DE102009003768A1 - Verfahren zum gleichzeitigen Laden einer wiederaufladbaren elektrochemischen Stromquelle durch eine externe Stromquelle während der Stromentnahme mittels Frequenzimpulsen und seine Anwendung in einer Stromquelle - Google Patents
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Abstract
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum gleichzeitigen Laden einer wiederaufladbaren elektrochemischen Stromquelle durch eine externe Stromquelle während der Stromentnahme mittels Frequenzimpulsen unter der Bedingung, dass die spezifische Impedanz jeder Anode der elektrochemischen Stromquelle max. 1,87 Ω · cmbeträgt, wobei die Stromentnahme während der Impulszeiten der Frequenzimpulse und das Laden durch die externe Stromquelle in den dazwischenliegenden Impulspausen erfolgt. Ferner wird die Anwendung des Verfahrens in einer Stromquelle vorgestellt. Die Erfindung ist für jegliche Arten von wiederaufladbaren elektrochemischen Stromquellen einsetzbar.
Description
- Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum gleichzeitigen Laden einer wiederaufladbaren elektrochemischen Stromquelle durch eine externe Stromquelle während der Stromentnahme mittels Frequenzimpulsen und seine Anwendung in einer Stromquelle. Sie ist für jegliche Arten von wiederaufladbaren elektrochemischen Stromquellen einsetzbar.
- In der unveröffentlichten deutschen Patentanmeldung
DE 10 2008 020 004.2 wird ein Verfahren beschrieben, bei dem mit Hilfe von Frequenzimpulsen eine verbesserte Leistungscharakteristik bei der Stromentnahme aus elektrochemischen Stromquellen erzielt wird. Durch eine Optimierung der Frequenzen auf die elektrochemische Stromquelle wird eine Minimierung der Impedanz der Anoden des Systems erreicht, wodurch wiederum der Gesamtwiderstand der Stromquelle minimiert wird. Auf diese Weise lassen sich die Kapazität und die Leistungscharakteristik der Stromquelle verbessern. - Ausgehend von diesem beschriebenen System der Stromentnahme mit Hilfe von Frequenzimpulsen war es die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zu entwickeln, das es erlaubt, entsprechend wiederaufladbare elektrochemische Stromquellen während der Anwendung des Frequenzimpulsverfahrens gleichzeitig zu laden.
- Gelöst wird die Aufgabe durch das erfindungsgemäße Verfahren zum gleichzeitigen Laden einer wiederaufladbaren elektrochemischen Stromquelle (
1 ) durch eine externe Stromquelle (6 ) während der Stromentnahme mittels Frequenzimpulsen unter der Bedingung, dass die spezifische Impedanz jeder Anode der elektrochemischen Stromquelle max. 1,87 Ω·cm2 beträgt, dadurch gekenn zeichnet, dass die Stromentnahme während der Impulszeiten der Frequenzimpulse und das Laden durch die externe Stromquelle in den dazwischenliegenden Impulspausen erfolgt. - Besonders bevorzugt wird die wiederaufladbare elektrochemische Stromquelle dabei durch den Ladestrom in einem Ladungszustand zwischen 90% und 100%, bevorzugt zwischen 95% und 100%, besonders bevorzugt zwischen 99% und 100% gehalten.
- Der Nutzwirkungsgrad der elektrochemischen und thermodynamischen Prozesse in der wiederaufladbaren elektrochemischen Stromquelle hängt von der Temperatur der Umgebung, der Anoden, der Kathoden, des Elektrolyts und der Doppelschicht, sowie der Änderung der Temperatur während der Impulse und Pausen bei einer Stromentnahme mittels Frequenzimpulsen gemäß Anspruch 1 ab. Die Auswahl der optimalen Betriebstemperatur der wiederaufladbaren elektrochemischen Stromquelle bei deren verschiedenen Betriebsarten erfolgt mit dem Ziel der Maximierung des Nutzwirkungsgrades der elektrochemischen Stromquelle bei diesen Betriebsarten. Daher wird die wiederaufladbare elektrochemische Stromquelle bevorzugt auf einer Temperatur gehalten, die einen maximalen Nutzwirkungsgrad erlaubt.
- Mit Hilfe des erfindungsgemäßen Verfahrens wird es möglich, durch eine effektive Stromentnahme aus wiederaufladbaren elektrochemischen Stromquellen mittels Frequenzimpulsen simultan zum Entladevorgang einen Ladevorgang durchzuführen und so gegenüber der Elektroenergieentnahme mittels eines ungepulsten Gleichstroms Zeit zu sparen.
