DE102011006160B4 - Batteriesystem - Google Patents

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Abstract

Batteriesystem (19) mit – einer Zellanordnung (2), die mehrere in Reihe geschaltete Batteriezellen (3a–3e) aufweist, – einem Transformator (4), der eine erste Wicklung (5), die parallel zu der Zellanordnung (2) schaltbar ist, mehrere zweite Wicklungen (6a–6e), wobei jede zweite Wicklung (6a–6e) parallel zu einer der Batteriezellen (3a–3e) schaltbar ist, sowie eine dritte Wicklung (8) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die dritte Wicklung (8) zum Einspeisen von Energie aus einer externen Energiequelle (10) vorgesehen und über einen Wandler (9), insbesondere über einen DC/AC-Wandler, oder über einen dritten Schalter mit der externen Energiequelle (10) verbunden ist.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Batteriesystem gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.
  • Ein derartiges Batteriesystem ist aus der US 6 538 414 B1 bekannt. Zum relevanten Stand der Technik zählen ferner die DE 10 2008 021 090 A1 sowie die DE 10 2009 033 514 A1 .
  • Ein Batteriesystem mit einer Zellanordnung, die mehrere in Reihe geschaltete Batteriezellen aufweist und einem Transformator, der eine erste Wicklung aufweist, die parallel zu der Zellanordnung schaltbar ist, und mehrere zweite Wicklungen, wobei jede zweite Wicklung parallel zu einer der Batteriezellen schaltbar ist, ist aus einem Beitrag bekannt mit dem Titel „Aktiver Ladungsausgleich für Litium-Ionen-Batterien” bekannt, der in der Zeitschrift ATZ Elektronik 02/2008 Jahrgang 3, Seiten 62–66 veröffentlicht wurde. Autor dieses Beitrags ist Werner Rößler.
  • Batteriesysteme von Hybridfahrzeugen weisen eine Vielzahl in Reihe geschalteter Batteriezellen auf. Es ist bekannt, dass zur Erreichung einer möglichst langen Lebensdauer das Ladezustandsniveau von Batteriezellen in einem bestimmten Bereich gehalten werden sollte. Wird eine Batterie überladen, d. h. steigt das Ladezustandsniveau über einen vorgegebenen Wert, oder wird die Batterie zu stark entladen, d. h. sinkt das Ladezustandsniveau unter einen vorgegebenen Wert, so geht dies massiv zu Lasten der Lebensdauer der Batterie.
  • In dem oben erwähnten Beitrag wird ein Batteriesystem beschrieben, bei dem mittels einer durch eine Batteriemanagementelektronik gesteuerten Transformatoreinrichtung ein aktiver Ladungsausgleichs zwischen einzelnen in Reihe geschalteten Batteriezellen des Batteriesystems durchgeführt werden kann. Unter dem Begriff „aktiver Ladungsausgleich” ist zu verstehen, dass Energie zwischen den Zellen „verschoben” wird, sobald die Spannung einer Batteriezelle zu sehr von der durchschnittlichen Spannung der in Reihe geschalteten Batteriezellen abweicht. Auf Seite 64 des eingangs genannten Beitrags ist eine entsprechende Schaltungsanordnung dargestellt. Die Transformatoranordnung, mittels der der aktive Ladungsausgleich durchgeführt wird, weist eine erste Windung auf, die parallel zu der durch die in Reihe geschalteten Batteriezellen gebildeten Zellanordnung geschaltet ist. Ferner sind mehrere zweite Wicklungen vorgesehen, wobei jeder der in Reihe geschalteten Batteriezellen jeweils eine solche zweite Wicklung parallel geschaltet ist. Der ersten Wicklung bzw. jeder zweiten Wicklung ist jeweils ein durch einen MOSFET gebildeter Schalter zugeordnet. Die Schalter werden durch eine Batteriemanagementelektronik angesteuert.
  • Grundsätzlich sind zwei Fälle denkbar, bei denen ein Ladungsausgleich durchzuführen ist. Man spricht von „Bottom-Balancing” einerseits bzw. von „Top-Balancing” andererseits.
