AT508279A1

AT508279A1 - METHOD AND ARRANGEMENT FOR CHARGING BATTERIES

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Publication number: AT508279A1
Application number: AT0074809A
Authority: AT
Original assignee: Net Neue En Technik Gmbh
Priority date: 2009-05-14
Filing date: 2009-05-14
Publication date: 2010-12-15

Description

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Die Erfindung betrifft ein Verfahren sowie eine Anordnung zum Aufladen von in Serie geschalteten Batterien von Batteriepacks von Elektrofahrzeugen bzw. Hybridfahrzeugen.The invention relates to a method and an arrangement for charging series-connected batteries of battery packs of electric vehicles or hybrid vehicles.

Fahrzeuge mit Elektroantrieb oder Hybridantrieb werden aus Um-weltschutzgründen bzw. aus Gründen einer möglichst effizienten Nutzung von Energie immer interessanter. Besonderes Augenmerk wird dabei auf die Entwicklung von langlebigen aufladbaren Batterien (Akkumulatoren) sowie Steuersystemen gelegt.Vehicles with electric drive or hybrid drive are becoming increasingly interesting for environmental protection reasons or for reasons of the most efficient use of energy. Particular attention is paid to the development of long-lasting rechargeable batteries and control systems.

So ist beispielsweise in der US 2007/0284159 Al ein Speicherbatteriesystem mit zwei Batteriemodulen vorgeschlagen worden, wobei das eine Batteriemodul speziell für Niedriglast-Bedingungen ausgelegt und langsam aufzuladen ist, wogegen das andere Batteriemodul für ein rasches Aufladen geeignet ist. Die Steuerung ist nun derart vorgesehen, dass immer dann, wenn keine Aufladung von außen erfolgt, ein Umladen von einem Batteriemodul zum anderen vorgesehen wird.For example, US 2007/0284159 A1 has proposed a storage battery system with two battery modules, wherein the one battery module is designed especially for low-load conditions and is to be charged slowly, whereas the other battery module is suitable for rapid charging. The control is now provided such that whenever there is no charge from the outside, a transfer from one battery module to another is provided.

In der EP 1 462 299 Bl ist andererseits ein Batteriesystem für Elektrofahrzeuge beschrieben, bei dem mehrere Batteriepacks, je mit einer eigenen elektronischen Steuereinheit, vorgesehen sind, wobei ein „Master/Slave"-Betrieb vorgesehen ist, in dem eine elektronische Steuereinheit als „Master" dient, der die anderen Steuereinheiten, die „Slaves", beim Anhalten des Fahrzeugs abschaltet, beim Starten jedoch wieder einschaltet; hierdurch soll der Stromverbrauch der Steuereinheiten reduziert werden. Üblicherweise sind in Batteriepacks von Elektrofahrzeugen bzw. Hybridfahrzeugen mehrere einzelne Batterien in Serie geschaltet, wobei beispielsweise sechs 12V-Batterien insgesamt ein Batteriepack mit einer Ausgangsspannung von 72V Gleichspannung ergeben. (Es sei erwähnt, dass hierin der mittlerweile in der Technik geläufigere Ausdruck „Batterie" bzw. „aufladbare" oder „nachladbare Batterie" anstatt des Ausdrucks „Akkumulator" verwendet wird, wobei dann auch im Weiteren von Batterieladegeräten in diesem Sinn die Rede sein wird). Üblicherweise werden derartige Batteriepacks als solche (wieder) aufgeladen, d.h. es wird beispielsweise ein derartiges 72V-Bat- teriepack an ein Batterieladegerät für 72V angeschlossen, um das Batteriepack wieder aufzuladen. Dies ist naheliegend, da ja umgekehrt auch alle Batterien eines solchen Batteriepacks in Serie geschaltet die Ausgangsspannung an den jeweiligen Antriebsmotor abgeben, die Batterien des Batteriepacks somit als eine Einheit angesehen werden. Überraschend hat sich jedoch bei Untersuchungen gezeigt, dass beim Nachladen von Batterien eines Batteriepacks mit der gesamten Spannung eine gleichmäßige Durchladung der einzelnen, in Serie geschalteten Batterien nicht sichergestellt wird. Es kommt vielmehr immer wieder vor, dass einzelne Batterien keine volle Ladung erhalten, etwa zufolge eines höheren Innenwiderstands, und so beim Nachladen des Batteriepacks als Ganzes „hängen" bleiben; im Betrieb hat dies dann eine frühzeitige Entladung dieser Batterie und somit eine elektrische Anlage insgesamt mit verringerter Effizienz zufolge, abgesehen von einer möglichen Verkürzung der Batterie-Lebensdauer.In EP 1 462 299 B1, on the other hand, a battery system for electric vehicles is described in which a plurality of battery packs, each with its own electronic control unit, are provided, wherein a "master / slave" operation is provided in which an electronic control unit is designated as "master" ; is used, which switches off the other control units, the "Slaves", when stopping the vehicle, but at start again; This should reduce the power consumption of the control units. Typically, in battery packs of electric vehicles or hybrid vehicles, several individual batteries are connected in series, for example, six 12V batteries result in a total battery pack with an output voltage of 72V DC. (It should be noted that the term "battery" or "rechargeable" or "rechargeable battery", which is now more commonly used in the art, is used instead of the term "accumulator", which will also be referred to hereinafter as battery chargers in this sense ). Usually, such battery packs are (re) charged as such, i. For example, such a 72V battery pack is connected to a 72V battery charger to recharge the battery pack. This is obvious, since, conversely, all batteries of such a battery pack connected in series deliver the output voltage to the respective drive motor, the batteries of the battery pack are thus regarded as a unit. Surprisingly, however, has been shown in studies that when recharging batteries of a battery pack with the entire voltage uniform charge of each, connected in series batteries is not guaranteed. Rather, it happens again and again that individual batteries are not given a full charge, for example because of a higher internal resistance, and so when reloading the battery pack as a whole "hang "stay; In operation, this will result in premature discharge of this battery, and thus an overall electrical system with reduced efficiency, except for a possible reduction in battery life.