- Die Stromentnahme erfolgt beim Frequenzimpulsverfahren nicht kontinuierlich, sondern nur in den Impulszeiten der Impulsperiode. Das Aufladen der wiederaufladbaren elektrochemischen Stromquelle erfolgt erfindungsgemäß durch jede beliebige externe Stromquelle während der Pausen zwischen den einzelnen Impulsen. Die erhebliche Reduzierung des Widerstandes einer elektrochemischen Stromquelle bei der Stromentnahme mittels Frequenzimpulsen ermög licht es, Elektroenergie von elektrochemischen Stromquellen in deren Standardleistungsbereich bei einem hohen Impulspausenverhältnis (Verhältnis der Impulspause zur Impulszeit) zu entnehmen, d. h. bei einer langen Pausenzeit und einer dementsprechend kurzen Impulszeit innerhalb einer Impulsperiode.
- Dies bedeutet, dass einem im Falle einer Leistungsgewinnung durch Elektroenergieentnahme aus wiederaufladbaren elektrochemischen Stromquellen mittels Frequenzimpulsen, die solcher bei der Elektroenergieentnahme mit ungepulstem Gleichstrom entspricht, ein erheblicher Zeitraum während der Pausen zwischen den Impulsen zum Wiederaufladen der wiederaufladbaren elektrochemischen Stromquelle zur Verfügung steht.
- Wichtig ist hierbei die Tatsache, dass das Aufladen der elektrochemischen Stromquelle in den Impulspausen mit der gleichen Frequenz wie die Elektroenergieentnahme in den Impulszeiten erfolgt, da sie in der gleichen Impulsperiode liegen. D. h. auch das Laden erfolgt bei einem minimierten Widerstand der Anodendoppelschicht.
- Falls die mittels Frequenzimpulsen entnommene und während der Pausen zugeführte Energie gleich sind, ermöglicht es dieses Verfahren, einen maximal aufgeladenen Zustand der elektrochemischen Stromquelle konstant aufrechtzuerhalten, was eine Benutzung auf dem maximalen Spannungsniveau der elektrochemischen Stromquelle erlaubt und zu einer Verlängerung ihrer Lebensdauer führt.
- Folglich wird die Leistung der externen Stromquelle PEXTERN, die zur Aufrechterhaltung des aufgeladenen Zustands der wiederaufladbaren elektrochemischen Stromquelle ohne Berücksichtigung des Nutzwirkungsgrades des Ladevorganges der wiederaufladbaren elektrochemischen Stromquelle erforderlich ist, durch das folgende Verhältnis bestimmt: mit:
- PØ
- – Leistung, die aus der elektrochemischen Stromquelle innerhalb einer Impulsperiode durchschnittlich entnommen wird.
- T
- – Impulsperiode
- t
- – Impulszeit
- Die wesentliche Reduzierung des Doppelschichtwiderstandes, die bei der Stromentnahme mit Hilfe von Frequenzimpulsen erreicht wird, ermöglicht es, eine erheblich höhere Leistung zu erzielen als für diese Typen von wiederaufladbaren elektrochemischen Stromquellen üblich ist. Die Erhöhung der zu entnehmenden Leistung kann auch durch die Reduzierung des Stromimpulspausenverhältnisses erzielt werden (kürzere Pausen respektive längere Impulszeiten ergeben eine höhere Abgabeleistung). Dabei muss berücksichtigt werden, dass der Widerstand des Elektrolyts sich bei den meisten elektrochemischen Stromquellen wegen des Ansammelns von Reaktionsprodukten mit dem Grad der Entladung erhöht.
- Folglich erschwert sich das Erreichen der erforderlichen Stromstärke in jedem Impuls bei der Elektroenergieentnahme aus der elektrochemischen Stromquelle zunehmend durch die Erhöhung von Verlusten durch den Widerstand des Elektrolyts. Das gleichzeitige Aufladen der elektrochemischen Stromquelle während der Pausen zwischen den Impulsen ermöglicht es, einen maximal aufgeladenen Zustand der elektrochemischen Stromquelle aufrechtzuerhalten. Dies ermöglicht wiederum, vor dem nachfolgenden Impuls den Widerstand des Elektrolyts zu minimieren, sowie das maximale Spannungsniveau der elektrochemischen Stromquelle aufrechtzuerhalten.
