Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik DC_DC Converter 48V zu 202V - Toyota Prius ii


von grundschüler (Gast)


Lesenswert?

Es geht um einen Plugin für einen Toyota Prius II

Prius II Hauptbatterie:
http://www.priuswiki.de/index.php?title=Hybrid-Batterie#Prius_II
Ni-MH Batterie im Prius II Kofferraum
Die 28 Module enthalten 6 Zellen à 1.2 V = 7.2 V, ergibt 201,6 V. Der 
maximale Energiegehalt der Hybrid-Batterie beim Prius II ist 1,3 kWh, 
was sich aus der niedrigeren Spannung ergibt. Das Gewicht beträgt 39 kg. 
ca. 40 kW Spitzenleistung).Mit Steuern und Einbau beläuft sich die Sache 
auf knapp 3000€.

1,3 kWh entspricht ungefähr dem Energiegehalt von 0,13 l Benzin. Es gibt 
plugin-Einbausätze, die die elektrische Reichweite verlängern, indem 
48Volt auf 202  Volt DC transferiert werden. Kosten für 4kWh über 3000€.


Inzwischen sind die Preise von zyklenfesten Solarbatterien auf rund 
90€/100Ah-12Volt (~1kWh) gefallen. Solche Batterien brauche ich für die 
geplante Photovoltaik-Anlage eh. Sind für den Plugin also im Prinzip zum 
Testen für umsonst vorhanden. Wie bekomme ich aber die 4x12Volt auf 202 
DC Volt umgesetzt? Gibt es dafür fertige DC-Converter, die man ohne 
Bausatz kaufen kann? Kann man z.B. eine USV-Anlage - die es gebraucht 
sehr billig gibt - auf DC umbauen?

: Verschoben durch Admin
von Falk B. (falk)


Lesenswert?

@grundschüler (Gast)

>maximale Energiegehalt der Hybrid-Batterie beim Prius II ist 1,3 kWh,
>was sich aus der niedrigeren Spannung ergibt. Das Gewicht beträgt 39 kg.
>ca. 40 kW Spitzenleistung).Mit Steuern und Einbau beläuft sich die Sache
>auf knapp 3000€.

>1,3 kWh entspricht ungefähr dem Energiegehalt von 0,13 l Benzin.

Was das Thema "E-Auto" bzw. Hybrid umso absurer macht . . .

von Michael K. (Gast)


Lesenswert?

grundschüler schrieb:
> 1,3 kWh entspricht ungefähr dem Energiegehalt von 0,13 l Benzin.
Heizleistung. Bei der Umwandlung in Bewegungsenergie must Du zum 
Vergleich die Wirkungsgrade der Motoren mit einbeziehen.

grundschüler schrieb:
> Es gibt
> plugin-Einbausätze, die die elektrische Reichweite verlängern, indem
> 48Volt auf 202  Volt DC transferiert werden.

Und durch die Wandlungsverluste des Boost Konverters erhöht sich auf 
wundersame Weise der Energiegehalt der 48V Akkus ?
http://de.wikipedia.org/wiki/Energieerhaltungssatz

Zu Deinen Fragen:
Ja, vieleicht, eher nicht.
Wenn diese wahnwitzige Bastellösung mit der Rekuperation zurechtkommt 
und sich so harmonisch in das Gesammtkonzept einfügt das es weder die 
Akkus noch die Bordelektronik auffackelt.

Um auf Deiner Einfahrt hin und her zu rollen wird es schon reichen, denn 
im Geltungsbereich der StVO hast Du ja dann nichts mehr zu suchen.

von Magic S. (magic_smoke)


Lesenswert?

Besorg Dir doch erstmal einen Schaltplan vom kompletten Auto.

Evtl. sind die 202V die direkte Spannung der originalen Akkus. Wenn ja, 
müßte man den 48/200V Wandler so auslegen, daß er die originalen Akkus 
nicht läd und auch nicht voll geladen hält. So könnte die Energie aus 
der Rekuperation von den originalen Akkus aufgenommen und anschließend 
wieder abgegeben werden, bis der Wandler wieder mit einsetzt.

