[发明专利]蓄电池装置

说明书

技术领域

本发明涉及具有可以并联运行的蓄电池的蓄电池装置，并涉及根据本发明的蓄电池装置的运行方法。

背景技术

电池和尤其是蓄电池用于许多技术领域并且具体希望用于用电设备的就地能量供应。此外，电池或蓄电池用于无法获得公共能量供应的地方或用于仅获得不够可靠的公共能量供应的地方。尤其是将蓄电池用于移动应用，其中通过充电而成为可能的多次使用还允许在高能量消耗下长期使用。因此，蓄电池经常用于牵引操作和不间断的电力供应领域，例如叉式升降机、升降设备、高尔夫球车等。蓄电池还被广泛地用于汽车领域和安全设施领域。

极为常用的蓄电池的类型是例如通过硫化氢运行的铅-酸蓄电池。鉴于成本，这种类型的蓄电池与其它类型的蓄电池相比在能量储存上具有大容量。但是这些蓄电池中存在由于受充电状态控制的相对高的内电阻所导致的缺点，在供应连接到蓄电池的电系统时，蓄电池的容量不能被完全利用，尤其是在低于大约20％的额定容量的放电条件下发生大电流负载的时候。

实际上，这一缺点导致如果使用廉价的蓄电池，则为了保证所连接的电系统如预期一般运行，对于电系统预期的运行必须使用超尺寸的蓄电池，这是因为该运行通常需要与特性负载无关的合适恒定电压，并且该恒定电压仅允许在极窄的电压范围内变化。

在多数应用中，标准蓄电池彼此连接并联和/或串联运行作为蓄电池装置，该蓄电池装置被提供用于电系统的能量供应。在这些蓄电池装置中，可能也会出现问题，因为各个蓄电池经常具有不同的特性参数。例如老化状态、内电阻、容量等。而且，恰恰是廉价蓄电池除了开始就存在高内电阻之外，还在运行期间表现出内电阻的增加，该内电阻的增加相当高并且对蓄电池装置的质量特征有明显不利的影响。此外，它们的特征值经常分布在不希望的宽范围内。

缓解上述涉及内电阻的问题的一种方法如现有技术所示，包括选择蓄电池电压或蓄电池的端电压，使其明显高于电系统运行所需的电压，并且通过串联调节器将蓄电池电压降到所需的水平。该方法的缺点在于需要额外的和部分昂贵的电子元件并且由于变压损失了能量。

发明内容

因此本发明的目的是针对上述问题来改善这种类型的蓄电池及其装置。

作为解决方案，本发明提出根据权利要求1的蓄电池装置。

因此，首先可以仅仅通过两个蓄电池的互连而极大地改善蓄电池或蓄电池装置的容量的完全利用。彼此完全不同的内电阻是指具有大内电阻的蓄电池的内电阻是具有较小内电阻的蓄电池的内电阻的至少3倍，优选大约至少5倍，且最优选在大约5～25倍的范围内。廉价的铅-酸蓄电池具有大约7～12mΩ的内电阻，这对于容量约50Ah的蓄电池来说是大内电阻。另一方面，具有碱性电解质的蓄电池例如镍-镉蓄电池具有0.5mΩ或更小范围内的内电阻，该值被认为是小内电阻。但是，蓄电池本身的结构也影响内电阻，因此根据本发明，非常重要的是具有大内电阻的蓄电池与具有小内电阻的蓄电池可以并联运行。在昂贵的具有小内电阻的铅蓄电池中，存在具有棱柱形的或绕组的单元电池结构的密封吸附式玻璃纤维板阀控铅蓄电池(VRLA-AGM)。

内电阻限定了蓄电池电压在负载下即在电流消耗期间的下降程度。因此，在大电流消耗下，蓄电池的端电压与无负载电压相比明显下降。由于在蓄电池放电期间，它的端电压总是会随着放电逐渐增加而缓慢地下降，看起来具有大内电阻的蓄电池比具有小内电阻的蓄电池放电更快，即使它们的标称容量是相等的。仅通过本发明就可以克服这个问题，即通过将具有小内电阻的蓄电池与已经存在的具有大内电阻的蓄电池并联连接。依靠这种配置，可以直接实现该并联连接或者可以提供额外的控制手段，通过该控制手段可以控制该并联运行。例如可以在大电流放电状态期间优选从具有小内电阻的蓄电池进行能量供应，而在小电流消耗状态期间通过具有大内电阻的蓄电池连续地给该具有小内电阻的蓄电池再充电。因此，必须根据电系统的能量供应需要来选择两个蓄电池或蓄电池装置的容量。

优选地，所有的蓄电池具有相等的端电压，以便它们可以直接并联运行。可以获得能量供应的高可利用率，尤其是因为通过根据本发明的蓄电池可以更好地利用全部的储存容量。

可以用于大范围应用的蓄电池是铅-酸蓄电池。例如具有包含非固体电解质的常规结构的密封铅-酸蓄电池因其产品廉价以及易获得高容量而尤其突出。廉价的铅-酸蓄电池通常具有高内电阻。但是，当然也可以获得具有小内电阻的铅-酸蓄电池，但是它们比具有大内电阻的铅-酸蓄电池更昂贵。因此，通过此类蓄电池的适当组合，可以提高能量供应的可利用率。