Aufgabe der Erfindung ist es nun, diesem Nachteil abzuhelfen und ein Verfahren sowie eine Anlage zum Aufladen bzw. Nachladen von aufladbaren Batterien eines Batteriepacks von Elektrofahrzeugen oder Hybridfahrzeugen vorzusehen, wobei eine gleichmäßige, adäquate Aufladung aller Batterien des Batteriepacks erreicht werden kann. In der Folge soll mit einer derartigen effizienten Ladung der Batterien auch eine erhöhte Lebensdauer der Batterien erzielt werden.The object of the invention is therefore to remedy this disadvantage and to provide a method and a system for charging or recharging of rechargeable batteries of a battery pack of electric vehicles or hybrid vehicles, with a uniform, adequate charging of all batteries of the battery pack can be achieved. As a result, such an efficient charging of the batteries should also increase the life of the batteries.

Zur Lösung dieser Aufgabe sieht die Erfindung ein Verfahren bzw. eine Anlage wie in den unabhängigen Ansprüchen definiert vor. Vorteilhafte Ausführungsformen und Weiterbildungen sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.To solve this problem, the invention provides a method and a system as defined in the independent claims. Advantageous embodiments and further developments are specified in the dependent claims.

Die Erfindung geht von der Überlegung aus, dass das jeweilige Batteriepack in einzelne Batterien oder in Untergruppen von beispielsweise zwei oder drei Batterien unterteilt wird, und dass eine Ladung dieser einzelnen Batterien bzw. dieser Untergruppen mit Hilfe von eigenen, angepassten Lademitteln - parallel -durchgeführt wird. Es erfolgt somit eine „verteilte" Auf- bzw. Nachladung der einzelnen Elemente des Batteriepacks, wobei im Zuge dieser verteilten Aufladung eine effiziente Ladung der Batterien ermöglicht wird, was wiederum zu einer hohen Lebensdauer der einzelnen Batterien führt. Dabei hat sich gezeigt, dass eine gleichmäßige Durchladung der Batterien des Batteriepacks insgesamt in vorteilhafter Weise erzielt werden kann, wenn jeweils zwei Batterien zu einer Untergruppe zusammengeschaltet werden, etwa wenn im bereits angesprochenen Beispiel einer Anlage mit sechs 12V-Batterien, zur Erzielung eines 72V-Batteriepacks, jeweils zwei Batterien mit einer addierten Spannung von 24V mit Hilfe eines zugehörigen Lademittels aufgeladen werden. Denkbar ist es aber selbstverständlich auch, jede einzelne Batterie des Batteriepacks gesondert, mit Hilfe eines eigenen Lademittels, auf die volle Batteriespannung (z.B. 12V) aufzuladen.The invention is based on the consideration that the respective battery pack is subdivided into individual batteries or into subgroups of, for example, two or three batteries, and that a charge of these individual batteries or subgroups is carried out in parallel by means of their own, adapted charging means , There is thus a "distributed " Charging or recharging of the individual elements of the battery pack, in the course of this distributed charging an efficient charging of the batteries is possible, which in turn leads to a long life of the individual batteries. It has been shown that a uniform charge of the batteries of the battery pack can be achieved in total advantageously when two batteries are connected together to form a subgroup, such as in the already mentioned example of a system with six 12V batteries, to achieve a 72V Battery packs, each two batteries are charged with an added voltage of 24V using an associated charging means. Of course, it is also conceivable to charge each individual battery of the battery pack separately, with the aid of its own charging means, to the full battery voltage (for example 12V).

