DE102012212646A1 - Battery and motor vehicle with battery - Google Patents

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Abstract

Es wird eine Batterie beschrieben, die wenigstens einen Batteriemodulstrang (600; 700; 800) umfasst. Der Batteriemodulstrang (600; 700; 800) weist wenigstens ein Batteriemodul (300; 400; 500; 602; 702; 802) mit zwei Batteriemodulklemmen (302, 303; 402, 403; 502, 503) auf, sowie eine erste Batteriezellengruppe (304, 306; 404, 406; 504, 506) und eine zweite Batteriezellengruppe (304, 306; 404, 406; 504, 506). Jede Batteriezellengruppe (304, 306; 404, 406; 504, 506) umfasst wenigstens eine Batteriezelle (308; 408) und eine erste Koppeleinheit (310; 410; 510). Die erste Koppeleinheit (310; 410; 510) umfasst wenigstens zwei Dioden (318, 320; 418, 420) und vier Schaltelemente (316, 322, 326, 328; 416, 422, 426, 428, 432, 434; 508, 512, 514, 516, 518, 520, 522). Alternativ umfasst die erste Koppeleinheit wenigstens sechs Schaltelemente (316, 322, 326, 328; 416, 422, 426, 428, 432, 434; 508, 512, 514, 516, 518, 520, 522). Die erste Koppeleinheit (310; 410; 510) legt wahlweise eine Batteriemodulspannung oder einen Bruchteil einer Batteriemodulspannung an die zwei Batteriemodulklemmen (302, 303; 402, 403; 502, 503) an. Ferner wird ein Kraftfahrzeug mit der Batterie beschrieben.A battery is described which comprises at least one battery module string (600; 700; 800). The battery module string (600; 700; 800) has at least one battery module (300; 400; 500; 602; 702; 802) with two battery module terminals (302, 303; 402, 403; 502, 503), as well as a first battery cell group (304 , 306; 404, 406; 504, 506) and a second battery cell group (304, 306; 404, 406; 504, 506). Each battery cell group (304, 306; 404, 406; 504, 506) comprises at least one battery cell (308; 408) and a first coupling unit (310; 410; 510). The first coupling unit (310; 410; 510) comprises at least two diodes (318, 320; 418, 420) and four switching elements (316, 322, 326, 328; 416, 422, 426, 428, 432, 434; 508, 512 , 514, 516, 518, 520, 522). Alternatively, the first coupling unit comprises at least six switching elements (316, 322, 326, 328; 416, 422, 426, 428, 432, 434; 508, 512, 514, 516, 518, 520, 522). The first coupling unit (310; 410; 510) optionally applies a battery module voltage or a fraction of a battery module voltage to the two battery module terminals (302, 303; 402, 403; 502, 503). A motor vehicle with the battery is also described.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Batterie mit wenigstens einem Batteriemodulstrang. Der Batteriemodulstrang weist wenigstens ein Batteriemodul mit zwei Batteriemodulklemmen auf sowie eine erste Batteriezellengruppe und eine zweite Batteriezellengruppe. Jede Batteriezellengruppe umfasst wenigstens eine Batteriezelle und eine erste Koppeleinheit. Ferner betrifft die Erfindung ein Kraftfahrzeug mit der Batterie.The present invention relates to a battery having at least one battery module string. The battery module string has at least one battery module with two battery module terminals and a first battery cell group and a second battery cell group. Each battery cell group comprises at least one battery cell and a first coupling unit. Furthermore, the invention relates to a motor vehicle with the battery.

Stand der TechnikState of the art

Batteriesysteme zur Anwendung in Kraftfahrzeugen, auch Traktionsbatterien genannt, bezeichnen bekanntermaßen eine Zusammenschaltung von mehreren einzelnen Batteriezellen oder Batteriemodulen, die Batteriezellen umfassen. Im Vergleich zu Konsumerbatterien besitzen solche Batteriesysteme eine vergleichsweise höhere Batteriekapazität. Um in jedem Fahrzustand des Kraftfahrzeugs, etwa während des Anfahrens, ausreichend Leistung liefern zu können, sind solche Batteriesysteme hochstromfest ausgelegt. Durch eine serielle Zusammenschaltung von Batteriezellen oder Batteriemodulen wird die Nennspannung des Batteriesystems festgelegt, eine Parallelschaltung von Batteriezellen oder Batteriemodulen wird häufig zusätzlich angewendet, um die Batteriesystemkapazität zu erhöhen. In der 1 ist eine solche bekannte Batterie 100 gezeigt, die mehrere Batteriemodulstränge 102 aufweist, die wiederum jeweils eine Reihenschaltung mehrerer Lithium-Ionen-Batteriezellen 104 umfassen. Den Lithium-Ionen-Batteriezellen 104 ist jeweils eine Halbbrücken-Koppelschaltung 106 vorgeschaltet, die zwei Halbleiterschalter 108 aufweist und dafür sorgt, dass das jeweilige Batteriemodul 104 entweder mit der Reihenschaltung verbunden oder überbrückt ist.Battery systems for use in motor vehicles, also called traction batteries, are known to interconnect a plurality of individual battery cells or battery modules comprising battery cells. Compared to consumer batteries such battery systems have a relatively higher battery capacity. In order to be able to supply sufficient power in any driving state of the motor vehicle, for example during startup, such battery systems are designed with high current resistance. Through a serial interconnection of battery cells or battery modules, the nominal voltage of the battery system is set, a parallel connection of battery cells or battery modules is often additionally applied to increase the battery system capacity. In the 1 is such a known battery 100 shown the several battery module strings 102 in turn, each having a series connection of a plurality of lithium-ion battery cells 104 include. The lithium-ion battery cells 104 is in each case a half-bridge coupling circuit 106 upstream, the two semiconductor switches 108 and ensures that the respective battery module 104 either connected to the series circuit or bypassed.

In der 2 ist eine bekannte Weiterentwicklung der Halbbrücken-Koppelschaltung 106 gezeigt, nämlich eine H-Brücken-Koppelschaltung 200. Die H-Brückenschaltung weist vier Halbleiterschalter 108 auf, die dafür sorgen, dass die mit der H-Brückenschaltung verbundene Lithium-Ionen-Batteriezelle 104 mit der Reihenschaltung weiterer Batteriezellen wahlweise verbunden oder überbrückt wird. Des Weiteren ermöglicht die H-Brückenschaltung 200 eine Spannung der Lithium-Ionen-Batteriezelle 104 wahlweise positiv oder negativ gepolt auszugeben.In the 2 is a known development of the half-bridge coupling circuit 106 shown, namely an H-bridge coupling circuit 200 , The H-bridge circuit has four semiconductor switches 108 on, which ensure that connected to the H-bridge circuit lithium-ion battery cell 104 is selectively connected or bridged with the series connection of further battery cells. Furthermore, the H-bridge circuit allows 200 a voltage of the lithium-ion battery cell 104 Optionally output positive or negative polarity.

