GR1009970B - Ηλεκτρικος συσσωρευτης συνεχους ρευματος αποτελουμενος απο διαφορετικες πηγες ενεργειας - Google Patents

Ηλεκτρικος συσσωρευτης συνεχους ρευματος αποτελουμενος απο διαφορετικες πηγες ενεργειας Download PDF

Info

Publication number
GR1009970B
GR1009970B GR20200100516A GR20200100516A GR1009970B GR 1009970 B GR1009970 B GR 1009970B GR 20200100516 A GR20200100516 A GR 20200100516A GR 20200100516 A GR20200100516 A GR 20200100516A GR 1009970 B GR1009970 B GR 1009970B
Authority
GR
Greece
Prior art keywords
battery
ion
lifepo4
batteries
internal
Prior art date
Application number
GR20200100516A
Other languages
English (en)
Inventor
Ιωαννης Δημητριου Γρηγοριαδης
Original Assignee
Ιωαννης Δημητριου Γρηγοριαδης
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Ιωαννης Δημητριου Γρηγοριαδης filed Critical Ιωαννης Δημητριου Γρηγοριαδης
Priority to GR20200100516A priority Critical patent/GR1009970B/el
Publication of GR1009970B publication Critical patent/GR1009970B/el
Priority to EP21386055.4A priority patent/EP3961793A1/en

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M16/00—Structural combinations of different types of electrochemical generators
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02N—STARTING OF COMBUSTION ENGINES; STARTING AIDS FOR SUCH ENGINES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F02N11/00—Starting of engines by means of electric motors
    • F02N11/12—Starting of engines by means of mobile, e.g. portable, starting sets
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02N—STARTING OF COMBUSTION ENGINES; STARTING AIDS FOR SUCH ENGINES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F02N11/00—Starting of engines by means of electric motors
    • F02N11/08—Circuits or control means specially adapted for starting of engines
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01G—CAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES, LIGHT-SENSITIVE OR TEMPERATURE-SENSITIVE DEVICES OF THE ELECTROLYTIC TYPE
    • H01G11/00—Hybrid capacitors, i.e. capacitors having different positive and negative electrodes; Electric double-layer [EDL] capacitors; Processes for the manufacture thereof or of parts thereof
    • H01G11/08—Structural combinations, e.g. assembly or connection, of hybrid or EDL capacitors with other electric components, at least one hybrid or EDL capacitor being the main component
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/05—Accumulators with non-aqueous electrolyte
    • H01M10/052—Li-accumulators
    • H01M10/0525—Rocking-chair batteries, i.e. batteries with lithium insertion or intercalation in both electrodes; Lithium-ion batteries
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/42—Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/42—Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
    • H01M10/425—Structural combination with electronic components, e.g. electronic circuits integrated to the outside of the casing
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/42—Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
    • H01M10/44—Methods for charging or discharging
    • H01M10/441—Methods for charging or discharging for several batteries or cells simultaneously or sequentially
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/42—Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
    • H01M10/48—Accumulators combined with arrangements for measuring, testing or indicating the condition of cells, e.g. the level or density of the electrolyte
    • H01M10/482—Accumulators combined with arrangements for measuring, testing or indicating the condition of cells, e.g. the level or density of the electrolyte for several batteries or cells simultaneously or sequentially
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/42—Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
    • H01M10/48—Accumulators combined with arrangements for measuring, testing or indicating the condition of cells, e.g. the level or density of the electrolyte
    • H01M10/488—Cells or batteries combined with indicating means for external visualization of the condition, e.g. by change of colour or of light density
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/20—Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders
    • H—ELECTRICITY
    • 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
    • H02J7/34—Parallel operation in networks using both storage and other dc sources, e.g. providing buffering
    • H—ELECTRICITY
    • 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
    • H02J7/34—Parallel operation in networks using both storage and other dc sources, e.g. providing buffering
    • H02J7/345—Parallel operation in networks using both storage and other dc sources, e.g. providing buffering using capacitors as storage or buffering devices
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01G—CAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES, LIGHT-SENSITIVE OR TEMPERATURE-SENSITIVE DEVICES OF THE ELECTROLYTIC TYPE
    • H01G11/00—Hybrid capacitors, i.e. capacitors having different positive and negative electrodes; Electric double-layer [EDL] capacitors; Processes for the manufacture thereof or of parts thereof
    • H01G11/10—Multiple hybrid or EDL capacitors, e.g. arrays or modules
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01G—CAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES, LIGHT-SENSITIVE OR TEMPERATURE-SENSITIVE DEVICES OF THE ELECTROLYTIC TYPE
    • H01G11/00—Hybrid capacitors, i.e. capacitors having different positive and negative electrodes; Electric double-layer [EDL] capacitors; Processes for the manufacture thereof or of parts thereof
    • H01G11/74—Terminals, e.g. extensions of current collectors
    • H01G11/76—Terminals, e.g. extensions of current collectors specially adapted for integration in multiple or stacked hybrid or EDL capacitors
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/42—Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
    • H01M10/425—Structural combination with electronic components, e.g. electronic circuits integrated to the outside of the casing
    • H01M2010/4271—Battery management systems including electronic circuits, e.g. control of current or voltage to keep battery in healthy state, cell balancing
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/20—Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders
    • H01M50/204—Racks, modules or packs for multiple batteries or multiple cells
    • H01M50/207—Racks, modules or packs for multiple batteries or multiple cells characterised by their shape
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/20—Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders
    • H01M50/233—Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders characterised by physical properties of casings or racks, e.g. dimensions
    • H01M50/24—Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders characterised by physical properties of casings or racks, e.g. dimensions adapted for protecting batteries from their environment, e.g. from corrosion
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/20—Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders
    • H01M50/271—Lids or covers for the racks or secondary casings
    • Y—GENERAL 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
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10—Energy storage using batteries
    • Y—GENERAL 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
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/13—Energy storage using capacitors