Allerdings sind die 40kW Spitze eine sportliche Ansage. Bei 48V sind das 
833A ohne Einbeziehung der Verluste. Da braucht man schon gute 
12V-Akkus, amtliche Kabel, jede Menge gute FETs und einen für diese hohe 
Leistung brauchbaren Trafo hätte ich jetzt auch nicht in der 
Bastelkiste.

Dazu kommt, daß die rein elektrischen Fahrleistungen des Prius II sehr 
zu wünschen übrig lassen. Ich glaub bei 50 km/h ist Sense. Da hat man 
doch schon Probleme, anständig im Stadtverkehr mitzuschwimmen.

Ich habe mich vor einem Jahr mit dem Prius beschäftigt, das Konzept ist 
super, die Ausführung (Batteriekapazität und elektrisch mögliche 
Höchstgeschwindigkeit) mangelhaft. Naja, jetzt darf ich 330 Diesel-PS 
fahren. Kostet ein wenig mehr Steuern als ein Prius, der Verbrauch ist 
gar nicht sooo viel höher (braucht eben kein Super), der Fahrspaß 
hingegen schon...

von grundschüler (Gast)


Lesenswert?

Falk Brunner schrieb:
> Was das Thema "E-Auto" bzw. Hybrid umso absurder macht . . .

Verbrauch hybrid 103gCO2/km absurd? Im Vergleich zu was?


Michael Knoelke schrieb:
> im Geltungsbereich der StVO hast Du ja dann nichts mehr zu suchen.
Das sieht der ADAC wohl anders, ist aber nicht das Problem.


magic smoke schrieb:
> Prius  Ausführung (Batteriekapazität und elektrisch mögliche
> Höchstgeschwindigkeit) mangelhaft
Volle Zustimmung, bei 170km/h ist schon Schluss, außerdem sind die 
Taster für Instrumentenbeleuchtung und Kilometerzähler nachts nicht 
beleuchtet, was mich enorm stört.

Ich fahre aber meistens extreme Kurzstrecke - 1500m zur Arbeit. Da kann 
ich schon die 170km/h kaum ausfahren. Der 4kWh Plugin würde für rein 
elektrischen Betrieb wahrscheinlich reichen. Würde also Sinn machen. Die 
40kW kommen jetzt aus relativ normalen MHd-AA-Zellen, das müsste ein 
Bleiakku also locker schaffen. Hat niemand Anregungen zum 
DCDC-Converter?

von Alexander S. (esko) Benutzerseite


Lesenswert?

grundschüler schrieb:
> Ich fahre aber meistens extreme Kurzstrecke - 1500m zur Arbeit. ...
> Der 4kWh Plugin würde für rein elektrischen Betrieb wahrscheinlich reichen.

Wenn beim Prius III für 50 km schon 4,4 kWh reichen, dann sollten 1,3 
kWh auch für 3 km locker reichen. Warum also überhaupt einen Zusatzakku.

Warum braucht man für 1,5 km ein Auto?

von Magic S. (magic_smoke)


Lesenswert?

Also wenn Du mir jetzt pampig kommst, kann ich das auch.

1. Die 170 Mücken schafft der Prius auch nur Vollgas Bodenblech mit 
Benzin und ist dabei auch nicht mehr gerade sparsam.

2. Wieso brauchst Du für 1500m zur Arbeit überhaupt ein Auto? Da wäre 
das Fahrrad eindeutig grüner, wenn Du schon auf sowas wie CO2-Ausstoß 
achten möchtest. Mit ein wenig Pech fährt Dein blauäugig betrachtetes 
rein elektrisch angetriebenes Ökomobil auch nur mit Kohle aus dem 
nächsten Braunkohlekraftwerk. Mich würde blendend interessieren, wieviel 
g CO2/km dann dabei herauskommen. Aber klar, kommen ja nicht aus DEINEM 
Auspuff, also bist DU auch nicht schuld ... voll öko eben. Der Strom 
kommt aus der Steckdose, wir brauchen keine Atomkraftwerke.