Aus der DE 10 2010 041 014 ist ferner ein Verfahren zum Betreiben eines Batteriesystems bekannt. Das Batteriesystem weist eine Batterie auf, die ihrerseits einen Batteriemodulstrang mit einer Mehrzahl von in Reihe geschalteten Batteriemodulen aufweist. Jedes Batteriemodul umfasst eine Koppeleinheit, die ausgelegt ist, das Batteriemodul vom Batteriemodulstrang abzukoppeln, das Batteriemodul zu überbrücken oder das Batteriemodul mit den anderen Batteriemodulen in Reihe zu verschalten, so dass eine Spannung am Batteriemodulstrang variabel eingestellt, das heißt erhöht oder abgesenkt werden kann.From the DE 10 2010 041 014 Furthermore, a method for operating a battery system is known. The battery system comprises a battery, which in turn has a battery module string with a plurality of series-connected battery modules. Each battery module includes a coupling unit configured to disconnect the battery module from the battery module string, to bypass the battery module, or to connect the battery module in series with the other battery modules so that a voltage on the battery module string can be variably adjusted, that is, increased or decreased.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention

Erfindungsgemäß wird eine Batterie zur Verfügung gestellt, die wenigstens einen Batteriemodulstrang umfasst. Der Batteriemodulstrang weist wenigstens ein Batteriemodul mit zwei Batteriemodulklemmen auf, sowie eine erste Batteriezellengruppe und eine zweite Batteriezellengruppe. Jede Batteriezellengruppe umfasst wenigstens eine Batteriezelle und eine erste Koppeleinheit. Die erste Koppeleinheit umfasst wenigstens zwei Dioden und vier Schaltelemente. Alternativ umfasst die Koppeleinheit wenigstens sechs Schaltelemente. Die erste Koppeleinheit legt wahlweise eine Batteriemodulspannung oder einen Bruchteil einer Batteriemodulspannung an die zwei Batteriemodulklemmen an.According to the invention, a battery is provided which comprises at least one battery module string. The battery module string has at least one battery module with two battery module terminals, as well as a first battery cell group and a second battery cell group. Each battery cell group comprises at least one battery cell and a first coupling unit. The first coupling unit comprises at least two diodes and four switching elements. Alternatively, the coupling unit comprises at least six switching elements. The first coupling unit selectively applies a battery module voltage or a fraction of a battery module voltage to the two battery module terminals.

Ferner wird ein Fahrzeug zur Verfügung gestellt, das die erfindungsgemäße Batterie umfasst, wobei die Batterie mit einem Antriebssystem des Kraftfahrzeugs verbunden ist.Furthermore, a vehicle is provided which comprises the battery according to the invention, wherein the battery is connected to a drive system of the motor vehicle.

Die erfindungsgemäße Batterie erlaubt auf vorteilhafte Weise eine stufenweise einstellbare Batteriespannung. Bei herkömmlichen Batterien mit Batteriemodulen und Koppeleinheiten war die Batteriespannung bisher lediglich in großen Spannungsstufen einstellbar, wobei eine Spannungsstufe der Spannung eines Batteriemoduls entsprach. Die erste Koppeleinheit der erfindungsgemäßen Batterie bildet jedoch insbesondere einen Multi-Level-Konverter, der beispielsweise auch einen Bruchteil einer Batteriemodulspannung an die Batteriemodulklemmen anlegen kann. Dadurch kann die Batteriespannung insgesamt feiner, das heißt in kleineren Spannungsstufen eingestellt werden.The battery according to the invention advantageously allows a stepwise adjustable battery voltage. In conventional batteries with battery modules and coupling units, the battery voltage was previously adjustable only in large voltage levels, with a voltage level equal to the voltage of a battery module. However, the first coupling unit of the battery according to the invention in particular forms a multi-level converter, which can also apply, for example, a fraction of a battery module voltage to the battery module terminals. As a result, the battery voltage overall fine, that is set in smaller voltage levels.

Zwar könnten kleinere Spannungsstufen auch durch kleiner ausgelegte Batteriemodule erreicht werden, das heißt durch Batteriemodule, die wenige Batteriezellen aufweisen. Nachteilig wäre dabei jedoch der höhere Aufwand an Leitungen, Steckverbindern, Sicherheitselektronik, Kommunikation, Kühlung und dergleichen. Die erfindungsgemäße Batterie ermöglicht dagegen kleinere Spannungsstufen, ohne die Zahl der Batteriezellen in einem Batteriemodul reduzieren zu müssen.Although smaller voltage levels could also be achieved by smaller designed battery modules, that is by battery modules that have few battery cells. The disadvantage, however, would be the higher cost of cables, connectors, security electronics, communication, cooling and like. In contrast, the battery according to the invention allows smaller voltage levels, without having to reduce the number of battery cells in a battery module.

Bei der alternativen Koppeleinheit mit wenigstens sechs Schaltelementen können mehrere davon, z. B. zwei Schaltelemente, die Funktion der Dioden übernehmen.In the alternative coupling unit with at least six switching elements, several of them, for. B. two switching elements, take over the function of the diodes.

In einer bevorzugten Ausgestaltung kann der ersten und der zweiten Batteriezellengruppe jeweils eine Teilschaltung parallel geschaltet sein, die eine Reihenschaltung aus einer der Dioden und einem der Schaltelemente umfasst, wobei den Dioden der zwei Teilschaltungen eine gemeinsame erste Schaltelement-Teilschaltung parallel geschaltet sein kann, die eine Reihenschaltung aus zwei Schaltelementen umfasst und wobei die Koppeleinheit eine Halbbrückenschaltung bilden kann. Dabei kann die erste Batteriemodulklemme mit einem niedrigsten Batteriezellenpotential des Batteriemoduls verbunden sein.In a preferred embodiment, the first and the second battery cell group each have a subcircuit connected in parallel, comprising a series circuit of one of the diodes and one of the switching elements, wherein the diodes of the two subcircuits, a common first switching element subcircuit can be connected in parallel, the one Series connection of two switching elements comprises and wherein the coupling unit can form a half-bridge circuit. In this case, the first battery module terminal can be connected to a lowest battery cell potential of the battery module.

Die Halbbrückenschaltung ermöglicht insbesondere eine volle Batteriemodulspannung oder eine halbe Batteriemodulspannung an die Batteriemodulspannung anzulegen, wobei die halbe Batteriemodulspannung vorzugsweise der Spannung der ersten oder der zweiten Batteriezellengruppe entspricht. Die erste Koppeleinheit kann dazu beispielsweise von einer Batteriezellenmanagementeinheit angesteuert werden.In particular, the half-bridge circuit allows a full battery module voltage or a half battery module voltage to be applied to the battery module voltage, wherein half the battery module voltage preferably corresponds to the voltage of the first or the second battery cell group. The first coupling unit can be controlled, for example, by a battery cell management unit.