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Electric Double-Layer Capacitors Or The Like (AREA)
  • Secondary Cells (AREA)
  • Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)

Abstract

Μια συσκευή αποθήκευσης ενέργειας περιλαμβάνει ένα πρώτο και δεύτερο τερματικό (θετικός και αρνητικός πόλος συσσωρευτή) (1) σε σύνδεση παράλληλα με μια εσωτερική μπαταρία (8) και μια εσωτερική συστοιχία υπερπυκνωτών (9). Η εσωτερική μπαταρία (8) αποτελείται από συστοιχία κυψελών λιθίου (Li-Ion ή LiFePO4) (2) και διαθέτει ηλεκτρονική μονάδα διαχείρισης - επιτήρησης της μπαταρίας (BMS) (3) η οποίαδύναται να αποστέλλει πληροφορίες και δεδομένα λειτουργίας της μπαταρίας ασύρματα, με χρήση δικτύου κινητής τηλεφωνίας, στον χρήστη του συσσωρευτή ο οποίος θα μπορεί να επιλέγει τρόπο λειτουργίας αυτού διαδραστικά με εντολές.

Description

ΠΕΡΙΓΡΑΦΗ
ΗΛΕΚΤΡΙΚΟΣ ΣΥΣΣΩΡΕΥΤΗΣ ΣΥΝΕΧΟΥΣ ΡΕΥΜΑΤΟΣ ΑΠΟΤΕΛΟΥΜΕΝΟΣ ΑΠΟ
ΔΙΑΦΟΡΕΤΙΚΕΣ ΠΗΓΕΣ ΕΝΕΡΓΕΙΑΣ
Η παρούσα εφεύρεση αναφέρεται σε νέο τύπο συσσωρευτών για χρήση σε διάφορες εφαρμογές όπως, εκκίνηση κινητήρων (ανάφλεξης με συμπίεση και ανάφλεξης με σπινθήρα), φωτοβολταϊκές εγκαταστάσεις παραγωγής εναλλασσόμενου ρεύματος κλπ.
Όλοι οι γνωστοί τύποι μπαταριών βασίζονται σε ηλεκτροχημική αντίδραση κυψέλης μολύβδου-οξέος (εφεξής "μπαταρία μολύβδου"). Όλοι οι τύποι μπαταριών μολύβδου περιέχουν μόλυβδο ως ηλεκτρόδια και διάλυμα θειικού οξέος H2SO4 ως ηλεκτρολύτη και κατά τη διάρκεια της εκφόρτισης και φόρτισης λαμβάνει χώρα χημική διαδικασία. Οι διαφορετικοί τύποι μπαταριών μολύβδου διαφέρουν μόνο στην κατασκευή κυψελών (σχήμα και μέθοδος κατασκευής ηλεκτροδίων, σχήμα κυψέλης, κανάλια απολίπανσης, βαλβίδες, υλικό πάστας μολύβδου που μειώνει την κατανάλωση μολύβδου κατά την κατασκευή, διαχωριστικά, πρόσθετα ηλεκτρολυτών κ.λπ.). Κανένα εκ των σημερινών γνωστών τύπων δεν είναι πλήρως ερμητικά κλειστό, η μερική απελευθέρωση ουσιών που περιέχονται στην μπαταρία στο περιβάλλον είναι πάντα συμβατή κατά τη διάρκεια της λειτουργίας. Με τους πιο σύγχρονους τύπους, που ονομάζονται συσσωρευτές AGM και gel, αυτό το φαινόμενο μπορεί να προκύψει μόνο κατά την υπερφόρτιση της μπαταρίας. Όλοι οι γνωστοί τύποι περιέχουν τοξικές (μόλυβδος Pb) και επικίνδυνες (διάλυμα θειικού οξέος H2SO4) ουσίες, σύμφωνα με την έννοια της Οδηγίας 2002/95 / ΕΚ, RoHS.
Οι σύγχρονοι γνωστοί συσσωρευτές Λιθίου (Li) όπως Li-Ion, Li-Pol και LiFePo4 δεν είναι ικανοί να παρέχουν ή να λαμβάνουν υψηλής έντασης ρεύματα και δεν είναι ικανά να παρέχουν ή να λαμβάνουν αποτελεσματικά την ενέργεια σε θερμοκρασίες κάτω από -20°C.
Συσσωρευτές ιόντων λιθίου (Li-Ion)
