Werking 3-fase AC boordlader van Elektrische auto's

[CyBeRSPiN]

N.a.v. discussies in het DED forum over de werking van 3-fase laders in een EV, de volgende vraag.
Er zijn tal van EVs (o.a. BMW, Tesla, VW, Audi) waarmee je met 3-fase AC kan laden. De meeste kunnen dit met max 11kW (3x16A @ 230V).
So far so good.
Maar, al deze EV's kunnen daarnaast ook een enkele fase met 32A laden. Dus 1x32A = 7,4kW.

De vraag:
hoe zit zo'n lader intern in elkaar dat ie zowel op 3-fase 3x16A kan, maar ook op 1-fase 32A?
Maar dus niet 3x32A (22kW), alleen de Audi e-Tron heeft dat als optie tegen meerprijs.

Een van de theorieën is dat Tesla dit kan doen doordat ze 3 losse 16A laders hebben, waarbij ze er dan 2 in "parallel/bridge" zouden zetten. Hoe gaat dat precies in zijn werk en zouden de andere fabrikanten dat ook zo doen?

Wordt er bij 3-fase laden gebruik gemaakt van 230V of van 400V (tussen de fasen)?
Mijn aanname is dat het 230V is, omdat het circuit anders niet bruikbaar is voor 1-fase.

[Glewellyn]

Iedere lader kan maximaal 16A aan. Die kunnen ieder individueel aan één fase worden gekoppeld voor 11kW.

Ook kunnen ze (of tenminste 2 van de 3) parallel aan elkaar geschakeld worden waarbij de ene fase over de laders verdeeld wordt. Daardoor kunnen ze 2 of 3 x 16A op één fase laden.

code:

3 fase:
-----------[=]------\
-----------[=]-------}-----[ACCU]
-----------[=]------/

1 fase:
     /-----[=]------\
-----------[=]-------}-----[ACCU]
     \-----[=]------/

[ Voor 25% gewijzigd door Glewellyn op 22-08-2019 11:47 ]

[Jim423]

11kW is 400V lijnspanning tussen de fasen. 230V fasespanning (fase-nul).
Op 1x32A laden kan misschien maar zal als het goed is door NL laadpalen afgeblokt worden op 1x16A omdat anders de nul uitfikt.

[CyBeRSPiN]

Jim423 schreef op donderdag 22 augustus 2019 @ 11:52:
11kW is 400V lijnspanning tussen de fasen. 230V fasespanning (fase-nul).
Op 1x32A laden kan misschien maar zal als het goed is door NL laadpalen afgeblokt worden op 1x16A omdat anders de nul uitfikt.

Met name voor thuislaadpalen komt 1x32A voor (of 1x20-25A). (voor diegenen die over 1x40A beschikken).
Het gaat er dan dus om hoe een 3-fase EV daarmee om gaat.

[Jim423]

Hangt af van de auto. Sommige zullen gewoon niet meer dan 16A willen laden wat je ook doet.
Als 1x32A wel wordt ondersteund heb je volgens mij 2 varianten. Variant 1: Op alle 3 de fase pins in de type 2 wordt L1 aangeboden. De lader verdeeld de 32A over de 3 gelijkrichters maar zal niet met meer dan 32A gaan laden. Variant 2: Op 1 pin in de type 2 wordt L1 aangeboden, de auto zet nu 2 of 3 gelijkrichters parallel aan de ingang zoals glewellyn aangeeft.

[AndRo555]

CyBeRSPiN schreef op donderdag 22 augustus 2019 @ 10:16:
N.a.v. discussies in het DED forum over de werking van 3-fase laders in een EV, de volgende vraag.
Er zijn tal van EVs (o.a. BMW, Tesla, VW, Audi) waarmee je met 3-fase AC kan laden. De meeste kunnen dit met max 11kW (3x16A @ 230V).
So far so good.
Maar, al deze EV's kunnen daarnaast ook een enkele fase met 32A laden. Dus 1x32A = 7,4kW.

De vraag:
hoe zit zo'n lader intern in elkaar dat ie zowel op 3-fase 3x16A kan, maar ook op 1-fase 32A?
Maar dus niet 3x32A (22kW), alleen de Audi e-Tron heeft dat als optie tegen meerprijs.

Een van de theorieën is dat Tesla dit kan doen doordat ze 3 losse 16A laders hebben, waarbij ze er dan 2 in "parallel/bridge" zouden zetten. Hoe gaat dat precies in zijn werk en zouden de andere fabrikanten dat ook zo doen?

