DE102008060936A1

DE102008060936A1 - Vorrichtung und Verfahren zum Betreiben einer Batterieeinheit eines Kraftfahrzeugs

Info

Publication number: DE102008060936A1
Application number: DE102008060936A
Authority: DE
Inventors: Dietrich Dr.-Ing. Sahm; Wolfgang Dr. Warthmann
Original assignee: Daimler AG
Current assignee: Mercedes Benz Group AG
Priority date: 2008-12-06
Filing date: 2008-12-06
Publication date: 2010-06-10

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Betreiben einer Batterieeinheit (1) eines Kraftfahrzeugs, bei dem die Batterieeinheit (1) mehrere elektrisch parallel zu einem Parallelkreis schaltbare Batteriemodule (2, 3, 4) umfasst, wobei den Batteriemodulen (2, 3, 4) Mittel zur Erfassung ihrer Ladezustände zugeordnet sind. Wenigstens einem der Batteriemodule (2, 3, 4) ist ein Mittel (5, 6, 7) zum Ausgleich der unterschiedlichen Ladezustände der Batteriemodule (2, 3, 4) zugeordnet. Bei einem Betriebszustand "Laden" wird zumindest das Batteriemodul (2) mit dem höchsten Ladezustand zum Erreichen eines Ausgleichs der unterschiedlichen Ladezustände der Batteriemodule (2, 3, 4) vom Parallelkreis getrennt. Bei einem Betriebszustand "Entladen" wird zumindest das Batteriemodul (2) mit dem geringsten Ladezustand zum Erreichen eines Ausgleichs der unterschiedlichen Ladezustände der Batteriemodule (2, 3, 4) vom Parallelkreis getrennt.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Betreiben einer Batterieeinheit eines Kraftfahrzeugs, bei dem die Batterieeinheit mehrere elektrisch parallel zu einem Parallelkreis schaltbare Batteriemodule umfasst, wobei den Batteriemodulen Mittel zur Erfassung ihrer Ladezustände zugeordnet sind gemäß Oberbegriff des Patentanspruchs 1. Ferner betrifft die Erfindung zwei unterschiedliche Verfahren zum Betreiben einer mehrere Batteriemodule aufweisenden Batterieeinheit eines Kraftfahrzeugs gemäß den Patentansprüchen 6 und 8.
Die zunehmende Verknappung der Ölvorkommen und die damit einhergehende Verteuerung der Kraftstoffpreise erfordern einen sparsamen Umgang mit fossilen Brennstoffen. Ferner wird die Reduktion der aus der Verbrennung resultierenden CO₂-Emissionen immer wichtiger für den Klimaschutz. Fahrzeuge mit alternativen elektrischen Antrieben, wie beispielsweise Elektrofahrzeuge, Hybridfahrzeuge oder Brennstoffzellenfahrzeuge sind eine geeignete Wahl zur Reduktion des Verbrauchs an fossilen Brennstoffen und der CO₂-Emissionen. Um ausreichend Energie für elektrische Antriebe bereit zu stellen, bedarf es einer Batterieeinheit. Die Batterieeinheit kann dabei mehrere Batteriemodule aufweisen, wobei jedes Batteriemodul mehrere Batteriezellen umfassen kann.
Aus der US 7 019 488 B2 ist es bekannt, mehrere Batteriemodule einer Batterieeinheit parallel zueinander zu verschalten, wobei jedes Batteriemodul eine separate Steuereinheit und ein separates Kühlgebläse umfasst. Die separate Steuereinheit ist mit einer zentralen Steuereinheit verbunden. Darüber hinaus weisen die Batteriemodule Sensoren zur Strom-, Spannungs-, und Temperaturmessung auf.
Es ist Aufgabe der Erfindung eine Lösung zu schaffen, die es ermöglicht, die Betriebsstrategie der Batterieeinheit hinsichtlich des Lade- und Entladeverhaltens zu verbessern.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 und durch ein Verfahren mit den Verfahrensschritten des Patentanspruchs 6 und durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 8 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den abhängigen Patentansprüchen.