Ferner ist es wünschenswert, dass der ersten und der zweiten Batteriezellengruppe eine gemeinsame zweite Schaltelement-Teilschaltung parallel geschaltet ist, wobei die zweite Schaltelement-Teilschaltung und die erste Koppeleinheit eine zweite Koppeleinheit bilden. Insbesondere ist die zweite Koppeleinheit eine H-Brückenschaltung.Further, it is desirable that the first and the second battery cell group, a common second switching element subcircuit is connected in parallel, wherein the second switching element subcircuit and the first coupling unit form a second coupling unit. In particular, the second coupling unit is an H-bridge circuit.

Die H-Brückenschaltung ermöglicht es beispielsweise wahlweise, eine positive volle Batteriemodulspannung, eine positive halbe Batteriemodulspannung, eine negative, also gegenüber der positiven Batteriemodulspannung verpolte, volle Batteriemodulspannung und eine negative halbe Batteriemodulspannung an die Batteriemodulklemmen anzulegen, wobei eine Batteriemanagementeinheit die Schaltelemente dazu entsprechend öffnet oder schließt.For example, the H-bridge circuit selectively allows one to apply a positive full battery module voltage, a positive half battery module voltage, a negative full battery module voltage, and one negative half battery module voltage to the battery module terminals, with a battery management unit correspondingly opening or switching the switching elements relative to the positive battery module voltage closes.

Die zweite Koppeleinheit ermöglicht außerdem die beiden Batteriezellengruppen gleichmäßig zu belasten, das heißt, die halbe Batteriemodulspannung wahlweise von der ersten Batteriezellengruppe oder der zweiten Batteriezellengruppe zu beziehen.The second coupling unit also makes it possible to uniformly load the two battery cell groups, that is, to obtain half the battery module voltage selectively from the first battery cell group or the second battery cell group.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform kann der ersten und der zweiten Batteriezellengruppe jeweils eine weitere Teilschaltung parallel geschaltet sein, die eine Reihenschaltung aus einer der Dioden und einem der Schaltelemente umfasst, wobei den Dioden der zwei weiteren Teilschaltungen eine gemeinsame dritte Schaltelement-Teilschaltung parallel geschaltet ist, die eine Reihenschaltung aus zwei Schaltelementen umfasst. Die weiteren Teilschaltungen und die dritte Schaltelement-Teilschaltung bilden eine weitere erste Koppeleinheit, die zusammen mit der ersten Koppeleinheit eine modifizierte zweite Koppeleinheit bilden. Die zweite Koppeleinheit ist insbesondere eine H-Brückenschaltung.In a further preferred embodiment, the first and the second battery cell groups may each have a further subcircuit connected in parallel, which comprises a series connection of one of the diodes and one of the switching elements, wherein the diodes of the two further subcircuits a parallel third switching element subcircuit is connected in parallel, which comprises a series connection of two switching elements. The further subcircuits and the third switching element subcircuit form a further first coupling unit, which together with the first coupling unit form a modified second coupling unit. The second coupling unit is in particular an H-bridge circuit.

Die Ausführungsform der modifizierten zweiten Koppeleinheit ermöglicht es beispielsweise wahlweise, eine positive volle Batteriemodulspannung, eine positive halbe Batteriemodulspannung, eine negative, volle Batteriemodulspannung und eine negative halbe Batteriemodulspannung an die Batteriemodulklemmen anzulegen, wobei eine Batteriemanagementeinheit die Schaltelemente dazu entsprechend öffnet oder schließt. Außerdem erlaubt die modifizierte zweite Koppeleinheit im Wesentlichen eine gute Symmetrierung der Batteriezellengruppen.For example, the embodiment of the modified second coupling unit selectively allows one to apply a positive full battery module voltage, a positive half battery module voltage, a negative full battery module voltage, and a negative half battery module voltage to the battery module terminals, with a battery management unit correspondingly opening or closing the switching elements. In addition, the modified second coupling unit essentially allows a good balancing of the battery cell groups.

Zwischen den zwei Schaltelementen der ersten, der zweiten oder der dritten Schaltelement-Teilschaltung kann die zweite Batteriemodulklemme angeschlossen sein. An der ersten und zweiten Batteriemodulklemme kann die Batteriemodulspannung bzw. ein Bruchteil der Batteriemodulspannung anliegen. Die Batteriemodulklemmen können für eine Reihenschaltung mit weiteren Batteriemodulen dienen, wobei eine Reihenschaltung von Batteriemodulen insbesondere den Batteriemodulstrang bildet. Ein Batteriemodulstrang kann eine Phase bilden, wobei mehrere Batteriemodulstränge ein Mehrphasensystem bilden.The second battery module terminal may be connected between the two switching elements of the first, second or third switching element subcircuit. At the first and second battery module terminal, the battery module voltage or a fraction of the battery module voltage may be present. The battery module terminals can serve for a series connection with further battery modules, with a series connection of battery modules in particular forming the battery module string. A battery module string may form a phase with multiple battery module strings forming a multi-phase system.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung kann der wenigstens eine Batteriemodulstrang das Batteriemodul mit der ersten Koppeleinheit und wenigstens ein weiteres Batteriemodul mit einer dritten Koppeleinheit umfassen. Die dritte Koppeleinheit weist insbesondere eine H-Brückenschaltung mit vier Schaltelementen auf. Vorzugsweise weist die zweite Koppeleinheit genau vier Schaltelemente und insbesondere keine Dioden oder weitere Schaltelemente auf.In a further advantageous embodiment, the at least one battery module string may comprise the battery module with the first coupling unit and at least one further battery module with a third coupling unit. The third coupling unit has in particular an H-bridge circuit with four switching elements. Preferably, the second coupling unit has exactly four switching elements and in particular no diodes or other switching elements.

Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung kann der wenigstens eine Batteriemodulstrang das Batteriemodul mit der ersten Koppeleinheit und wenigstens ein weiteres Batteriemodul mit einer vierten Koppeleinheit umfassen. Die vierte Koppeleinheit weist insbesondere eine Halbbrückenschaltung mit zwei Schaltelementen auf. Vorzugsweise weist die vierte Koppeleinheit genau zwei Schaltelemente und insbesondere keine Dioden oder weitere Schaltelemente auf. According to a preferred development, the at least one battery module string may comprise the battery module with the first coupling unit and at least one further battery module with a fourth coupling unit. The fourth coupling unit has, in particular, a half-bridge circuit with two switching elements. Preferably, the fourth coupling unit has exactly two switching elements and in particular no diodes or other switching elements.

