HoBIS

(Hochdynamischer Batterie-Impuls-Stromrichter)

Problem:

Bleibatterien in stationären Energiesystemen mit regenerativer elektrischer Energieerzeugung (z. B. Photovoltaik oder Windkraft) weisen zumeist eine enttäuschend geringe Lebensdauer verglichen mit anderen Anwendungen auf. Das Ende der Lebensdauer ist erreicht, wenn die Restkapazität der Batterie unter ein Minimum gesunken ist, das von der Anwendung und den Bedürfnissen des Nutzers abhängt.

  • Die Ursache der geringen Lebensdauer ist bisher nicht bekannt
  • Hinweise auf irreversible Schäden durch impulsförmige Strombelastungen, mit z. B. 100 Hz
  • Bislang keine systematischen Untersuchungen der Auswirkungen impulsförmiger Strombelastungen auf Batterien

Ziel:

Bau eines Stromrichters zur Belastung von Batterien mit kurzen Stromimpulsen hoher Amplitude mit folgenden Eigenschaften:  

  • Rechteckimpulse für konstante elektrochemische Reaktionsraten von 0,1 bis 15.000 Hz
  • Stromamplitude bis 200 A sowohl für Laden als auch Entladen
  • Realisierung von Lade/Entladekennlinien, wie Sie für Batterien typisch sind
  • Aufbau einer Regelung, die auch bei dauernden schnellen Änderungen der Stromrichtung (Mikrozyklen) den Ah-Umsatz auf (fast) Null regeln kann (Null-Ah-Regelung)

Lösung:

  • Die Realisierung erfordert Stromanstiegszeiten von ca. 100 A/µs
  • Konzept ermöglicht Stromfluß entweder über Bypass oder Batterie
  • Aufgrund großem dI/dt mußten Abschirmungen vorgesehen werden
  • Bau von drei Stromrichtern um umfangreiche Untersuchungen am IEE durchführen zu können

Bild 1: Testgerät (HoBIS) als Schaltschrankaufbau

Bild 2: Grundstruktur des Testgerätes

Bild 3: Ersatzschaltbild des Leistungsteil

Bild 4: Batteriespannung bei 100 Hz-Stromimpulsen

Bild 5: Screenshot der Benutzeroberfläche

 

 

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