  • Ein „Bottom-Balancing” findet statt, wenn das Ladezustandsniveau einer der in Reihe geschalteten Batteriezellen unter einen zulässigen Wert abgesunken ist. In diesem Fall muss die „schwache Batteriezelle” geladen werden. Hierzu wird der der ersten Wicklung zugeordnete Schalter geschlossen, was dazu führt, dass der Transformator aus dem ganzen Batterieblock magnetisch aufgeladen wird. Nachdem der der ersten Wicklung zugeordnete Schalter wieder geöffnet ist, kann die im Transformator gespeicherte magnetische Energie gezielt in die „schwache Batteriezelle” verschoben werden, in dem der dieser Zelle zugeordnete Schalter geschlossen wird.
  • Ein „Top-Balancing” wird durchgeführt, wenn das Ladezustandsniveau einer der in Reihe geschalteten Batteriezellen einen vorgegebenen Wert überschreitet. Hierbei wird der der „überladenen Batteriezelle” zugeordnete Schalter geschlossen, was dazu führt, dass der Transformator über die der überladenen Batteriezelle zugeordnete zweite Wicklung geladen wird. Anschließend wird dieser Schalter geöffnet und der der ersten Wicklung zugeordnete Schalter geschlossen. Die im Transformator gespeicherte, von der überladenen Batteriezelle gelieferte Energie wird dann über die erste Wicklung in die gesamte, durch die einzelnen in Reihe geschalteten Batteriezellen gebildete Zellanordnung zurückgespeist.
  • Ein derartiger Ladungsausgleich kann sehr effektiv, d. h. mit einer hohen Frequenz durchgeführt werden.
  • Aufgabe der Erfindung ist es, das aus dem Stand der Technik bekannte, einen aktiven Ladungsausgleich ermöglichende Batteriesystem weiter zu entwickeln, insbesondere derart, dass es in einfacher Weise von extern geladen werden kann.
  • Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Patentanspruches 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind den Unteransprüchen zu entnehmen.
  • Ausgangspunkt der Erfindung ist ein Batteriesystem gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1, d. h. mit einer Zellanordnung, die mehrere in Reihe geschaltete Batteriezellen aufweist und einem Transformator, der einen aktiven Ladungsausgleich zwischen den einzelnen Batteriezellen ermöglicht. Der Transformator weist hierzu eine erste Wicklung auf, die parallel zu der gesamten Zellanordnung schaltbar ist, und mehrere zweite Wicklungen, von denen jede jeweils parallel zu einer der Batteriezellen schaltbar ist.
  • Der Grundgedanke der Erfindung besteht darin, den Transformator um eine weitere Wicklung, die im Folgenden als dritte Wicklung bezeichnet wird, zu erweitern, wobei die dritte Wicklung zum Einspeisen von Energie aus einer externen Energiequelle vorgesehen ist. Bei der externen Energiequelle ist exemplarisch an eine Solarzellenanordnung zu denken.
  • Ein derartiges Batteriesystem wäre für den Einsatz in einem Fahrzeug, insbesondere in einem Hybridfahrzeug oder in einem reinen Elektrofahrzeug geeignet. Denkbar wäre, dass die Solarzellenanordnung auf einer Außenseite einer Karosseriekomponente, z. B. auf einem Fahrzeugdach, angeordnet wird und zum Laden des Batteriesystems verwendet wird.
  • Nach einer Weiterbildung der Erfindung weist das Batteriesystem eine „Hochvoltzellanordnung” mit einer Betriebsspannung von mehr als 300 Volt auf. Derartige Systeme sind insbesondere für Anwendungen in Hybrid- oder Elektrofahrzeugen geeignet.
