BE1022153B1

BE1022153B1 - Methode voor het snelladen van loodzuur batterijen

Info

Publication number: BE1022153B1
Application number: BE2014/0601A
Authority: BE
Original assignee: Fcl Holding Nv
Priority date: 2014-08-07
Filing date: 2014-08-07
Publication date: 2016-02-19

Abstract

Het doel van de uitvinding is het laden van loodzuur batterijen als gelegenheidsladen op intervallen van 1 a 2 uur met een laadduur van 5 a 10 minuten of minder dan 10 % van de operationele tijd. Dit laat het gebruik van goedkope loodzuur batterijen toe in elektrische auto's, elektrische vorkliften en andere industriële voertuigen en in stationaire toepassingen om continu operationeel te zijn mits korte regelmatige laadstops van minder dan 10 % van de operationele tijd en om het wisselen van batterijen te vermijden of om te stoppen voor een normale loodzuur batterij laadcyclus van 10 uur.

Description

Beschrijving: ^ТНООЕ¥СЮК, HET SNELLADEN VAN LOODZUUR BATTERIJEN.

Het principe van het systeem is beschreven aan de hand van een voorbeeld van een elektrische vorklift met loodzuur batterijen van 24 volt en 360 Ah of 8.640 Wh capaciteit, met een gemiddelde autonomie van 12 uur en een gemiddeld stroom verbruik van 20 A of een vermogen verbruik van 480 W en met 30 % energiecapaciteit op het einde van de ontlaadcyclus. (zie tekening 1)

De huidige manier van werken is een stationaire industriële batterij lader, die 220 V wisselstroom omvormt in 24 V gelijkstroom met een stroom van 40 A, resulterend in 9 a 10 uur oplaadtijd. Het laadvermogen os 960 W.

De uitvinding bestaat uit een gelijksoortige stationaire industriële batterij lader maar met laadvermogen dat typisch 6 maal hoger is (5.760 W). The batterij lader converteert de 220 V wisselstroom naar de vereiste 24 V gelijkstroom of beter naar een hogere gelijkstroomspanning (zoals 48 V, 92 V,192v...) om de laadstroom te beperken. The laadstroom op 24 V zou 240 A zijn, op 48 V zou het 120 A zijn ,...De volgende component van de uitvinding is een mobiele batterij lader,die zich op het voertuig bevindt in tegenstelling tot de stationaire industriële batterij lader, (zie tekening 2 ) De functie van de mobiele batterij lader is het converteren van de energie ontvangen van de industriële lader naar de loodzuur batterijen met een maximale stroom van 25 A of maximaal vermogen van 600 W, hetgeen een lage en aanvaardbare laadstroom is voor de loodzuur batterij. De 25 A of 600 W is meer dan het gemiddelde vermogenverbruik van het voertuig. Dus het houdt de loodzuur batterij altijd bijna volledig geladen . De mobiele batterij lader ontvangt 960 Wh in 10 minuten laadtijd en stuurt de 960 Wh met 25 A of 600 W in 1 uur 36 minuten naar de loodbatterij. Aldus is de mobiele batterij lader 2 uur later klaar voor de volgende batterij lading.

De eerste component van de mobiele batterij lader is een snelladende batterij, typisch een lithium ion batterij ( zoals een lithium titaniumoxide batterij met een ultrasnelle laadtijd en een hoge explosieveiligheid ). De snel oplaadbare batterij levert zijn energie op een gecontroleerde wijze via een dc dc convertor ( gelijkstroom -gelijkstroom convertor) naar de loodzuur batterij. De mobiele batterij lader bevat een logische controller ( plc,...) om de energiestroom te controleren en de componenten te beschermen tegen overstroom ofte hoge temperaturen en om de gebruiker te informeren over de laadvereisten. De energiecapaciteit van de snel oplaadbare batterij in de mobiele batterij lader is in dit voorbeeld 40 Ah bij 48 V of 1.920 Wh of 22 % van de loodzuur batterij capaciteit.

