WirelessCharger 3.0

Immer wenn die Bedingungen "Ladestart" erfüllt sind, beginnt der WirelessCharger 3.0 mit der Bereitstellung des Sollstroms, der im gewählten Betriebsmodus festgelegt wurde. Der MPU-Ausgangsstrom steigt sehr schnell an und durchläuft die Batterie, welche die Ladespannung einstellt (ein niedriger Ladezustand führt zu einem kleineren Innenwiderstand und zu einer kleineren Spannung). Die Ladespannung ist ein kontinuierliches Feedback für den Ladevorgang, um den anvisierten Sollstrom zu erreichen, solange die eingestellte Spannungsschwelle nicht erreicht wird. 

• Konstant-Stromphase (CC): Wenn die Batterie entladen wird, liefert die MPU den Sollstrom und die Ladespannung wird durch den internen Widerstand der Batterie eingestellt. Wenn die Batterie geladen wird, erhöht sich ihr interner Widerstand, wodurch die gemessene Ladespannung allmählich ansteigt.
• Spannungsschwelle: Dies ist der Dreh- und Angelpunkt, ab dem es wichtig ist, den Ladestrom zu reduzieren, um die Ladespannung zu begrenzen und um die Spannungsgrenze des Datenblatts der Batterie nicht zu überschreiten. Die Spannungsschwelle liegt in vielen Fällen in etwa bei der Spannung, die bei 80% Ladezustand erreicht wird.
• Konstant-Spannungsphase (CV): Wenn die Batterie mit mehr als 80% geladen ist, ist die Ladespannung kurz davor, die Spannungsschwelle zu überschreiten – dann verhält sich der WirelessCharger 3.0 wie ein Spannungsregler und reduziert den MPU-Stromausgang bei Bedarf, um die Ladespannung unter der Spannungsschwelle zu halten. Während des Ladevorgangs steigt der Innenwiderstand der Batterie immer weiter an, daher reduziert der WirelessCharger 3.0 den Ladestrom so lange, bis eine Stoppbedingung erfüllt ist. Das Aufladen während der CV-Phase ist langsamer.

Die sichersten empfohlenen Einstellungen sind diejenigen, die direkt zwischen einem Batteriemanagementsystem (BMS) und der MPU im Rahmen eines reinen BMS-Betriebs ausgetauscht werden: Die Batterie teilt dem Ladegerät über eine CAN-Kommunikation permanent mit, was sie benötigt. Andere Einstellungen sind möglich, indem andere Betriebsarten verwendet werden. Es ist wichtig, das Batteriehersteller-Datenblatt zu beachten und die empfohlenen Werte für den Ladestrom und die Ladespannung einzuhalten: dies schont die Lebensdauer der Batterie und Gefahrensituationen werden vermieden:

• Der eingestellte Ladestrom muss immer unter dem im Datenblatt der Batterie angegebenen maximalen Ladestromwert liegen.
• Die Einstellung der Spannungsschwelle sollte immer unter dem maximalen Spannungswert liegen, der im Datenblatt der Batterie angegeben ist.
• Die Einstellung der Überspannung sollte vorzugsweise unter dem im Datenblatt der Batterie angegebenen maximalen Spannungswert und bei einem Wert liegen, der immer über der Einstellung für den Spannungsschwellenwert liegt.

WirelessCharger 3.0 basiert auf Ladestationen, die mit allen MPUs kompatibel sind, unabhängig von Batterietypen, Fahrzeugtypen oder gewählten Betriebsarten. Dieselbe Ladestation kann eine Li-Ionen-Batterie aufladen, nachdem sie eine Blei-Säure-Batterie an einem anderen Fahrzeug im selben Werk geladen hat. 

Für die Bewertung der benötigten Anzahl an Ladestationen sollte nur die Gesamtzahl der Fahrzeuge und deren Ladebedarf berücksichtigt werden. 

Es gibt Anwendungen, die eine Ladestation für jedes Fahrzeug benötigen. Andere Anwendungen kommen mit einer Ladestation für vier Fahrzeuge zurecht. Im Schnitt kommen auf jede Ladestation zwei bis drei Fahrzeuge.

Das Batteriemanagementsystem (BMS) ist eine spezielle Hardware in allen Li-Ionen-Batterien. Es ist in Blei-Säure-Batterien nicht vorhanden. Es zielt unter anderem darauf ab, die Batteriezellen auszubalancieren und zu schützen, und in den meisten Fällen, um mit dem Ladegerät zu kommunizieren, um den richtigen Ladestrom für alle Ladezuständen zu erhalten, jede Gefahr der Batterie zu vermeiden und die Lebensdauer der Batterie zu maximieren. Die Kommunikation zwischen einem BMS und einem Ladegerät wird durch ein Protokoll definiert, das bis zur Definition bestimmter Bytes in einer festgelegten Reihenfolge reicht (z.B.: Strom, dann Spannung, dann Ladezustand, dann Temperatur, etc.) 