3. "Wahrscheinlich" und "Das müßte ein Bleiakku doch locker schaffen":
Aha, Du hast Dich also noch kein bißchen mit der Materie 
auseinandergesetzt, Du vermutest einfach ins Blaue. Na denn bau doch 
einfach mal drauflos. Kann doch für Dich nicht so schwer sein, so einen 
Pillepalle DC/DC-Wandler zu bauen. Sicherlich wird das bei Dir nicht 
größer als eine Streichholzschachtel.

4. Daß der ADAC jetzt in Deutschland die StVZO regelt/ersetzt wäre mir 
neu. Mach Dich mal vertraut, welche Bestimmungen Dein potentieller 40kW 
Langwellensender hinsichtlich EMV bzw. EMI alles einhalten muß und was 
das kostet, sowas zur erforderlichen Zulassung nachzuweisen. Dazu kommt 
noch sowas wie Unfallsicherheit. Nicht, daß Dir die in den Kofferraum 
gestellten Bleiakkus bei einem kleinen Crash schon die Scheiße aus dem 
Hirn hauen.

5. Ich habe fertig. Würden empfehlen schnell nochmal zurück in die 
Grundschule und lernen, daß Du auf Deine Art keine Hilfe bekommst. 
Allerhöchstens Klassenkeile. Davon hattest Du entweder zuviel oder 
zuwenig.

Ende der Durchsage
und tschüss!

von IGOR (Gast)


Lesenswert?

magic smoke schrieb:
> Also wenn Du mir jetzt pampig kommst, kann ich das auch.

Habe ich etwas verpasst, was war denn hier pampig?

Ich fürchte fast der magische Raucher hat Probleme mit dem 
Testosteronspiegel am Sonntagabend... ;-)

von Falk B. (falk)


Lesenswert?

@ grundschüler (Gast)

>> Was das Thema "E-Auto" bzw. Hybrid umso absurder macht . . .

>Verbrauch hybrid 103gCO2/km absurd? Im Vergleich zu was?

Was verbraucht ein vergleichbares Auto mit normalem Verbrenner? Was 
koster das? (Bitte keine VW Preise!)

>Ich fahre aber meistens extreme Kurzstrecke - 1500m zur Arbeit.

Das sind 15min Fußweg. Hmmm.

> Da kann
>ich schon die 170km/h kaum ausfahren. Der 4kWh Plugin würde für rein
>elektrischen Betrieb wahrscheinlich reichen.

Dann kauf dir eine elektriche Isetta ;-)

von Magic S. (magic_smoke)


Lesenswert?

Ich find seinen Beitrag pampig, da er Fakten verschleift und mir die 
Ironie einfach nicht angebracht erscheint. Der ADAC hat nicht viel mit 
der Zulassung(sfähigkeit) von KFZ bzw. selbstgefrickelten Umbauen zu tun 
und 170 km/h sind nicht die mit dem Prius II rein elektrisch erreichbare 
Höchstgeschwindigkeit.

von Harald W. (wilhelms)


Lesenswert?

Falk Brunner schrieb:

> Dann kauf dir eine elektriche Isetta ;-)

...oder ein Motorrad:
Beitrag "Elektromotorrad Johammer"

von grundschüler (Gast)


Lesenswert?

magic smoke schrieb:
> 1. Die 170 Mücken schafft der Prius auch nur Vollgas Bodenblech mit
> Benzin und ist dabei auch nicht mehr gerade sparsam.

Stimmt. Der Prius ist besonders im Stadtverkehr ausgesprochen sparsam. 
Bei Tempo 170 erreicht der Verbrauch 10 Liter.


magic smoke schrieb:
> 2. Wieso brauchst Du für 1500m zur Arbeit überhaupt ein Auto? Da wäre
> das Fahrrad eindeutig grüner, wenn Du schon auf sowas wie CO2-Ausstoß
> achten möchtest. Mit ein wenig Pech fährt Dein blauäugig betrachtetes
> rein elektrisch angetriebenes Ökomobil auch nur mit Kohle aus dem
> nächsten Braunkohlekraftwerk.