Dadurch, dass wenigstens einem der Batteriemodule ein Mittel zum Ausgleich der unterschiedlichen Ladezustände der Batteriemodule zugeordnet ist, kann ein Ladungsausgleich der Batteriemodule erreicht werden und ein verlustbehaftetes Umladen durch unerwünschte Ausgleichsströme unter den parallel geschalteten Batteriemodulen reduziert werden. Das Mittel zum Ausgleich der unterschiedlichen Ladezustände der Batteriemodule kann beispielsweise als Schaltelement, als wenigstens ein parallelschaltbarer Symmetrierwiderstand oder als ein oder mehrere aktive Ladungspumpe(n) ausgestaltet sein.
Bevorzugt ist das Mittel zum Ausgleich der unterschiedlichen Ladezustände der Batteriemodule als Schalter, insbesondere als Relais oder als Halbleiterschalter ausgebildet. Somit kann ein Ladeausgleich der unterschiedlichen Ladezustände der Batteriemodule auf einfache Weise, das heißt durch Öffnen und Schließen eines Schaltelements realisiert werden. Weitere Bauteile wie beispielsweise Symmetrierwiderstände sind nicht erforderlich, was den Aufwand und das Ausfallpotential verringert.
Weiterhin vorteilhaft kann das Mittel zum Ausgleich der unterschiedlichen Ladezustände der Batteriemodule in das jeweilige Batteriemodul integriert werden, was hinsichtlich des Volumens und der elektromagnetischen Verträglichkeit Vorteile bietet. Ferner kann das Batteriemodul zusammen mit dem Schaltelement zur Instandhaltung als Block demontiert werden.
Vorzugsweise wird eine Lithium-Ionen-Batterie als Batteriemodul eingesetzt, da die Spannungsdifferenz zwischen geladenem und entladenem Batteriemodul weitaus geringer ist als bei anderen elektrochemischen Energiespeichern, wie beispielsweise Blei-Säure-Batterien. Das führt dazu, dass unerwünschte Ausgleichsströme zwischen dem geladenen und dem entladenem Batteriemodul in geringerem Maße auftreten. Alternativ kann auch eine Nickel-Metall-Hydrid-Batterie als Batteriemodul eingesetzt werden. Dem Stand der Technik nach hat die Nickel-Metall-Hydrid-Batterie gegenüber der Lithium-Ionen-Batterie den Vorteil der niedrigeren Kosten.
Besonders bevorzugt weist jedes Batteriemodul eine eigene Steuereinheit auf, welche als Batteriemanagementsystem ausgebildet sein kann. Das Batteriemanagementsystem kann dabei beispielsweise über ein Bussystem, wie beispielsweise über einen CAN-Bus mit einer übergeordneten zentralen Steuereinheit verbunden sein.
In den erfindungsgemäßen Verfahren werden der aktuelle Betriebszustand der Batterieeinheit und der aktuelle Ladezustand jedes einzelnen Batteriemoduls ermittelt, was für den nachfolgenden Verfahrensschritt unbedingt erforderlich ist.
Die beiden Betriebszustände – Laden und Entladen – sind für die erfindungsgemäßen Verfahren von besonderer Bedeutung, welche nachfolgend erläutert werden. Die Betriebszustände können beispielsweise durch die Bestimmung der Stromrichtung des Batteriestroms ermittelt werden. Der aktuelle Ladezustand kann beispielsweise durch Messung von Parametern, wie Spannung, Stromfluss und Temperatur bestimmt werden. Die Parameter können von dem jeweiligen Batteriemanagementsystem erfasst werden und an die übergeordnete zentrale Steuereinheit über das Bussystem übermittelt werden.
Der erste Betriebszustand und das erste erfindungsgemäße Verfahren werden als „Laden” bezeichnet. In dem ersten Betriebszustand wird die Batterieeinheit geladen. Das Laden der Batterieeinheit kann beispielsweise über eine Ladeeinrichtung erfolgen. Es kann auch ein elektrischer Antriebsmotor, welcher mit der Batterieeinheit über entsprechende Stromrichter verbunden sein kann, generatorisch betrieben werden, um elektrische Energie in die Batterieeinheit zurückzuspeisen.