Es ist ferner bevorzugt, dass ein Batteriemodulstrang mehrere Batteriemodule mit verschiedenen Kombinationen von Koppeleinheiten umfasst, beispielsweise erste und vierte Koppeleinheiten.It is further preferred that a battery module string comprises a plurality of battery modules with different combinations of coupling units, for example first and fourth coupling units.

Die wenigstens eine Batteriezelle ist bevorzugt eine Lithium-Ionen-Batteriezelle. The at least one battery cell is preferably a lithium-ion battery cell.

Zeichnungendrawings

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden anhand der Zeichnungen und der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen:Embodiments of the invention will be explained in more detail with reference to the drawings and the description below. Show it:

1 eine Batterie aus dem Stand der Technik, 1 a battery of the prior art,

2 eine Koppeleinheit aus dem Stand der Technik, 2 a coupling unit from the prior art,

3 ein Batteriemodul gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung, 3 a battery module according to an embodiment of the invention,

4 ein Batteriemodul gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung, 4 a battery module according to another embodiment of the invention,

5 ein Batteriemodul gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung, 5 a battery module according to another embodiment of the invention,

6 einen Batteriemodulstrang gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung, 6 a battery module string according to a further embodiment of the invention,

7 einen Batteriemodulstrang gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung, und 7 a battery module string according to another embodiment of the invention, and

8 einen Batteriemodulstrang gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung. 8th a battery module string according to another embodiment of the invention.

Ausführungsformen der ErfindungEmbodiments of the invention

In der 3 ist ein Batteriemodul 300 gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung gezeigt. Das Batteriemodul 300 umfasst eine erste und eine zweite Batteriemodulklemme 302, 303, an denen eine Spannung des Batteriemoduls 300 anliegt. Ferner umfasst das Batteriemodul 300 eine erste Batteriezellengruppe 304 und eine zweite Batteriezellengruppe 306. Die Batteriezellengruppen 304, 306 umfassen jeweils sechs Lithium-Ionen-Batteriezellen 308. In anderen Ausführungsbeispielen können die Batteriezellengruppen drei, vier oder mehr Batteriezellen oder auch jeweils unterschiedliche Anzahlen von Batteriezellen umfassen.In the 3 is a battery module 300 shown according to an embodiment of the invention. The battery module 300 includes a first and a second battery module terminal 302 . 303 at which a voltage of the battery module 300 is applied. Furthermore, the battery module comprises 300 a first battery cell group 304 and a second battery cell group 306 , The battery cell groups 304 . 306 each comprise six lithium-ion battery cells 308 , In other embodiments, the battery cell groups may include three, four or more battery cells, or may each include different numbers of battery cells.

Ferner umfasst das Batteriemodul 300 eine erste Koppeleinheit 310. Die erste Koppeleinheit 310 umfasst ihrerseits zwei Teilschaltungen 312, 314. Die Teilschaltung 312 umfasst eine Reihenschaltung aus einem Schaltelement 316 und einer Diode 318. Die Teilschaltung 314 umfasst eine Reihenschaltung aus einer Diode 320 und einem Schaltelement 322. Die erste Koppeleinheit 310 umfasst ferner eine erste Schaltelement-Teilschaltung 324 mit einer Reihenschaltung aus zwei Schaltelementen 326, 328. Dabei ist die Teilschaltung 312 der ersten Batteriezellengruppe 304 parallel geschaltet und die Teilschaltung 314 ist der zweiten Batteriezellengruppe 306 parallel geschaltet. Die erste Schaltelement-Teilschaltung 324 ist den Dioden 318, 320 parallel geschaltet. Furthermore, the battery module comprises 300 a first coupling unit 310 , The first coupling unit 310 in turn comprises two subcircuits 312 . 314 , The subcircuit 312 comprises a series connection of a switching element 316 and a diode 318 , The subcircuit 314 comprises a series connection of a diode 320 and a switching element 322 , The first coupling unit 310 further comprises a first switching element subcircuit 324 with a series connection of two switching elements 326 . 328 , Here is the subcircuit 312 the first battery cell group 304 connected in parallel and the subcircuit 314 is the second battery cell group 306 connected in parallel. The first switching element subcircuit 324 is the diodes 318 . 320 connected in parallel.

Die erste Batteriemodulklemme 302 ist zwischen den Schaltelementen 326, 328 der Schaltelement-Teilschaltung 324 angeschlossen. Die zweite Batteriemodulklemme 303 ist mit einem niedrigsten Batteriezellenpotential des Batteriemoduls verbunden, das heißt mit einem Minuspol der zweiten Batteriezellengruppe 306.The first battery module terminal 302 is between the switching elements 326 . 328 the switching element subcircuit 324 connected. The second battery module terminal 303 is connected to a lowest battery cell potential of the battery module, that is with a negative pole of the second battery cell group 306 ,

An der ersten Batteriezellengruppe 304 liegt die Summe der Spannungen der sechs Batteriezellen 308 an, nämlich eine Spannung UBZG_1. An der zweiten Batteriezellengruppe 306 liegt eine Spannung UBZG_2 an, die bei gleicher Anzahl der Batteriezellen 308 und gleichem Ladungszustand in etwa gleich UBZG_1 ist. Die Summe der Spannungen UBZG_1 und UBZG_2 bildet eine Batteriemodulspannung UBM, wobei UBZG_1 bzw. UBZG_2 für sich genommen einem Bruchteil der Batteriemodulspannung UBM, z. B. einer halben Batteriemodulspannung UBM/2 entsprechen.At the first battery cell group 304 is the sum of the voltages of the six battery cells 308 on, namely a voltage U BZG_1 . At the second battery cell group 306 is a voltage U BZG_2 , the same number of battery cells 308 and the same state of charge is approximately equal to U BZG_1 . The sum of the voltages U BZG_1 and U BZG_2 forms a battery module voltage U BM , where U BZG_1 or U BZG_2 for themselves taken a fraction of the battery module voltage U BM , z. B. half a battery module voltage U BM / 2 correspond.

Eine Batteriemanagementeinheit oder eine andere Steuerungseinheit kann die Schaltelemente 316, 326, 328, 322 beispielsweise folgendermaßen schalten, wobei folgende Spannungen an den Batteriemodulklemmen 302, 303 anliegen: Spannung an Batteriemodulklemmen 302, 303 Geschlossene Schaltelemente Offene Schaltelemente UBM 316 und 326 328 und 322 0 V (Batteriemodul 300 überbrückt) 328 und 322 316 und 326 UBM/2 (liefert zweite Batteriezellengruppe 306) 326 316, 328 und 322 UBM/2 (liefert erste Batteriezellengruppe 304) 322, 316 und 326 328 A battery management unit or other control unit may include the switching elements 316 . 326 . 328 . 322 For example, switch as follows, with the following voltages on the battery module terminals 302 . 303 issue: Voltage on battery module terminals 302 . 303 Closed switching elements Open circuit elements U BM 316 and 326 328 and 322 0 V (battery module 300 bridged) 328 and 322 316 and 326 U BM / 2 (provides second battery cell group 306 ) 326 316 . 328 and 322 U BM / 2 (supplies first battery cell group 304 ) 322 . 316 and 326 328

Die halben Batteriemodulspannungen UBM/2 bilden vorteilhafte kleinere Spannungsstufen, als dies mit herkömmlichem Batteriemodul möglich ist.The half battery module voltages U BM / 2 form advantageous smaller voltage levels than is possible with conventional battery module.