Die vorstehenden Spannungsangaben sind dabei selbstverständlich nur beispielhaft, und es sind auch andere Batteriespannungen bzw. Gesamtspannungswerte von Batteriepacks denkbar. Die Nachladung bzw. Aufladung der einzelnen Batterien bzw. Batterie-Untergruppen kann mit Hilfe von gesonderten Ladegeräten erfolgen, jedoch auch mit Hilfe eines gemeinsamen Ladegeräts mit mehreren parallelen Ausgängen, mit denen die einzelnen Batterien bzw. Batterie-Untergruppen verbunden werden. Eine andere, energietechnisch besonders vorteilhafte Möglichkeit besteht darin, die einzelnen Batterien bzw. Batterie-Untergruppen mit Hilfe von gesonderten Zwischen- bzw. Pufferbatterien aufzuladen. Diese Pufferbatterien werden in einer vorteilhaften Ausführungsform von einem Energieträger mit erneuerbarer Energie, z.B. Photovoltaik, Windkraft oder Wasserkraft etc., gespeist, wobei aber selbstverständlich im Prinzip auch eine Speisung aus dem öffentlichen Netz denkbar ist. Weiters ist es hier zur Erzielung entsprechender Ladekapazitäten zweckmäßig, wenn jeweils mehrere Pufferbatterien in Serie zu einer Lademittel-Einheit zusammengeschaltet werden, mit deren Hilfe eine einzelne Batterie bzw. eine Batterie-Untergruppe des Batteriepacks geladen wird. Als Beispiel sei hier im Hinblick auf die vorstehend beispielhaft genannte 72V-Anlage mit sechs 12V-Batterien ein Zusammenschalten von drei 12V-Pufferbatterien zu einer 36V-Pufferbatterie-Einheit zum Laden jeweils einer Serienschaltung von zwei 12V-Batterien des Batteriepacks genannt.The above voltage specifications are of course only exemplary, and there are also other battery voltages or total voltage values of battery packs conceivable. The recharging or charging of the individual batteries or battery subgroups can be done with the help of separate chargers, but also with the help of a common charger with multiple parallel outputs, with which the individual batteries or battery subgroups are connected. Another possibility, which is particularly advantageous in terms of energy, is to charge the individual batteries or battery subassemblies with the aid of separate intermediate or backup batteries. These backup batteries are, in an advantageous embodiment, powered by a renewable energy source, e.g. Photovoltaic, wind or hydropower, etc., fed, but of course, in principle, a supply from the public network is conceivable. Furthermore, it is expedient here to achieve appropriate charging capacities, if in each case a plurality of buffer batteries are connected in series to a charging means unit, with the aid of a single battery or a battery subset of the battery pack is loaded. By way of example, with regard to the 72V system exemplified above with six 12V batteries, mention may be made of interconnecting three 12V backup batteries to one 36V backup battery unit for respectively charging a series connection of two 12V batteries of the battery pack.

Im Zuge der Steuerung oder Regelung des Ladens der Batterien wird dann der Ladevorgang im Hinblick auf das Erreichen der Bat- terieladung, z.B. einer vorgegebenen Spannung, die etwas über der Nennspannung liegt (z.B. der 2x 12V (24V) der Batterie-Untergruppe) überwacht, damit bei Erreichen dieses Voll-Ladezu-stands der Ladevorgang abgeschaltet wird. Die Pufferbatterien können beispielsweise Teil einer Ladestation an einer Tankstelle oder aber in einem Unternehmen mit einem entsprechenden Fuhrpark sein.In the course of controlling or regulating the charging of the batteries, the charging process is then carried out with regard to the achievement of the battery charge, e.g. a predetermined voltage slightly above the rated voltage (e.g., the 2x12V (24V) of the battery subset) to shut off charging upon reaching this full charge state. The backup batteries may for example be part of a charging station at a gas station or in a company with a corresponding fleet.