Der zweite Betriebszustand und das zweite erfindungsgemäße Verfahren werden als „Entladen” bezeichnet. In dem zweiten Betriebszustand wird elektrische Energie aus der Batterieeinheit entnommen, um beispielsweise den elektrischen Antriebsmotor eines Elektro- oder Hybridfahrzeugs zu speisen. Somit werden in diesem Betriebszustand Verbraucher mit elektrischer Energie versorgt.
Der aktuelle Ladezustand jedes einzelnen Batteriemoduls muss in beiden Betriebszuständen erfasst werden, um festzustellen, ob die Batteriemodule unterschiedliche Ladezustände aufweisen. Ferner ist es für den nachfolgenden Verfahrensschritt des ersten erfindungsgemäßen Verfahrens erforderlich, das Batteriemodul mit dem höchsten Ladezustand zu bestimmen. Für das zweite erfindungsgemäße Verfahren muss das Batteriemodul mit dem niedrigsten Ladezustand ermittelt werden.
Das erste erfindungsgemäße Verfahren sieht für den Betriebszustand Laden vor, dass zumindest das Batteriemodul mit dem höchsten Ladezustand zum Erreichen eines Ausgleichs der unterschiedlichen Ladezustände der Batteriemodule vom Parallelkreis getrennt wird. Vorzugsweise wird wenigstens das Batteriemodul mit dem höchsten Ladezustand kurzfristig aus dem Parallelkreis getrennt. Nach erfolgtem Ladungsausgleich kann zumindest das Batteriemodul mit dem höchsten Ladezustand dem Parallelkreis wieder zugeschaltet werden. In vorteilhafter Weise kann jeweils das Batteriemodul mit dem höchsten Ladezustand dem Parallelkreis ab- und zugeschaltet werden, so dass sich ein ausgeglichener Ladezustand unter den Batteriemodulen einstellt.
In einer Weiterbildung des ersten erfindungsgemäßen Verfahrens werden die Differenzen der Ladezustände aller Batteriemodule untereinander ermittelt. Die jeweiligen Differenzen werden mit einem vorgegebenen Toleranzband verglichen. Für den Fall, dass zumindest eine Differenz außerhalb des Toleranzbandes liegt wird zumindest das Batteriemodul mit dem höchsten Ladezustand zumindest zeitweise vom Parallelkreis getrennt. Wenn beispielsweise der Ladezustand des Batteriemoduls mit dem höchsten Ladezustand den oberen Grenzwert überschreitet, kann vorgesehen sein, dass das Batteriemodul mit dem höchsten Ladezustand solange vom Parallelkreis getrennt wird, bis der Ladezustand des Batteriemoduls mit dem höchsten Ladezustand den oberen Grenzwert unterschritten hat oder ein unterer Grenzwert des Toleranzbandes erreicht wird.
Das zweite erfindungsgemäße Verfahren sieht für den Betriebszustand Entladen vor, dass zumindest das Batteriemodul mit dem niedrigsten Ladezustand zum Erreichen eines Ausgleichs der unterschiedlichen Ladezustände der Batteriemodule vom Parallelkreis getrennt wird. Nach erfolgtem Ladungsausgleich kann zumindest das Batteriemodul mit dem niedrigsten Ladezustand dem Parallelkreis wieder zugeschaltet werden. In vorteilhafter Weise kann jeweils das Batteriemodul mit dem niedrigsten Ladezustand dem Parallelkreis ab- und zugeschaltet werden, so dass sich ein ausgeglichener Ladezustand unter den Batteriemodulen einstellt.
Bevorzugt kann das zweite erfindungsgemäße Verfahren vorsehen, dass die Differenzen der Ladezustände der Batteriemodule untereinander ermittelt werden und mit einem Toleranzband verglichen werden. Für den Fall, dass zumindest eine Differenz außerhalb des Toleranzbandes liegt, wird zumindest das Batteriemodul mit dem niedrigsten Ladezustand zumindest zeitweilig vom Parallelkreis getrennt. Dadurch werden nur die anderen Batteriemodule entladen. Wenn beispielsweise der Ladezustand des Batteriemoduls mit dem niedrigsten Ladezustand den unteren Grenzwert des Toleranzbandes unterschritten hat, kann das Batteriemodul mit dem niedrigsten Ladezustand solange vom Parallelkreis getrennt werden, bis sich der Laderzustand des Batteriemoduls mit dem niedrigsten Ladezustand über den unteren Grenzwert bewegt oder vorzugsweise sein Ladezustand den oberen Grenzwert des Toleranzbandes erreicht.