  • Prinzipiell wäre es zwar denkbar, die von einer Solarzellenanordnung gelieferte elektrische Energie unmittelbar in die Zellanordnung bzw. in einzelne Batteriezellen einzuspeisen und nicht, wie von der Erfindung vorgeschlagen, über einen Transformator. Dies wäre allerdings bei Hochvoltbatterien, wie sie bei Hybrid- oder Elektrofahrzeugen eingesetzt werden, aus Sicherheitsgründen nicht akzeptabel. Bei Fahrzeugen mit Hochvoltbatterien muss aus Sicherheitsgründen zwischen einem „Hochvoltbereich” und einem Niedervoltbereich der elektrischen Anlage eine galvanische Trennung vorgesehen sein.
  • Ein weiterer Vorteil der Erfindung ist darin zu sehen, dass eine für einen aktiven Ladungsausgleich vorgesehene Transformatoranordnung mit vergleichsweise geringem Aufwand um eine „dritte Wicklung”, über die Energie von einer externen Energiequelle eingespeist werden kann, erweitert werden kann.
  • Alternativ zu einer Solarzellenanordnung könnte auch elektrische Energie aus einer anderen Energiequelle in das Batteriesystem eingespeist werden. Zu denken ist beispielsweise an Pelletierelemente, welche die im Abgas eines Verbrennungsmotors enthaltene thermische Energie nutzen, um elektrischen Strom zu erzeugen und diesen über die dritte Wicklung in das Batteriesystem einspeisen.
  • Untersuchungen haben gezeigt, dass mit heute verfügbaren Solarzellen und einer Solarfläche in der Größe eines herkömmlichen Autodachs bei Sonneneinstrahlungsbedingungen, wie sie in Mitteleuropa vorherrschen, in einem Tag eine Energie von ca. 600 Wh erzeugt werden kann, womit zumindest mehrere Startvorgänge eines Verbrennungsmotors durchgeführt werden können oder ein durchschnittliches Fahrzeug mehrmals aus dem Stand auf eine Geschwindigkeit von etwa 50 km/h beschleunigt werden kann.
  • Im Folgenden wird die Erfindung im Zusammenhang mit der Zeichnung näher erläutert. Die einzige 1 zeigt ein Batteriesystem gemäß der Erfindung.
  • 1 zeigt ein Batteriesystem 1 mit einer Zellanordnung 2, die durch mehrere in Reihe geschaltete Batteriezellen 3a, 3b, 3c, 3d, 3e gebildet ist. Ferner ist ein Transformator 4 vorgesehen. Der Transformator 4 weist eine erste Wicklung 5 auf, die durch Schließen eines Schalters S0 parallel zu der gesamten Zellanordnung 2 schaltbar ist. Ferner sind mehrere zweite Wicklungen 6a–6e vorgesehen. Jeder der Batteriezellen 3a–3e ist jeweils eine zweite Wicklung 6a–6e zugeordnet. So ist der Batteriezelle 3a die zweite Wicklung 6a, der Batteriezelle 3b die zweite Wicklung 6b, der Batteriezelle 3c die zweite Wicklung 6c, der Batteriezelle 3d die zweite Wicklung 6d und der Batteriezelle 3e die zweite Wicklung 6e zugeordnet. Jede der zweiten Wicklungen 6a–6e kann durch Schließen eines ihr zugeordneten Schalters S1, S2, S3, S4, S5 parallel zu der der betreffenden zweiten Wicklung 6a–6e zugeordneten Batteriezelle 3a–3e geschaltet werden.
  • Bei den Schaltern S0, S1–S5 kann es sich Halbleiterbauelemente, wie z. B. MOSFETs, handeln. Die Schalter S0, S1–S5 können durch eine Batteriemanagementelektronik 7 gesteuert geschaltet werden.
  • Der Transformator 4 weist eine ferner eine dritte Wicklung 8 auf, die über einen DC/AC-Wandler 9 elektrisch mit einer externen Energiequelle 10 verbunden ist. Bei der externen Energiequelle 10 kann es sich um eine Solarzellenanordnung handeln. Der DC/AC-Wandler 9 kann ebenfalls durch die Batteriemanagementelektronik 7 angesteuert werden, was durch das Steuersignal SW symbolisiert ist.
  • Über die dritte Wicklung 8 kann von der externen Energiequelle 10 gelieferte elektrische Energie in den Transformator 4 eingespeist und in der ersten Wicklung 5 zwischengespeichert werden. Durch Schließen des Schalters S0 kann die eingespeiste Energie dann der Zellanordnung 2 zugeführt werden. Alternativ dazu wäre es auch denkbar, die eingespeiste Energie durch Schließen eines der Schalter S1–S5 gezielt einer der Batteriezellen 3a–3e zuzuführen.