Προέρχονται από πρωτογενή κύτταρα λιθίου. Το θετικό ηλεκτρόδιο αποτελείται από την ένωση οξειδίων λιθίου και ενός άλλου μετάλλου (συνήθως οξειδίου λιθίου ή κοβαλτίου Li2O, Co2O3), το αρνητικό είναι άνθρακας αναμεμιγμένος με άλλες χημικές ουσίες και η ένωση εστέρων είναι ο ηλεκτρολύτης, έχουν ονομαστική τάση 3,7 V. Αυτά δεν μπορούν να φορτιστούν και να εκφορτιστούν με μεγάλης έντασης ρεύμα και το μειονέκτημα είναι η ανάγκη προστασίας ισχύος των μεμονωμένων κυψελών κατά τη φόρτιση και την εκφόρτιση. Δεν πρέπει να ξεπεραστεί η τελική τάση κατά τη φόρτιση και πρέπει να αποφευχθεί η αποφόρτιση κάτω από ένα ορισμένο όριο, το οποίο βρίσκεται στο έργο των κυκλωμάτων προστασίας -διαχείρισης κάθε κυψέλης (BMS). Οι συνθήκες λειτουργίας των συσσωρευτών Li-Ion, όταν αποθηκεύονται για μεγάλο χρονικό διάστημα, απαιτείται η φόρτιση τους τουλάχιστον μία φορά το χρόνο για να αποφευχθεί η εκφόρτιση κάτω από ορισμένο όριο, καθώς η μπαταρία εκφορτίζεται αυτόματα.
Συσσωρευτές φωσφορικού σιδήρου λιθίου (LiFePO4)
Είναι ένας τύπος μπαταρίας ιόντων λιθίου που χρησιμοποιεί LiFeP04 ως υλικό καθόδου, και ένα ηλεκτρόδιο γραφίτη άνθρακα με μεταλλική υποστήριξη ως άνοδο. Η μπαταρία LiFePO4 έχει χαμηλότερη τάση λειτουργίας 3,2 V από την αντίστοιχη Li-Ion. Λόγω του χαμηλού κόστους, της χαμηλής τοξικότητας, της σαφώς καθορισμένης απόδοσης, της μακροπρόθεσμης σταθερότητας κ.λπ. το LiFePO4 βρίσκει διάφορους ρόλους για χρήση σε οχήματα, ως εφεδρική ισχύ κλπ.
Υπερπυκνωτές
Ο υπερπυκνωτής είναι ένας ηλεκτρολυτικός πυκνωτής κατασκευασμένος με ειδική τεχνολογία, με στόχο να φτάσει σε υψηλή χωρητικότητα χιλιάδων farad, διατηρώντας παράλληλα τα χαρακτηριστικά του πυκνωτή, ιδιαίτερα την ικανότητα γρήγορης φόρτισης και εκφόρτισης. Η χωρητικότητα του πυκνωτή είναι άμεσα ανάλογη με την επιφάνεια των ηλεκτροδίων και έμμεσα ανάλογη με την απόσταση των ηλεκτροδίων (φορτία). Τα ηλεκτρόδια του υπερπυκνωτή αποτελούνται από άνθρακα σε σκόνη, που εναποτίθεται σε αλουμινόχαρτο. Το αποτέλεσμα είναι ένας πολωμένος πυκνωτής με πολύ υψηλή χωρητικότητα και πολύ χαμηλή αντίσταση, κατάλληλος για γρήγορη παροχή και αποθήκευση ηλεκτρικής ενέργειας. Οι ηλεκτρικές παράμετροι των υπερπυκνωτών είναι συγκρίσιμες με τις παραμέτρους των ηλεκτροχημικών πηγών (μπαταρίες - συσσωρευτές). Η ενέργεια που αποθηκεύεται στον υπερπυκνωτή είναι, 10 φορές υψηλότερη από την ενέργεια που αποθηκεύεται σε κοινό πυκνωτή. Η χαμηλή εσωτερική αντίσταση επιτρέπει γρήγορη εκφόρτιση. Η τροφοδοσία που μπορεί να παρέχεται από τον υπερπυκνωτή φτάνει τις τιμές των Kw/kg βάρους του υπερπυκνωτή. Οι ηλεκτρικές παράμετροι του πυκνωτή διατηρούνται ακόμη και σε χαμηλές θερμοκρασίες έως -40°C.
Τα προβλήματα που επιλύθηκαν με την παρούσα εφεύρεση είναι: η υψηλής τοξικότητας, υπερβολικού βάρους, αργού ρυθμού φόρτισης, των τυπικών μπαταριών μολύβδου οξέος. Αντιμετωπίζεται το πρόβλημα της πρόωρης γήρανσης αυτών των μπαταριών όταν υφίστανται βαθιές εκφορτίσεις, καθώς και από συνεχείς απαιτήσεις μεγάλης εντάσεως ρευμάτων από εκκίνηση κινητήρα εσωτερικής καύσης (με ή χωρίς λειτουργία start-stop) ή από την λειτουργία inverter σε φωτοβολταϊκές εγκαταστάσεις παραγωγής εναλλασσόμενου ρεύματος. Αυτή η εφεύρεση επιτρέπει την επισκευή - αντικατάσταση -αναβάθμιση εξαρτημάτων εντός της συσκευής από έμπειρο τεχνικό.
