DE102012222901A1 - Batteriesystem - Google Patents

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DE102012222901A1
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Bernhard Seubert
Georg Sebastian
Hans Partes
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Robert Bosch GmbH
Samsung SDI Co Ltd
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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Batteriesystem (1) mit einer wenigstens zwei Teilbatterien (T1, ..., Tn) umfassenden Batterie (2) und einer den Zustand der Batterie (2) steuernden elektronischen Steuereinrichtung (3), wobei jede Teilbatterie (T1, ..., Tn) zumindest zwei in Reihe geschaltete Batteriezellen (4) und eine kommunikationstechnisch mit der elektronischen Steuereinrichtung (3) verbundene elektronische Einheit (5) aufweist. Um eine dauerhafte, schnelle, zuverlässige und sichere Möglichkeit der Variation von Betriebszuständen einer Batterie (2) zu ermöglichen, wird mit der Erfindung vorgeschlagen, dass die Teilbatterien (T1, ..., Tn) parallel geschaltet sind, wobei jede elektronische Einheit (5) eingerichtet ist, auf Basis von Steuersignalen der elektronischen Steuereinrichtung (3) die ihr zugeordnete Teilbatterie (T1, ..., Tn) ein- bzw. auszuschalten und die Stärke des von der ihr zugeordneten Teilbatterie (T1, ..., Tn) erzeugten elektrischen Stroms oder deren Leistung zu begrenzen.

Description

  • Stand der Technik
  • In elektrisch angetriebenen Kraftfahrzeugen, insbesondere Elektrofahrzeugen und Hybridfahrzeugen, werden auf Lithium-Basis hergestellte, wiederaufladbare Batterien eingesetzt, um mit ihnen elektrische Antriebseinrichtungen mit elektrischer Energie zu versorgen. Entsprechende Batterien können beispielsweise aus mehreren in Reihe geschalteten Batteriemodulen gebildet sein, wobei jedes Batteriemodul mehrere in Reihe geschaltete Batteriezellen aufweist.
  • Um verschiedene Betriebszustände eines elektrisch angetriebenen Kraftfahrzeugs, die sich durch einen unterschiedlichen Bedarf an elektrischer Energie voneinander unterscheiden, zu realisieren, ist es wünschenswert, die von einer Batterie eines entsprechenden Kraftfahrzeugs erzeugte elektrische Energie zu variieren. Insbesondere ist es wünschenswert, hierzu die von einer Batterie erzeugte Stromstärke zu variieren. Hierdurch kann die Energieabgabe einer Batterie beispielsweise an eine wechselnde Anzahl von zu versorgenden elektrischen Verbrauchern bzw. verschiedene Energieaufnahmen solcher Verbraucher angepasst werden.
  • Offenbarung der Erfindung
  • Aufgabe der Erfindung ist es, eine dauerhafte, schnelle, zuverlässige und sichere Möglichkeit der Variation von Betriebszuständen einer Batterie zu ermöglichen.
  • Die Lösung dieser Aufgabe gelingt erfindungsgemäß durch ein Batteriesystem mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben, die jeweils für sich genommen oder in beliebiger Kombination miteinander einen Aspekt der Erfindung darstellen können.
  • Mit Patentanspruch 1 wird ein Batteriesystem mit einer wenigstens zwei Teilbatterien umfassenden Batterie und einer den Zustand der Batterie steuernden elektronischen Steuereinrichtung vorgeschlagen, wobei jede Teilbatterie zumindest zwei in Reihe geschaltete Batteriezellen und eine kommunikationstechnisch mit der elektronischen Steuereinrichtung verbundene elektronische Einheit aufweist. Gemäß Patentanspruch 1 sind die Teilbatterien parallelgeschaltet, wobei jede elektronische Einheit eingerichtet ist, auf Basis von Steuersignalen der elektronischen Steuereinrichtung die ihr zugeordnete Teilbatterie ein- bzw. auszuschalten und die Stärke des von der ihr zugeordneten Teilbatterie bereitgestellen elektrischen Stroms oder deren Leistung zu begrenzen.