In der 4 ist ein Batteriemodul 400 gezeigt, das ähnlich dem Batteriemodul 300 ausgelegt ist und folgende Schaltungskomponenten umfasst:
Batteriemodulklemmen 402, 403, eine erste und eine zweite Batteriezellengruppe 404, 406, die jeweils die gleiche Anzahl an Batteriezellen 408 umfassen und eine zweite Koppeleinheit 410. Die zweite Koppeleinheit 410 umfasst zwei Teilschaltungen 412, 414. Die Teilschaltung 412 umfasst ein Schaltelement 416 und eine Diode 418, und die Teilschaltung 414 umfasst eine Diode 420 und ein Schaltelement 422. Ferner umfasst die Koppeleinheit 410 eine zweite Schaltelement-Teilschaltung 424 mit zwei Schaltelementen 426, 428. Soweit ist die Anordnung bzw. Schaltung mit dem Batteriemodul 300 identisch.In the 4 is a battery module 400 shown, similar to the battery module 300 is designed and includes the following circuit components:
Battery module terminals 402 . 403 , a first and a second battery cell group 404 . 406 , each having the same number of battery cells 408 and a second coupling unit 410 , The second coupling unit 410 includes two subcircuits 412 . 414 , The subcircuit 412 includes a switching element 416 and a diode 418 , and the subcircuit 414 includes a diode 420 and a switching element 422 , Furthermore, the coupling unit comprises 410 a second switching element subcircuit 424 with two switching elements 426 . 428 , So far is the arrangement or circuit with the battery module 300 identical.

Die Batteriemodulklemme 403 ist jedoch zwischen den beiden Schaltelementen 426, 428 der zweiten Schaltelement-Teilschaltung angeschlossen. Ferner umfasst das Batteriemodul 400 in diesem Ausführungsbeispiel eine dritte Schaltelement-Teilschaltung 430, die ähnlich der zweiten Schaltelement-Teilschaltung zwei Schaltelemente 432, 434 umfasst. Die Batteriemodulklemme 402 ist zwischen den zwei Schaltelementen 432, 434 der dritten Schaltelement-Teilschaltung angeordnet.The battery module terminal 403 is however between the two switching elements 426 . 428 the second switching element subcircuit connected. Furthermore, the battery module comprises 400 in this embodiment, a third switching element subcircuit 430 similar to the second switching element subcircuit, two switching elements 432 . 434 includes. The battery module terminal 402 is between the two switching elements 432 . 434 the third switching element subcircuit arranged.

An der ersten Batteriezellengruppe 404 liegt eine Spannung UBZG_1 an. An der zweiten Batteriezellengruppe 306 liegt eine Spannung UBZG_2 an. Die Summe der Spannungen UBZG_1 und UBZG_2 bildet eine Batteriemodulspannung UBM, wobei UBZG_1 bzw. UBZG_2 für sich genommen einem Bruchteil der Batteriemodulspannung UBM, z. B. einer halben Batteriemodulspannung UBM/2 entsprechen.At the first battery cell group 404 there is a voltage U BZG_1 . At the second battery cell group 306 is a voltage U BZG_2 on. The sum of the voltages U BZG_1 and U BZG_2 forms a battery module voltage U BM , where U BZG_1 or U BZG_2 taken by itself a fraction of the battery module voltage U BM , z. B. half a battery module voltage U BM / 2 correspond.

Eine Batteriemanagementeinheit oder eine andere Steuerungseinheit kann die Schaltelemente 412, 426, 428, 422, 432 und 434 beispielsweise folgendermaßen schalten, wobei folgende Spannungen an den Batteriemodulklemmen 402, 403 anliegen: Spannung an Batteriemodulklemmen 402, 403 Geschlossene Schaltelemente Offene Schaltelemente UBM 432, 428 und 422 416, 426 und 434 0 V (Batteriemodul 400 überbrückt) 434, 428 und 422 416, 426 und 432 UBM/2 (liefert zweite Batteriezellengruppe 406) 416, 432, 428 und 422 434 und 426 UBM/2 (liefert erste Batteriezellengruppe 304) 428, 422 und 432 416, 426 und 434 – UBM 434, 416 und 426 428, 422 und 432 – UBM/2 (liefert zweite Batteriezellengruppe 406) 434 und 426 432, 416, 428 und 422 – UBM/2 (liefert erste Batteriezellengruppe 304) 434, 422, 412 und 426 432 und 428 A battery management unit or other control unit may include the switching elements 412 . 426 . 428 . 422 . 432 and 434 For example, switch as follows, with the following voltages on the battery module terminals 402 . 403 issue: Voltage on battery module terminals 402 . 403 Closed switching elements Open circuit elements U BM 432 . 428 and 422 416 . 426 and 434 0 V (battery module 400 bridged) 434 . 428 and 422 416 . 426 and 432 U BM / 2 (provides second battery cell group 406 ) 416 . 432 . 428 and 422 434 and 426 U BM / 2 (supplies first battery cell group 304 ) 428 . 422 and 432 416 . 426 and 434 - U BM 434 . 416 and 426 428 . 422 and 432 - U BM / 2 (provides second battery cell group 406 ) 434 and 426 432 . 416 . 428 and 422 - U BM / 2 (supplies first battery cell group 304 ) 434 . 422 . 412 and 426 432 and 428

Die Koppeleinheit 410 bildet insbesondere eine H-Brückenschaltung, die wahlweise die ganze, halbe, negative ganze und negative halbe Batteriemodulspannung an den Batteriemodulklemmen 402, 403 bereitstellt.The coupling unit 410 In particular, it forms an H-bridge circuit that selectively clamps the full, half, negative, full and negative half battery module voltage across the battery module 402 . 403 provides.