- Von besonderem Interesse ist dieser Effekt unter anderem für die Stromversorgung in Hybridfahrzeugen. Das Aufrechterhalten eines maximalen Ladezustands während des Einsatzes einer elektrochemischen Stromquelle ermöglicht es, die elektrochemische Stromquelle nur als eine Leistungsquelle zu nutzen, ihre Kapazität auf ein Minimum zu reduzieren und dadurch ihr Gewicht und ihre Abmessungen in den Hybridenergieversorgungssystemen zu optimieren.
- Die Kapazitätsfunktion erfüllt in diesem Fall die externe Elektroenergiequelle, die lediglich zum Aufladen der elektrochemischen Stromquelle während der oben bezeichneten Pausen zwischen den Impulsen benutzt wird. Aus der oben aufgeführten Formel für PEXTERN ergibt sich, dass die Leistung der externen Elektroenergiequelle bei der Stromentnahme aus einer elektrochemischen Stromquelle mit einem hohen Stromimpulspausenverhältnis (T >> t) der entnommenen Leistung praktisch gleich ist (PEXTERN ≈ PØ).
- Als ein Beispiel für eine solche externe Elektroenergiequelle in Hybridenergieversorgungssystemen kann ein Diesel- oder Benzingenerator, Wasserstoffantrieb, Metall-Luft Stromquelle, elektrochemischer Generator usw. auftreten.
- Ein Einsatz des erfindungsgemäßen Verfahrens bietet sich insbesondere zur Erhöhung der Effizienz von Hybridenergieversorgungssystemen in Verkehrsmitteln an. Die Möglichkeit der Entnahme von wesentlich höherer Leistung aus elektrochemischen Stromquellen und ein hohes Stromimpulspausenverhältnis bei der Elektroenergieentnahme im normalen Leistungsbereich ermöglichen eine Fortbewegung von Verkehrsmitteln mit Hilfe von leistungsstärkeren Elektromotoren ohne eine zusätzliche direkte Wandlung der Energie eines Verbrennungsmotors in mechanische Energie, und zwar sowohl beim normalen Stadtbetrieb als auch bei einem Hochleistungsbetrieb.
- Die Leistung und die Abmessungen des Verbrennungsmotors kann man wesentlich reduzieren, weil er in diesem Fall nur
- – die Funktion eines gleichzeitigen Aufladens der elektrochemischen Stromquelle mittels eines Generators durch einen Inverter in den Pausen zwischen den Impulsen gemäß Anspruch 1, sowie
- – die Funktion einer direkten Versorgung des Elektromotors mit Strom durch einen Inverter bei der Fortbewegung des Verkehrsmittels mit einer konstanten Geschwindigkeit
- Die Funktion der Stromversorgung des Elektromotors im dynamischen Betrieb beim Start, der Beschleunigung und einer Überlastung des Verkehrsmittels wird die Stromentnahme mittels Frequenzimpulsen gemäß Anspruch 1 erfüllen. Folglich kann der Betrieb des Verbrennungsmotors und des Generators bei konstanten Drehzahlen und einem maximalen Nutzungsgrad des Kraftstoffs erfolgen.
- Die Abstimmung der Betriebsarten
- – Generatorbetrieb über den Verbrennungsmotor,
- – Stromentnahme und gleichzeitiges Aufladen der elektrochemischen Stromquelle gemäß Anspruch 1,
- – Rückgewinnung der Energie beim Bremsen des Verkehrsmittels (Rekuperationsbremssystem)
- Je nach Bedarf kann für die Durchführung der oben bezeichneten Betriebsarten, sowie zum konstanten Aufrechterhalten des maximalen Ladungsniveaus der elektrochemischen Stromquelle mittels eines Inverters bei einer Überlastung die zusätzliche „Arbeitskapazität” der elektrochemischen Stromquelle (
1 ) benutzt werden. - Folglich wird das Problem eines uneffektiven und ökologisch schädlichen Brennstoffverbrauchs bei der direkten Wandlung der Energie des Verbrennungsmotors in mechanische Energie in den heute existierenden Hybridenergieversorgungssystemen gelöst.
- Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung wird ferner gelöst durch eine Frequenzimpulsgenerierungs- und Steuereinheit (
3 ) zur Durchführung des Verfah rens der Ansprüche 1 bis 3 beinhaltend ein Schaltelement (3.1 ) zur Erzeugung der Frequenzimpulse für die Stromentnahme, ein Schaltelement (3.2 ) zur Verbindung der aufladbaren elektrochemischen Stromquelle (1 ) über die Wandlereinheit (4 ) mit der externen Stromquelle (6 ) in den Impulspausen der Frequenzimpulse des Schaltelements (3.1 ) und eine Steuereinheit (3.3 ), die die Funktionen der Schaltelemente (3.1 ) und (3.2 ) gemäß Anspruch 1 synchronisiert. - Diese Frequenzimpulsgenerierungs- und Steuereinheit (
3 ) hat mehrere Aufgaben. Sie enthält die Schaltelemente zur Erzeugung der Frequenzimpulse für die Stromentnahme und zur durch die Steuereinheit (3.3 ) dazu synchronisierten Kontaktierung der elektrochemischen Stromquelle mit der externen Stromquelle für die Aufladung in den Impulspausen. - Weiterhin wird die Aufgabe der Erfindung durch eine Stromquelle zur Durchführung des Verfahrens der Ansprüche 1 bis 3 gelöst, die eine wiederaufladbare elektrochemische Stromquelle (
1 ), einen Inverter (2 ) und eine externe Stromquelle (6 ), beinhaltet, wobei der Inverter (2 ) aus einer Frequenzimpulsgenerierungs- und Steuereinheit (3 ) gemäß Anspruch 3 und einer Wandlereinheit (4 ) besteht, über die der Verbraucher (5 ) an die Stromquelle angeschlossen wird. - Besonders bevorzugt ist die Wandlereinheit (
4 ) aus mindestens zwei einzelnen Wandlern aufgebaut, von denen ein Wandler zur Verbindung der externen Stromquelle (6 ) mit der elektrochemischen Stromquelle (1 ) und mindestens ein Wandler zur Verbindung der elektrochemischen Stromquelle (1 ) mit dem Verbraucher (5 ) dient, wobei mindestens einer der Wandler zur Verbindung der elektrochemischen Stromquelle (1 ) mit dem Verbraucher (5 ) in seinem Primärstromkreis, an den das Schaltelement (3.1 ) angeschlossen ist, einen Nebenschlussschaltkreis und in seinem Sekundärstromkreis, über den der Verbraucher (5 ) an die Stromquelle angeschlossen wird, einen induktiven Energiespeicher und einen Speicherkondensator beinhaltet. - Ganz besonders bevorzugt beträgt das Verhältnis der Kapazität des Nebenschlussschaltkreises (CSh) in dem mindestens einen Wandler, der in der Wand lereinheit (
4 ) dem Anschluss des Verbrauchers (5 ) an die elektrochemische Stromquelle (1 ) dient, zur Gesamtkapazität der Anoden (CAnoden) in der wiederaufladbaren elektrochemischen Stromquelle (1 ) von CSh = 0,5·CAnoden bis CSh = 5·CAnoden, wobei CAnoden aus der Summe der Einzelkapazitäten jeder Anode berechnet wird, die sich aus der nach den üblichen Regeln für Parallel- und Reihenschaltungen verknüpften Fläche (S) und spezifischen Differentialkapazität (CD,s) der jeweiligen Anoden zusammensetzen. - In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltungsvariante der Erfindung weist die Wandlereinheit (
4 ) mindestens einen planaren Transformator auf. - Vorteilhafter Weise ist die wiederaufladbare elektrochemische Stromquelle (
1 ) mit Mitteln zur Temperaturmessung, Mitteln zur Kühlung, Mitteln zum Heizen und Mitteln zur Aktivierung der Kühlung bzw. Heizung in Abhängigkeit der gemessenen Temperatur versehen. Dadurch wird eine aktive Temperaturkontrolle und Thermostatisierung auf die Temperatur des maximalen Nutzwirkungsgrades der wiederaufladbaren elektrochemischen Stromquelle (1 ) ermöglicht. Als ein mögliches Mittel zum Heizen und/oder zur Kühlung kann die Umgebung dienen. - Im Folgenden soll die Erfindung anhand eines praktischen Beispiels erläutert werden, das nicht als einschränkend zu verstehen ist, sondern nur exemplarisch die Funktion der Erfindung darstellen soll.
- Als Beispiel für eine wiederaufladbare elektrochemische Stromquelle wird ein Lithium-Polymer-Akku der Marke KOKAM eingesetzt. Seine Kenndaten lauten:
- • Spannung U = 4,2 V
- • Kapazität C = 0,35 Ah
- • maximaler Strom Imax = 7 A (20C).
- Es erfolgt eine Elektroenergieentnahme mittels Frequenzimpulsen mit einem Impuls DC-DC-Wandler, der in einem Minigenerator der Firma AKWA mit einer Impulsfrequenz von 30 kHz benutzt wird.