  • Mit einem Batteriesystem nach Patentanspruch 1 bzw. durch die Parallelschaltung der Teilbatterien können elektrische Energien von mehreren 100 kWh gespeichert werden. Die theoretisch speicherbare elektrische Gesamtenergie der Batterie errechnet sich aus der Summe der von den einzelnen Teilbatterien gespeicherten elektrischen Energien. Die mittels des Batteriesystems bzw. der Batterie erzeugte elektrische Energie kann an verschiedenste Verbrauchssituationen dadurch angepasst werden, dass über Steuersignale von elektronischen Steuereinrichtung einzelne elektronische Einheiten veranlasst werden, die ihnen jeweilig zugeordnete Teilbatterie ein- oder auszuschalten. Hierzu ist die elektronische Einheit eingerichtet und insbesondere mit einer entsprechend ausgebildeten Leistungselektronik ausgestattet. Das Ein- und Ausschalten einzelner Teilbatterien mittels einer entsprechenden Leistungselektronik ist insbesondere vorteilhaft gegenüber dem Einsatz mechanischer Schaltelemente, insbesondere hinsichtlich der Schaltgeschwindigkeit und der Lebensdauer einer entsprechenden Schalteinrichtung sowie der Funkenbildung bei EX-Bereichen. Gegenüber einem Einsatz von mechanischen Schaltelementen, wie beispielsweise Schützen, dient die Verwendung einer Leistungselektronik bzw. einer elektronischen Einheit somit der Schaffung einer dauerhaften Möglichkeit, den Betriebszustand einer entsprechend ausgestatteten Batterie zu variieren. Da eine elektronische Einheit zudem nicht lastlos während eines entsprechenden Schaltvorgangs arbeiten muss, was hingegen bei der Verwendung von Schützen nicht möglich wäre, wird mit Patentanspruch 1 eine sehr schnelle Möglichkeit zur Variation des Betriebszustands einer entsprechend ausgestatteten Batterie bereitgestellt. Ferner arbeitet eine elektronische Einheit äußerst zuverlässig, insbesondere da sie nicht so schadensanfällig ist, wie es von mechanischen Schaltelementen bekannt ist.
  • Um einen sicheren Betriebszustand des Batteriesystems gemäß Patentanspruch 1 zu gewährleisten, ist jede elektronische Einheit dazu eingerichtet, die Stärke des von der ihr zugeordneten Teilbatterie erzeugten elektrischen Stroms oder deren Leistung zu begrenzen. Hierdurch kann zudem eine Anpassung des Batteriesystems bzw. der Batterie desselben hinsichtlich der erzeugten elektrischen Energie und deren Anpassung an verschiedene Verbrauchssituationen erfolgen. Durch diese Ausgestaltung ist es des Weiteren möglich, Ausgleichsströme bzw. Ausgleichsladungen zwischen einzelnen Teilbatterien, welche beispielsweise durch unterschiedliche elektrische Spannungen erzeugt werden, zu vermindern bzw. zu verhindern oder aktiv zu steuern.
  • Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung ist jede elektronische Einheit dazu eingerichtet, auf Basis von Steuersignalen der elektronischen Steuereinrichtung die Richtung vorzugeben bzw. zu ändern, in der die ihr zugeordnete Teilbatterie von einem elektrischen Strom durchflossen werden kann. Jede elektronische Einheit ist somit dazu eingerichtet, die ihr zugeordnete Teilbatterie von einem Entladezustand in einen Aufladezustand umzuschalten, und umgekehrt. Somit lässt sich über die elektronischen Einheiten auch die gesamte Batterie von ihrem Aufladezustand in einen ihrer Entladezustände schalten. Weitere Zustände sind insbesondere beim zeitlichen Übergang von einer Stromrichtung zu einer entgegengesetzten Stromrichtung möglich. Vorteilhaft sind solche Zwischenzusände, bei denen sich eine Teilbatterie im Entladezustand, eine weiter Teilbatterie im Aufladezustand und noch eine weitere Teilbatterie einem Umschaltzustand befindet, wenn also der aktuelle Hauptzustand der Batterie nicht über den Zustand einer Teilbatterie bestimmbar ist.
  • Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist jede elektronische Einheit zum Erfassen von wenigstens einem Zustandsparameter der ihr zugeordneten Teilbatterie, insbesondere zum Erfassen des von dieser Teilbatterie erzeugten elektrischen Stroms, der von dieser Teilbatterie erzeugten elektrischen Spannung und/oder des Ladezustands von dieser Teilbatterie, eingerichtet. Diese Zustandsparameter können kommunikationstechnisch an die elektronische Steuereinrichtung weitergegeben werden und von letzterer zur Steuerung der Batterie verwendet werden. Insbesondere lässt sich aus erfassten Zustandsparametern auf den Alterungszustand einzelner Teilbatterien schließen, was für eine optimale Steuerung der Batterie durch die elektronische Steuereinrichtung zu berücksichtigen ist, insbesondere um die Lebensdauer der Batteriezellen, der Teilbatterien und damit der Batterie insgesamt zu verlängern.
  • Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung sieht vor, dass die elektronische Steuereinrichtung eingerichtet ist, über eine entsprechende elektrische Ansteuerung der elektronischen Einheiten wenigstens eine Teilbatterie in den Gegenzustand zum Hauptzustand der Batterie zu setzen. Ist beispielsweise der Hauptzustand der Batterie der Entladezustand, kann wenigstens eine Teilbatterie mittels der elektronischen Steuereinrichtung in ihren Aufladezustand geschaltet werden. Hierdurch kann die von der Batterie erzeugte Gesamtenergie variiert werden.
  • Es wird des Weiteren als vorteilhaft erachtet, wenn die elektronische Steuereinrichtung eingerichtet ist, über eine entsprechende elektrische Ansteuerung der elektronischen Einheiten den Betriebspunkt einzelner Teilbatterien zu variieren. Auch hierdurch kann der Betriebszustand der Batterie insgesamt an verschiedene Verbrauchsfälle angepasst werden.
  • Vorzugsweise ist die elektronische Steuereinrichtung weiter eingerichtet, die Teilbatterien derart anzusteuern, dass sich wenigstens eine Teilbatterie im Entladezustand und wenigstens eine weitere Teilbatterie im Aufladezustand befindet, wobei die Betriebspunkte dieser Teilbatterien mittels der elektronischen Steuereinrichtung derart eingestellt werden, dass die von der im Entladezustand befindlichen Teilbatterie erzeugte elektrische Entladespannung kleiner als die zur Aufladung der im Aufladezustand befindlichen Teilbatterie erforderlichen Aufladespannung ist. Die wenigstens eine im Aufladezustand befindliche Teilbatterie wird hierbei als Filter verwendet, da beispielsweise durch Laständerungen im mit der Batterie elektrisch verbundenen Verbrauchernetz erzeugte elektrische Spannungspulse von der im Aufladezustand befindlichen Teilbatterie aufgenommen und auf die zur Aufladung der im Aufladezustand befindlichen Teilbatterie erforderlichen Aufladespannung begrenzt werden.