In der 5 ist ein Batteriemodul 500 gezeigt, das zwei Batteriemodulklemmen 502, 503, zwei Batteriezellengruppen 504, 505 und eine modifizierte zweite Koppeleinheit 510 aufweist. Wird die Koppeleinheit 300 von 3 zweimal vorgesehen und den Batteriezellengruppen 504, 505 parallel geschaltet bzw. die Koppeleinheit 400 mittels weiterer Diode und Schaltelemente modifiziert, so entsteht die modifizierte zweite Koppeleinheit 510 in Form einer H-Brückenschaltung.In the 5 is a battery module 500 shown having two battery module terminals 502 . 503 , two battery cell groups 504 . 505 and a modified second coupling unit 510 having. Will the coupling unit 300 from 3 provided twice and the battery cell groups 504 . 505 connected in parallel or the coupling unit 400 modified by means of another diode and switching elements, the result is the modified second coupling unit 510 in the form of an H-bridge circuit.

Die modifizierte zweite Koppeleinheit 510 umfasst mehrere Dioden und mehrere Schaltelemente 508, 509, 512, 514, 516, 518, 520, 522, die von einer Batteriemanagementeinheit oder einer anderen Steuerungseinheit ähnlich den Batteriemodulen 300 und 400 beispielsweise folgendermaßen geschaltet werden und wahlweise folgende Spannungen an die Batteriemodulklemmen 502, 503 anlegen: Spannung an Batteriemodulklemmen 502, 503 Geschlossene Schaltelemente Offene Schaltelemente UBM 516, 518, 512 und 514 508, 509, 520 und 522 0 V (Batteriemodul 500 überbrückt) 512, 514, 520 und 522 508, 509, 516 und 518 UBM/2 (liefert zweite Batteriezellengruppe 506) 518, 512 und 514 508, 509, 516, 520 und 522 UBM/2 (liefert erste Batteriezellengruppe 504) 516, 518 und 512 508, 509, 514, 520 und 522 -UBM 520, 522, 508 und 509 512, 514, 516 und 518 -UBM/2 (liefert zweite Batteriezellengruppe 506) 520, 522 und 509 508, 512, 514, 516 und 518 -UBM/2 (liefert erste Batteriezellengruppe 504) 508, 509 und 520 512, 514, 516, 518 und 522 The modified second coupling unit 510 includes a plurality of diodes and a plurality of switching elements 508 . 509 . 512 . 514 . 516 . 518 . 520 . 522 from a battery management unit or other control unit similar to the battery modules 300 and 400 For example, be switched as follows and optionally following voltages to the battery module terminals 502 . 503 invest: Voltage on battery module terminals 502 . 503 Closed switching elements Open circuit elements U BM 516 . 518 . 512 and 514 508 . 509 . 520 and 522 0 V (battery module 500 bridged) 512 . 514 . 520 and 522 508 . 509 . 516 and 518 U BM / 2 (provides second battery cell group 506 ) 518 . 512 and 514 508 . 509 . 516 . 520 and 522 U BM / 2 (supplies first battery cell group 504 ) 516 . 518 and 512 508 . 509 . 514 . 520 and 522 -U BM 520 . 522 . 508 and 509 512 . 514 . 516 and 518 -U BM / 2 (provides second battery cell group 506 ) 520 . 522 and 509 508 . 512 . 514 . 516 and 518 -U BM / 2 (supplies first battery cell group 504 ) 508 . 509 and 520 512 . 514 . 516 . 518 and 522

Alle Ausführungsbeispiele der Koppeleinheiten 310, 410 und 510 bilden Multi-Level-Konverter. Dabei sind auch Multi-Level-Konverter höherer Ordnung mit weiteren Schaltelementen und/oder Dioden herstellbar, die kleinere Bruchteile der Batteriemodulspannung, etwas UBM/3, UBM/4, UBM/5, UBM/6 usw., und dadurch noch feinere Spannungsstufen für einen Batteriemodulstrang bereitstellen können.All embodiments of the coupling units 310 . 410 and 510 form multi-level converter. In this case, it is also possible to produce higher-level multi-level converters with further switching elements and / or diodes, the smaller fractions of the battery module voltage, somewhat U BM / 3, U BM / 4, U BM / 5, U BM / 6, etc., and thereby can provide even finer voltage levels for a battery module string.

In den 6, 7 und 8 sind verschiedene Kombinationen der Batteriemodule mit den Koppeleinheiten 106, 200, 310, 410 und 510 gezeigt. In der 6 ist ein Batteriemodulstrang 600 gezeigt, der eine Reihenschaltung mehrerer Batteriemodule 602 umfasst, wobei ein Teil der Batteriemodule 602 jeweils die Koppeleinheit 200 umfasst und der restliche Teil der Batteriemodule 602 jeweils die Koppeleinheit 510. In der 7 ist ein Batteriemodulstrang 700 gezeigt, der eine Reihenschaltung einer Anzahl n Batteriemodule 702 umfasst, wobei n – 1 Batteriemodule 702 jeweils die Koppeleinheit 200 umfassen. Das n-te Batteriemodul 702 umfasst die Koppeleinheit 310. In der 8 ist ein Batteriemodulstrang 800 gezeigt, der eine Reihenschaltung mehrerer Batteriemodule 802 umfasst, wobei ein Teil der Batteriemodule 802 jeweils die Koppeleinheit 106 umfasst und der restliche Teil der Batteriemodule 802 jeweils die Koppeleinheit 310. Die Reihenfolge der Batteriemodule mit unterschiedlichen Koppeleinheiten kann innerhalb eines Batteriemodulstranges beliebig sein.In the 6 . 7 and 8th are different combinations of the battery modules with the coupling units 106 . 200 . 310 . 410 and 510 shown. In the 6 is a battery module string 600 shown a series connection of several battery modules 602 includes, wherein a part of the battery modules 602 in each case the coupling unit 200 includes and the remaining part of the battery modules 602 in each case the coupling unit 510 , In the 7 is a battery module string 700 showing a series connection of a number n of battery modules 702 includes, where n - 1 battery modules 702 in each case the coupling unit 200 include. The nth battery module 702 includes the coupling unit 310 , In the 8th is a battery module string 800 shown a series connection of several battery modules 802 includes, wherein a part of the battery modules 802 in each case the coupling unit 106 includes and the remaining part of the battery modules 802 in each case the coupling unit 310 , The order of the battery modules with different coupling units can be arbitrary within a battery module string.

