Leistungsverlust in Ladekabeln für Elektrofahrzeuge

Ich bin James Louw, technischer Leiter bei Wottz. Wir haben in einige wirklich gute Testgeräte investiert und ich dachte, es wäre schade, wenn ich das alles für mich behalten würde.

Als Einführung in die Themen, die ich angehen möchte, möchte ich mit der Frage beginnen, wie viel Leistung über ein Standard-Ladekabel für Elektrofahrzeuge „verloren“ geht.
Ich glaube, dies beunruhigt die Leute eher bei der Untersuchung längerer Kabelstrecken, und ich selbst habe versucht, Antworten zu finden, war jedoch mit den bei Google verfügbaren Informationen nie ganz zufrieden.

Es gibt viele Tabellen, die Schätzungen für den Leistungsverlust liefern, jedoch ist keine dieser Tabellen speziell auf das neue EV-Ladeflexkabel zugeschnitten. Ich selbst habe ein Diagramm mit Werten für den Spannungsabfall pro Ampere pro Meter aus dieser Tabelle erstellt, die ich unter Spannungsabfallberechnungen gefunden habe.

Ich bin sicher, dass diese Werte der Realität nahe kommen, aber sie berücksichtigen nicht den Kontaktwiderstand in den Steckern selbst. Wir stellen unseren 4-Leiter-Kelvin-Tester vor:

Wenn Sie nicht wissen, was ein 4-Leiter-Kelvin-Test ist, erklärt es ein kurzer Auszug von Cami-Research am besten.

Die Vierleiter-Kelvinmessung ermöglicht die genaue Messung von Widerstandswerten unter 0,1 Ω bei gleichzeitiger Eliminierung des Eigenwiderstands der Anschlussdrähte, die das Messgerät mit der zu messenden Komponente verbinden.
Was ist 4-Leiter-Messung?

Das Ohmsche Gesetz definiert den Widerstand „R“ als das Verhältnis der Spannung „V“ an einem Bauteil zum durchfließenden Strom „I“: R = V/I

Um den Widerstand zu messen, legen wir einen Prüfstrom an einen Draht an und messen den entstehenden Spannungsabfall. Daraus berechnen wir ganz einfach den Widerstand, wie in der folgenden Abbildung dargestellt.

Wir messen den relevanten Widerstand RW zwischen den beiden Anschlussstiften des Leiters. Der gesamte Schaltkreis beinhaltet jedoch den Widerstand der Anschlussdrähte RL1 und RL2, sodass der in der Berechnung verwendete Spannungsabfall alle drei dieser Widerstände umfasst. In vielen Situationen ist der Widerstand des Anschlussdrahts viel niedriger als der Widerstand des Leiters oder der Komponente, die wir messen möchten, und kann daher vernachlässigt werden.

In manchen Situationen nähert sich der relevante Widerstand RW jedoch dem Widerstandswert der zur Messung verwendeten Anschlussdrähte, was zu einem ungenauen Messwert führt. Wir beheben dieses Problem, indem wir die Spannungsmesspunkte an die Endpunkte der Anschlussstifte verschieben und so etwaige Spannungsabfälle in den Anschlussdrähten umgehen. Siehe Abbildung unten:

Da wir nun besser verstehen, wie wir zu solch präzisen Messungen gelangen, können wir tatsächlich eine Messung durchführen.
Das getestete Kabel ist für 32 A einphasig (7 kW) ausgelegt und 15 m lang.
Der Leistungsverlust innerhalb eines Kabels kann auch anhand des Kabelstroms und des Kabelwiderstands geschätzt werden:
Wo:
P = Leistungsverlust, W
I = Kabelbemessungsstrom, A
R = Kabelwiderstand, Ω
n = Faktor abhängig von Schaltungsart/Leiterzahl
= 2 für Wechselstrom-Einphasen-, Gleichstromkreise
= 3 für Wechselstrom-Dreiphasenkreise (symmetrisch angenommen)
Daher beträgt der Gesamtleistungsverlust in diesem Kabel bei 32 A (ich habe den Durchschnittswiderstand des L- und N-Beins verwendet):

Dieser Leistungsverlust von 88 W ist tatsächlich 25 W geringer als bei Verwendung der Standardformeln für den Spannungsabfall!

Ich hoffe, diese Erkenntnisse sind für manche Leute nützlich. Lassen Sie mich wissen, was ich Ihrer Meinung nach in Zukunft sonst noch in Angriff nehmen soll.