  • Bevorzugt ist die elektronische Steuereinrichtung weiter eingerichtet, die Teilbatterien derart anzusteuern, dass sich alle Teilbatterien im Entladezustand befinden, wobei die Betriebspunkte dieser Teilbatterien mittels der elektronischen Steuereinrichtung derart eingestellt werden, dass die von wenigstens einer Teilbatterie erzeugte Entladespannung geringer als die von den übrigen Teilbatterien erzeugte Entladespannung ist. In einem solchen Zustand der Batterie wird ein Verbrauchernetz mittels der Teilbatterien mit der größeren Entladespannung mit elektrischer Energie versorgt. Kommt es dann in dem Verbrauchernetz zu einem Lastsprung und einem damit verbundenen höheren Energiebedarf, der von den die höhere Entladespannung erzeugenden Teilbatterien nicht mehr bedient werden kann, erfolgt ein Spannungseinbruch. Dieser Spannungseinbruch ist jedoch nach unten durch den Wert der von der wenigstens einen weiteren Teilbatterie erzeugten niedrigeren Entladespannung begrenzt.
  • Weiter wird vorgeschlagen, dass die elektronische Steuereinrichtung eingerichtet ist, die Teilbatterien derart anzusteuern, dass eine Angleichung des Ladezustands einzelner Teilbatterien aneinander aktiv durchführbar ist. Hierdurch lässt sich die Lebensdauer der Batteriezellen und somit der Teilbatterien und folglich der Batterie insgesamt verlängern. Vorteilhaft ist eine Umsetzung des Ladungsangleichs durch aktive Entnahme von Energie bzw. Leistung und Abgabe derselben an einen Verbraucher. Sinngleich kann der Ladungsangleich durch aktive Aufnahme von Energie bzw. Leistung aus einer Quelle erfolgen.
  • Vorteilhafterweise ist die elektronische Steuereinrichtung eingerichtet, die Teilbatterien derart anzusteuern, dass sich wenigstens eine Teilbatterie im Entladezustand, wenigstens eine weitere Teilbatterie im Aufladezustand und wenigstens eine weitere Teilbatterie in einem Umschaltzustand von einer Stromrichtung auf einen stromsperrenden Zustand befindet.
  • Bevorzugt ist die elektronische Steuereinrichtung eingerichtet, die Teilbatterien derart anzusteuern, dass sich wenigstens eine Teilbatterie im Entladezustand, wenigstens eine weitere Teilbatterie im Aufladezustand und wenigstens eine weitere Teilbatterie in einem Umschaltzustand von einer Stromrichtung auf beide Stromrichtung befindet.
  • Im Folgenden wird die Erfindung unter Bezugnahme auf die anliegenden Figuren anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele exemplarisch erläutert, wobei die nachfolgend genannten Merkmale sowohl für sich genommen als auch in beliebiger Kombination miteinander einen Aspekt der Erfindung darstellen können. Es zeigen
  • 1: eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels für das erfindungsgemäße Batteriesystem,
  • 2: einen typischen Spannungsverlauf bei einem Lastwechsel in dem Verbrauchernetz und
  • 3: eine schematische Darstellung eines typischen Spannungsverlaufs bei einem Lastwechsel im Verbrauchernetz.