Im Fall von solchen Pufferbatterien als Lademittel oder aber auch im Fall von nicht fest eingebauten Ladegeräten weisen die einzelnen Batterien bzw. die Batterie-Untergruppen zweckmäßig Anschlüsse, die von außen zugänglich sind, zum Verbinden mit diesen Lademitteln, also Pufferbatterien oder Ladegeräten, auf. Dabei kann den Anschlüssen auch ein DC-Trenner zugeordnet sein, der von der Ladesteuerung bzw. -regelung bei erfolgter Aufladung der Batterien angesteuert wird, um die Verbindung zu trennen.In the case of such backup batteries as charging means or even in the case of non-built-in chargers, the individual batteries or battery subgroups expedient connections that are accessible from outside, for connecting to these charging means, ie backup batteries or chargers on. In this case, the connections can also be assigned a DC disconnector, which is controlled by the charge control or regulation when the batteries have been charged, in order to disconnect the connection.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand von besonders bevorzugten Ausführungsbeispielen, auf die sie jedoch nicht beschränkt sein soll, und unter Bezugnahme auf die Zeichnung noch weiter erläutert. In der Zeichnung zeigen im Einzelnen:The invention will be explained below with reference to particularly preferred embodiments, to which it should not be limited, and with reference to the drawings. In detail in the drawing:

Fig. 1 schematisch eine Anordnung eines Batteriepacks mit beispielsweise sechs Einzelbatterien und einem einzigen zugeordneten Ladegerät, mit dem ein Auf- bzw. Nachladeverfahren gemäß Stand der Technik durchgeführt werden kann;1 schematically shows an arrangement of a battery pack with, for example, six individual batteries and a single associated charger, with which a loading or Nachladeverfahren according to the prior art can be performed;

Fig. 2 in einem vergleichbaren Schema eine Anordnung mit einzeln aufladbaren bzw. nachladbaren Batterien eines Batteriepacks, mit gesonderten Ladegeräten für die einzelnen Batterien;FIG. 2 shows, in a comparable scheme, an arrangement with individually rechargeable or rechargeable batteries of a battery pack, with separate charging devices for the individual batteries; FIG.

Fig. 3 ein vergleichbares Schema einer Anordnung mit sechs Einzelbatterien eines Batteriepacks, wobei jeweils zwei Einzelbatterien zu einer Untergruppe zusammengefasst sind, die durch ein zugeordnetes gesondertes Ladegerät aufgeladen wird; und3 shows a comparable scheme of an arrangement with six individual batteries of a battery pack, wherein in each case two individual batteries are combined to form a sub-group, which is charged by an associated separate charger; and

Fig. 4 ebenfalls schematisch eine Anordnung eines Batteriepacks mit sechs Einzelbatterien, nun jedoch in Verbindung mit einer Gruppe von Pufferbatterien als Lademittel, die durch herkömmliche Energieträger aufgeladen werden, und die zum Nachladen von • · · • · • · ··Fig. 4 also schematically shows an arrangement of a battery pack with six individual batteries, but now in conjunction with a group of backup batteries as charging means, which are charged by conventional energy sources, and for reloading of • • · • · • · ··

• · «· ·#· t·· • · · · • · ··· ··· - 5 -• · · · · · # · t ·· · · · · · · ··· ···

Untergruppen der Batterien des Batteriepacks eingesetzt werden.Subgroups of batteries of the battery pack can be used.

In Fig. 1 sind mehrere wiederaufladbare bzw. nachladbare einzelne Batterien 1.1-1.6 (nachstehend auch kurz l.i, mit i=l-6) gezeigt, die in Serie geschaltet sind, und die zusammen in an sich herkömmlicher Weise ein Batteriepack 2 für ein Elektro- oder Hybridfahrzeug (nicht gezeigt) bilden. An dieses Batteriepack 2 ist ein Ladegerät 3 angeschaltet, welches das Batteriepack 2 insgesamt, also die gesamte Serienschaltung aller beispielsweise sechs einzelnen Batterien l.i, aufladen soll. Beispielsweise sei angenommen, dass die einzelnen Batterien l.i für eine Gleichspannung von 12V ausgelegt sind, so dass die Batteriepack-Anlage eine Gesamt-Spannung von 72V hat; dementsprechend muss das Ladegerät 3 für eine derartige 72V-Anlage ausgelegt sein. Dabei kann es beispielsweise wechselstromseitig an eine 230V-Stromquelle angeschlossen werden (z.B. an das öffentliche Netz), und der Ladestrom kann 16A betragen.In Fig. 1, a plurality of rechargeable or rechargeable individual batteries are shown 1.1-1.6 (hereinafter also short li, with i = 1-6), which are connected in series, and together in a conventional manner a battery pack 2 for an electric or hybrid vehicle (not shown). At this battery pack 2, a charger 3 is turned on, which is the battery pack 2 in total, so the entire series connection of all six individual batteries l.i, to charge. For example, assume that the individual batteries 1i are designed for a DC voltage of 12V, so that the battery pack system has a total voltage of 72V; Accordingly, the charger 3 must be designed for such a 72V system. For example, it may be connected to a 230V power source on the AC side (e.g., the public grid), and the charging current may be 16A.

