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Batterietechnik
E-Mobiltechnik
BLC
Ladetechnik
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Neue Ladetechnik für City-el = BLC-36 |
Verwandte
Themen:
Bedienungshinweise
für BLC-36
Bis zu
15.000 km je Batteriesatz DETA 100Ah möglich.
Verdoppelung
der Reichweite möglich.
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Alte Technik: Der Ladevorgang erfolgt in 2 Phasen: Hauptladen und Nachladen. Daneben gibt es das Wartungsladen zum laufenden Aufrechterhalten eines optimalen Ladezustands. Die Ladekennlinien klassischer Ladegeräte beachten weder die Alterung der Batterie noch deren Einsatzbedingungen in Elektrofahrzeugen (siehe folgenden Text) Das BLC-36 führt hier eine neue Technik ein. Hauptladen Das Hauptladen beim City-el endet beim Ladezustand 80%, der als erreicht erklärt wird, wenn beim Laden die Polspannung einen bestimmten Wert angenommen hat. Diese Definition des 80% Ladezustands nimmt Rücksicht auf die Temperatur der Batterie Nachladen Nach dem Hauptladen folgt das Nachladen, welches mit Konstantstrom von etwa 4A/100Ah und ohne Berücksichtigung der Batterietemperatur erfolgt. Bereits warme Batterien erwärmen sich durch die Gasung beim Nachladen noch mehr. Desweiteren tritt Wasserverlust auf, da bei Gasung ein Teil der Ladeenergie keine Kapazität aufbaut, sondern als Elektrolyseprozess Sauerstoff und Wasserstoff freisetzt. Auch nach geringer Fahrleistung wird eine Nachladezeit von minimal 1,8 Stunden beim City-el –Ladegerät eingehalten. Zusätzlich wird Wärme erzeugt, die Batterietemperatur steigt unkontrolliert. Ältere Batterie: Mit der Alterung wird die Kennlinie der Batterie weicher. Beim Entladen lässt der steigende Innenwiderstand der Batterie ihre Betriebsspannung unter Belastung stärker sinken als bei neuen Batterien. Die rote Kontrollleuchte kann ansprechen. Auf diese geänderte Situation kann man beim Entladen durch vorsichtiges Dosieren des Gaspedals Rücksicht nehmen. Beim Laden hat die geänderte Kennlinien zur Folge, dass man schneller die Polspannung erreicht, bei der 80%-Ladezustand angenommen wird (s.o.) Tatsächlich hat die Batterie noch nicht 80% ihrer Ladung aufgenommen. Dadurch wird die durch Alterung ohnehin etwas schwächere Batterie nicht mehr genügend aufgeladen und der Verschleißvorgang beschleunigt. Dies macht sich auch bemerkbar, wenn man die Batterie richtig gefordert hat und dann beim nächsten Ladezyklus feststellt, daß die Batterie noch nicht richtig voll geladen wurde. Erst nach ca. 3 Ladezyklen ist der Normalzustand wieder erreicht. Dieses beschriebene alte Ladeverfahren wird nicht nur bei City-el, sondern auch bei Gabelstaplern verwendet. Dort sind meist gleichbleibende Bedingungen beim Verbrauch und bei der Ladung vorhanden. Energiebilanz bisher: Trafo (Leerlaufverlust) 14 Watt Elektronik (City-el) 6 Watt Dauerverbrauch 20 Watt Ladestrom ca.0.4Ax42V= 16,8 Watt Energieverbrauch 36,8 Watt mit BLC nur 23 Watt. Diese Werte sind abhängig von der genauen Einstellung des Ladeprints. Dies stellt sich in der Praxis als recht schwierig dar. Beim City-el erfolgt diese Art der Ladung bei extrem hohen Außentemperaturen und somit hohen Batterietemperaturen wie auch bei Kälte. Der Leerlaufstromverbrauch steigt bei Kälte noch an. Daher die Forderung, die Ladetechnik mit einer Temperaturkompensation zu versehen, wie sie im BLC-36 realisiert wurde Neue Ladetechnik: IUo-Ladeverfahren durch BLC-36 Kennlinie IUo nach DIN 57510 bzw. VDE 0510 genormt. Die Größe des maximalen Ladestroms von ca. 12A wird durch die Größe des Transformators begrenzt. Bei größerem Transformator kann der Ladestrom auch höher sein. Die Temperatur der Batterie und die Gasungspannung werden während des gesamten Ladungsvorgangs vom BLC-36kontrolliert. Erreicht die Gasungspannung ihren Grenzwert, dann wird der Ladestrom zurückgeregelt (siehe Bild 1) Beim Überschreiten einer Batterietemperatur von 50 Grad C wird der Ladevorgang abgebrochen (Sicherheitsabschaltung).