Mehrere Batteriemodulstränge 600, 700, 800 können eine Batterie bilden, die in einem Kraftfahrzeug beispielsweise als Traktionsbatterie Anwendung findet.Several battery module strings 600 . 700 . 800 can form a battery that is used in a motor vehicle, for example as a traction battery application.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • DE 102010041014 [0004] DE 102010041014 [0004]

Claims (10)

Batterie mit wenigstens einem Batteriemodulstrang (600; 700; 800) umfassend wenigstens ein Batteriemodul (300; 400; 500; 602; 702; 802) mit zwei Batteriemodulklemmen (302, 303; 402, 403; 502, 503), einer ersten Batteriezellengruppe (304, 306; 404, 406; 504, 506), einer zweiten Batteriezellengruppe (304, 306; 404, 406; 504, 506), wobei jede Batteriezellengruppe (304, 306; 404, 406; 504, 506) wenigstens eine Batteriezelle (308; 408) umfasst, und einer ersten Koppeleinheit (310; 410; 510), dadurch gekennzeichnet, dass die erste Koppeleinheit (310; 410; 510) wenigstens zwei Dioden (318, 320; 418, 420) und vier Schaltelemente (316, 322, 326, 328; 416, 422, 426, 428, 432, 434; 508, 512, 514, 516, 518, 520, 522) umfasst oder dass die erste Koppeleinheit (310; 410; 510) wenigstens sechs Schaltelemente (316, 322, 326, 328; 416, 422, 426, 428, 432, 434; 508, 512, 514, 516, 518, 520, 522) umfasst, und dass die erste Koppeleinheit (310; 410; 510) wahlweise eine Batteriemodulspannung oder einen Bruchteil einer Batteriemodulspannung an die zwei Batteriemodulklemmen (302, 303; 402, 403; 502, 503) anlegt.Battery with at least one battery module string ( 600 ; 700 ; 800 ) comprising at least one battery module ( 300 ; 400 ; 500 ; 602 ; 702 ; 802 ) with two battery module terminals ( 302 . 303 ; 402 . 403 ; 502 . 503 ), a first battery cell group ( 304 . 306 ; 404 . 406 ; 504 . 506 ), a second battery cell group ( 304 . 306 ; 404 . 406 ; 504 . 506 ), each battery cell group ( 304 . 306 ; 404 . 406 ; 504 . 506 ) at least one battery cell ( 308 ; 408 ), and a first coupling unit ( 310 ; 410 ; 510 ), characterized in that the first coupling unit ( 310 ; 410 ; 510 ) at least two diodes ( 318 . 320 ; 418 . 420 ) and four switching elements ( 316 . 322 . 326 . 328 ; 416 . 422 . 426 . 428 . 432 . 434 ; 508 . 512 . 514 . 516 . 518 . 520 . 522 ) or that the first coupling unit ( 310 ; 410 ; 510 ) at least six switching elements ( 316 . 322 . 326 . 328 ; 416 . 422 . 426 . 428 . 432 . 434 ; 508 . 512 . 514 . 516 . 518 . 520 . 522 ), and that the first coupling unit ( 310 ; 410 ; 510 ), either a battery module voltage or a fraction of a battery module voltage to the two battery module terminals ( 302 . 303 ; 402 . 403 ; 502 . 503 ) applies. Batterie nach Anspruch 1, bei welcher der ersten und der zweiten Batteriezellengruppe (304, 306; 404, 406; 504, 506) jeweils eine Teilschaltung (312, 314; 412, 414) parallel geschaltet ist, die eine Reihenschaltung aus einer der Dioden (318, 320; 418, 420) und einem der Schaltelemente (316, 322, 326, 328; 416, 422, 426, 428, 432, 434; 508, 512, 514, 516, 518, 520, 522) umfasst, wobei den Dioden (318, 320; 418, 420) der zwei Teilschaltungen (312, 314; 412, 414) eine gemeinsame erste Schaltelement-Teilschaltung (324, 424) parallel geschaltet ist, die eine Reihenschaltung aus zwei Schaltelementen (316, 322, 326, 328; 416, 422, 426, 428, 432, 434; 508, 512, 514, 516, 518, 520, 522) umfasst und wobei die erste Koppeleinheit (310; 410; 510) eine Halbbrückenschaltung bildet.A battery according to claim 1, wherein said first and second battery cell groups ( 304 . 306 ; 404 . 406 ; 504 . 506 ) each a subcircuit ( 312 . 314 ; 412 . 414 ) is connected in parallel, which is a series circuit of one of the diodes ( 318 . 320 ; 418 . 420 ) and one of the switching elements ( 316 . 322 . 326 . 328 ; 416 . 422 . 426 . 428 . 432 . 434 ; 508 . 512 . 514 . 516 . 518 . 520 . 522 ), wherein the diodes ( 318 . 320 ; 418 . 420 ) of the two subcircuits ( 312 . 314 ; 412 . 414 ) a common first switching element subcircuit ( 324 . 424 ), which is a series connection of two switching elements ( 316 . 322 . 326 . 328 ; 416 . 422 . 426 . 428 . 432 . 434 ; 508 . 512 . 514 . 516 . 518 . 520 . 522 ) and wherein the first coupling unit ( 310 ; 410 ; 510 ) forms a half-bridge circuit. Batterie nach Anspruch 1 oder 2, bei welcher die erste Batteriemodulklemme (302, 303; 402, 403; 502, 503) mit einem niedrigsten Batteriezellenpotential des Batteriemoduls (300; 400; 500; 602; 702; 802) verbunden ist.A battery according to claim 1 or 2, wherein the first battery module terminal ( 302 . 303 ; 402 . 403 ; 502 . 503 ) with a lowest battery cell potential of the battery module ( 300 ; 400 ; 500 ; 602 ; 702 ; 802 ) connected is. Batterie nach Anspruch 2 oder 3, bei welcher der ersten und der zweiten Batteriezellengruppe (304, 306; 404, 406; 504, 506) eine gemeinsame zweite Schaltelement-Teilschaltung (324, 424) parallel geschaltet ist, wobei die zweite Schaltelement-Teilschaltung (324, 424) und die erste Koppeleinheit (310) eine zweite Koppeleinheit bilden (410). A battery according to claim 2 or 3, wherein the first and second battery cell groups ( 304 . 306 ; 404 . 406 ; 504 . 506 ) a common second switching element subcircuit ( 324 . 424 ) is connected in parallel, wherein the second switching element subcircuit ( 324 . 424 ) and the first coupling unit ( 310 ) form a second coupling unit ( 410 ). Batterie nach einem der Ansprüche 2 bis 4, bei welcher der ersten und der zweiten Batteriezellengruppe (304, 306; 404, 406; 504, 506) jeweils eine weitere Teilschaltung (312, 314; 412, 414) parallel geschaltet ist, die eine Reihenschaltung aus einer der Dioden (318, 320; 418, 420) und einem der Schaltelemente (316, 322, 326, 328; 416, 422, 426, 428, 432, 434; 508, 512, 514, 516, 518, 520, 522) umfasst, wobei den Dioden (318, 320; 418, 420) der zwei weiteren Teilschaltungen (312, 314; 412, 414) eine gemeinsame dritte Schaltelement-Teilschaltung (324, 424) parallel geschaltet ist, die eine Reihenschaltung aus zwei Schaltelementen (316, 322, 326, 328; 416, 422, 426, 428, 432, 434; 508, 512, 514, 516, 518, 520, 522) umfasst, und bei welcher die weiteren Teilschaltungen (312, 314; 412, 414) und die dritte Schaltelement-Teilschaltung (324, 424) eine weitere erste Koppeleinheit bilden (310), die zusammen mit der ersten Koppeleinheit (310) eine modifizierte zweite Koppeleinheit (510) bildet.A battery according to any one of claims 2 to 4, wherein the first and second battery cell groups ( 304 . 306 ; 404 . 406 ; 504 . 506 ) in each case a further subcircuit ( 312 . 314 ; 412 . 414 ) is connected in parallel, which is a series circuit of one of the diodes ( 318 . 320 ; 418 . 420 ) and one of the switching elements ( 316 . 322 . 326 . 328 ; 416 . 422 . 426 . 428 . 432 . 434 ; 508 . 512 . 514 . 516 . 518 . 520 . 522 ), wherein the diodes ( 318 . 320 ; 418 . 420 ) of the two further subcircuits ( 312 . 314 ; 412 . 414 ) a common third switching element subcircuit ( 324 . 424 ), which is a series connection of two switching elements ( 316 . 322 . 326 . 328 ; 416 . 422 . 426 . 428 . 432 . 434 ; 508 . 512 . 514 . 516 . 518 . 520 . 522 ), and in which the further subcircuits ( 312 . 314 ; 412 . 414 ) and the third switching element subcircuit ( 324 . 424 ) form a further first coupling unit ( 310 ), which together with the first coupling unit ( 310 ) a modified second coupling unit ( 510 ). Batterie nach Anspruch 5, bei welcher die erste oder zweite Batteriemodulklemme (302, 303; 402, 403; 502, 503) zwischen den zwei Schaltelementen (326, 328; 426, 428, 432, 434; 508, 512, 514, 516, 518, 520, 522) der ersten, der zweiten oder der dritten Schaltelemente-Teilschaltung (324, 424) angeschlossen ist.A battery according to claim 5, wherein the first or second battery module terminal ( 302 . 303 ; 402 . 403 ; 502 . 503 ) between the two switching elements ( 326 . 328 ; 426 . 428 . 432 . 434 ; 508 . 512 . 514 . 516 . 518 . 520 . 522 ) of the first, the second or the third switching element subcircuit ( 324 . 424 ) connected. Batterie nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei welcher der wenigstens eine Batteriemodulstrang (600; 700; 800) das Batteriemodul (300; 400; 500; 602; 702; 802) mit der ersten Koppeleinheit (310; 410; 510) und wenigstens ein weiteres Batteriemodul (300; 400; 500; 602; 702; 802) mit einer dritten Koppeleinheit umfasst, die eine H-Brückenschaltung mit vier Schaltelementen aufweist.Battery according to one of the preceding claims, in which the at least one battery module string ( 600 ; 700 ; 800 ) the battery module ( 300 ; 400 ; 500 ; 602 ; 702 ; 802 ) with the first coupling unit ( 310 ; 410 ; 510 ) and at least one further battery module ( 300 ; 400 ; 500 ; 602 ; 702 ; 802 ) comprising a third coupling unit having an H-bridge circuit with four switching elements. Batterie nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei welcher der wenigstens eine Batteriemodulstrang (600; 700; 800) das Batteriemodul (300; 400; 500; 602; 702; 802) mit der ersten Koppeleinheit (310; 410; 510) und wenigstens ein weiteres Batteriemodul (300; 400; 500; 602; 702; 802) mit einer vierten Koppeleinheit umfasst, die eine Halbbrückenschaltung mit zwei Schaltelementen aufweist. Battery according to one of the preceding claims, in which the at least one battery module string ( 600 ; 700 ; 800 ) the battery module ( 300 ; 400 ; 500 ; 602 ; 702 ; 802 ) with the first coupling unit ( 310 ; 410 ; 510 ) and at least one further battery module ( 300 ; 400 ; 500 ; 602 ; 702 ; 802 ) comprising a fourth coupling unit having a half-bridge circuit with two switching elements. Batterie nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die wenigstens eine Batteriezelle (308; 408) eine Lithium-Ionen-Batteriezelle ist.Battery according to one of the preceding claims, wherein the at least one battery cell ( 308 ; 408 ) is a lithium-ion battery cell. Kraftfahrzeug mit der Batterie nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Batterie mit einem Antriebssystem des Kraftfahrzeugs verbunden ist.Motor vehicle with the battery according to one of the preceding claims, wherein the battery is connected to a drive system of the motor vehicle.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102013215572A1 (en) * 2013-08-07 2015-02-12 Robert Bosch Gmbh An electrical energy storage device and method for raising the voltage at its terminals
DE102018214772A1 (en) * 2018-08-30 2020-03-05 Robert Bosch Gmbh Method for operating at least one electrical component of a vehicle
DE102019201606A1 (en) * 2019-02-07 2020-08-13 Audi Ag Method for electrically precharging an intermediate circuit capacitor in the high-voltage system of an at least partially electrically driven motor vehicle and such a high-voltage system