In vorteilhafter Weise sollte der erste und der zweite Grenzweite in beiden erfindungsgemäßen Verfahren so gewählt werden, dass ein gleichmäßiges Laden beziehungsweise Entladen aller Batteriemodule gewährleistet ist und Spannungsdifferenzen unter den Batteriemodulen minimiert werden. Der Ausgleich der Ladezustände der Batteriemodule wird in Abhängigkeit der Grenzwerte relativ schnell beendet und es sind somit keine Einschränkungen hinsichtlich des Fahrverhaltens und der Leistungsfähigkeit des Antriebssystems zu erwarten.
Bevorzugt ist das Kraftfahrzeug ein Hybridfahrzeug. Dabei kann die erfindungsgemäße Vorrichtung beispielsweise mit einem Verbrennungsmotor oder einem Brennstoffzellensystem kombiniert werden. Durch die Synthese zweier unterschiedlicher Antriebssysteme können deren Vorteile gleichzeitig genutzt werden, was beispielsweise zu einer Effizienzsteigerung oder zu einer Senkung des Verbrauchs an Betriebsmitteln beiträgt.
Besonders bevorzugt ist das Kraftfahrzeug ein Elektrofahrzeug. Dadurch, dass mehrere Batteriemodule parallel zueinander schaltbar sind, können die Batterieleistungen der einzelnen Batteriemodule addiert werden und es steht dem Fahrzeug eine höhere Gesamtantriebsleistung zur Verfügung. Es lassen sich somit hohe Reichweiten und gute Fahrleistungen erzielen.
Die Batterieeinheit ist vorzugsweise eine Hochvoltbatterie, wobei jedes Batteriemodul mehrere Batteriezellen aufweist, welche bevorzugt in Reihe geschaltet sind, um die erforderliche Gesamtspannung zu realisieren. Alternativ kann jedes Batteriemodul auch mehrere Batteriezellen aufweisen, welche in Reihe und parallel zueinander geschaltet sind.
Weitere vorteilhafte Ausführungen und Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den restlichen Unteransprüchen und werden anhand der Figur in den nachfolgenden Ausführungsbeispielen exemplarisch erläutert.
Dabei zeigt 1 eine erfindungsgemäße Vorrichtung zum Betreiben einer Batterieeinheit eines Kraftfahrzeugs.
1 ist ein Blockschaltbild einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Betreiben einer Batterieeinheit 1 eines Kraftfahrzeugs. Die Batterieeinheit 1 weist drei Batteriemodule 2, 3, 4 auf, welche elektrisch parallel zu einem nicht näher bezeichneten Parallelkreis schaltbar sind. Der Parallelkreis ist mit einem elektrischen Antriebssystem 8, welches einen elektrischen Antriebsmotor und eine Leistungselektronik umfassen kann, elektrisch leitend verbindbar. Dem ersten Batteriemodul 2 ist ein erstes Mittel 5 zum Ausgleich der unterschiedlichen Ladezustände der Batteriemodule 2, 3, 4 zugeordnet. Dem zweiten Batteriemodul 3 ist ein zweites Mittel 6 zum Ausgleich der unterschiedlichen Ladezustände der Batteriemodule 2, 3, 4 zugeordnet und dem dritten Batteriemodul 4 ist ein drittes Mittel 7 zum Ausgleich der unterschiedlichen Ladezustände der Batteriemodule 2, 3, 4 zugeordnet. In diesem Ausführungsbeispiel sind die drei Mittel 5, 6, 7 zum Ausgleich der unterschiedlichen Ladezustände der Batteriemodule 2, 3, 4 als jeweils ein Schaltelement ausgebildet. Das Schaltelement, welches dem ersten Batteriemodul 2 zugeordnet ist, wird im nachfolgenden vereinfacht als erstes Schaltelement 5 bezeichnet. Das Schaltelement, welches dem zweiten Batteriemodul 3 zugeordnet ist, wird im folgenden vereinfacht als zweites Schalelement 6 benannt und das Schaltelement, welches dem dritten Batteriemodul 4 zugeordnet ist, wird im nachfolgenden vereinfacht als drittes Schaltelement 7 definiert.