Pardon - der Prius fährt mit Benzin, nicht mit Strom aus Braunkohle. Der 
Strom für den E-Motor wird aus Benzin erzeugt. Die Batterie ist nur eine 
Art Zwischenspeicher. Ich achte auf den CO2-Verbrauch aus ökonomischen, 
nicht aus ökologischen Gründen. Fahrrad wäre eindeutig grüner, ich bin 
aber kein Grüner und zu faul zum Fahrradfahren.

magic smoke schrieb:
> Du vermutest einfach ins Blaue.
Nein, ich vermute nicht ins Blaue. Da es den Umbausatz aus den USA gibt, 
muss es grundsätzlich funktionieren.

magic smoke schrieb:
> 4. Daß der ADAC jetzt in Deutschland die StVZO regelt/ersetzt

Weil es keine eindeutige Bestimmung gibt, ist die StVZO in Bezug auf das 
Problem Plugin auslegungsbedürftig. Die Rechtsabteilung des ADAC regelt 
nicht die StVZO sondern legt sie aus.  Das wäre allerdings eher Stoff 
für ein juristisches als für ein technisches Forum. Über TÜV, EMV etc. 
mache ich mir Gedanken, wenn ich eine technisch halbwegs funktionierende 
Lösung habe. Das ist aber noch sehr weit entfernt.

von Richard S. (rscheff)


Lesenswert?

Was genau willst du denn mit deinem 12V/100Ah Akku erreichen?

Sofern die Elektronik im P2 / P3 nicht auf deutlich engere Toleranzen 
ausgelegt ist, ist das beste was du machen kannst, vielleicht 0,5 A auf 
den HV Bus einspeisen und hoffen, dass das weder Bat-ECU noch HV-ECU 
mitbekommen.

Beim P1 waren jedenfalls unbalancierter Strom > Toleranz der beiden 
Hallsensoren (Anschluss BAT, Anschluss Inverter), ca. 0,5A @ ~300-320 V 
(Innenwiderstand beim Laden / Entladen nicht vergessen, und Spannungshub 
je nach SOC) ausreichend, um das Fahrzeug komplett lahm zu legen (bis 
man es mittels THHT wieder zum Leben erwecken konnte...)

Der US Umbausatz klinkt nicht nur in den HV Bus rein, sondern geht auch 
in die CAN Bus Verbindung zw. HV und BAT ECU, um den "Fehlstrom" der aus 
dem zusätzlichen Akku stammt, korrekt an die Bord-Computer zu melden 
(also Richtung HV ECU den Gesamtstrom, der auch beim Inverter ankommt, 
und Richtung BAT ECU den Strom, der in die Zusatzakkus fliesst, aus dem 
Datenstrom "rauseditiert".

Wenn du die entsprechenden Qualifikationen beim Reverse Engineeren von 
CAN Bus und Hitachi bzw Toyota MCUs hast (Toyota ist afaik der einzige 
Automobilhersteller, der seine eigene Fab betreibt, eigene MCUs und 
Leistungshalbleiter selbst herstellt - alle anderen, insbesondere 
Deutsche, nehmen da COTS MCU und Leistungshalbleiter; 
Leistungs-SiC-MOSFETs gibts nur nicht auf dem freien Markt, Toyota hält 
da die Patente zur Züchtung ausreichend Defektfreier, für den direkten 
Einsatz geeigneter SiC Kristalle - macht einen gewissen Unterschied, ob 
die Sperrschichttemperatur bei <<180 C oder < 300 C laufen muss...)

Als Einstiegsprojekt würde ich empfehlen, nur mal die Stationäre 
Aufladung der Bordbatterie in Angriff zu nehmen - dazu muß man nur eine 
Replay Attacke der relativ einfach zu dekodieren CAN Mitteilungen HV -> 
BAT ECU machen (mit den passenden Strömen), kann wohl bei kleinen 
Ladeströmen (1-2 A @ 190-210 V) auf die Integration der Klimaanlage 
verzichten bzw muß sich wegen Übertemperatur und Stromlimitierungen 
keine großen Sorgen machen, und man muß nur 1 ECU in Betrieb nehmen.