Wordt er bij 3-fase laden gebruik gemaakt van 230V of van 400V (tussen de fasen)?
Mijn aanname is dat het 230V is, omdat het circuit anders niet bruikbaar is voor 1-fase.

De rectifier (AC-DC) trap kan gedesigned zijn om per fase tot 32A aan te kunnen, kost je iets zwaardere switches/diodes, maar is op de totale lader niet echt de grootste kost. De (enkele!) DC-DC trap er achter is dan typisch gedimensioneerd op 11kW, en kan dus tot 32A op 1 fase aan vermogen verwerken of tot 3x16A aan vermogen.

[CyBeRSPiN]

AndRo555 schreef op donderdag 22 augustus 2019 @ 12:13:
[...]


De rectifier (AC-DC) trap kan gedesigned zijn om per fase tot 32A aan te kunnen, kost je iets zwaardere switches/diodes, maar is op de totale lader niet echt de grootste kost. De (enkele!) DC-DC trap er achter is dan typisch gedimensioneerd op 11kW, en kan dus tot 32A op 1 fase aan vermogen verwerken of tot 3x16A aan vermogen.

Kijk, dat klinkt wel plausibel. In dit geval zou dan enkel de rectifier voor L1 zwaarder hoeven. Bij 1-fase type2 laders zit de fase immers altijd op L1 aangesloten.

Jim423 schreef op donderdag 22 augustus 2019 @ 12:06:
Hangt af van de auto. Sommige zullen gewoon niet meer dan 16A willen laden wat je ook doet.
Als 1x32A wel wordt ondersteund heb je volgens mij 2 varianten. Variant 1: Op alle 3 de fase pins in de type 2 wordt L1 aangeboden. De lader verdeeld de 32A over de 3 gelijkrichters maar zal niet met meer dan 32A gaan laden. Variant 2: Op 1 pin in de type 2 wordt L1 aangeboden, de auto zet nu 2 of 3 gelijkrichters parallel aan de ingang zoals glewellyn aangeeft.

Ok. Weet je een voorbeeld van een EV die niet meer dan 16A doet op 1 fase terwijl ie wel 11kW op 3-fasen kan?

[ Voor 31% gewijzigd door CyBeRSPiN op 22-08-2019 12:47 ]

[Jim423]

AndRo555 schreef op donderdag 22 augustus 2019 @ 12:13:
[...]


De rectifier (AC-DC) trap kan gedesigned zijn om per fase tot 32A aan te kunnen, kost je iets zwaardere switches/diodes, maar is op de totale lader niet echt de grootste kost. De (enkele!) DC-DC trap er achter is dan typisch gedimensioneerd op 11kW, en kan dus tot 32A op 1 fase aan vermogen verwerken of tot 3x16A aan vermogen.

Waarom geen 1x48A dan als hij op 11kW gedimensioneerd is?
Het geheel is waarschijnlijk veel zwaarder uitgevoerd zeker bij Tesla. Die 32A is denk ik geen beperking van de lader zelf. Model S gen 2 is hier geloof ik limited op 40A, in de VS 72A.

[AndRo555]

Jim423 schreef op donderdag 22 augustus 2019 @ 12:50:
[...]


Waarom geen 1x48A dan als hij op 11kW gedimensioneerd is?
Het geheel is waarschijnlijk veel zwaarder uitgevoerd zeker bij Tesla. Die 32A is denk ik geen beperking van de lader zelf. Model S gen 2 is hier geloof ik limited op 40A, in de VS 72A.

3x400V rectified is typisch meer spanning dan 1x230V. Vermogen (aan de DC-DC trap) is meestal maar een papieren waarde gegeven door de maximale stroom in werking en maximale/typ. spanning. 1x230V rectified is een lagere spanning en zal bij max. stroom minder vermogen geven dan de hogere 3x400V rectified spanning.

Overigens zijn er altijd nog marges en is de keuze voor 1x32A ipv hoger zeer waarschijnlijk gebaseerd op wat een typische laadpaal maximaal kan leveren.

[memphis]

Zal het een parallelschakeling van laders zijn en niet gewoon 1 instelbare lader?

Een aantal fases en voltage herkenning kan een prima en simpele meeting zijn om de lader in te stellen naar de verwachte maximale mogelijkheden van de bron

[Jim423]

@Andro Daar zit wat in. Maar gezien bij de model S bijv. 3x24A laders zijn (en deze zijn programmeerbaar master/slave uitwisselbaar dus) denk ik dat de laatste zin toch het antwoord is, dwz de beperking zit hem vaak in de type2/EU Wall Connector.