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2015124161A1 (en) * 2014-02-24 2015-08-27 Volvo Truck Corporation Electrical storage system for a vehicle and method for controlling said system
US12062815B2 (en) 2015-09-30 2024-08-13 Relectrify Holdings Pty Ltd Battery system
PT3356188T (en) 2015-09-30 2020-11-23 Relectrify Pty Ltd Battery system

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102010041014A1 (en) 2010-09-20 2012-03-22 Sb Limotive Company Ltd. Battery system with variably adjustable intermediate circuit voltage

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4063144A (en) * 1976-03-25 1977-12-13 Sundstrand Corporation Inverter for providing a sinusodial output having a low harmonic content
EP2650999A3 (en) * 2010-04-08 2015-11-04 Alstom Technology Ltd Multi module voltage source converter for a HVDC system

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102010041014A1 (en) 2010-09-20 2012-03-22 Sb Limotive Company Ltd. Battery system with variably adjustable intermediate circuit voltage

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102013215572A1 (en) * 2013-08-07 2015-02-12 Robert Bosch Gmbh An electrical energy storage device and method for raising the voltage at its terminals
US10110035B2 (en) 2013-08-07 2018-10-23 Robert Bosch Gmbh Electric energy storage device and method for increasing the voltage at the storage device terminals
DE102018214772A1 (en) * 2018-08-30 2020-03-05 Robert Bosch Gmbh Method for operating at least one electrical component of a vehicle
US11858360B2 (en) 2018-08-30 2024-01-02 Robert Bosch Gmbh Method for operating at least one electrical component of a vehicle
DE102019201606A1 (en) * 2019-02-07 2020-08-13 Audi Ag Method for electrically precharging an intermediate circuit capacitor in the high-voltage system of an at least partially electrically driven motor vehicle and such a high-voltage system

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