DC/DC-Wandler für Batterie- und Superkondensator-Systeme
DC/DC-Wandler für batterie- und superkondensatorversorgte Systeme gleichen stark schwankende Speicherspannungen aus und stellen stabile Versorgungsspannungen für Steuerungen, Kommunikation, Sensorik und leistungsintensive Verbraucher bereit. Unsere kompakten und effizienten Stromversorgungslösungen unterstützen Batterie-, Superkondensator- und Hybridsysteme in Lagerautomation, mobilen Transportsystemen und tragbaren Geräten.
Stabile Versorgung bei schwankender Speicherspannung
Batterien und Superkondensatoren besitzen unterschiedliche elektrische Eigenschaften. Batterien speichern vergleichsweise viel Energie und eignen sich für eine kontinuierliche Versorgung über längere Zeiträume. Superkondensatoren können dagegen sehr schnell geladen und entladen werden und stellen kurzfristig hohe Leistungen bereit.
Während der Entladung verändert sich die Spannung beider Energiespeicher. Besonders bei Superkondensatoren kann sie über einen grossen Bereich absinken. Die angeschlossenen Steuerungen, Kommunikationssysteme und Verbraucher benötigen jedoch meist eine feste Versorgungsspannung.
Ein geeigneter DC/DC-Wandler muss deshalb auch bei stark schwankender Eingangsspannung einen stabilen Ausgang bereitstellen. Gleichzeitig sind ein hoher Wirkungsgrad, geringe Wärmeentwicklung, kompakte Abmessungen und je nach Anwendung Buck-Boost-Betrieb, Parallelschaltung oder galvanische Trennung erforderlich.
Längere Betriebszeit für superkondensatorbetriebene Lagerroboter
Ein international tätiger Hersteller von automatisierten Lager- und Transportsystemen setzt Superkondensatoren als Energiequelle für seine Transportroboter ein. Die Fahrzeuge übernehmen das automatische Ein- und Auslagern grosser Warenmengen und müssen im laufenden 24/7-Betrieb möglichst lange verfügbar bleiben.
Da der verfügbare Bauraum innerhalb der Roboter begrenzt ist, wurde ein besonders kompakter und leichter DC/DC-Wandler benötigt. Gleichzeitig sollte auch bei weit entladenen Superkondensatoren eine stabile 24-VDC-Versorgung aufrechterhalten werden.
Stabile 24 VDC bis zum Ende des Entladezyklus
Die Spannung eines Superkondensators sinkt während der Entladung kontinuierlich. Der 257LE-24-SD stellt selbst bei einer Eingangsspannung von nur 9 VDC weiterhin eine stabile Ausgangsspannung von 24 VDC bereit.
Dadurch kann die im Superkondensator gespeicherte Energie über einen grösseren Teil des Entladebereichs genutzt werden. Im konkreten System können die Transportroboter dadurch durchschnittlich bis zu zehn Minuten länger pro Zyklus betrieben werden.
Für automatisierte Lageranlagen mit hoher Fahrzeugauslastung bedeutet dies längere nutzbare Betriebszeiten und weniger Unterbrechungen für Lade- oder Wechselvorgänge.
Für diese Anwendung kommt der DC/DC-Wandler 257LE-24-SD zum Einsatz. Er erreicht einen Wirkungsgrad von bis zu 98 %, besitzt Abmessungen von 90 × 90 × 26 mm und wiegt lediglich 355 g.
Stabile 28-V-Versorgung für Transportshuttles in der Luftfahrtindustrie
Ein Hersteller von Transportshuttles für die Luftfahrtindustrie benötigt eine stabile 28-VDC-Versorgung für die elektrischen Systeme seiner Fahrzeuge.
Auf der Eingangsseite steht nominell eine Spannung von 24 VDC zur Verfügung. Abhängig von Ladezustand und Betriebszustand kann diese jedoch zwischen 20 VDC und 30 VDC variieren. Die Ausgangsspannung darf gleichzeitig nicht unter 27 VDC fallen.
Insbesondere während leistungsintensiver Bootvorgänge muss die Kommunikation zum Flugzeug zuverlässig bestehen bleiben. Ein kurzzeitiger Spannungseinbruch könnte dazu führen, dass Steuerungs- oder Kommunikationssysteme neu starten oder die Verbindung unterbrochen wird.
Für diese Anwendung wird der Buck-Boost-DC/DC-Wandler 257E-28-SD eingesetzt. Er kann die Eingangsspannung sowohl erhöhen als auch reduzieren und stellt dadurch über den gesamten vorgesehenen Eingangsspannungsbereich eine stabile 28-VDC-Ausgangsspannung bereit.
Mehr als 1 kW durch Parallelschaltung
Die angeschlossenen Verbraucher auf der 28-V-Seite benötigen zeitweise eine Gesamtleistung von mehr als 1 kW. Um den erforderlichen Ausgangsstrom bereitzustellen, werden drei DC/DC-Wandler parallelgeschaltet.
Die Parallelschaltung ermöglicht eine skalierbare Stromversorgung und verteilt die benötigte Leistung auf mehrere kompakte Wandlermodule.
Backup-Batterie für ungeplante Stillstände
In einigen Ausführungen des Systems wird zusätzlich eine Backup-Batterie eingesetzt. Sie übernimmt die Versorgung, wenn das Fahrzeug ungeplant stoppt und die Superkondensatoren bereits entladen sind oder nicht unmittelbar nachgeladen werden können.
Dadurch bleiben Kommunikations- und Steuerungssysteme auch in diesem Betriebszustand online. Je nach Auslegung übernimmt die Stromversorgung zusätzlich die geregelte Ladung oder Einbindung der Backup-Batterie.
