verhaaltje kunnen we geen cijfers uit onze duim zuigen.

Als je een praktische situatie hebt waarin je zo'n ding wil gebruiken dan helpen we graag, maar we gaan niet je huiswerk voorkauwen. Kom vooral met een concreet voorbeeld en we kunnen je veel beter advies geven.

het is voor in een vrachtwagen,

ik heb al gemeld dat het om een loodaccu gaat,

verder is elke keer de gegevens anders.

we bouwen voornamelijk regelingen in electrische voertuigen.

maar die botte reacties, over huiswerk, kun je hier beter op tweakers.net achter je houden.

dit is gewoon vragen om de mening van anderen, en aanvullende informatie sharen.




ik zie dit concept ook rondgaan , dan heb je natuurlijk minder caps nodig, omdat je ultracapbank, op een lagere voltage dan je batterij functioneert.

[ Voor 8% gewijzigd door itcouldbeanyone op 08-01-2015 13:29 ]

[Stoney3K]

Ik zeg er alleen wat van omdat er vaak genoeg (vooral in de techforums) gewoon een vraag gesteld wordt die rechtstreeks uit een huiswerkopdracht is gecopy-paste, daarom verwachten we wel een beetje zelfwerkzaamheid

Je tweede concept werkt alleen goed als je tegen EMK van je motor hoog genoeg is en je DC bus (en dus ook je regelaar) ook die hoge spanning aan kan. Bovendien is het zo dat een condensator met een lagere spanning ook minder energie vast kan houden.

De condensator zal altijd een hoger potentiaal moeten hebben dan de accupacks om iets te kunnen doen, anders wordt de energie gewoon uit de accu onttrokken.

Wat ik zelf zou doen is tussen de condensatorbank en de accu nog een extra schakelend element zetten (DC-DC converter of een H-brug) zodat de accu gestuurd kan worden geladen of ontladen. Dan kun je zelf met een controller kiezen of je de energie uit de ultracap trekt, of als die onder een bepaalde drempel leeg is, de accu op de bus schakelt. Omgekeerd kun je dan ook de accu druppelladen uit de ultracap als er te veel energie-overschot is.

[itcouldbeanyone]

Stoney3K schreef op donderdag 08 januari 2015 @ 13:56:
Ik zeg er alleen wat van omdat er vaak genoeg (vooral in de techforums) gewoon een vraag gesteld wordt die rechtstreeks uit een huiswerkopdracht is gecopy-paste, daarom verwachten we wel een beetje zelfwerkzaamheid

Je tweede concept werkt alleen goed als je tegen EMK van je motor hoog genoeg is en je DC bus (en dus ook je regelaar) ook die hoge spanning aan kan. Bovendien is het zo dat een condensator met een lagere spanning ook minder energie vast kan houden.

De condensator zal altijd een hoger potentiaal moeten hebben dan de accupacks om iets te kunnen doen, anders wordt de energie gewoon uit de accu onttrokken.

Wat ik zelf zou doen is tussen de condensatorbank en de accu nog een extra schakelend element zetten (DC-DC converter of een H-brug) zodat de accu gestuurd kan worden geladen of ontladen. Dan kun je zelf met een controller kiezen of je de energie uit de ultracap trekt, of als die onder een bepaalde drempel leeg is, de accu op de bus schakelt. Omgekeerd kun je dan ook de accu druppelladen uit de ultracap als er te veel energie-overschot is.

de meeste van onze regelaars zijn, nominaal 400v ongeveer, zodra je onder de 400V komt zal de regelaar minder stroom leveren ,
evenredig aan een hogere voltage.
dus dan zal het 2e concept al weg vallen
, zoals jij het beschrijft, komt het er naar mijn ide op neer, dat het eerste concept beter is.
omdat daar bij een te hoge spanningdrempel, de accupakket wel wordt opgeladen.

[Stoney3K]

itcouldbeanyone schreef op donderdag 08 januari 2015 @ 14:11:
[...]


de meeste van onze regelaars zijn, nominaal 400v ongeveer, zodra je onder de 400V komt zal de regelaar minder stroom leveren ,
evenredig aan een hogere voltage.
dus dan zal het 2e concept al weg vallen
, zoals jij het beschrijft, komt het er naar mijn ide op neer, dat het eerste concept beter is.
omdat daar bij een te hoge spanningdrempel, de accupakket wel wordt opgeladen.