- Bei der Entnahme einer Leistung mittels Frequenzimpulsen, die der mit ungepulstem Gleichstrom in einer Stärke von 0,35 A (1C) entnommenen Leistung entspricht, beträgt das Stromimpulspausenverhältnis 65.
- Bei der Entnahme einer Leistung mittels Frequenzimpulsen, die der mit ungepulstem Gleichstrom in einer Stärke von 0,7 A (2C) entnommenen Leistung entspricht, beträgt das Stromimpulspausenverhältnis 32.
- Bei der Entnahme einer Leistung mittels Frequenzimpulsen, die der mit ungepulstem Gleichstrom in einer Stärke von 2,45 A (7C) entnommenen Leistung entspricht, beträgt das Stromimpulspausenverhältnis 18.
- Die erhaltenen Ergebnisse belegen, dass die Pausenzeit, die man zum Aufladen von wiederaufladbaren elektrochemischen Stromquellen nutzen kann, die Impulszeit bei einer Stromentnahme von elektrochemischen Stromquellen mittels Frequenzimpulsen gemäß der unveröffentlichten Patentanmeldung
DE 10 2008 020 004.2 mehrfach übersteigt. - Folglich ermöglicht das hohe Stromimpulspausenverhältnis bei der Benutzung einer elektrochemischen Stromquelle in einem breiten Leistungsbereich das Aufladen der elektrochemischen Stromquelle von einer externen Elektroenergiequelle innerhalb der Pausen zwischen den Impulsen mit einer Leistung, die die mittels Impulsen zu entnehmende Leistung um ein Vielfaches unterschreitet.
-
- 1
- wiederaufladbare elektrochemische Stromquelle
- 2
- Inverter
- 3
- Frequenzimpulsgenerierungs- und Steuereinheit
- 3.1
- Schaltelement
- 3.2
- Schaltelement
- 3.3
- Steuereinheit
- 4
- Wandlereinheit
- 5
- Verbraucher
- 6
- externe Stromquelle
- ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
- Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
- Zitierte Patentliteratur
-
- - DE 102008020004 [0002, 0037]
Claims (9)
- Verfahren zum gleichzeitigen Laden einer wiederaufladbaren elektrochemischen Stromquelle (
1 ) durch eine externe Stromquelle (6 ) während der Stromentnahme mittels Frequenzimpulsen unter der Bedingung, dass die spezifische Impedanz jeder Anode der elektrochemischen Stromquelle max. 1,87 Ω·cm2 beträgt, dadurch gekennzeichnet, dass die Stromentnahme während der Impulszeiten der Frequenzimpulse und das Laden durch die externe Stromquelle in den dazwischenliegenden Impulspausen erfolgt. - Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die wiederaufladbare elektrochemische Stromquelle durch den Ladestrom in einem Ladungszustand zwischen 90% und 100%, bevorzugt zwischen 95% und 100%, besonders bevorzugt zwischen 99% und 100% gehalten wird.
- Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass die wiederaufladbare elektrochemische Stromquelle auf einer Temperaturgehalten wird, die einen maximalen Nutzwirkungsgrad erlaubt.