Jedes Batteriemodul weist eine separate Steuereinheit auf, welche als Batteriemanagementsystem BMS ausgebildet ist. Die einzelnen Batteriemanagementsysteme BMS sind über ein Bus-System mit einer übergeordneten zentralen Steuereinheit 9 verbunden. Die übergeordnete zentrale Steuereinheit 9 regelt die Ladezustände der Batteriemodule 2, 3, 4 in einem vorzugsweise engen Toleranzband durch Ansteuerung der Schaltelemente 5, 6, 7 in Abhängigkeit vom Betriebszustand der Batterieeinheit 1, von Ladezuständen der Batteriemodule 2, 3, 4 und von einem oberen und unterem Grenzwert des Toleranzbandes. Die Toleranzbandbreite ist abhängig von der eingesetzten Technologie.
Solange die Ladezustände aller Batteriemodule 2, 3, 4 annähernd ausgeglichen sind und die Differenzen der Ladezustände der Batteriemodule 2, 3, 4 sich innerhalb des vorgegebenen Toleranzbandes befinden, werden alle Batteriemodule 2, 3, 4 parallel zueinander geschaltet, wobei in diesem Zustand alle Schaltelemente 5, 6, 7 geschlossen sind. Liegt zumindest die Differenz zwischen dem Batteriemodul mit dem höchsten Ladezustand und dem Batteriemodul mit dem niedrigsten Ladezustand außerhalb des vorgegebenen Toleranzbandes, so können die Unterschiede in den Ladezuständen der Batteriemodule 2, 3, 4 durch Anwendung zweier erfindungsgemäßen Verfahren weitestgehend ausgeglichen werden.
In den erfindungsgemäßen Verfahren werden periodisch der aktuelle Betriebszustand der Batterieeinheit 1 und der Ladezustand der drei Batteriemodule 2, 3, 4 durch die zentrale übergeordnete Steuereinheit 9 erfasst. Ferner werden die Differenzen der Ladezustände der Batteriemodule 2, 3, 4 ermittelt und mit einem Toleranzband verglichen.
Der erste Betriebszustand und das erste erfindungsgemäße Verfahren werden als Laden beziehungsweise Rückspeisen bezeichnet. In dem ersten erfindungsgemäßen Verfahren wird zunächst der Betriebszustand der Batterieeinheit 1 ermittelt, um festzustellen, ob die Batterieeinheit 1 geladen wird. Ist dies der Fall, so werden die Differenzen der Ladezustände aller Batteriemodule 2, 3, 4 ermittelt, um zu prüfen, ob die Batteriemodule 2, 3, 4 unterschiedliche Ladezustände aufweisen, und um die Differenzen der Ladezustände der Batteriemodule 2, 3, 4 mit einem Toleranzband zu vergleichen. Zum Beispiel weist das erste Batteriemodul 2 einen höchsten Ladezustand auf, das zweite Batteriemodul 3 einen mittleren Ladezustand und das dritte Batteriemodul 4 einen niedrigsten Ladezustand auf. Liegt zumindest die Differenz zwischen dem Batteriemodul 2 mit dem höchsten Ladezustand und dem Batteriemodul 4 mit dem niedrigsten Ladezustand außerhalb des Toleranzbandes, so wird das Batteriemodul 2 mit dem höchsten Ladezustand kurzfristig durch Öffnen des ersten Schaltelements 5 zumindest zeitweise vom Parallelkreis getrennt, wobei das zweite 6 und das dritte Schaltelement 7 zu diesem Zeitpunkt geschlossen sind. Zum Beispiel liegt vor dem Ladungsausgleich der Ladezustand des Batteriemoduls 4 mit dem niedrigsten Ladezustand auf der unteren Grenze des Toleranzbandes, der Ladezustand des Batteriemoduls 3 mit dem mittleren Ladezustand innerhalb des Toleranzbands und der Ladezustands des Batteriemoduls 2 mit dem höchsten Ladezustand oberhalb der oberen Grenze des Toleranzbandes. Zum Ladungsausgleich wird dann das Batteriemodul 2 mit dem höchsten Ladezustand kurzfristig aus dem Parallelkreis getrennt und diesem eine gewisse Ladungsmenge vorenthalten, während die anderen Batteriemodule 3, 4 geladen werden. Dadurch unterschreitet der Ladezustand des Batteriemoduls 2 mit dem höchsten Ladezustand die obere Grenze des Toleranzbandes. Es kann vorgesehen sein, dass das Batteriemodul 2 mit dem höchsten Ladezustand bei Unterschreiten des oberen Grenzwertes des Toleranzbandes dem Parallelkreis wieder zugeschaltet wird. Alternativ kann vorgesehen sein, dass das Batteriemodul 2 mit dem höchsten Ladezustand solange vom Parallelkreis getrennt bleibt, bis der Ladezustand des Batteriemoduls 2 mit dem höchsten Ladezustand die untere Grenze des Toleranzbandes erreicht und dem Parallelkreis erst dann wieder zugeschaltet wird.