Ontwerp van de System parameters : 1. Elektrisch voertuig ( of stationaire verbruiker):

a. Gemiddeld vermogen verbruik : P in W b. Loodzuur batterij energie capaciteit : E in Wh c. Fractie van batterij energie gebruikt gedurende een ontlaadcyclus : f d. Voertuig autonomie tijd : A in uur

i. A = f. E / P

e. Batterij piek laadvermogen : Pc in W 2. Stationaire industriële batterij lader : a. Laad vermogen : 6 . Pc 3. Mobiele batterij lader : a. Gewenste laad tijd : tc in uur b. Laad energie : Efc = tc . 6 . Pc

c. Ontlaad vermogen : Pfd = 1.25 . P d. Ontlaad tijd : td

i. Efc/Pfd <= td <= Efc / P 4. Snel oplaadbaar batterijsysteem : a. Energie capaciteit : Ef = 2 Efc b. C ratio bij laden : 3 c. Laadvermogen : 6 . Pc d. Batterij module capaciteit : Em in kWh e. Batterij module spanning : Vm f. Batterij systeem spanning : Ef. Vm / Em g. Capaciteit frctie versus loodzuur batterij : 1.2 . tc

Claims

Conclusies :

1. Een snelladend systeem voor loodzuur batterijen of voor andere batterij types met lange oplaadtijden, dat bestaat uit : a. Een industriële batterij lader, hetzij wisselstroom naar gelijkstroom lader of hetzij een gelijkstroom naar gelijkstroom lader. b. Een mobiele batterij lader. De mobiele batterij lader bevindt zich op het voertuig als de loodzuur batterijen zich op het voertuig bevinden.

2. Een mobiele batterij lader zoals beschreven in conclusie 1. die bestaat uit : a. Een snel oplaadbare batterij die de energie ontvangt van een industriële batterijlader in een korte tijdspanne en de energie stockeert voor trage afgifte aan de loodzuur of traag oplaadbare batterij. b. Een DC naar DC convertor ( gelijkstroom naar gelijkstroom convertor) tussen de snel oplaadbare batterij en de loodzuur batterij of traag oplaadbare batterij om de vermogenuitwisseling naar de loodzuur batterij of traag oplaadbare batterij te controleren. c. Een logische controle eenheid om de energie uitwisseling te sturen en de gebruiker te informeren over de laadvereisten.

3. Een mobiele batterij lader zoals beschreven in conclusie 1. met een snel oplaadbaar batterij systeem bestaande uit : a. Lithium ion batterij met snel oplaad karakteristieken. b. Batterij management modules voor batterij stroom, temperatuur en lading sturing en bewaking. c. Stroom en temperatuur meetsensoren en stroom schakel apparaten.

4. Een mobiele batterij lader zoals beschreven in conclusie 1. die gebruikt maakt van een lithium titanium oxide batterij systeem.

5. Een snelladend systeem zoals beschreven in conclusie 1. dat kan toegepast worden op : a. Elektrische auto's. b. Elektrische vorkliften. c. Elektrische automatisch geleide voertuigen d. Andere industriële elektrische voertuigen. e. Industriële stationaire batterij systemen voor : i. Energie opslag ii. Stabilisatie van energienetwerk iii. Stand alone zonne-energie of windenergie batterij opslag

6. Een snelladend systeem zoals beschreven in conclusie 1. dat gebruik maakt van een industriële batterij lader ( ac dc of dc dc) die een veelvoud levert van het nominale laadvermogen van de loodzuur of traag ladende batterijen.

7. Een snelladend systeem zoals beschreven in conclusie 1. dat gebruik maakt van een industriële batterij lader die een uitgangsspanning levert gelijk aan of hoger dan de nominale spanning van de loodzuur batterij of traag ladende batterij. Een hogere spanning vereist minder stroom en dus een goedkopere batterij lader.

8. Een snelladend systeem zoals beschreven in conclusie 1 dat een industriële batterijlader gebruikt die zich kan bevinden : a. Stationair voor stationaire toepassingen. b. In het voertuig of buiten het voertuig bij voertuig toepassingen. De meest voorkomende manier is hem buiten het voertuig te plaatsen om hem te kunnen gebruiken voor meerdere voertuigen.

9. Een mobiele batterij lader zoals beschreven in 1. met een snel oplaadbare batterij met een energie capaciteit dat slechts een fractie is van de loodzuur batterij energie capaciteit. Typisch 10 tot 20 %.