Die Batterie einfach nur zu laden ist eine GANZ schlechte Idee, weil 
dann SOC Tracking der BAT ECU und Ladezustand der Batterie auseinander 
laufen. In dem  Fall kann es passieren, dass sich der Prius dann 
abschaltet aber jedoch einfach in der Werkstatt mittels THHT wieder zum 
Leben erweckt werden kann...


Wobei, reverse engineeren der 20,3 kbit RS422-artigen Sternverkabelung 
im P1 war interessanter, für CAN gibts ja komplette Interface ICs 
einfach zu kaufen...

Viel Spass...

Been there, done that (aber nur als POC, wegen der juristischen 
Folgethemen...)

Richard

von Magic S. (magic_smoke)


Lesenswert?

10 Liter bei 170 km/h. Ich glaub bei dem Tempo schluckt mein 400 CDI 
Dieselschweinchen weniger. Der ist dafür nicht für die Innenstadt 
gemacht.

CO2 kann man mit einem Auto übrigens nicht verbrauchen, sondern nur 
freisetzen.

Klar funktioniert es irgendwie aber Deine Betrachtung ist deswegen 
blauäugig, weil Du alle Zulassungsvorschriften oder nötigen Geldwerte 
irgendwie ignorierst. Das liegt vor allem daran, daß Du für Deinen 
Marke Eigenbau DC/DC-Wandler eine Zulassung erreichen musst, die den 
Betrieb im öffentlichen Straßenverkehrt erlaubt. Der Umbausatz aus den 
USA wird sowas in den USA haben - ob er auch hier zugelassen ist, ist 
schon wieder eine ganz andere Frage.

Das Problem ist auch nicht bezogen auf Plugin oder nicht Plugin. Sondern 
auf Eigenbau und nicht Eigenbau. Du darfst in D nunmal nichts in ein 
zugelassenes KFZ einbauen, was nicht in D ausdrücklich für den Betrieb 
im KFZ zugelassen ist, sonst verliert das KFZ seine Zulassung. 
Sonderräder oder Fahrwerke müssen ja auch eingetragen werden. Ich hab 
damals vor einem Jahr interessante Beiträge gesehen, wo jemand ein 
Fahrzeug auf Elektroantrieb umgebaut hat. Der ist für viel Geld durch 
diverse Messlabore getingelt, wo dann irgendwelche Wandler gestört 
haben, die noch nicht einmal selbstgebaut waren. Der in Deutschland 
nötige Papierkram verbunden mit dem mit derzeitiger Technik nur schlecht 
speicherbaren Fahrstrom bzw. teuren Akkus versauen das ganze Konzept. 
Erst recht für Eigenbauten, so schade wie das ist.

Was Deinen Wandler angeht: Mach doch erstmal ein paar Berechnungen. Was 
brauchst Du für FETs, was brauchst Du für einen Trafo, wie steuerst Du 
das ganze Geraffel. Wenn Du daran schon scheiterst, wird der Bau eines 
derart leistungsstarken Wandlers noch lustig!

von grundschüler (Gast)


Lesenswert?

Richard Scheffenegger schrieb:
> sondern geht auch
> in die CAN Bus Verbindung zw. HV und BAT ECU,

Danke für den Beitrag. Das erspart gleich am Anfang eine Menge Arbeit. 
Der US-Bausatz kostet mehr, als das Auto noch wert ist. Also lohnt 
nicht.

Bitte melde dich an um einen Beitrag zu schreiben. Anmeldung ist kostenlos und dauert nur eine Minute.
Bestehender Account
Schon ein Account bei Google/GoogleMail? Keine Anmeldung erforderlich!
Mit Google-Account einloggen
Noch kein Account? Hier anmelden.