  • 1 zeigt schematisch ein Ausführungsbeispiel für das erfindungsgemäße Batteriesystem 1. Das Batteriesystem 1 umfasst eine Batterie 2 und eine den Zustand der Batterie 2 steuernde elektronische Steuereinrichtung 3. Die Batterie 2 weist mehrere Teilbatterien T1 bis Tn auf. Jede Teilbatterie T1 bis Tn weist mehrere in Reihe geschaltete Batteriezellen 4 und eine kommunikationstechnisch mit der elektronischen Steuereinrichtung 3 verbundene elektronische Einheit 5 auf. Die Teilbatterien T1 bis Tn sind parallelgeschaltet. Jede elektronische Einheit 5 ist eingerichtet, auf Basis von Steuersignalen der elektronischen Steuereinrichtung 3 die ihr zugeordnete Teilbatterie T1 bis Tn ein- bzw. auszuschalten und die Stärke des von der ihr zugeordneten Teilbatterie T1 bis Tn erzeugten elektrischen Stroms zu begrenzen. Des Weiteren ist jede elektronische Einheit 5 dazu eingerichtet, auf Basis von Steuersignalen der elektronischen Steuereinrichtung 3 die Richtung vorzugeben bzw. zu ändern, in der die ihr zugeordnete Teilbatterie T1 bis Tn von einem elektrischen Strom durchflossen werden kann. Jede elektronische Einheit 5 ist des Weiteren zum Erfassen des von der ihr zugeordneten Teilbatterie T1 bis Tn erzeugten elektrischen Stroms, der von dieser Teilbatterie T1 bis Tn erzeugten elektrischen Spannung und des Ladezustands von dieser Teilbatterie T1 bis Tn eingerichtet. Die elektronische Steuereinrichtung 3 ist eingerichtet, über eine entsprechende elektrische Ansteuerung der elektronischen Einheiten 5 wenigstens eine Teilbatterie T1 bis Tn in den Gegenzustand zum Hauptzustand der Batterie 2 zu setzen. Des Weiteren ist die elektronische Steuereinrichtung 3 eingerichtet, über eine entsprechende elektrische Ansteuerung der elektronischen Einheiten 5 den Betriebspunkt einzelner Teilbatterien T1 bis Tn zu variieren.
  • In 2 ist schematisch ein typischer Spannungsverlauf in gestrichelter Form dargestellt, der sich ergibt, wenn durch eine Laständerung zum Zeitpunkt tL im mit der Batterie 2 elektrisch verbundenen Verbrauchernetz ein Spannungspuls erzeugt wird. Der gestrichelt dargestellte Spannungsverlauf tritt ein, wenn sich alle Teilbatterien T1 bis Tn der Batterie 2 im Entladezustand befinden. Werden hingegen mittels der elektronischen Steuereinrichtung und der elektronischen Einheiten 5 die Teilbatterien T1 bis Tn derart angesteuert, dass sich wenigstens eine der Teilbatterien T1 bis Tn, beispielsweise die Teilbatterie T1, im Aufladezustand und somit im entgegengesetzten Zustand zum Hauptzustand der Batterie 2 befindet, kann die gestrichelt dargestellte Spannungsspitze mittels der wenigstens einen Teilbatterie T1 herausgefiltert werden, wenn die Betriebspunkte der Teilbatterien T1 bis Tn mittels der elektronischen Steuereinrichtung 3 derart eingestellt werden, dass die von den im Entladezustand befindlichen Teilbatterien T2 bis Tn erzeugte elektrische Entladespannung kleiner als die zur Aufladung der im Aufladezustand befindlichen Teilbatterie T1 erforderliche Aufladespannung ist. In dem in 2 gezeigten Beispiel beträgt die Entladespannung 400 V und die Aufladespannung 407 V.
  • 3 zeigt schematisch einen Spannungsverlauf bei einem Lastsprung im Verbrauchernetz. Werden alle Teilbatterien T1 bis Tn der Batterie 2 im Entladezustand betrieben und wird mittels der elektronischen Steuereinrichtung 3 der Betriebspunkt jeder dieser Teilbatterien T1 bis Tn beispielsweise auf 400 V eingestellt, kommt es bei einem Lastsprung zum Zeitpunkt tL im Verbrauchernetz zu einem Spannungseinbruch, wie es durch die gestrichelte Linie in 3 dargestellt sein soll. Um einen solchen Spannungseinbruch zu vermeiden, ist die elektronische Steuereinrichtung 3 eingerichtet, die Teilbatterien T1 bis Tn derart anzusteuern, dass sich alle Teilbatterien T1 bis Tn zwar im Entladezustand befinden, dass jedoch die Betriebspunkte dieser Teilbatterien T1 bis Tn mittels der elektronischen Steuereinrichtung 3 derart eingestellt werden, dass die beispielsweise von den Teilbatterien T1 bis T3 erzeugte Entladespannung geringer als die von den übrigen Teilbatterien T4 bis Tn erzeugte Entladespannung ist. In dem in 3 gezeigten Ausführungsbeispiel wird das Verbrauchernetz bis zum Auftreten des Lastsprungs zum Zeitpunkt tL zunächst mit den Teilbatterien T4 bis Tn mit elektrischer Energie versorgt, deren Betriebspunkt auf 400 V mittels der elektronischen Steuereinrichtung 3 eingestellt ist. Nach dem Lastsprung fällt zwar die elektrische Spannung etwas ab, wird jedoch ab Erreichen des Betriebspunktes der übrigen Teilbatterien T1 bis T3 bei 394 V aufgefangen, wodurch der Spannungsverlauf geglättet wird.