CyBeRSPiN schreef op donderdag 22 augustus 2019 @ 12:45:
Ok. Weet je een voorbeeld van een EV die niet meer dan 16A doet op 1 fase terwijl ie wel 11kW op 3-fasen kan?

Pin me er niet op vast maar ik dacht bijv. de pre-facelift Model S met singlecharger (de 11kW versie).

[daemonix]

Werking 3-fase AC boordlader van Elektrische auto's

Zoals ik ook al in het grote kona topic schreef is parallel schakeling bij Tesla inderdaad mogelijk (en niet alleen in Australie )

_eLMo_ in "Elektrische auto's - deel 5"

[JeroenE]

Jim423 schreef op donderdag 22 augustus 2019 @ 11:52:
Op 1x32A laden kan misschien maar zal als het goed is door NL laadpalen afgeblokt worden op 1x16A omdat anders de nul uitfikt.

Een laadpaal kan alleen aan de auto doorgeven met welke maximum A er geladen mag worden. Dat kan ergens tussen de 6 en 80A zijn. Zulke hoge waardes worden bijvoorbeeld bij de AC snelladers gebruikt voor het laden van een Zoe.

Daarnaast geldt natuurlijk ook het maximum wat de kabel aankan die bij de auto zit. Die is meestal maximaal 32A (en soms zelfs maar 16A).

Een laadpaal kan niet doorgeven dat je op 3 fasen 16A mag doen of op 1 fase 32A. Het is alleen de A die ze door kunnen geven, niet de fasen.

Voor zover ik weet zijn er geen openbare laadpalen in Nederland waar je wel 32A kan trekken, maar die maar 1 fase hebben aangesloten. Wellicht zijn ze er wel, maar je kan dit in de meeste apps niet filteren.

Bij laadpalen die mensen thuis hebben staan komt dit wel eens voor, maar die staan dan weer niet in de apps.


In theorie kan een laadpaal natuurlijk meten hoeveel fasen een auto gebruikt en als die maar op 1 fase laadt de A dan omhoog kunnen schroeven (mits natuurlijk de kabels wel geschikt zijn etc). Maar ik weet niet of er laadpalen zijn die dat ook echt doen.

Jim423 schreef op donderdag 22 augustus 2019 @ 12:06:
Als 1x32A wel wordt ondersteund heb je volgens mij 2 varianten. Variant 1: Op alle 3 de fase pins in de type 2 wordt L1 aangeboden. De lader verdeeld de 32A over de 3 gelijkrichters maar zal niet met meer dan 32A gaan laden. Variant 2: Op 1 pin in de type 2 wordt L1 aangeboden, de auto zet nu 2 of 3 gelijkrichters parallel aan de ingang zoals glewellyn aangeeft.

Voor zover ik weet mag optie 1 niet. De laadpaal moet per pin een andere fase aanbieden. Wat denk je dat er zou gaan gebeuren als een laadpaal op 3 pinnen dezelfde fase aanbiedt en de auto denkt lekker met standaard 3 fasen te kunnen gaan laden? Je kan op een rode 3 fasen CEE stekker toch ook niet maar 1 fase op alle pinnen aansluiten? Nouja, het kan wel, maar dat werkt natuurlijk niet.

[daemonix]

Kun je onderbouwen dat het niet mag? Let wel, het gaat niet om laadpalen die anders voor 3 fasen worden gebruikt, maar om een laadsituatie thuis waar 32A enkelfasig mag worden afgenomen, en waar autozijdig de laders parallel mogen worden geschakeld.

[ Voor 74% gewijzigd door daemonix op 23-08-2019 11:12 ]

[Jim423]

JeroenE schreef op vrijdag 23 augustus 2019 @ 10:28:
[...]
Voor zover ik weet mag optie 1 niet. De laadpaal moet per pin een andere fase aanbieden. Wat denk je dat er zou gaan gebeuren als een laadpaal op 3 pinnen dezelfde fase aanbiedt en de auto denkt lekker met standaard 3 fasen te kunnen gaan laden? Je kan op een rode 3 fasen CEE stekker toch ook niet maar 1 fase op alle pinnen aansluiten? Nouja, het kan wel, maar dat werkt natuurlijk niet.

Nou 2 mogelijkheden als de auto dat ''denkt'': stel hij wilt op fase-fase gaan laden gebeurd er gewoon niets. Immers er staat geen spanning tussen de fases bij 1x32A. Stel hij wilt fase-nul gaan laden dan werkt dat gewoon, op de stroom die de laadpaal aangeeft. Deze stroom mag natuurlijk niet hoger dan de nul geschikt voor is.