Mit den Hauptklemmen 4, 5 des Batteriepacks 2, mit denen das Ladegerät 3 verbunden ist, ist weiters ein schematisch gezeigter elektrischer Antrieb 6 (Motor/Generator) eines Kraftfahrzeugs sowie eine Steuer- bzw. Regeleinheit 7 für die Steuerung bzw. Regelung des Ladevorgangs angeschlossen. Von dieser Steuer- bzw. Regeleinheit 7 erfolgt über ein nicht näher veranschaulichtes Schütz oder dergl. Schalter ein Abschalten des eigentlichen Ladegeräts 3, wenn das Batteriepack 2 ausreichend aufgeladen ist.With the main terminals 4, 5 of the battery pack 2, with which the charger 3 is connected, also a schematically shown electric drive 6 (motor / generator) of a motor vehicle and a control unit 7 for the control or regulation of the charging process is connected , From this control or regulating unit 7 via a contactor or the like, which is not illustrated in any more detail, a switch-off of the actual charging device 3 occurs when the battery pack 2 is sufficiently charged.

Wie sich gezeigt hat, können bei einer derartigen „globalen" Ladung von Batterieanlagen oder Batteriepacks 2 ungleichmäßige Aufladungen der einzelnen Batterien l.i auftreten, etwa aufgrund von unterschiedlichen Innenwiderständen der Batterien, und es kann nicht gewährleistet werden, dass alle Batterien l.i in gleicher Weise durchgeladen werden. Dadurch kann in weiterer Folge auch die Lebensdauer der Batterien l.i oder Batteriepacks 2 verkürzt werden.As it has been shown, in such a "global " Charging battery systems or battery packs 2 Uneven charging of the individual batteries l.i may occur, for example because of different internal resistance of the batteries, and it can not be guaranteed that all batteries l.i are charged in the same way. As a result, the service life of the batteries l.i or battery pack 2 can be shortened as a result.

In Fig. 2, 3 und 4 sind nun schematisch Anordnungen mit vergleichbaren Batteriepacks 2, z.B. ebenfalls mit jeweils sechs Einzelbatterien 1.1-1.6, veranschaulicht, wobei jedoch anders als gemäß Fig. 1 eine „verteilte" Aufladung der einzelnen Batte- • · · · · ··· · * · · · · · · · ··· ··· • · 9 9999 99 9 9 9 9 9 9 9 9 9 ·· 99 9 99 999 999 - 6 - rien 1.1-1.6 vorgesehen ist.Referring now to Figs. 2, 3 and 4, there are shown schematically arrangements with comparable battery packs 2, e.g. also with in each case six individual batteries 1.1-1.6, wherein, however, different from the one shown in FIG. 1, a "distributed". Charging each battery • 9999 99 9 9 9 9 9 9 9 9 ·· 99 9 99 999 999 - - - • · · · · · · ··········································· 6 - rien 1.1-1.6 is provided.

Dabei können die einzelnen Batterien l.i je für sich, mit einem eigenen Ladegerät 13.1-13.6 aufgeladen werden, wie in Fig. 2 dargestellt ist. Es ist aber auch denkbar, s. Fig. 3, jeweils mehrere Batterien, z.B. zwei Batterien 1.1 und 1.2, 1.3 und 1.4, 1.5 und 1.6, zu Untergruppen 20, 21 und 22 von Einzelbatterien zusammenzufassen, wobei dann jeweils ein Ladegerät 23.1, 23.2, 23.3 diesen Untergruppen 20, 21, 22 zugeordnet ist.In this case, the individual batteries l.i each be charged with its own charger 13.1-13.6, as shown in Fig. 2. But it is also conceivable, s. Fig. 3, each a plurality of batteries, e.g. two batteries 1.1 and 1.2, 1.3 and 1.4, 1.5 and 1.6, to form subgroups 20, 21 and 22 of individual batteries, in which case each one charger 23.1, 23.2, 23.3 these subgroups 20, 21, 22 is assigned.

Gleichspannungsseitig können die Ladegeräte 13.i (mit i=l-6) bzw. 23.i (mit i=l-3) dann die jeweils erforderliche Spannung haben (z.B. 12V oder 24V Gleichstrom), wogegen sie wechselstromseitig wieder für einen Anschluss an ein 230V-Netz geeignet sein können. Der Ladestrom, für den die Ladegeräte 13.i bzw. 23.i ausgelegt sind, kann beispielsweise für eine Stromstärke von 10-250A, aber auch mehr, ausgelegt sein.On the DC voltage side, the chargers 13.i (with i = 1-6) or 23.i (with i = 1-3) can then have the respectively required voltage (eg 12V or 24V DC), whereas they can again be connected to the AC side a 230V network may be suitable. The charging current for which the chargers are designed 13.i and 23.i, for example, for a current of 10-250A, but also be designed more.