Claims (8)

  1. Batteriesystem (1) mit einer wenigstens zwei Teilbatterien (T1, ..., Tn) umfassenden Batterie (2) und einer den Zustand der Batterie (2) steuernden elektronischen Steuereinrichtung (3), wobei jede Teilbatterie (T1, ..., Tn) zumindest zwei in Reihe geschaltete Batteriezellen (4) und eine kommunikationstechnisch mit der elektronischen Steuereinrichtung (3) verbundene elektronische Einheit (5) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Teilbatterien (T1, ..., Tn) parallel geschaltet sind, wobei jede elektronische Einheit (5) eingerichtet ist, auf Basis von Steuersignalen der elektronischen Steuereinrichtung (3) die ihr zugeordnete Teilbatterie (T1, ..., Tn) ein- bzw. auszuschalten und die Stärke des von der ihr zugeordneten Teilbatterie (T1, ..., Tn) bereitgestellten elektrischen Stroms oder deren Leistung zu begrenzen.
  2. Batteriesystem (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass jede elektronische Einheit (5) eingerichtet ist, auf Basis von Steuersignalen der elektronischen Steuereinrichtung (3) die Richtung vorzugeben bzw. zu ändern, in der die ihr zugeordnete Teilbatterie (T1, ..., Tn) von einem elektrischen Strom durchflossen werden kann.
  3. Batteriesystem (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass jede elektronische Einheit (5) zum Erfassen von wenigstens einem Zustandsparameter der ihr zugeordneten Teilbatterie (T1, ..., Tn), insbesondere zum Erfassen der Stärke des von dieser Teilbatterie (T1, ..., Tn) erzeugten elektrischen Stroms, der Höhe der von dieser Teilbatterie (T1, ..., Tn) erzeugten elektrischen Spannung und/oder des Ladezustands von dieser Teilbatterie (T1, ..., Tn), eingerichtet ist.
  4. Batteriesystem (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die elektronische Steuereinrichtung (3) eingerichtet ist, über eine entsprechende elektrische Ansteuerung der elektronischen Einheiten (5) wenigstens eine Teilbatterie (T1, ..., Tn) in den Gegenzustand zum Hauptzustand der Batterie (2) zu setzen. Batteriesystem (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die elektronische Steuereinrichtung (3) eingerichtet ist, über eine entsprechende elektrische Ansteuerung der elektronischen Einheiten (5) den Betriebspunkt einzelner Teilbatterien (T1, ..., Tn) zu variieren.
  5. Batteriesystem (1) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die elektronische Steuereinrichtung (3) eingerichtet ist, die Teilbatterien (T1, ..., Tn) derart anzusteuern, dass sich wenigstens eine Teilbatterie (T1, ..., Tn) im Entladezustand und wenigstens eine weitere Teilbatterie (T1, ..., Tn) im Aufladezustand befindet, wobei die Betriebspunkte dieser Teilbatterien (T1, ..., Tn) mittels der elektronischen Steuereinrichtung (3) derart eingestellt werden, dass die von der im Entladezustand befindlichen Teilbatterie (T1, ..., Tn) erzeugte elektrische Entladespannung kleiner als die zur Aufladung der im Aufladezustand befindlichen Teilbatterie (T1, ..., Tn) erforderliche Aufladespannung ist. Batteriesystem (1) nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass die elektronische Steuereinrichtung (3) eingerichtet ist, die Teilbatterien (T1, ..., Tn) derart anzusteuern, dass sich alle Teilbatterien (T1, ..., Tn) im Entladezustand befinden, wobei die Betriebspunkte dieser Teilbatterien (T1, ..., Tn) mittels der elektronischen Steuereinrichtung (3) derart eingestellt werden, dass die von wenigstens einer Teilbatterie (T1, ..., Tn) erzeugte Entladespannung kleiner als die von den übrigen Teilbatterien (T1, ..., Tn) erzeugte Entladespannung ist.