Τα προβλήματα με τις τυπικές μπαταρίες μολύβδου - οξέος περιλαμβάνουν τη χρήση διαβρωτικού οξέος και υψηλών συγκεντρώσεων τοξικού μολύβδου ως συστατικών. Αυτές οι μπαταρίες διαρρέουν συχνά οξύ και δημιουργούν όξινη διάβρωση που καταστρέφει τα εξαρτήματα. Οι τυπικές μπαταρίες μολύβδου έχουν μικρό κύκλο ζωής και είναι αργές στη φόρτιση και εξαιρετικά βαριές. Το υπερβολικό βάρος μπαταριών μολύβδου οξέος αυξάνει το κόστος των καυσίμων μεταφοράς στην αγορά και το κόστος αποθήκευσης.
Λόγω της φύσης των πυκνωτών και της εσωτερικής ισοδύναμης αντίστασης σε σειρά (ESR) που έχουν, για να διατηρούν την τάση φόρτισης είναι απαραίτητη η χρήση μπαταρίας.
Η παρούσα εφεύρεση σχετίζεται με τον νέο τύπο συσσωρευτής μπαταρίας, ο οποίος βασίζεται σε κατάλληλη (σειριακή ή παράλληλη) ηλέκτρική σύνδεση στοιχείων μπαταρίας Λιθίου (Li-Ion ή LiFePO4) και υπερπυκνωτών σε συνδυασμό με την χρήση ηλεκτρονικών μονάδων ελέγχου και διαχείρισης λειτουργίας (BMS) των κυψελών Λιθίου και αυτών των υπερπυκνωτών. Αυτή η εφεύρεση συνίσταται στην εξεύρεση κατάλληλης εναλλακτικής λύσης έναντι των υπαρχουσών μπαταριών μολύβδου. Η μπαταρία σύμφωνα με αυτήν την εφεύρεση είναι ένας νέος τύπος σύνδεσης γνωστών εξαρτημάτων, με την επίτευξη καλύτερων ποσοτικών και ποιοτικών χαρακτηριστικών από τις υπάρχουσες μπαταρίες μολύβδου.
Η αρχή της νέας μπαταρίας συσσωρευτή έγκειται στη κατάλληλη (σειριακή ή παράλληλη) ηλέκτρική σύνδεση των κυψελών Li-Ion ή LiFePO4 και συστοιχιών υπερπυκνωτών, με σκοπό την εξάλειψη των υπαρχόντων συσσωρευτών μολύβδου. Με τη μόνιμη σύνδεση αυτών των εξαρτημάτων σε ένα στερεό σύμπλεγμα, διασφαλίζεται η διατήρηση των επιθυμητών χαρακτηριστικών (μέγεθος εσωτερικής αντίστασης, θερμική αγωγιμότητα απαγωγή θερμότητας, ηλεκτρική αγωγιμότητα αγωγών σύνδεσης και ακροδέκτες, ηλεκτρική απομόνωση και μηχανική σταθερότητα και σταθερότητα τοποθέτησης μεμονωμένων εξαρτημάτων) σε όλη τη διάρκεια λειτουργίας σε οποιεσδήποτε περιβαντολλογικές συνθήκες (υπερβολική υγρασία, στοιχεία διάβρωσης στην ατμόσφαιρα, οξείδωση αρμών, κ.λπ.). Έτσι γίνεται μέγιστη χρήση πλεονεκτικών χαρακτηριστικών μπαταριών Li-Ion ή LiFePO4 όπως η υψηλή χωρητικότητα στοιχείων, ικανότητα γρήγορης φόρτισης, ικανότητα παροχής ρεύματος ακόμη και αν έχει αποφορτιστεί βαθιά, σχετικά μικρή εσωτερική αντίσταση και δυνατότητα παροχής ρεύματος χωρίς να επηρεάζονται από το περιβάλλον. Οι υπερπυκνωτές χρησιμοποιούνται για την ικανότητά τους να παρέχουν, βραχυπρόθεσμα - ακαριαία, υψηλής έντασης ρεύμα χωρίς θερμική απώλεια, έχουν μικρή εσωτερική αντίσταση χάρη στην οποία παρέχουν υψηλή ενεργειακή απόδοση, μπορούν να φορτιστούν από όλων των ειδών και τύπων μπαταρίες ή από συνδεδεμένη κατάλληλη τροφοδοσία συνεχούς ρεύματος ή εναλλάκτη οχήματος στο οποίο είναι εγκατεστημένοι σε πολύ σύντομο χρονικό διάστημα.
Όταν απαιτείται υψηλό ρεύμα εκφόρτισης, αυτό παρέχεται κυρίως από τους υπερπυκνωτές. Οι κυψέλες Li-Ion ή Li-Pol ή LiFePO4, λόγω των εσωτερικών αντιστάσεων, των αγωγών σύνδεσης, των μεμονωμένων ακροδεκτών διακλάδωσης και λόγω της ηλεκτρονικής μονάδας ελέγχου, δεν υπερφορτίζονται.