Temperaturkompensation im BLC-36 An zahlreichen Messungen konnten wir feststellen, dass sich die Temperatur der Batterien im Bereich zwischen –10°C und 35°C bewegen. Diesen starken Temperaturschwankungen sind Starterbatterien zwar auch ausgesetzt, sie haben aber nicht vergleichbare Dauerströme abzugeben, wie Antriebsbatterien in einem City-el. Um eine Batterie bei niedrigen Temperaturen richtig voll zu laden, ist eine höhere Ladeschlussspannung notwendig. Bei hoher Batterietemperatur muss die Ladespannung niedrig gehalten werden. Norm-wert von 2,4 V/Zelle gilt für 30°C. Temperatureinfluss im allgemeinen Sowohl bei Batterieladung und auch bei Stromentnahme wird ein Teil der Ladearbeit in Wärme umgesetzt. Die Erwärmung einer Batterie mit ca. 160 Ah beträgt beim Hauptladen ca. 5K. Beim Entladen ist dieser Wert ebenfalls gemessen worden. Das bedeutet, daß während einer Fahrt von ca. 30 km und anschließender Ladung die Batterietemperatur um 10 K steigt. Wenn wir bereits eine warme Batterie von ca. 35 Grad Celsius haben, bewegen wir uns schon an der gefährlichen Obergrenze der zulässigen Batterietemperatur. Einfluss auf die Temperaturzunahme hat zudem die Platzierung der Batterien. In einem großen Block werden die inneren Batterien immer wärmer als die äußeren sein. In vielen Fällen sind die Batterien mit der Außenluft ungeschützt verbunden. Diese Situation führt zu schnellen Änderungen der Batterietemperatur, wenn sich die Außentemperatur verändert. Der Versuch, mit Heizplatten die Batterietemperatur zu stabilisieren ist grundsätzlich möglich, hat aber auch einen höheren Energieverbrauch zur Folge. Es ist immer sinnvoll die Batterien zu isolieren, um den Arbeitspunkt im Bereich von 30°C zu halten. Dies ist aber technisch nicht immer einfach zu realisieren. Deshalb haben wir die Ladetechnik mit einer Temperaturkompensation versehen. Vorteile der BLC-36 Ladetechnik hervorzuheben sind beachtliche Vorteile wie:
Nachteile der BLC-36 Ladetechnik
Sicherheit
Aufbau des BLC-36 in Modultechnik Modul "Strombegrenzung" Es dient dem Schutz des Transformators vor Überlast. Falls ein kleinerer oder größerer Transformator eingesetzt wird, kann das BLC-36 auf die neue Situation angepasst werden. Modul "Spannung/Temperatur" hat die Aufgabe, die eingestellte Gasungspannung der Batterie konstant zu halten. Die Spannung wird durch einen Temperaturfühler der Batterietemperatur angepasst. Kennlinienanpassung ist für jeden Batterietyp möglich. Dies auf für Gelbatterien. Grundlage für die Kennlinie sind die Herstellerangaben der jeweiligen Batterie. Übertemperaturabschaltung ist standardmäßig eingebaut. Modul "Logikauswertung" hat die Aufgabe, die jeweils für den Schutz der Batterie wichtige Führungsgröße durchzuschalten. Bei leerer Batterie wird zuerst die Führungsgröße "Strombegrenzung" wirksam. Wenn die Spannung der Batterie sich dem zulässigem Grenzwert annähert, wird dieser Wert konstant gehalten und als Führungsgröße verwendet. Die Spannung wird also festgehalten, während der Strom abnimmt. Modul "ECC Eingang". Durch diesen Eingang ist es möglich, für Zwecke des Wartungsladens oder der Ladung mit geringem Strom die Logik anzusteuern. Vorgesehen ist dieser Eingang für den ECC (Electric Car Controller), der als Microprozessorregler die bisherige Kapazitätsmessung ablöst und zusätzliche Datenauswertungen ermöglicht wie Datenaufzeichnung über Batteriespannungen, Ströme, Temperaturen, km..... Der ECC: Stärkere Ladeeinheit Vielfach wurde der Wunsch geäußert, für den City-el eine schnellere Ladung zu ermöglichen. Bei Verwendung eines geeigneten Transformators ist dies möglich. Dabei sind Ladeströme bis ca. 50A möglich. Die Ansteuerung des Transformators ist mit der BLC-Ladeelektronik möglich. Dadurch ist auch kontrollierte Schnell-Ladung möglich. Umstellung auf andere Spannungen Alle BLC-36 Einheiten lassen sich auf andere Spannungen einstellen. Dadurch ist die Verwendbarkeit der BLC-Ladeelektronik auch für KEWET, Puli-E, Colenta usw. möglich. (12/24/48..200 Volt) |
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