DE1671821A1 - Anordnung zum Formieren von Akkumulatoren - Google Patents

Anordnung zum Formieren von Akkumulatoren

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DE1671821A1
DE1671821A1 DE19671671821 DE1671821A DE1671821A1 DE 1671821 A1 DE1671821 A1 DE 1671821A1 DE 19671671821 DE19671671821 DE 19671671821 DE 1671821 A DE1671821 A DE 1671821A DE 1671821 A1 DE1671821 A1 DE 1671821A1
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Germany
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battery
batteries
voltage
rectifier
charge
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Pending
Application number
DE19671671821
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English (en)
Inventor
Karl Leifeld
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Licentia Patent Verwaltungs GmbH
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Licentia Patent Verwaltungs GmbH
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    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02JCIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/0013Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries acting upon several batteries simultaneously or sequentially
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/42Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
    • H01M10/44Methods for charging or discharging
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
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    • Y02E60/10Energy storage using batteries

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Description

  • Anordnung zum Formieren vom Akkumulatoren (Zusatz zu L 50 544 VIIIb/21c) Die Erfindung betrifft eine Anordnung zum Formieren von elektrischen Akkumulatoren durch Laden uni Entladen in bekannter Weine, jedoch mit vorgegebenen oder einstellbaren Stromstärken und Zeitdauern nach DBP . ... ... (Patentanmeldung L 50 544 VIIIb/21c). Diese Anordnung enthält einen mit Thyristoren ausgerüsteten Stromrichter, der beim Laden des Akkumulators als ge- regelter Gleichrichter arbeitet. Nach Erreichen eines in bestimmten Ampere-Stunden meßbaren Lade:uatandea des Akkumulators wird der Stromrichter durch Verstellen der Phasenlage der Steuerispul# se an den Thyristoren vom geregelten ßleiehriehterbetrieb in den geregelten und netsgetührten Wechselrichterbetrieb automatisch umgesteuert. Hierbei wird gleichzeitig die Spannungspolarität das Stromrichters in bezug auf die Spannungspolarität den Afumnlators durch Betätigen von Umpolschützen vertauscht, so daß die in Akkumulator enthaltene Energie ohne weitere Zusatz®tromquellen verlustfrei in das Weeheeletronnet$ zurückgeführt worden kann. Die Höhe den Lade- und Entladestromeg wird mittels Programmvorgab* durch Verändern den Zündwinkels und durch Spannungsregelung der MhWristoren auf einen bestimmten konstanten 'dort eingestellt. Eine solche Anordnung arbeitet mit hohem Wirkungsgrad, da die Speisespannung durch den Stromrichter st4mdig an die Batteriespannung angepaßt ist.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, nicht nur eine, soxidern mehrere parallelgeschaltete Batterien, vor. denen jedE! in einen gesonderten Stromkreis livgt@gleichzeitig und unabhängig voneinander aus einem nicht steuerbaren Hauptgleichrichter von. vorgegebener Spannung, an den keine besonderen Worderungen gestellt sind, zu laden und zu entladen, und damit eine @lnordaung zum Yormieren mehrerer unter eich parallelgeschalteter Akkumulatoren zu schaffen.
  • Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß der Umkehrstromri.chter auf die Parallelschaltung der Batterie angewandt wird, it.d®m in den einzelnen Batteriestromkreisen die Zusatzgleichrichter als üskehretroariohter ausgebildet sind, die einzeln durch aine Regeleinrichtung mit Impulsgeber und gemeinsamem Programm unter 8onatantregelung des Stromes so gesteuert werden, daß die Span- n ung an den ßleichstroaauegängen der Umkehretromrichter nach Größe und Polarität der Differenz zwischen den Spannungen des Hauptgleichrichters und der Batterie angepaßt iot und deß die üakehrstronrichtes zum Entladen ihrer zugeordneten Batterie umgesteuert und uMepoit werden.
  • Das tatladen einer Batterie über den Hauptgleichrichter umd den der.8atterie zugeordneten als Wechselrichter arbeitenden Um- kehratromrichter, wobei die Energie der zu entladenden Batterie über den Umkehretromriohter in das Speisenetz zurückgeführt wird, ist selbstverständlich nur möglich, wenn der Gesaatentladeutrom aller Batterien während des Ladevorganges größer ist als der gesamte Entladeetrom aller gleichzeitig zum Entladen anstehendten Batterien, denn nur unter dieser Voraussetzung kann der betreffende Entladeatrom in das Gleichstromnetz und in die anderen in Iadezustand befindlichen Batterien fliegen.
  • Bei einer speziellen Aueführungeform der-Erfindung ist der ümkehretromrichter im geregelten netzgeführten und Gleichstrombetrieb für das Laden der Batterie suC die volle Spannung den Hauptgleichrichters ausgelegt. Mit dieser Maßnahme wird dem Fall Rechnung getragen, daB eine neue und noch nicht polarisierte Batterie einem ersten Formierungt)-ladesylclue unterworfen wird. Da die nicht polarisierte Batterie keine.Polarieationeapannung aufweist und daher zur Hauptgleie.hrichterapannung keine Gegenspannung existiert, liegt die-volle Spannung des Hauptgleichrichte.