[LittleKiller]

daemonix schreef op vrijdag 23 augustus 2019 @ 11:11:
Kun je onderbouwen dat het niet mag? Let wel, het gaat niet om laadpalen die anders voor 3 fasen worden gebruikt, maar om een laadsituatie thuis waar 32A enkelfasig mag worden afgenomen, en waar autozijdig de laders parallel mogen worden geschakeld.

Dit soort regels zijn vaak een soort idiot proofing. Zo is het ook behoorlijk onverstandig om L1 en L2 op een stopcontact te zetten. Het kan (los van of de aansluiting zelf 400volt aan kan), maar je loopt zo nogal het risico dat je 400 volt op je apparaten zet. Dan gaat de rook eruit

And remember kids:

Elektronica werkt op rook. Want zodra de rook op is dan werkt de elektronica niet meer.

[JeroenE]

daemonix schreef op vrijdag 23 augustus 2019 @ 11:11:
Kun je onderbouwen dat het niet mag? Let wel, het gaat niet om laadpalen die anders voor 3 fasen worden gebruikt, maar om een laadsituatie thuis waar 32A enkelfasig mag worden afgenomen, en waar autozijdig de laders parallel mogen worden geschakeld.

Een laadpaal thuis is niets anders dan een laadpaal in de straat. Hoe moet jou auto weten dat het in de ene situatie wel mag en in een andere niet?

Jim423 schreef op vrijdag 23 augustus 2019 @ 11:20:
Nou 2 mogelijkheden als de auto dat ''denkt'': stel hij wilt op fase-fase gaan laden gebeurd er gewoon niets. Immers er staat geen spanning tussen de fases bij 1x32A. Stel hij wilt fase-nul gaan laden dan werkt dat gewoon, op de stroom die de laadpaal aangeeft. Deze stroom mag natuurlijk niet hoger dan de nul geschikt voor is.

Als alle kabels en groepen (tot in de meterkast/netaansluiting) er voor geschikt zijn om op 32A te laden waarom zet je de laadpaal dan niet gewoon op 32A en biedt je maar op 1 pin om op die ene fase te kunnen laden? Waarom zou je dan op verschillende pinnen in de stekker dezelfde fase aan willen bieden?


Wellicht ben ik ondertussen kwijt welk probleem er nu is

[daemonix]

Dat is te kort door de bocht, die aansluiting wordt gemaakt in de stekker van de vaste kabel(!) naar de auto. Het staat niet op een stopcontact. Die aansluiting is specifiek voor die auto (Tesla).

En ja, ik ben bekend met de fameuze 3e wet van Kirchoff: Daar waar de schakeling rookt is de stroom het grootst.

[CyBeRSPiN]

Thanks @Glewellyn voor de ASCII art en @Jim423 en @AndRo555 voor de verdere uitleg.
De vraag is voor mij beantwoord, het topic wordt nu weer gekaapt voor een ander soort discussie

[Jim423]

JeroenE schreef op vrijdag 23 augustus 2019 @ 11:34:
[...]Als alle kabels en groepen (tot in de meterkast/netaansluiting) er voor geschikt zijn om op 32A te laden waarom zet je de laadpaal dan niet gewoon op 32A en biedt je maar op 1 pin om op die ene fase te kunnen laden? Waarom zou je dan op verschillende pinnen in de stekker dezelfde fase aan willen bieden?


Wellicht ben ik ondertussen kwijt welk probleem er nu is

Achter elke pin zit een gelijkrichter. Stel jij gebruikt maar 1 pin kun je dus maximaal maar dan het vermogen van 1 gelijkrichter gebruik maken tenzij het voertuig zelf dus bridging doet. In feite doe je dan in de stekker wat alle moderne EV's zelf automatisch doen intern. Vanwege overzichtelijkheid zou ik het persoonlijk zo niet aansluiten maar het ging even om de theorie.

[JeroenE]

Jim423 schreef op vrijdag 23 augustus 2019 @ 11:57:
In feite doe je dan in de stekker wat alle moderne EV's zelf automatisch doen intern.

Aha, vandaar dat ik de draad kwijt was. Voor zover ik weet doen alle auto's waarbij dit kan dit al zelf. Waarom zou een autofabrikant het helemaal zo maken, maar dan net het laatste stukje niet? Nouja, dat is misschien een retorische vraag, autofabrikanten doen wel vaker gekke dingen.