Ein Batterie mit einem CAN 2.0B-Anschluss kann mit WirelessCharger3.0 kompatibel sein oder auch nicht. CAN 2.0B-Anschluss: Es hängt alles von der Datendefinition (der Datenmatrix) ab, die mit den im Ladegerät eingebetteten Daten übereinstimmen sollte. Bei Bedarf kann die BMS-Datenmatrix aktualisiert werden (bitte wenden Sie sich an den Batterie-Lieferanten), um einer der Protokolloptionen des WirelessCharger 3.0 zu entsprechen. Alternativ kann das BMS über CAN 2.0B mit der SPS/VCU kommunizieren, so dass die SPS/VCU die MPU über Ethernet im SPS-Only-Modus anweist. 

Die vielen Protokolloptionen und die vielen Betriebsmodi des WirelessCharger 3.0 bieten Ihnen die maximale Bandbreite an Möglichkeiten für eine passende eigene Ladelösung. Sollten Ihre Anforderungen von den implementierten abweichen, wenden Sie sich bitte an uns, um weitere Möglichkeiten zu besprechen.

Volle Aufladung: dieser Ladevorgang dauert am Längsten. Er durchläuft die gesamten CC- und CV-Ladephasen, um am Ende des Ladevorgangs nahezu 100% Ladezustand zu erreichen. 

Gelegenheitsladung oder "In-Process"-Laden: es stehen zusätzliche Ladestationen zur Verfügung, um das Laden während eines relativ kurzen Zeitraums mit einem recht hohen Strom durchzuführen, wenn sich ein Fahrzeug zwischen zwei zu erledigenden Aufgaben im Leerlauf befindet. Die Vorteile eines schnell startenden Ladegeräts wie WirelessCharger 3.0 liegen auf der Hand, und es wird in der Regel für Akkus bevorzugt, die nicht zu mehr als 80% Ladezustand geladen werden. 

Zwischenladung: Der Ladevorgang ist so eingestellt, dass die Batterie teilweise geladen bleibt, da nur ein Bruchteil der Batteriekapazität genutzt werden soll (small Depth of Discharge (DoD)). Das Aufladen einer Batterie mit weniger als 80% Ladezustand könnte ihre Lebensdauer erheblich verbessern, erfordert jedoch häufigere Ladesequenzen, alle in der CC-Phase mit einer kürzeren Ladezeit (im Vergleich zum längeren Laden der CV-Phase). 

Die endgültige Wahl der Ladesequenz(en) hängt von vielen Faktoren ab, die mit den Anwendungsanforderungen und der beteiligten Hardware zusammenhängen. Sie ist spezifisch für jeden Anwendungstyp und jedes Fahrzeug-Design, aber es handelt sich hauptsächlich um ein Thema des System-Software-Managements.

Es gibt kein Magnetfeld um ein stationäres Pad herum, solange es nicht auf ein mobiles Pad gerichtet ist: das ist unmöglich. Eine Voraussetzung für die Inbetriebnahme des WirelessCharger 3.0 ist der Aufbau einer Kommunikation zwischen der Mobilelektronik (MPU) und der Ladestation (IPS), die nur dann durchgeführt werden kann, wenn zwei Pads korrekt zueinander ausgerichtet sind. Dabei handelt es sich um ein spezifisches Sicherheitsdesign des WirelessCharger 3.0, das unabhängig von einem Funksystem ist und somit im Betrieb keinen Funkstörungen unterliegt. 

Es gibt ein Magnetfeld um die Pads, wenn Energie übertragen wird. Da sich unsere Konstrukteure dessen bewusst sind, haben sie eine Feldstärke erarbeitet, die die gesetzlichen Grenzwerte und Empfehlungen, wie sie z.B. von der ICNIRP (Internationale Kommission für nichtionisierende Strahlung) im Jahr 2010 vorgegeben wurden, nicht überschreitet. 

Die ICNIRP-Empfehlung ist  weltweit anerkannt und die Grundlage für die meisten nationalen Gesetze und Normen. Die Felder sind nicht zu vergleichen mit Funkwellen, wie sie in der Funkkommunikation oder bei Mobiltelefonen auftreten: bei diesen handelt es sich um elektromagnetische Wellen, die dazu bestimmt sind, große Entfernungen zu überbrücken. Zu beachten ist auch, dass Magnetfelder, wie sie im WirelessCharger 3.0 zur Energieübertragung verwendet werden, an ihre Quelle gebunden sind, so dass sie immer auf die Nähe der Pads beschränkt sind.

Die meisten Batterietypen können mit dem WirelessCharger 3.0 verwendet werden (Blei-Säure, Li-Ionen-NMC, Li-Ionen-LFP usw.). Es können auch Batterien mit oder ohne Kommunikationsanschluss verwendet werden. Akkumulatoren können natürlich verwendet werden, da dies der passende Name sein sollte, da wir von wiederaufladbaren Energiespeicherlösungen sprechen, aber im Allgemeinen wird in der Industrie das Wort "Batterie" verwendet. Reden wir also weiterhin von "Batterien" statt von "Akkumulatoren". 

Einige wenige Batterien schränken die Lademöglichkeiten ein, indem sie ein zu aktivierendes Kommunikationsbyte (über CAN) vorschreiben und so die Betriebsmodi auf BMS-only-Modus oder BMS&PLC-Modus reduzieren.