Das zweite erfindungsgemäße Verfahren wird als Entladen beziehungsweise Fahren bezeichnet. Auch in dem zweiten erfindungsgemäßen Verfahren wird zunächst der Betriebszustand der Batterieeinheit 1 ermittelt, um festzustellen, ob die Batterieeinheit 1 entladen wird, und um die Differenzen der Ladezustände mit dem Toleranzband zu vergleichen. Beispielsweise weist das erste Batteriemodul 2 den niedrigsten Ladezustand auf, das zweite Batteriemodul 3 den mittleren Ladezustand und das dritte Batteriemodul 4 den höchsten Ladezustand auf. Wenn zumindest die Differenz zwischen dem Batteriemodul 4 mit dem höchsten Ladezustand und dem Batteriemodul 2 mit dem niedrigsten Ladezustand innerhalb des Toleranzbandes liegt, sind alle Schaltelemente geschlossen und die Batteriemodule 2, 3, 4 sind parallel zueinander geschaltet. Liegt wenigstens die Differenz zwischen dem Batteriemodul 4 mit dem höchsten Ladezustand und dem Batteriemodul 2 mit dem niedrigsten Ladezustand außerhalb des Toleranzbandes, wird das Batteriemodul 2 mit dem niedrigsten Ladezustand kurzfristig durch Öffnen des ersten Schaltelements 5 zumindest zeitweise vom Parallelkreis getrennt, wobei das zweite 6 und dritte 7 Schaltelement zu diesem Zeitpunkt geschlossen sind. Wenn beispielsweise der Ladezustand des Batteriemoduls 4 mit dem höchsten Ladezustand auf der oberen Grenze des Toleranzbandes liegt, der Ladezustand des Batteriemoduls 3 mit dem mittleren Ladezustand innerhalb des Toleranzbandes liegt und der Ladezustand des Batteriemoduls 2 mit dem niedrigsten Ladezustand unterhalb der unteren Grenze des Toleranzbandes liegt, so wird das Batteriemodul 2 mit dem niedrigsten Ladezustand kurzfristig durch Öffnen des ersten Schaltelements 5 zumindest zeitweise vom Parallelkreis getrennt, während die anderen Batteriemodule 3, 4 entladen werden. Dadurch bewegt sich der Ladezustand des Batteriemoduls 2 mit dem niedrigsten Ladezustand in das Toleranzband zurück und das Batteriemodul 2 mit dem niedrigsten Ladezustand kann dem Parallelkreis durch Schließen des ersten Schaltelements 5 wieder zugeschaltet werden. Bevorzugt wird das Batteriemodul 2 mit dem niedrigsten Ladezustand dem Parallelkreis erst wieder zugeschaltet, wenn sein Ladezustand den oberen Grenzwert des Toleranzbandes erreicht.
Vorzugsweise wird der Ladeausgleich vom Betriebssystem des Fahrzeugs im Teillastbetrieb durchgeführt. Die vorliegende Antriebssituation wird somit nicht beeinträchtigt.