Es sei hier darauf hingewiesen, dass die angegebenen Zahlen und Beispiele, insbesondere betreffend die Spannungs- und Stromwerte für die einzelnen Batterien l.i und für die verschiedenen Ladegeräte, nur Beispiele sind, und dass die Strom- bzw. Spannungswerte je nach Anwendung, insbesondere auch je nach den einzelnen aufladbaren Batterien l.i des jeweiligen Batteriepacks 2 und ihrer Anzahl, differieren können.It should be noted here that the numbers and examples given, in particular with regard to the voltage and current values for the individual batteries li and for the various chargers, are only examples, and that the current or voltage values depending on the application, especially depending according to the individual rechargeable batteries li of the respective battery pack 2 and their number, may differ.

In Fig. 3 ist weiters mit einer strichlierten Linie in Zusammenhang mit den Ladegeräten 23.i (mit i=l, 2, 3) noch angedeutet, dass als gemeinsames Ladegerät ein kompaktes einheitliches Ladegerät 23, jedoch mit verschiedenen Unterteilungen bzw. Parallel-Ausgängen, wie aus der Zeichnung ersichtlich, zum Anschluss bzw. Aufladen der Batterie-Untergruppen 20, 21, 22 vorgesehen sein kann. Ähnliches gilt auch für die Ausführungsform gemäß Fig. 2, wo die Ladegeräte 13.1-13.6 zu einem einheitlichen Ladegerät zusammengefasst sein können, das dann entsprechend mehr parallele Ausgänge zum Laden der einzelnen Batterien l.i, mit i=l-6, aufweist .In Fig. 3 is further indicated by a dashed line in connection with the chargers 23.i (with i = l, 2, 3), that as a common charger, a compact unitary charger 23, but with different subdivisions or parallel outputs as can be seen from the drawing, for connection or charging of the battery sub-groups 20, 21, 22 may be provided. The same applies to the embodiment of FIG. 2, where the chargers 13.1-13.6 can be combined to form a single charger, which then has correspondingly more parallel outputs for charging the individual batteries l.i, with i = 1-6.

Zu erwähnen ist weiters, dass auch bei den Anordnungen gemäß Fig. 2 und 3 ein einzelnes Ladegerät 3 gemäß Fig. 1 vorhanden • · · • · · · • · · - ···· • · · · · ·· ·· ·It should also be mentioned that even with the arrangements according to FIGS. 2 and 3, a single charger 3 according to FIG. 1 is present.

7 • · sein kann; etwa um beim Betrieb des Fahrzeugs in Phasen, wo mechanische Energie in elektrische Energie umgewandelt wird, eine Zwischen-Aufladung der Batterien l.i vorzunehmen. Das Ladegerät 3 kann somit Teil der Anlage im jeweiligen Kraftfahrzeug selbst sein, ebenso wie die Ladegeräte 13.i bzw. 23.i im jeweiligen Fahrzeug in Zuordnung zu den einzelnen Batterien, wie in Fig. 2 und 3 dargestellt, bereits vorhanden und fest eingebaut sein können. Alternativ dazu können die Ladegeräte 13.i bzw. 23.i aber auch stationär bzw. außerhalb des Fahrzeugs vorliegen, um so die Batterien l.i der jeweiligen Batteriepacks 2 in stationären Auflade-Stationen nachzuladen. Im Hinblick darauf, dass für eine Schnellladung geeignete Ladegeräte in kleiner Bauweise heute bereits Stand der Technik sind, wird bevorzugt, die angegebenen einzelnen Ladegeräte 13.i bzw. 23.i bereits im jeweiligen Fahrzeug in Verbindung mit den einzelnen Batterien l.i bzw. Untergruppen 20, 21, 22 der Batteriepacks 2 einzubauen, mit einer entsprechenden Anschlusseinrichtung mit Verteiler zum Anlegen einer Netzspannung von 230V (oder aber auch einer höheren Spannung, z.B. 400V).7 • · can be; for example, to perform an intermediate charge of the batteries l.i during operation of the vehicle in phases where mechanical energy is converted into electrical energy. The charger 3 may thus be part of the system in the respective motor vehicle itself, as well as the chargers 13.i and 23.i in the respective vehicle in association with the individual batteries, as shown in Fig. 2 and 3, already installed and permanently installed could be. Alternatively, the chargers 13.i and 23.i may also be stationary or outside the vehicle so as to recharge the batteries l.i of the respective battery packs 2 in stationary charging stations. In view of the fact that charge chargers of small design are already state of the art today for a quick charge, it is preferred that the specified individual chargers 13.i and 23.i are already in the respective vehicle in connection with the individual batteries li or subgroups 20 , 21, 22 of the battery pack 2 to be installed, with a corresponding connection device with distributor for applying a mains voltage of 230V (or even a higher voltage, eg 400V).