  6. Batteriesystem (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die elektronische Steuereinrichtung (3) eingerichtet ist, die Teilbatterien (T1, ..., Tn) derart anzusteuern, dass eine Angleichung des Ladezustands einzelner Teilbatterien (T1, ..., Tn) aneinander durchführbar ist.
  7. Batteriesystem (1) nach einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die elektronische Steuereinrichtung (3) eingerichtet ist, die Teilbatterien (T1, ..., Tn) derart anzusteuern, dass sich wenigstens eine Teilbatterie (T1, ..., Tn) im Entladezustand, wenigstens eine weitere Teilbatterie (T1, ..., Tn) im Aufladezustand und wenigstens eine weitere Teilbatterie (T1, ..., Tn) in einem Umschaltzustand von einer Stromrichtung auf die entgegengesetzte Stromrichtung befindet.
  8. Batteriesystem (1) nach einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die elektronische Steuereinrichtung (3) eingerichtet ist, die Teilbatterien (T1, ..., Tn) derart anzusteuern, dass sich wenigstens eine Teilbatterie (T1, ..., Tn) im Entladezustand, wenigstens eine weitere Teilbatterie (T1, ..., Tn) im Aufladezustand und wenigstens eine weitere Teilbatterie (T1, ..., Tn) in einem Umschaltzustand von einer Stromrichtung auf einen stromsperrenden Zustand befindet. Batteriesystem (1) nach einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die elektronische Steuereinrichtung (3) eingerichtet ist, die Teilbatterien (T1, ..., Tn) derart anzusteuern, dass sich wenigstens eine Teilbatterie (T1, ..., Tn) im Entladezustand, wenigstens eine weitere Teilbatterie (T1, ..., Tn) im Aufladezustand und wenigstens eine weitere Teilbatterie (T1, ..., Tn) in einem Umschaltzustand von einer Stromrichtung auf beide Stromrichtung befindet.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2018162602A1 (de) * 2017-03-08 2018-09-13 Thyssenkrupp Marine Systems Gmbh Unterseeboot und verfahren zum betreiben eines batteriegespeisten elektrischen antriebssystems eines unterseebootes

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2355229A1 (de) * 2010-02-08 2011-08-10 Fortu Intellectual Property AG Hochstrombatteriesystem und Verfahren zur Steuerung eines Hochstrombatteriesystems
DE102011014133A1 (de) * 2011-03-15 2012-09-20 Maximilian Heindl Variable, heterogene Energiespeicheranordnung

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2355229A1 (de) * 2010-02-08 2011-08-10 Fortu Intellectual Property AG Hochstrombatteriesystem und Verfahren zur Steuerung eines Hochstrombatteriesystems
DE102011014133A1 (de) * 2011-03-15 2012-09-20 Maximilian Heindl Variable, heterogene Energiespeicheranordnung

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
STOHN, "Akkumulatoren und Akkumulatoranlagen", VEB Verlag Technik, Berlin, 1959, S. 107-108,110-111 *

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2018162602A1 (de) * 2017-03-08 2018-09-13 Thyssenkrupp Marine Systems Gmbh Unterseeboot und verfahren zum betreiben eines batteriegespeisten elektrischen antriebssystems eines unterseebootes

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