Kapazitätstestlösung basierend auf DC/DC

1. Hintergrund für die Lösung zum Testen der Batteriekapazität

Mit der Weiterentwicklung des Energiesystems nimmt die Größe des Netzes weiter zu, was zu höheren Anforderungen an die Energiekommunikation führt. Als kritische Komponente des Telekommunikationsstromsystems haben Batterien einen direkten Einfluss auf die Zuverlässigkeit der Stromkommunikation. Die Durchführung von Kapazitätstests während der Lade- und Entladezyklen ist eine wesentliche Methode, um die Batterieleistung aufrechtzuerhalten und die Batterielebensdauer zu verlängern. Gemäß den Wartungsvorschriften für Telekommunikationsstromanlagen müssen Batterien regelmäßig gewartet werden. Im Vergleich zu Methoden wie Klemmenspannungsmessung und Innenwiderstandsprüfung bietet die Kapazitätsprüfung eine höhere Genauigkeit. Neu installierte Batterien erfordern einen Entladetest bei voller Kapazität, gefolgt von einem jährlichen Kapazitätsentladetest. Bei Batterien mit einer Betriebsdauer von vier Jahren ist eine halbjährliche Kapazitätsprüfung erforderlich. Wenn eine Batterie nach drei aufeinanderfolgenden Tests nicht 80 % ihrer Nennkapazität erreicht, sollte ein Austausch in Betracht gezogen werden.

Derzeit werden in der Technik häufig drei gängige Verfahren zum Testen der Batteriekapazität eingesetzt: Dummy-Load-, DC/AC-Umwandlungs- und DC/DC-Spannungserhöhungsschemata.

2. Zusammensetzung und Arbeitszustände der auf DC/DC basierenden Kapazitätstestlösung

Das Kapazitätsprüfgerät besteht im Wesentlichen aus einem Hochfrequenz-DC/DC-Batteriepack-Boosted-Circuit-Modul, einem Hochfrequenz-DC/DC-Batteriepack-Konstantstrom-Lademodul, Schützen und Dioden. Das System arbeitet in drei Zuständen: Standby-Erhaltungsladung, Kapazitätsentladung und Konstantstromladung. Diese Zustände bilden einen vollständigen Betriebszyklus für Kapazitätstests.

• Standby-Floating-Ladezustand

  
  

Im Erhaltungsladezustand ist das Öffnerschütz K1 geschlossen und das Schließerschütz KM geöffnet. Die Batterie ist online und der Gleichrichter versorgt sowohl das Batteriepaket als auch die Last mit Strom. Im Falle eines unerwarteten Stromausfalls kann der Akku die Last direkt mit Strom versorgen und so eine unterbrechungsfreie Stromversorgung gewährleisten.

Abbildung 1: Akku im Standby-Erhaltungsladezustand

• Kapazitätsentladungszustand

Bei der Kapazitätsentladung öffnet das Öffnerschütz K1 und die Schließerschütze KM und KC schließen. Der hochfrequente DC/DC-Akku-Boosting-Schaltkreis funktioniert. Die Batterie wird durch den DC/DC-Schaltkreis auf eine Spannung gebracht, die etwas höher ist als die Gleichrichterspannung, wodurch der Gleichrichter bei der Stromversorgung der Last ersetzt wird. Nach Abschluss der Entladung schaltet das System automatisch auf Konstantstromladung um, wobei das Konstantstrom-Ladeschaltungsmodul in Betrieb ist.

Abbildung 2: Akkupack im Kapazitätsentladungszustand

• Konstantstrom-Ladezustand

Nach der Kapazitätsentladung schaltet das System automatisch auf Konstantstromladung um. Das Hochfrequenz-DC/DC-Akkupack-Konstantstrom-Ladeschaltungsmodul passt den Ladestrom automatisch an den eingestellten Wert an, während der Originalgleichrichter für das Konstantstromladen verwendet wird. Da die Batteriespannung gegen Ende des Ladevorgangs ansteigt, nimmt der Ladestrom ab. Wenn der Strom unter den eingestellten Schwellenwert des Geräts fällt, beendet das System automatisch den Ladevorgang mit konstantem Strom. Das NC-Schütz K1 schließt, stoppt das Konstantstrom-Ladeschaltungsmodul des Hochfrequenz-DC/DC-Akkupacks und trennt KM und KC. Anschließend kehrt der Akku in den Standby-Erhaltungsladezustand zurück.

Abbildung 3: Akku im Konstantstrom-Ladezustand

Oben wird die Implementierung eines Kapazitätstestsystems auf Basis von DC/DC beschrieben. Die Lösung wird von Industrieherstellern weitgehend übernommen. DFUN hat beispielsweise eine umfassende Remote-Online-Kapazitätstestlösung entwickelt, die eine zentrale Fernsteuerung verteilter Standorte ermöglicht, was zeitsparend, bequem und zuverlässig ist.

DFUN KapazitätstestlösungZusätzlich zur Kapazitätstestfunktion umfasst es Funktionen zur Batterieüberwachung und Batterieaktivierung in Echtzeit, die eine Fernüberwachung und Wartung von Batteriepaketen rund um die Uhr ermöglichen.