Bei der Anordnung gemäß Fig. 4 ist wiederum ein Batteriepack 2 mit beispielsweise sechs Einzelbatterien 1.1-1.6, wie in den Fig. 1, 2 und 3 gezeigt, vorgesehen, wobei weiters auch ähnlich wie in Fig. 3 jeweils zwei Batterien 1.1, 1.2 bzw. 1.3, 1.4 bzw. 1.5, 1.6 zu Untergruppen 20, 21 und 22 zusammengefasst sind.In the arrangement according to FIG. 4, a battery pack 2 with, for example, six individual batteries 1.1-1.6, as shown in FIGS. 1, 2 and 3, is again provided, wherein, furthermore, two batteries 1.1, 1.2, respectively, similarly as in FIG 1.3, 1.4 and 1.5, 1.6 are grouped into subgroups 20, 21 and 22.

Jede dieser Untergruppen 20, 21, 22 wird durch eigene Lademittel-Einheiten 40, 41, 42 im Bedarfsfall nachgeladen bzw. wieder aufgeladen; jede dieser Lademittel-Einheiten ist dabei durch drei in Serie geschaltete Zwischenbatterien (Pufferbatterien) 43.1, 43.2, 43.3 bzw. 43.4, 43.5, 43.6 bzw. 43.7, 43.8, 43.9 gebildet. Wenn angenommen wiederum von einer 72V-Anlage mit sechs 12V-Einzelbatterien l.i ausgegangen wird, so können die Pufferbatterien 43.i (mit i=l-9) jeweils beispielsweise ebenfalls 12V-Batterien sein, die z.B. für einen Ladestrom von 2000A geeignet sein können.Each of these subgroups 20, 21, 22 is recharged or recharged by its own charging means units 40, 41, 42 if necessary; each of these charging means units is formed by three series-connected intermediate batteries (backup batteries) 43.1, 43.2, 43.3 and 43.4, 43.5, 43.6 and 43.7, 43.8, 43.9. Assuming, in turn, a 72V system with six 12V single-batteries l.i, the backup batteries 43.i (where i = l-9) may each be 12V batteries, e.g. may be suitable for a charging current of 2000A.

Die Pufferbatterien 43.i im gezeigten Beispiel erhalten Energie von einer an sich herkömmlichen Energieversorgungseinheit 44 zugeführt, wobei hier als Energieträger solche mit erneuerbarer Energie, wie Photovoltaik 45, Windkraft 46, aber auch Wasser- • · · · · · · ♦ · • · · ♦ · · · · ··· ··· • · · · ♦♦·♦ ·· · · ····· · · · ·· #· · ·· ··· ·*· - 8 - kraft 47, bevorzugt sind. Ebenfalls denkbar ist aber selbstverständlich, dass zur Energieversorgung die Lademittel 40, 41, 42 an das öffentliche Netz bzw. ganz allgemein an andere Energieträger angeschlossen werden.The buffer batteries 43.i in the example shown receive energy from a per se conventional energy supply unit 44, in which case as energy carriers, those with renewable energy, such as photovoltaic 45, wind power 46, but also water • • · · · · · · · · · · ···························································································································································································································· , are preferred. It is also conceivable, however, that the charging means 40, 41, 42 are connected to the public grid or, more generally, to other sources of energy for supplying energy.

In Fig. 4 ist weiters veranschaulicht, dass die Lade-Steuer-bzw. Regeleinheit 7 DC-Trenner 50, 51, 52 ansteuert, die nach erfolgter Aufladung der Batterien l.i, wie durch die Steuer-bzw. Regeleinheit 7 festgestellt, die einzelnen Batterien l.i des Batteriepacks 2 von den Pufferbatterien 43.i trennen.In Fig. 4 is further illustrated that the charge control or. Control unit 7 DC disconnector 50, 51, 52 controls, which after charging the batteries l.i, as by the control or. Control unit 7 detected, separate the individual batteries l.i of the battery pack 2 of the backup batteries 43.i.

Die Lademittel 40, 41, 42 bzw. Pufferbatterien 43.i werden in der Regel in stationären Stationen, z.B. in Tankstellen, in Garagen oder dergl., angebracht sein, um im Bedarfsfall die Batteriepacks 2 von Elektrofahrzeugen bzw. Hybridfahrzeugen in möglichst kurzer Zeit aufzuladen.The charging means 40, 41, 42 or buffer batteries 43.i are usually used in stationary stations, e.g. In gas stations, in garages or the like., To be mounted in order to charge the battery packs 2 of electric vehicles or hybrid vehicles in the shortest possible time if necessary.

