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SuperCaps für die Medizintechnik

Kompakte und wartungsfreie DC-USV

3. Juli 2017, 13:08 Uhr | Apostolos Baltos

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Fortsetzung des Artikels von Teil 2

Hohe Stromstärken und flexibles Zellen-Balancing

Doppelschicht-Kondensatoren verfügen über eine hohe Leistungsdichte, das heißt sie können mit hohen Strömen be- und entladen werden, wodurch sich erfreulich kurze Ladezeiten und hohe Spitzen-Ausgangsleistungen erreichen lassen. Bei den UPSIC-USV-Lösungen hat das intelligente Power-Sharing am Eingang zur Folge, dass die vorgeschaltete AC/DC-Stromversorgung nicht überdimensioniert werden muss, sondern die Eingangsleistung konstant gehalten und entsprechend angepasst auf Last und SuperCap-Lader verteilt wird. Bei geringer Last am Ausgang fließt mehr Energie in den SuperCap-Lader und umgekehrt. Entsprechend hohe Ladeströme werden mit einem aktiven Shunting – einer speziellen Form des Balancing – bereits während des Ladevorgangs gleichmäßig auf die einzelnen SuperCap-Zellen verteilt.

Dieser Ladungsausgleich (Balancing) ist bei der Reihenschaltung von SuperCaps zwingend notwendig, da aufgrund produktionstechnisch bedingter Unterschiede in Kapazität und Innenwiderstand die einzelnen Zellen unterschiedliche Zellspannungen aufweisen und somit entsprechende Ausgleichsströme zwischen den einzelnen SuperCaps fließen würden. Bicker setzt je nach Applikation auch auf das passive Balancing, welches beispielsweise für die extern angeschlossenen Batteriepacks der UPSI-XXXX-Serie eingesetzt wird.

Energiespeicher-Techniken unter wirtschaftlichen Aspekten

Obgleich die schnellen SuperCaps wie dargestellt beeindruckende Eigenschaften und Einsatzmöglichkeiten für die unterbrechungsfreie Stromversorgung bieten, gilt es bei der Gesamtkonzeption eines Systems immer nach wirtschaftlichen und technologischen Aspekten das optimale Energiespeicher-System auszuwählen. Hierbei ist zunächst der Unterschied zwischen Energiedichte (in Wh/kg) und Leistungsdichte (in W/kg) von Bedeutung (Bild 4). Werden große Energiedichten und lange Überbrückungszeiten benötigt, lässt sich dies mit Doppelschicht-Kondensatoren unter Umständen nicht mehr wirtschaftlich sinnvoll lösen (großes Batteriepack-Volumen, hohe Kosten etc.).

Daher bietet Bicker neben den kompakten SuperCap-USVs auch weitere Lösungen mit externen Batteriepacks auf Basis von Lithium-Eisenphosphat (LiFePO4) oder extrem robusten Cyclon-Reinblei-Batteriezellen an. Darüber hinaus stehen Batteriepacks mit Hybrid-Energiespeichern zur Verfügung, die die Vorteile von Batterien und SuperCaps vereinen. Sie weisen eine deutlich höhere Lebensdauer als Li-Ionen oder Blei Akkus auf und haben eine ausgewogene Zusammenstellung aus Energie- und Leistungsdichte. Die UPSI-XXXX-Serie von Bicker bietet hierfür ein modulares USV-System mit umfangreicher Hard- und Softwarefunktionalität (Bild 5).

Individuelle Dimensionierung

Ein überdimensioniertes oder falsch ausgelegtes USV- und Stromversorgungssystem kann unnötig hohe Kosten verursachen. Um letztlich die richtige Entscheidung zu treffen, ist eine fundierte Applikationsanalyse und eine individuelle Design-In-Beratung hinsichtlich der Stromversorgungs- und USV-Einbindung unabdingbar – insbesondere in der Medizintechnik mit erhöhten Sicherheitsanforderungen und strengen internationalen Normen. Denn nur gemeinsam mit dem Kunden lässt sich die beste USV- und Stromversorgungslösung für eine spezifische Applikation finden und so ein sicheres und zuverlässiges Gesamtsystem realisieren.