- Frequenzimpulsgenerierungs- und Steuereinheit (
3 ) zur Durchführung des Verfahrens der Ansprüche 1 bis 3 beinhaltend – ein Schaltelement (3.1 ) zur Erzeugung der Frequenzimpulse für die Stromentnahme, – ein Schaltelement (3.2 ) zur Verbindung der aufladbaren elektrochemischen Stromquelle (1 ) über die Wandlereinheit (4 ) mit der externen Stromquelle (6 ) in den Impulspausen der Frequenzimpulse des Schaltelements (3.1 ) und – eine Steuereinheit (3.3 ), die die Funktionen der Schaltelemente (3.1 ) und (3.2 ) gemäß Anspruch 1 synchronisiert. - Stromquelle zur Durchführung des Verfahrens der Ansprüche 1 bis 3 beinhaltend eine wiederaufladbare elektrochemische Stromquelle (
1 ), einen Inverter (2 ) und eine externe Stromquelle (6 ), wobei der Inverter (2 ) aus einer Frequenzimpulsgenerierungs- und Steuereinheit (3 ) gemäß Anspruch 3 und einer Wandlereinheit (4 ) besteht, über die der Verbraucher (5 ) an die Stromquelle angeschlossen wird. - Stromquelle nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Wandlereinheit (
4 ) aus mindestens zwei einzelnen Wandlern aufgebaut ist, von denen ein Wandler zur Verbindung der externen Stromquelle (6 ) mit der elektrochemischen Stromquelle (1 ) und mindestens ein Wandler zur Verbindung der elektrochemischen Stromquelle (1 ) mit dem Verbraucher (5 ) dient, wobei mindestens einer der Wandler zur Verbindung der elektrochemischen Stromquelle (1 ) mit dem Verbraucher (5 ) in seinem Primärstromkreis, an den das Schaltelement (3.1 ) angeschlossen ist, einen Nebenschlussschaltkreis und in seinem Sekundärstromkreis, über den der Verbraucher (5 ) an die Stromquelle angeschlossen wird, einen induktiven Energiespeicher und einen Speicherkondensator beinhaltet. - Stromquelle nach den Ansprüchen 5 und 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Verhältnis der Kapazität des Nebenschlussschaltkreises (CSh) in dem mindestens einen Wandler, der in der Wandlereinheit (
4 ) dem Anschluss des Verbrauchers (5 ) an die elektrochemische Stromquelle (1 ) dient, zur Gesamtkapazität der Anoden (CAnoden) in der wiederaufladbaren elektrochemischen Stromquelle (1 ) von CSh = 0,5·CAnoden bis CSh = 5·CAnoden beträgt, wobei CAnoden aus der Summe der Einzelkapazitäten jeder Anode berechnet wird, die sich aus der nach den üblichen Regeln für Parallel- und Reihenschaltungen verknüpften Fläche (S) und spezifischen Differentialkapazität (CD,s) der jeweiligen Anoden zusammensetzen. - Stromquelle nach den Ansprüchen 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Wandlereinheit (
4 ) mindestens einen planaren Transformator aufweist. - Stromquelle nach den Ansprüchen 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die wiederaufladbare elektrochemische Stromquelle (
1 ) mit Mitteln zur Temperaturmessung, Mitteln zur Kühlung, Mitteln zum Heizen und Mitteln zur Aktivierung der Kühlung bzw. Heizung in Abhängigkeit der gemessenen Temperatur versehen ist.
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DE200910003768 Withdrawn DE102009003768A1 (de) | 2009-04-08 | 2009-04-08 | Verfahren zum gleichzeitigen Laden einer wiederaufladbaren elektrochemischen Stromquelle durch eine externe Stromquelle während der Stromentnahme mittels Frequenzimpulsen und seine Anwendung in einer Stromquelle |
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102011107913A1 (de) | 2011-07-02 | 2013-01-03 | Panasonic Industrial Devices Europe Gmbh | Vorrichtung und Verfahren zur Schnellladung von Akkumulatoren |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE10251685A1 (de) * | 2001-11-07 | 2003-06-26 | Denso Corp | Vorrichtung zum Laden und Entladen einer variablen kapazitiven Last |
DE10338003A1 (de) * | 2002-10-21 | 2004-05-13 | Hitachi, Ltd. | Batterieanlage und Verfahren zum Überwachen des Batteriezustands |
DE102008020004A1 (de) | 2008-04-21 | 2009-10-22 | Akwa Gmbh | Verfahren zur Stromentnahme aus elektrochemischen Zellen mittels Frequenzimpulsen und seine Anwendung in einer Stromquelle |
-
2009
- 2009-04-08 DE DE200910003768 patent/DE102009003768A1/de not_active Withdrawn
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE10251685A1 (de) * | 2001-11-07 | 2003-06-26 | Denso Corp | Vorrichtung zum Laden und Entladen einer variablen kapazitiven Last |
DE10338003A1 (de) * | 2002-10-21 | 2004-05-13 | Hitachi, Ltd. | Batterieanlage und Verfahren zum Überwachen des Batteriezustands |
DE102008020004A1 (de) | 2008-04-21 | 2009-10-22 | Akwa Gmbh | Verfahren zur Stromentnahme aus elektrochemischen Zellen mittels Frequenzimpulsen und seine Anwendung in einer Stromquelle |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102011107913A1 (de) | 2011-07-02 | 2013-01-03 | Panasonic Industrial Devices Europe Gmbh | Vorrichtung und Verfahren zur Schnellladung von Akkumulatoren |
DE102011107913B4 (de) * | 2011-07-02 | 2016-08-11 | Panasonic Industrial Devices Europe Gmbh | Vorrichtung und Verfahren zur Schnellladung von Akkumulatoren |
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