1: Batterieeinheit
2: erstes Batteriemodul
3: zweites Batteriemodul
4: drittes Batteriemodul
5: erstes Mittel zum Ausgleich der unterschiedlichen Ladezustände der Batteriemodule
6: zweites Mittel zum Ausgleich der unterschiedlichen Ladezustände der Batteriemodule
7: drittes Mittel zum Ausgleich der unterschiedlichen Ladezustände der Batteriemodule
8: elektrisches Antriebssystem
9: zentrale Steuereinheit
BMS: Batteriemanagementsystem

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

- US 7019488 B2 [0003]

Claims

Vorrichtung zum Betreiben einer Batterieeinheit (1) eines Kraftfahrzeugs, bei dem die Batterieeinheit (1) mehrere elektrisch parallel zu einem Parallelkreis schaltbare Batteriemodule (2, 3, 4) umfasst, wobei den Batteriemodulen (2, 3, 4) Mittel zur Erfassung ihrer Ladezustände zugeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens einem der Batteriemodule (2, 3, 4) ein Mittel (5, 6, 7) zum Ausgleich der unterschiedlichen Ladezustände der Batteriemodule (2, 3, 4) zugeordnet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Mittel (5, 6, 7) zum Ausgleich der unterschiedlichen Ladezustände der Batteriemodule (2, 3, 4) als Schalter, insbesondere als Relais oder als Halbleiterschalter ausgebildet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2 dadurch gekennzeichnet, dass das Mittel (5, 6, 7) zum Ausgleich der unterschiedlichen Ladezustände baulich in dem Batteriemodul (2, 3, 4) integriert ist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Batteriemodul (2, 3, 4) mehrere Batteriezellen umfasst, welche in Reihe zueinander verschaltet sind.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Batterieeinheit (1) eine Lithium-Ionen Batterie ist.
Verfahren zum Betreiben einer mehrere Batteriemodule (2, 3, 4) aufweisende Batterieeinheit (1) eines Kraftfahrzeugs, wobei die Batteriemodule (2, 3, 4) elektrisch parallel zu einem Parallelkreis schaltbar sind, gekennzeichnet durch die nachfolgenden Verfahrensschritte: – es wird der Betriebszustand der Batterieeinheit (1) und der Ladezustand jedes einzelnen Batteriemoduls (2, 3, 4) ermittelt, – bei einem Betriebszustand „Laden” wird zumindest das Batteriemodul (2) mit dem höchsten Ladezustand zum Erreichen eines Ausgleichs der unterschiedlichen Ladezustände der Batteriemodule (2, 3, 4) vorübergehend vom Parallelkreis getrennt.
Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Differenzen der Ladezustände aller Batteriemodule (2, 3, 4) untereinander ermittelt werden, und dass die jeweiligen Differenzen mit einem vorgegebenen Toleranzband verglichen werden, und für den Fall, dass zumindest eine Differenz außerhalb des Toleranzbandes liegt, wird das Batteriemodul (2) mit dem höchsten Ladezustand zumindest zeitweilig vom Parallelkreis getrennt.
Verfahren zum Betreiben einer mehrere Batteriemodule (2, 3, 4) aufweisende Batterieeinheit (1) eines Kraftfahrzeugs, wobei die Batteriemodule (2, 3, 4) elektrisch parallel zu einem Parallelkreis schaltbar sind, gekennzeichnet durch die nachfolgenden Verfahrensschritte: – es wird der Betriebszustand der Batterieeinheit (1) und der Ladezustand jedes einzelnen Batteriemoduls (2, 3, 4) ermittelt, – bei einem Betriebszustand „Entladen” wird zumindest das Batteriemodul (2) mit dem geringsten Ladezustand zum Erreichen eines Ausgleichs der unterschiedlichen Ladezustände der Batteriemodule (2, 3, 4) zeitweilig vom Parallelkreis getrennt.
Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Differenzen der Ladezustände aller Batteriemodule (2, 3, 4) untereinander ermittelt werden, und dass die jeweiligen Differenzen mit einem vorgegebenen Toleranzband verglichen werden, und für den Fall, dass zumindest eine Differenz außerhalb des Toleranzbandes liegt, wird das Batteriemodul (2) mit dem niedrigsten Ladezustand zumindest zeitweilig vom Parallelkreis getrennt.