Photovoltaik-Laderegler und Balancer zum Einsatz von Lithium-Ionen-Hochenergiezellen

Stefan Volgger

Publikation: Thesis / Studienabschlussarbeiten und HabilitationsschriftenMasterarbeit

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Abstract

In der Masterarbeit wird ein Laderegler realisiert, welcher die sichere Ladung, einschließlich Überladeschutzes, eines Lithium-Ionen-Akkumulators mit sehr hoher Kapazität mittels eines Photovoltaikmoduls mit hohem Ladestrom ermöglicht. Weiters sind die einzelnen, seriell zu gegenständlichem Akkumulator verschalteten Zellen mittels eines Balancers spannungsmäßig zu vergleichmäßigen, sodass in allen Zellen praktisch der gleiche Ladezustand herrscht. Dies beinhaltet weiters eine Kontrolle der Zellen auf Unter- und Überspannung. Letztere stellt für einen Lithium-Ionen-Akkumulator eine besondere Gefahr dar, da damit zu rechnen ist, dass die Zelle durch Feuer zerstört wird (Thermal Runaway) und benachbarte Zellen in gleicher Form defekt werden und die Umgebung stark gefährdet wird. Eine weitere Sicherheitsmaßnahme beinhaltet den Schutz vor einem Kurzschluss auf der Versorgungsseite des Akkumulators. Die einzelnen Betriebszustände, sowie Akkumulatorspannung und Ladestrom sind mit Hilfe einer Anzeigeeinheit abzulesen. Die Ausführung soll mit Analogbauteilen erfolgen, da dies eine höhere Ausfallsicherheit als programmierbare Einrichtungen wie z.B. Microcontroller bietet und ein ausfallsicheres Programm einen sehr hohen Aufwand ergeben würde. Die Analogtechnik stellt eine preiswerte und zuverlässig arbeitende Alternative dar. Der vorhergehende Versuch, handelsübliche Einzelkomponenten wie Laderegler, Balancer, Anzeige- und Sicherheitseinrichtungen für die vorliegende Situation zu finden, gestaltete sich bereits schwierig bis unmöglich. Eine Kombination von Geräten mit den gewünschten Eigenschaften ist auch nicht von der Industrie beziehbar, womit auch die Veranlassung für die gegenständliche Masterarbeit genannt ist.
Titel in ÜbersetzungPhotovoltaik charge controller and balancer for using lithium-ion high energy cells
OriginalspracheDeutsch
QualifikationDipl.-Ing.
Betreuer/-in / Berater/-in
  • Weiß, Helmut, Betreuer (intern)
Datum der Bewilligung27 Juni 2014
PublikationsstatusVeröffentlicht - 2014

Bibliographische Notiz

gesperrt bis 01-06-2019

Schlagwörter

  • Laderegler
  • Balancer
  • Lithium-Ionen-Akkumulator
  • Photovoltaik
  • Inselversorgung
  • Schutzeinrichtungen

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