400V DC? Jullie maken zeker gebruik van 230V (driehoek) draaistroommotoren? Of gaat het werkelijk om gelijkstroommotoren?

(Als je iets anders bedoelt, kan ik me voorstellen, maar ik kan er door je zinsbouw weinig duidelijks uit halen.)

Wat een regelaar normaal doet als de DC-busspanning omhoog gaat is dat vermogen proberen te lozen in een remweerstand. Want meer leveren dan de (nominale) DC-busspanning kan alleen als je op de motor afremt, omdat dan de tegen-EMK van de motor hoger is dan de spanning van de DC-bus zelf. De stroom loopt dan dus naar de DC-bus toe en er niet uit.

Je wil dus wel een mechanisme dat regelt hoeveel stroom er in die ultracap vloeit, en hoeveel er in de accu verdwijnt, al is het maar om allebei te beschermen tegen overladen. Normaal worden daar ook gewoon DC-DC converters voor gebruikt.

[ Voor 5% gewijzigd door Stoney3K op 08-01-2015 14:23 ]

[itcouldbeanyone]

Stoney3K schreef op donderdag 08 januari 2015 @ 14:23:
[...]


400V DC? Jullie maken zeker gebruik van 230V (driehoek) draaistroommotoren? Of gaat het werkelijk om gelijkstroommotoren?

(Als je iets anders bedoelt, kan ik me voorstellen, maar ik kan er door je zinsbouw weinig duidelijks uit halen.)

Wat een regelaar normaal doet als de DC-busspanning omhoog gaat is dat vermogen proberen te lozen in een remweerstand. Want meer leveren dan de (nominale) DC-busspanning kan alleen als je op de motor afremt, omdat dan de tegen-EMK van de motor hoger is dan de spanning van de DC-bus zelf. De stroom loopt dan dus naar de DC-bus toe en er niet uit.

Je wil dus wel een mechanisme dat regelt hoeveel stroom er in die ultracap vloeit, en hoeveel er in de accu verdwijnt, al is het maar om allebei te beschermen tegen overladen. Normaal worden daar ook gewoon DC-DC converters voor gebruikt.

we gebruiken hoofdzakelijk AC motoren, die via een regelaar, uit de DC lijn wordt gehaald.

die tegen-EMK, dumpen in een weerstand dat is in de praktijk meestal niet zo,
dat verdwijt in je accu pakket.
zover ik weet hebben de meeste regelaars daar geen optie voor.

[Stoney3K]

itcouldbeanyone schreef op donderdag 08 januari 2015 @ 14:46:
[...]


we gebruiken hoofdzakelijk AC motoren, die via een regelaar, uit de DC lijn wordt gehaald.

die tegen-EMK, dumpen in een weerstand dat is in de praktijk meestal niet zo,
dat verdwijt in je accu pakket.
zover ik weet hebben de meeste regelaars daar geen optie voor.

Normaal hebben (AC) frequentieregelaars wel een aansluiting voor een remweerstand, maar als je er een accupakket aan hebt hangen is die aansluiting natuurlijk niet nuttig. Wij werken zelf bijvoorbeeld met installaties waar veel motoren op een gezamelijke 600V bus zitten en er een aantal grote remweerstanden achter een transistorpakket zitten -- als de busspanning hoger wordt dan pakweg een 750V, dan wordt de rest gewoon in die remweerstanden gedumpt. Is qua opzet niks anders dan een simpele buck-converter.

Je accu's en condensatoren rechtstreeks aan de regelaar knopen zou ik in ieder geval niet zo maar doen. Als er te veel energie in één keer uit de motor komt (bv. noodstop) dan kan het zijn dat de spanning zo hoog wordt dat je accupakket en condensatoren erdoor beschadigen. Dat moet je in ieder geval afvangen.

Wat je wil hebben is dat de condensatorbank genoeg op kan vangen voor kortstondige energievraag (stoppen bij een stoplicht en weer wegrijden) en het accupakket alleen wordt aangesproken voor het doorrijden. Dat is ook gezonder voor je accu, want voor langere tijd een kleinere stroom leveren doet het ding liever dan heel snel een piekstroom leveren of opvangen

Ik kan wel een ideetje voor je uittekenen als ik thuis ben, maar dat duurt nog eventjes.