Das Laden von Batterien ist ein komplexer elektrochemischer Prozess, bei dem die entladene elektrische Energie aus dem Stromnetz wieder aufgefüllt werden muss. Die Qualität des Ladevorgangs ist entscheidend für die Gesundheit und Langlebigkeit von Batterien. Daher spielen Batterieladegeräte eine Schlüsselrolle für die Lebensdauer und Leistung heutiger Industriebatterien.

Ein Batterieladegerät ist ein elektrisches/elektronisches Gerät, das die eingehende Netzwechselspannung in eine geregelte Gleichspannung umwandelt, um den Ladebedarf der jeweiligen Batterie zu decken (siehe Abb. 1).

Obwohl der heutige industrielle Batterielademarkt von Ferro-Resonanz- und SCR-Ladegeräten dominiert wird , die es seit vielen Jahren gibt, machen neue Hochfrequenz-Batterieladetechnologien Fortschritte in den Märkten für industrielle Batterieladegeräte. Dies liegt an den höheren Wirkungsgraden und kleineren Größen und Gewichten, die ein Hochfrequenzladegerät gegenüber ferroresonanten und SCR-Typen bietet.

Hochfrequenz-Ladegeräte:

Ein Frequenz-Batterieladegerät ist eine Klasse von Netzteilen, die vollständig steuerbare, etikettierbare Schaltleistungsgeräte enthalten, z. B. MOSFETs und IGBTs, und daher bei Frequenzen arbeiten können, die viel höher sind als Netzfrequenzen (wenige kHz bis 100 kHz). Im Gegensatz zu SCRs, bei denen es sich um halbgesteuerte Geräte mit unkontrollierbarem Abschalten handelt, können MOSFETs und IGBTs jederzeit vollständig ein- und ausgeschaltet werden, was eine präzise Steuerung des Ladeausgangs ermöglicht.

Ein typisches Hochfrequenz-Batterieladegerät enthält einen Front-End-AC/DC-Gleichrichter zum Erzeugen einer ungeregelten DC-Eingangsspannung, einen Hochfrequenz(HF)-Leistungswandler, der den Eingangs-DC-Eingang in eine hochfrequente AC-Spannung umwandelt, einen Hochfrequenz-Trenntransformator, um eine Ausgangsisolation bereitzustellen sowie eine Spannungsabwärtsfunktion und einen Ausgangsgleichrichter und eine Filterstufe, um eine gleichmäßige Ausgangsgleichspannung mit sehr geringer Welligkeit zu erzeugen (siehe Abb. 5). Pulsweitenmodulation

(PWM) wird im Allgemeinen verwendet, um die Ausgangsleistung des Ladegeräts zu regeln, wobei das Tastverhältnis des Schaltleistungsgeräts (Verhältnis von Einschaltzeit zu Schaltzeit) gesteuert wird, um den Ausgangsstrom und/oder die Ausgangsspannung des Ladegeräts zu steuern.

Der Hauptvorteil von Hochfrequenz-Batterieladegeräten gegenüber Ferro- und SCR-Ladegeräten ist die erhebliche Größen- und Gewichtsreduzierung des Trenntransformators und die daraus resultierende Verbesserung des Transformatorwirkungsgrads. Beachten Sie, dass die Größe eines Trenntransformators umgekehrt proportional zur Betriebsfrequenz ist, dh je höher die Betriebsfrequenz, desto kleiner die Transformatorgröße. Beispielsweise ist ein Hochfrequenztransformator, der bei 60 kHz arbeitet, im Idealfall 10.000-mal kleiner als ein Niederfrequenztransformator mit 60 Hz und viel effizienter.

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