Αυτός ο νέος τύπος συσσωρευτή μπαταρίας μπορεί να αποφορτιστεί με βραχυπρόθεσμο ρεύμα φθάνοντας τουλάχιστον την τιμή των 1000Α σε αντιστοιχία πάντα με τα επιλεγμένα στοιχεία υπερπυκνωτων από άποψης ποιότητας και χαρακτηριστικών.
Σε θερμοκρασίες κάτω των -20°C, όπου το μέγιστο ρεύμα εκφόρτισης των κυψελών Li-Ion ή LiFePO4 μειώνεται της τιμής που επιτυγχάνεται στους 20°C, η συστοιχία υπερπυκνωτών είναι ικανή να παρέχει επαρκή ποσότητα ρεύματος και έτσι η λειτουργικότητα του συσσωρευτή είναι εγγυημένη σε θερμοκρασίες έως και -40°C. Όσον αφορά τα χαρακτηριστικά επίπεδα αποφόρτισης αυτός ο τύπος συσσωρευτή είναι σε θέση να παρέχει ρεύματα έως και 20 φορές την τιμή της ονομαστικής χωρητικότητας των κυψελών Li-Ion ή LiFePO4, ακόμη και αν εκφορτιστεί βαθιά λόγω της συστοιχίας υπερπυκνωτών.
Τα κύρια πλεονεκτήματα της παρούσας εφεύρεσης:
Ο νέος τύπος συσσωρευτή δεν περιέχει μόλυβδο, θειικό διάλυμα οξέος ή άλλες επικίνδυνες ή τοξικές ουσίες κατά την έννοια της οδηγίας 2002/95 / ΕΚ RoHS σε μη δεσμευμένη μορφή και ως εκ τούτου είναι οικολογικά αβλαβής.
Ο νέος τύπος συσσωρευτή μπορεί να χρησιμοποιηθεί σε ευρύτερο εύρος θερμοκρασιών λειτουργίας (-40 εως 60°C).
Λόγω της σύνθεσής του συσσωρευτή και του συνδυασμού Li-Ion ή LiFePO4 κυψελών και υπερπυκνωτών, είναι ελαφρύτερος και μικρότερος σε μέγεθος από τις μπαταρίες μολύβδου. Η πυκνότητα της αποθηκευμένης ενέργειας, του ανωτέρου συνδυασμού, και αναλόγως των επιλέγμενων στοιχείων και της εφαρμογής, ξεκινά από 150 Wh /dm3 ενώ οι συσσωρευτές μολύβδου συνήθως έχουν 50 Wh/dm3.
Λόγω της κατασκευής των κυψελών Li-Ion ή LiFePO4 και των υπερπυκνωτών, είναι πολύ πιο ανθεκτικός σε ζημιές και δονήσεις.
Λόγω του γεγονότος ότι οι υπερπυκνωτές συμμετέχουν στην λειτουργία, είναι δυνατόν να παρέχεται υψηλότερο ρεύμα βραχυπρόθεμσα σε πλήρες εύρος θερμοκρασιών λειτουργίας.
Η επιλογή των τύπων και του αριθμού των χρησιμοποιούμενων στοιχείων - κυψελών Li-Ion ή LiFePO4 καθώς και των αντιστοίχων των υπερπυκνωτών εξαρτάται από την εφαρμογή επί της οποίας θα γίνει η χρήση του νέου συσσωρευτή καθώς και τα ιδιαίτερα χαρακτηριστικά που επιθυμούμε να προσδώσουμε σε αυτόν όπως είναι η τάση λειτουργίας η χωρητικότητα σε Ah, ένταση ακαριαίου ρεύματος, βάρος, όγκος κλπ.
Λόγω της επιλογής στοιχείων - κυψελών Li-Ion ή LiFePO4 καθώς και των αντιστοίχων των υπερπυκνωτών, είναι απαραίτητη η χρήση ηλεκτρονικής μονάδας ελέγχου διαχείρισης και προστασίας (BMS) αυτών των εξαρτημάτων όσο αφορά την φόρτιση και εκφόρτιση, την θερμοκρασία λειτουργίας, την εξισορρόπηση τάσης μεταξύ των ίδιων στοιχείων που είναι σε σύνδεση σειράς. Η αποστολή ασύρματα στον χρήστη, του νέου συσσωρευτή, πληροφοριών λειτουργίας σε πραγματικό χρόνο καθιστάται δυνατή με την επιλογή BMS αντίστοιχων δυνατοτήτων που υφίστανται ήδη σε παγκόσμια χρήση και στην παγκόσμια αγορά, με σκοπό την διαχείρισή του εξ αποστάσεως με κατάλληλες εφαρμογές και προγράμματα.