Kompakte DC/DC-Wandler für tragbare Akkugeräte
Bei tragbaren, akkubetriebenen Geräten beeinflussen Grösse und Gewicht der Stromversorgung unmittelbar die Mobilität und Benutzerfreundlichkeit des Gesamtsystems.
Ein Kunde benötigt deshalb einen leistungsfähigen galvanisch getrennten DC/DC-Wandler, der möglichst wenig Bauraum beansprucht und das Gesamtgewicht der mobilen Anwendung nicht unnötig erhöht.
Für diese Anwendung wird der galvanisch getrennte DC/DC-Wandler 755-24-SD eingesetzt. Obwohl es sich um eine der grösseren Demke-Bauformen handelt, bietet er hohe Leistung bei vergleichsweise kompakten Abmessungen und geringem Gewicht.
Die galvanische Trennung entkoppelt Ein- und Ausgang elektrisch voneinander. Gleichzeitig schützt der robuste und vergossene Aufbau die Elektronik gegenüber mechanischen und klimatischen Belastungen.
So lässt sich auch in einer tragbaren Anwendung eine leistungsfähige und zuverlässige 24-VDC-Versorgung realisieren, ohne dass das Stromversorgungssystem den verfügbaren Bauraum oder das zulässige Gewicht unverhältnismässig belastet.
DC/DC-Wandler für Batterie-, Supercap- und Hybridsysteme
Unsere DC/DC-Wandler eignen sich für zahlreiche Systeme mit Batterien, Superkondensatoren oder kombinierten Energiespeichern. Dazu gehören unter anderem mobile Roboter, Transportsysteme, Backup-Versorgungen, Ladeeinrichtungen, tragbare Geräte und industrielle Speichersysteme.
Je nach Anwendung können Eingangsspannungsbereich, Ausgangsspannung, Leistung, Buck-Boost-Funktion, galvanische Trennung, CC/CV-Regelung und Parallelschaltung angepasst werden.
DC/DC-Wandler passend zu deinem Energiespeichersystem
Batterie- und Superkondensator-Systeme unterscheiden sich hinsichtlich Spannungsverlauf, Leistungsspitzen, Ladezustand, Ausgangsspannung, Bauraum und thermischen Anforderungen. Wir prüfen deine Anwendung und und besprechen, ob sich ein bestehender DC/DC-Wandler eignet oder eine angepasste Lösung erforderlich ist.
FAQs
Du hast Fragen? Wir haben Antworten!
Warum eignen sich Buck-Boost-Wandler besonders für Batterie- und Superkondensator-Systeme?
Die Spannung von Batterien und insbesondere Superkondensatoren verändert sich während des Lade- und Entladevorgangs. Buck-Boost-Wandler können die Eingangsspannung sowohl erhöhen als auch reduzieren und dadurch eine stabile Ausgangsspannung bereitstellen, auch wenn die Speicherspannung über oder unter der benötigten Versorgungsspannung liegt.
Warum kann ein DC/DC-Wandler die nutzbare Betriebszeit eines Superkondensator-Systems verlängern?
Ein DC/DC-Wandler mit weitem Eingangsspannungsbereich kann die im Superkondensator gespeicherte Energie über einen grösseren Teil des Entladebereichs nutzbar machen. In unserem Lagerroboter-Projekt ermöglicht dies durchschnittlich bis zu zehn Minuten zusätzliche Betriebszeit pro Zyklus.
Was ist der Unterschied zwischen Batterie und Superkondensator bei der Stromversorgung?
Batterien speichern vergleichsweise viel Energie und eignen sich für eine kontinuierliche Versorgung über längere Zeiträume. Superkondensatoren können dagegen sehr schnell geladen und entladen werden und kurzfristig hohe Leistungen bereitstellen. Beide Speichertechnologien stellen unterschiedliche Anforderungen an die nachgeschaltete Stromversorgung.
Wie lässt sich eine stabile Ausgangsspannung bei sinkender Speicherspannung sicherstellen?
Ein DC/DC-Wandler regelt die schwankende Speicherspannung auf die benötigte Ausgangsspannung. Sinkt die Eingangsspannung während der Entladung unter die erforderliche Ausgangsspannung, kann ein geeigneter Buck-Boost-Wandler die Spannung anheben und weiterhin eine stabile Versorgung bereitstellen.
Können DC/DC-Wandler für Leistungen über 1 kW parallelgeschaltet werden?
Ja. Bei dafür ausgelegten DC/DC-Wandlern kann die Ausgangsleistung durch Parallelschaltung mehrerer Geräte erhöht werden. In unserem Transportshuttle-Projekt werden drei Wandler parallel betrieben und stellen gemeinsam mehr als 1 kW Ausgangsleistung bereit.
Kann ein DC/DC-Wandler auch eine Backup-Batterie einbinden oder laden?
Ja, je nach Auslegung der Stromversorgung. DC/DC-Wandler mit geeigneter Regelung können eine Backup-Batterie in das Versorgungskonzept einbinden und je nach Anwendung auch eine geregelte Ladefunktion übernehmen. Im Normalbetrieb kann die Batterie geladen werden und bei Ausfall der Hauptversorgung die Versorgung kritischer Systeme übernehmen.
Welche Rolle spielen Wirkungsgrad, Gewicht und Bauraum bei mobilen Energiespeichersystemen?
Ein hoher Wirkungsgrad reduziert Energieverluste und Wärmeentwicklung, während kompakte Abmessungen und geringes Gewicht die Integration in mobile Systeme erleichtern. Das ist besonders bei Robotern, Transportshuttles und tragbaren Geräten wichtig, bei denen Batteriekapazität, Bauraum und Gesamtgewicht begrenzt sind.
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