-e am Zuaatzstromrichter, der also für diese Spannung ausgelegt sein muB und im übrigen den Strom konstant regelt. Der gefürchtete hadestrom$toß, der nach denn Einschalten den pormierladeetrones einige Sekunden lang fließt, kann eich daher nicht ausbilden. Es ist somit nicht erforder- lich, zum Begrenzen dieses StrometoBee in den Imdeatromtreie vorübergehend einen Schutzwiderstand einzuschalten, wozu beson- dere Voricichtungen notwendig wUren. Nachstehend Wird die Erfindung durch Ausführungsbeispiele, die im linken und rechten Teil der Pigur dargestellt sind, näher erläutert. GemU dem linken Teil der gigur wird eine Batterie 1 mit 45 Zellen von je 2 Volt gleichzeitig mit der Batterie 1' im rechten Teil der Figur und mit weiteren dazu parallelgeschalteten aber in der Pigur nicht dargestellten Batterien Tiber ein Qleiehetrometz 3, das aus einem Hauptgleichrichter 2 gespeist wire" dessen Spannung ',i40 Volt beträgt, mit Hilfe eines zum Hauptgleichrichter 2 und der Batterie 1 in Reihe geschalteten Umkehrstromrichtern 4. geladen. ' Während des gesamten hadevorgangee bis zum Volladen ist die Batteriespannung stets niedriger als die Spannung, des Haa;:ptgleichrichters, denn*die hadeschlußspannng der Batterie be- trägt etwa 120 Volt. Nach diesem Beispiel wird der Umäehretremrichter in Abhängigkeit von den herrschenden Spannungsbedingungen ständig in netzgetiihrten wechselrichterbetrieb gesteuert und sein ßleiehstroaeausgang ist no gepolt, daß der negative Pol direkt mit dem negativen Pol der Batterie und der positive Pol direkt mit des negativen Pol der Gleichstromschiene verbunden ist. üusammen mit der Batterie wirkt der Umkehrstromrichter als Verbraucher. är reimt aus dem gauptgleiehrichter überschüssige Energie entrprechend der Spannungsdifferenz U2- üi den Haupt-. gleichrichters 2 und der Batterie 1 auf und führt diese Energie in das Wechaelstrometz 5 zurück: in dieser vorliegenden Auefübruagsform ist ein Entladen der Batterie nicht möglich, da angenomen ist, daß der Umkehrstromrichter nur fair die maxi.mal auftretende Spannungsdifferenz zwi- schen Hauptgleichrichter und Batterie ausgelegt sein soll.
  • Demgegenüber ist im rechten Teil der Figur eine AustWanMsform gemäß der Erfindung dargestellt, die außer dem Laden auch ein Entladen, d.h. ein Formieren ermöglicht. Im Unterschied zum linken Teil ist hier eine Batterie 1' mit 90 Zellen von je 2 Volt angenommen, deren erforderliche Ladeschlußepannung (etwa 240 Volt) erheblich höher als die Spannung den Hauptgleichrichters 2 liegt.
  • Es sei angenommen, daB die Batterie eine neue (noch nicht formierte) Batterie ist, die den Pormierungeprozeg unterworfen werden soll. Auch in diesem palle wird, wie in dem gemäß der Figur angenommenen Falle, der Umkehretromrichter 4' im netzgeführten Weohselriohterbetrieb gesteuert. Der Ladestrom wird da- bei nach Maßgabe des ?ormierungeprogrammea durch den Umkehrstromrichter konstantgeregelt. Diener enthält Thyristoren als Strom- stellglieder, so daß die Regelgeechwindigkeit-genügend hoch ist, und daher der gefürchtete Strommtoß beim Aufschalten der Spannung des Sauptgleiohriehtere 2 auf die sunäehet nicht polarisierte Batterie 1# vermieden werden kann. Der Umkehretroarichter 4' mimst zunächst die volle Spassong U2 des Bauptgleiohriohters 2 auf. Während des Ioadevorganges bildet eich an der Batterie eine wachsende Polarisationsspannung U1, aus und die von Untehretromrichter aufgenommene Differenz U2- U1, nimmt dabei ab. 9eraohwia# det diene Differenzspannung, so wird der Umkehrstromrichter vom geregelten netsgetührten Wechselrichterbetrieb in den geregel- ten ßleichrichterbetrieb umgesteuert. Ein ümpölen der Gleichstromausgänge erfolgt dabei nicht. Von nun an arbeitet der Umiehratromrichter als geregelter Gleichrichter und Generator und unterstützt somit den xauptgleichrichter beim weiteren Laden der Batterie. Er liefert eine Spannung vom Betrag U2- Uli.
  • Soll schließlich nach Erreichen einer bestimmten Batteriespannung U,l, die Batterie zur portsetzung des Pormierungsprozesees zwangsweise entladen werden, so wird der Umlcehratromrichter wieder auf netzgeführten Wechselrichterbetrieb umgesteuert und gleichseitig der Gleicbtronaudgang umgepolt. Der Umtehretronrichter arbeitet jetzt als Verbraucher und regelt den Entledeatroa wieder nach Maßgabe des Programmen konstant. Ein unerwünscht hoher Elatldäestromstoß wird bei diesem Umschalten durch die Stromlconstantregelung vermieden. Desgleichen werden 8troasehwanicungyn, die durch Spannungeschwanlcungan des speisen- den Wechselstromnetzes verursacht sind, befriedigend genau aus- gekegelt. Der Unltebrotronrichter fuhrt dabei eine der Spunaungadifferens U2- Uli entsprechende Energie ins Wechselstromnetz 5 zurück, nimmt also eins Spannung vom Betrag U2- Ui, auf. Der Entladestrom fließt über das Gleichstromnetz 3 und daran angeschlossene weitere im Ioadösustand befindliche Batterien.
  • Das ßntladen wird fortgesetzt, bis die vorgesehene Laduagrmenge entnomen oder die Batterie auf eine von beispielsweise 1,9 Volt abgesunken ist. Sodann kann sich, beginnend mit erneuten Iden, der nächste ?ormierungezyklun anschließen.
  • Der wesentliche Vorteil der Erfindung wird darin gesehen, daß ein Ladegerät mit mehreren zum Hauptgleichrichter parallelgeuchalteten hadeetromkreisen, bei Welchen die Zheatzstromrichter als Unkehretromrichter ausgelegt sind, es ermöglicht, die einzelnen Batterien unabhängig voneinander gleichzeitig zu laden und zu entladen. Es ist mbglioh, nur einige der Batterien oder alle Batterien gleichzeitig $u laden odet zu entladen, wobei jede Batterie einem individuellen Behandlungsprogramm unterwo2-fen werden kann und die einzelnen Programme gemeinsam durch ein einziges Programnwerx gesteuert worden.
  • Rin weiterer Vorteil der Erfindung besteht darin, daß die Zellenanzahl der einzelnen Batterien bei sonst unverändert vorgegebener Spannung des Hauptgleichrichters durch das Hinzu- und. Ettgegenschalten der Spannung aus einem entsprechend ausgelegten Zvaeatzstroarichter nach Bedarf erhöht werden kann.