Η φόρτιση του νέου συσσωρευτή δύναται να γίνει από συνδεδεμένη κατάλληλη τροφοδοσία συνεχούς ρεύματος (φορτιστής) ή εναλλάκτη οχήματος με παράλληλη σύνδεση. Οι ηλεκτρονικές μονάδες διαχείρισης - επιτήρησης ρυθμίζουν την διαδικασία της φόρτισης σε μια συγκεκριμένη τάση όπως απαιτείται από κάθε εφαρμογή αυτής της εφεύρεσης. Εάν η τάση είναι υψηλότερη από την τάση κατωφλιού, τερματίζεται η φόρτιση. Τα κυκλώματα προστασίας στην συστοιχία των υπερπυκνωτών ρυθμίζουν τη φόρτιση ισόποσα μεταξύ των στοιχείων υπερπυκνωτών.
Σύντομη περιγραφή σχεδίων και εικόνων
Με σκοπό την πληρέστερη κατανόηση της εφεύρεσης, θα περιγράφει ένας τρόπος πραγματοποιήσης αυτής υπό τύπου μη περιοριστικού παραδείγματος με αναφορά στα συνημμένα σχέδια και εικόνες:
Το Σχήμα 1 Είναι αδιάβροχη θήκη μπαταρίας (6), εντός της οποίας είναι ο νέος τύπος μπαταρίας, που οι διαστάσεις της να είναι σύμφωνες προς τις τυποποιημένες κατά DIN,JIS,BCI,SAE των μπαταριών μολύβδου οχημάτων κατά περίπτωση. Στο άνω περίβλημα να είναι τοποθετημένοι οι πόλοι (1) του νέου συσσωρευτή σε διαστάσεις και θέση σύμφωνες προς τις τυποποιημένες κατά DIN,JIS,BCI,SAE των μπαταριών μολύβδου οχημάτων και αναλόγως της εφαρμογής
Το Σχήμα 2 Είναι η εσωτερική μπαταρία (9) που αποτελείται από συστοιχία κυψελών λιθίου (Li-Ion ή LiFePO4) (2) και διαθέτει ηλεκτρονική μονάδα διαχείρισης -επιτήρησης της μπαταρίας (BMS) (3) η οποία δύναται να αποστέλλει πληροφορίες και δεδομένα λειτουργίας της μπαταρίας ασύρματα, με χρήση δικτύου κινητής τηλεφωνίας, στον χρήστη του συσσωρευτή ο οποίος θα μπορεί να επιλέγει τρόπο λειτουργίας αυτού διαδραστικά με εντολές.
Το Σχήμα 3 Είναι η εσωτερική συστοιχία υττερττυκνωτών (9) που αποτελείται από στοιχεία υπερπυκνωτών (4) και ηλεκτρονική μονάδα διαχείρισης -επιτήρησης (5), συνδόμενη ηλεκτρικά παράλληλα μεταξύ του θετικού και αρνητικού πόλου (1).
Το Σχήμα 4 Είναι η συνδεσμολογία της εσωτερικής μπαταρίας (8) και της εσωτερικής συστοιχίας υπερπυκνωτών (9) με τους πόλους (1) στην θήκη (6).
Το Σχήμα 5 Είναι η συνδεσμολογία οθόνης πολλαπλών ενδείξεων - πληροφοριών (7) με τους πόλους (1).
Η Εικόνα 1 Είναι η θήκη (6) η οποία αποτελείται από το άνω (12) και κάτω(13) περίβλημα. Εντός του κάτω περιβλήματος (13) τοποθετούνται η εσωτερική μπαταρία (8) και η εσωτερική συστοιχία υπερπυκνωτών (9).
Η Εικόνα 2 και 3 Το άνω περίβλημα (12) της θήκης (6), το οποίο τοποθετείται πάνω από το κάτω περίβλημα (13), που φέρει την συσκευή της εφεύρεσης. Οι εξερχόμενοι 2 αγωγοί τόσο της εσωτερικής μπαταρίας (8) όσο και της συστοιχίας υπερπυκνωτών (9) τοποθετούνται με κατάλληλους ακροδέκτες (10), κοχλίες (11) και ροδέλες (14) σε σύνδεση με το κάτω μέρος των πόλων (1) (όπως Σχήμα 4) που έχουν αντίστοιχο προς τους κοχλίες εσωτερικό σπείρωμα.
Η Εικόνα 4 Είναι η οθόνη πολλαπλών ενδείξεων - πληροφοριών (7) τοποθετημένη στο άνω περίβλημα της θήκης της συσκευής (6).

