DE202005010542U1 - Akkuladesystem zum Laden von in Reihe geschalteten Akkumulatoren mit kristalliner oder polykristalliner Struktur - Google Patents

Akkuladesystem zum Laden von in Reihe geschalteten Akkumulatoren mit kristalliner oder polykristalliner Struktur Download PDF

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    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/0013—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries acting upon several batteries simultaneously or sequentially
    • H02J7/0014—Circuits for equalisation of charge between batteries
    • H02J7/0018—Circuits for equalisation of charge between batteries using separate charge circuits

Abstract

Die Ansprüche gelten für ein Akkuladesystem das dadurch gekennzeichnet ist, dass für jede Zelle eine galvanisch getrennte, einzeln geregelte Spannungs- und Strombereitstellung (individual galvanic isolated cc/cv charging system – kurz IGIC-System) zum Wiederaufladen von in Reihe geschalteten Akkumulatoren oder Akkumulator – Verbunden mit kristalliner oder polykristalliner Struktur vorhanden ist.

Description

  • Hauptanspruch:
  • Die Ansprüche gelten für ein Akkuladesystem das dadurch gekennzeichnet ist, dass für jede Zelle eine galvanisch getrennte, einzeln geregelte Spannungs- und Strombereitstellung (individual galvanic isolated cc/cv charging system – kurz IGIC-System) zum Wiederaufladen von in Reihe geschalteten Akkumulatoren oder Akkumulator – Verbunden mit kristalliner oder polykristalliner Struktur vorhanden ist.
  • Beschreibung:
  • Die Erfindung beruht auf galvanischer Trennung und Regelung durch Schaltreglertechnik in Verbindung mit Mikroprozessortechnik und dient zum Wiederaufladen von in Reihe geschalteten Akkumulatoren mit kristalliner oder polykristalliner Struktur unter Berücksichtigung der sich zeitlich individuell ändernden Ladeparameter (CC/CV).
  • Durch das IGIC – System ist ein sonst notwendiges Ladeausgleichs-Verfahren (z.B. Balancer) zum Laden der Zellen nicht erforderlich, da kapazitiv bedingte Unsymmetrien in Reihe geschalteter Zellen, durch die für jede Zelle individuelle galvanisch getrennte Ladeenergieregelung, nicht mehr zum Überladen einzelner Zellen im Verbund führen kann.
  • Stand der Technik:
  • Es ist bekannt, dass es Ladeausgleichsverfahren gibt, um in Reihe geschaltete kristalline Akkuzellen im Ladevorgang zu symmetrieren.
  • Diese Erfindung grenzt sich gegenüber bekannten Ladeausgleichsverfahren dahingehend ab, dass sich mit diesem System auch in Reihe geschaltene Akkuzellen verschiedener Kapazitäten und auch Typen mit hohen Wirkungsgrad und kurzen Ladezeiten laden lassen.
  • Erst durch die galvanische Trennung der Ladeenergie wird die individuelle Parametrierung, Messung und Überwachung einzelner Zellen in einem oder mehrerer Zellverbunde kostengünstig und sicher möglich.
  • Aufgabenstellung:
  • Ausgehend vom Stand der Technik liegt der Erfindung das Problem zugrunde, daß die Einhaltung der Ladeparameter bei kristallinen oder polykristallinen Akkuzellen sehr kritisch zu betrachten ist. Kritisch hierbei ist das Einhalten eines maximalen Stromes im ersten Teil des Ladezyklus (CC = Constant Current) und das Einhalten der Ladeschlussspannung im zweiten Teil des Ladezyklus (CV = Constant Voltage).
  • Werden in Reihe geschaltete Akkuzellen von einen gemeinsamen Ladestrom durchflossen, entsteht hierbei das Problem, dass durch Exemplarstreuungen der Kapazität, und unterschiedlichen Temperaturen der Zellen jede Akkuzelle zu einer anderen Zeit den Umschaltpunkt (die Ladeschlußspannung) des Ladeverfahrens erreicht. Durch ausschließliche Regelung der Ladeschlussspannung der Gesamtzellenzahl kann es dazu kommen, dass Zellen durch die resultierenden unterschiedlichen Spannungsaufteilungen oben genannter Gründe über die vom Hersteller maximal angegebene Zellenspannung aufgeladen werden, was eine Schädigung oder Zerstörung der Akkuzellen zur Folge hat.
  • Lösung:
  • Die Lösung dieses Problem besteht darin, jeder Akkuzelle galvanisch getrennt Energie zuzuführen, um eine einheitliche Spannungsaufteilung der Zellen zu gewährleisten bzw. eine Spannungsbeeinflussung der Zellen untereinander zu verhindern. Eine Spannungs- und Stromregelung dieser Energie erfolgt dann für jede Zelle individuell.
  • Zusammenfassend ist so eine autarke Ladung und Ladeparametereinstellung jeder Zelle realisiert.
  • Realisierung:
  • Die Basis der Galvanischen Trennung bildet ein getakteter, geregelter Wandler, dessen Induktivität mit einer Primär- und Sekundärwicklung ausgestattet ist. Die Rückführung für die Regelstrecke erfolgt ebenfalls über eine galvanische Trennung.
  • Zusammenfassend ergibt sich eine Galvanisch getrennte und geregelte Einzelzellenspannungsbereitstellung durch einen geschlossenen, galvanisch isolierten Regelkreis pro Zelle.
  • Das Gerät ist gekennzeichnet durch die Kombination digitaler und analoger Regelung sowie Mikroprozessortechnologie.
  • Durch die Verwendung von Mikroprozessoren ist das IGIC – System zukunftssicher und parametrierbar.
  • Durch diese autarke Ladung und Ladeparametereinstellung für jede einzelne Zelle ist eine Kaskadierung für eine beliebige Anzahl von Akkuzellen möglich

Claims (10)

  1. Die Ansprüche gelten für ein Akkuladesystem das dadurch gekennzeichnet ist, dass für jede Zelle eine galvanisch getrennte, einzeln geregelte Spannungs- und Strombereitstellung (individual galvanic isolated cc/cv charging system – kurz IGIC-System) zum Wiederaufladen von in Reihe geschalteten Akkumulatoren oder Akkumulator – Verbunden mit kristalliner oder polykristalliner Struktur vorhanden ist.
  2. Akkuladesystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein Mittel zur Anzeige der Akkuparameter und Ladeparameter vorhanden ist.
  3. Akkuladesystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, ein Mittel zur Eingabe verschiedener Betriebsparameter vorhanden ist.
  4. Akkuladesystem nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein oder mehrere Mikrokontroller zur Steuerung und Überwachung, sowie Messwerterfassung vorhanden sind.
  5. Akkuladesystem nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Regelung analog und/oder digital erfolgt.
  6. Akkuladesystem nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Übertrager eine Primär und eine Sekundärwicklung aufweist.
  7. Akkuladesystem nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Übertrager eine Primär und mehrere Sekundärwicklungen aufweisen kann.
  8. Akkuladesystem nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Regelung auf der Sekundärseite stattfindet.
  9. Akkuladesystem nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Mittel zur Temperaturüberwachung einzelner oder mehrer Zellen vorhanden sind.
  10. Akkuladesystem nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Möglichkeit einer Kaskadierung besteht.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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