Claims (10)

  1. Batteriesystem (19) mit – einer Zellanordnung (2), die mehrere in Reihe geschaltete Batteriezellen (3a–3e) aufweist, – einem Transformator (4), der eine erste Wicklung (5), die parallel zu der Zellanordnung (2) schaltbar ist, mehrere zweite Wicklungen (6a–6e), wobei jede zweite Wicklung (6a–6e) parallel zu einer der Batteriezellen (3a–3e) schaltbar ist, sowie eine dritte Wicklung (8) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die dritte Wicklung (8) zum Einspeisen von Energie aus einer externen Energiequelle (10) vorgesehen und über einen Wandler (9), insbesondere über einen DC/AC-Wandler, oder über einen dritten Schalter mit der externen Energiequelle (10) verbunden ist.
  2. Batteriesystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die externe Energiequelle (10) eine Solarzellenanordnung ist.
  3. Batteriesystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass ein erster Schalter (S0) vorgesehen ist, über den die erste Wicklung (5) parallel zu der Zellanordnung (2) schaltbar ist.
  4. Batteriesystem nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Batteriezelle (3a–3e) genau eine zweite Wicklung (6a–6e) zugeordnet ist.
  5. Batteriesystem nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass jeder zweiten Wicklung (6a–6e) ein zweiter Schalter (S1––S5) zugeordnet ist, wobei die einer Batteriezelle (3a–3e) zugeordnete zweite Wicklung (6a–6e) über den ihr zugeordneten zweiten Schalter (S1–S5) parallel zu der betreffenden Batteriezelle (3a–3e) schaltbar ist.
  6. Batteriesystem nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei einzelnen Schaltern (S0, S1–S5) oder bei allen Schaltern um Halbleiterbauelemente, insbesondere um MOSFETs, handelt.
  7. Batteriesystem nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Mikrocontroller (7) zum Steuern der Schalter (S0, S1–S5) oder des Wandlers (9) vorgesehen ist.
  8. Batteriesystem nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Batteriesystem (19) in ein Fahrzeug eingebaut ist und die externe Energiequelle (10) durch eine auf einer Außenseite einer Karosseriekomponente des Fahrzeugs angeordnete Solarzellenanordnung gebildet ist.
  9. Batteriesystem nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Solarzellenanordnung auf einem Dach des Fahrzeugs angeordnet ist.
  10. Batteriesystem nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei der Zellanordnung (2) um eine Hochvoltzellanordnung handelt, die eine Betriebsspannung von mehr als 300 Volt aufweist.
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CN201280004172.5A CN103262333B (zh) 2011-03-25 2012-03-09 电池系统
PCT/EP2012/001059 WO2012130385A1 (de) 2011-03-25 2012-03-09 Batteriesystem
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WO (1) WO2012130385A1 (de)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10333182B2 (en) * 2016-07-26 2019-06-25 GM Global Technology Operations LLC Estimation of cell voltage excursion in the presence of battery pack sensing faults
JP6994428B2 (ja) * 2018-04-26 2022-01-14 Ntn株式会社 蓄電池充電装置

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6538414B1 (en) 1999-11-05 2003-03-25 Tokin Corporation Electric energy storage device with cell energy control, and method of controlling cell energy
DE102008021090A1 (de) 2007-05-01 2008-11-13 Infineon Technologies Ag Schaltungsanordnung und Verfahren zum Austausch elektrischer Ladung zwischen Akkumulatoren einer Akkumulatoranordnung
DE102009033514A1 (de) 2009-07-15 2011-01-27 Clean Mobile Ag Verfahren zum Betreiben einer Energiespeicher-Anordnung in einem Fahrzeug und Fahrzeug mit einer Energiespeicher-Anordnung

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3940928C1 (de) * 1989-12-12 1991-07-11 Fraunhofer-Gesellschaft Zur Foerderung Der Angewandten Forschung Ev, 8000 Muenchen, De
JP2009506742A (ja) * 2005-08-24 2009-02-12 トーマス エイ ウォード 直列接続された高電圧バッテリの各セルを別々に充電する直列充電器を用いて該高電圧バッテリを充電する低電圧ソーラーパネルを有するハイブリッド車両
DE102008016957A1 (de) * 2008-04-01 2009-10-08 Just, Franc Akkumulator-Ladevorrichtung
DE102008023292A1 (de) * 2008-05-13 2009-12-03 Clean Mobile Ag Elektrische Energieversorgungseinheit und Verfahren zum Laden und Entladen von Akkumulatoren einer elektrischen Energieversorgungseinheit
JP2011524155A (ja) * 2008-05-13 2011-08-25 クリーン、モバイル、 アクチエンゲゼルシャフト 電源ユニット、電源ユニットの蓄電池を充電する方法、及び、電源ユニット付きの軽量電気車両
DE102009000328A1 (de) 2009-01-20 2010-07-22 Semikron Elektronik Gmbh & Co. Kg Batterieladegerät und Verfahren zu dessen Betrieb

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6538414B1 (en) 1999-11-05 2003-03-25 Tokin Corporation Electric energy storage device with cell energy control, and method of controlling cell energy
DE102008021090A1 (de) 2007-05-01 2008-11-13 Infineon Technologies Ag Schaltungsanordnung und Verfahren zum Austausch elektrischer Ladung zwischen Akkumulatoren einer Akkumulatoranordnung
DE102009033514A1 (de) 2009-07-15 2011-01-27 Clean Mobile Ag Verfahren zum Betreiben einer Energiespeicher-Anordnung in einem Fahrzeug und Fahrzeug mit einer Energiespeicher-Anordnung

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