Claims (1)

ΑΞΙΩΣΕΙΣ
1. Η διάταξη του νέου συσσωρευτή ενέργειας περιλαμβάνει:
α. Δύο τερματικούς ακροδέκτες οι οποίοι αποτελούν το θετικό και αρνητικό πόλο (1).
β. Μια εσωτερική μπαταρία (8) που αποτελείται από συστοιχία κυψελών λιθίου (2) (Li-Ion ή LiFePO4), με ηλεκτρονική μονάδα διαχείρισης - επιτήρησης της μπαταρίας (BMS) (3), η εσωτερική μπαταρία συνδέεται παράλληλα μεταξύ του θετικού και αρνητικού πόλου (1).
γ. Συστοιχία υπερπυκνωτών (9) που αποτελείται από στοιχεία υπερπυκνωτών (4) με ηλεκτρονική μονάδα διαχείρισης - επιτήρησης (5), συνδέεται ηλεκτρικά παράλληλα μεταξύ του θετικού και αρνητικού πόλου (1).
GR20200100516A 2020-08-26 2020-08-26 Ηλεκτρικος συσσωρευτης συνεχους ρευματος αποτελουμενος απο διαφορετικες πηγες ενεργειας GR1009970B (el)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
GR20200100516A GR1009970B (el) 2020-08-26 2020-08-26 Ηλεκτρικος συσσωρευτης συνεχους ρευματος αποτελουμενος απο διαφορετικες πηγες ενεργειας
EP21386055.4A EP3961793A1 (en) 2020-08-26 2021-08-20 Electric dc accumulator consisting of different energy sources