Claims (1)

  1. P a t e n t a n s n r ü c h e @1 ) inordnung zum lporaieren von elektrischen lkkumulatorln. durch Iaden und Entladen in bekannter Heine, jedoch mit torgege- benen oder einstellbaren Stromstärken und Zeitdauern nach DBP . ... ... (Patentamreldung L 50 544 VIIxb/21c), dadurch ge- kenn:eichnet, daß der Umtehratromrichter auf die Paralleleclzal- tung der Batterien angewandt wird, indem in den einzelnen Batte- riestroakreieen die Zusatzgleichrichter als Uskehretronrichter bekannter Art ausgebildet sind und einzeln mit Rille einer Regel- einrichtung mit Impulegsber und gemeinsamen Programm unter äon- staathaltuag des Stromes und ohne Uapoluna so gesteuert werden, daß die Spannung en den ßleichstro#aus~n der Uakehretrom- riohter (4, 4') nach fße und Polarität der Ditterens svimchen den @pans@ungen des Hauptgleichrichters (2) uM der Batterie (1, 1') angepaBt ist, und daß die Unkehretromriohter (4') zum Iht- laden ihrer zugeordneten Batterie (1') umgenteuert und mgepolt wrden. 2.) lnordnvag nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dai die Mntehrstroarichter (4, 4') für das Faden der Batterie (1, 11) in gkeit von Ladezustand der Batterien in geregelten gleichriohter- und geregelten netsgettihi-ten Vechnelrichterbe- trieb auf die rolle Spannvag des Hauptgleichrichters (2) ausge- legt sind.
DE19671671821 1965-04-23 1967-01-23 Anordnung zum Formieren von Akkumulatoren Pending DE1671821A1 (de)

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4272716A (en) * 1978-03-29 1981-06-09 Automobiles Peugeot Device for simulating the operation of an accumulator battery, in particular a traction battery for an electric vehicle
DE102009054078A1 (de) 2009-11-20 2011-05-26 Li-Tec Battery Gmbh Batterieproduktionseinrichtung
WO2012155935A1 (de) * 2011-05-19 2012-11-22 Li-Tec Battery Gmbh Batterieproduktionseinrichtung und verfahren zur regelung einer batterieproduktionseinrichtung
WO2014023542A1 (de) * 2012-08-08 2014-02-13 Robert Bosch Gmbh Formierungsvorrichtung und verfahren zur formierung von batteriezellen einer batterie

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WO2012155935A1 (de) * 2011-05-19 2012-11-22 Li-Tec Battery Gmbh Batterieproduktionseinrichtung und verfahren zur regelung einer batterieproduktionseinrichtung
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