Bei der Anordnung gemäß Fig. 4 weisen die einzelnen Batterien bzw. Untergruppen, somit das Batteriepack 2, herausgeführte Anschlüsse 53, 54 und 55 zum Verbinden mit den in Gruppen 40, 41, 42 angeordneten Pufferbatterien 43.i auf. Diesen Anschlüssen 53, 54, 55 sind die vorerwähnten DC-Trenner 50, 51, 52 zugeordnet, die von der Steuer- bzw. Regeleinheit 7 zum Trennen der Verbindung zu den Pufferbatterien 43.i bei entsprechender vollständiger Ladung der Batterien l.i angesteuert werden.In the arrangement according to FIG. 4, the individual batteries or subgroups, thus the battery pack 2, have led out connections 53, 54 and 55 for connection to the buffer batteries 43.i arranged in groups 40, 41, 42. These connections 53, 54, 55 are associated with the aforementioned DC disconnectors 50, 51, 52, which are controlled by the control unit 7 for disconnecting the connection to the backup batteries 43.i with corresponding full charge of the batteries l.i.

Entsprechende Anschlüsse können, sofern die Ladegeräte 13.i bzw. 23.1 gemäß Fig. 2 und 3 nicht direkt mit den einzelnen Batterien 1.1 verbunden und im jeweiligen Kraftfahrzeug eingebaut sind, auch den einzelnen Batterien 13.i bzw. den Batterie-Untergruppen 20, 21, 22 gemäß Fig. 2 und 3 zugeordnet sein.Corresponding connections can, if the chargers 13.i and 23.1 shown in FIG. 2 and 3 are not directly connected to the individual batteries 1.1 and installed in the respective motor vehicle, and the individual batteries 13.i and the battery subgroups 20, 21st , 22 be assigned according to FIGS. 2 and 3.

Andererseits sind, wenn die Ladegeräte, z.B. 23.i gemäß Fig. 3, fest eingebaut sind, deren Wechselstromseiten mit entsprechend herausgeführten Anschlüssen zu versehen, wie dies schematisch in Fig. 3 bei 53', 54', 55' angedeutet ist.On the other hand, if the chargers, e.g. 23.i as shown in FIG. 3, are permanently installed to provide their AC sides with correspondingly led out terminals, as is schematically indicated in Fig. 3 at 53 ', 54', 55 '.

Claims

• • • • • • • • • • • • • • · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · 1. A method for charging series-connected batteries (1.1) of battery packs (2) of electric vehicles or hybrid vehicles, characterized in that the batteries (li) individually or in subgroups (20, 21 , 22) are charged in parallel with the aid of separate charging means (13.i, 23.i; 40, 41, 42).

2. The method according to claim 1, characterized in that each, two series-connected batteries (1.1, 1.2, 1.3, 1.4, 1.5, 1.6) are charged together, as a subgroup.

3. The method according to claim 1 or 2, characterized in that the individual batteries (l.i) or battery sub-groups (20, 21, 22) by means of separate chargers (13.i; 23.i) are charged.

4. The method according to claim 1 or 2, characterized in that the individual batteries (li) or battery subgroups (20, 21, 22) by a common charger (23) having a plurality of parallel outputs, with which the individual batteries or Battery subgroups are connected to be charged.

5. The method according to claim 1 or 2, characterized in that the individual batteries (l.i) or battery subgroups (20, 21, 22) by means of separate backup batteries (43.i; 40, 41, 42) are charged.

6. The method according to claim 5, characterized in that in each case a plurality of buffer batteries (40.i) in series to a charging means unit (40, 41, 42) are interconnected.

A method according to claim 5 or 6, characterized in that the buffer batteries (43.i) are powered by a renewable energy source (44), e.g. Photovoltaics, wind power, hydropower or the like., Are fed.

8. Arrangement for charging series-connected batteries (1.1) of electric vehicle battery packs (2) or hybrid vehicles · T

10 vehicles, characterized in that the batteries (l.i) individually or in sub-groups (20, 21, 22) separate, arranged for parallel charging loading means (13.i; 23.i; 40, 41, 42) are assigned.

9. Arrangement according to claim 8, characterized in that the individual batteries (l.i) or battery subgroups (20, 21, 22) are assigned separate chargers (13.i; 23.i).

10. Arrangement according to claim 8, characterized in that the individual batteries (13.i; 23.i) or battery subgroups (20, 21, 22) with externally accessible connections (53, 54, 55) for connection to provided as charging means backup batteries (43.i) are provided.

11. Arrangement according to claim 10, characterized in that the terminals (53, 54, 55) DC disconnectors (50, 51, 52) are associated.