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
GR20200100516A GR1009970B (el) 2020-08-26 2020-08-26 Ηλεκτρικος συσσωρευτης συνεχους ρευματος αποτελουμενος απο διαφορετικες πηγες ενεργειας

Publications (1)

Publication Number Publication Date
GR1009970B true GR1009970B (el) 2021-04-06

Family

ID=76034318

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
GR20200100516A GR1009970B (el) 2020-08-26 2020-08-26 Ηλεκτρικος συσσωρευτης συνεχους ρευματος αποτελουμενος απο διαφορετικες πηγες ενεργειας

Country Status (2)

Country Link
EP (1) EP3961793A1 (el)
GR (1) GR1009970B (el)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GR1010287B (el) * 2021-12-07 2022-08-24 Ιωαννης Δημητριου Γρηγοριαδης Ηλεκτρικος συσσωρευτης συνεχους ρευματος αποτελουμενος απο διαφορετικες πηγες ενεργειας

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20120259567A1 (en) * 2011-04-07 2012-10-11 9058-5878 Québec Inc. (Video Assist) Intelligent battery pack
US20180372054A1 (en) * 2016-07-08 2018-12-27 Shenzhen Sbase Electronics Technology Co., Ltd. Portable start-up power supply
CN111416406A (zh) * 2020-03-28 2020-07-14 中国人民解放军96921部队 一种应急启动电源
CN111555429A (zh) * 2020-06-11 2020-08-18 蠡县辉跃电子科技有限公司 一种设置有超级电容器的燃油车用启动电池及其实施方法

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20120259567A1 (en) * 2011-04-07 2012-10-11 9058-5878 Québec Inc. (Video Assist) Intelligent battery pack
US20180372054A1 (en) * 2016-07-08 2018-12-27 Shenzhen Sbase Electronics Technology Co., Ltd. Portable start-up power supply
CN111416406A (zh) * 2020-03-28 2020-07-14 中国人民解放军96921部队 一种应急启动电源
CN111555429A (zh) * 2020-06-11 2020-08-18 蠡县辉跃电子科技有限公司 一种设置有超级电容器的燃油车用启动电池及其实施方法

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GR1010287B (el) * 2021-12-07 2022-08-24 Ιωαννης Δημητριου Γρηγοριαδης Ηλεκτρικος συσσωρευτης συνεχους ρευματος αποτελουμενος απο διαφορετικες πηγες ενεργειας

Also Published As

Publication number Publication date
EP3961793A1 (en) 2022-03-02

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US20190027790A1 (en) Leadless starting accumulator battery, processing method and its use, particularly for combustion engines and motor vehicles
US8993140B2 (en) Rechargeable battery cell and battery
CA2677940C (en) Electrochemical supercapacitor/lead-acid battery hybrid electrical energy storage device
US20110189533A1 (en) Integrated energy storage unit
US20120301750A1 (en) Extended energy storage unit
US20150236389A1 (en) Hybrid electrochemical cell systems and methods
EP3961793A1 (en) Electric dc accumulator consisting of different energy sources
KR101515672B1 (ko) 2 이상의 양극 및 음극을 포함하는 전극 조립체 및 이에 의한 전기 화학 소자
GR1010287B (el) Ηλεκτρικος συσσωρευτης συνεχους ρευματος αποτελουμενος απο διαφορετικες πηγες ενεργειας
CN201804941U (zh) 一种可反复对锂电池充放电的部件
KR101130477B1 (ko) 휴대폰 배터리 팩
CN219959349U (zh) 一种储能单元
WO2018109759A1 (en) Rechargeable solid state battery
RU203319U1 (ru) Литий-полимерная аккумуляторная батарея для портативного применения
Spiers Battery issues
Barsukov Battery selection, safety, and monitoring in mobile applications
CN105742694A (zh) 一种特种胶封态汽车起动电瓶
WO2023281362A1 (en) Power storage system, power supply, driving device, power control device, and method for equalizing power storage statuses
Vengatesh et al. Biomass-derived Carbon as Electrode Materials for Batteries
TWI485907B (zh) 能量儲存裝置
KR20220051173A (ko) 전동 공구용 리튬 이온 배터리
KR20230090178A (ko) 커패시터 에너지발전시스템 일체형 고효율 에너지 저장장치
KR20130027904A (ko) 밸런싱 장치 및 이를 포함하는 에너지 저장장치
CN202817124U (zh) 一种电池
CN116830418A (zh) 非水电解质二次电池的充电方法及充放电方法、以及非水电解质二次电池的充电系统

Legal Events

Date Code Title Description
PG Patent granted

Effective date: 20210519