DE102013016094A1 - Energy storage device - Google Patents

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Josef Winkler
Michael Wansner
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Abstract

Energiespeicheranordnung (1), umfassend einen aus einer Anzahl an elektrisch miteinander verschalteten Speicherelementen (4) und wenigstens einer in ihrem Spannungszustand veränderbaren elektrischen Kondensatoreinrichtung (5) gebildeten elektrischen Energiespeicher (3) sowie eine Steuereinrichtung (7), welche dazu eingerichtet ist, wenigstens eine Zustandsinformation, welche Zustandsinformation wenigstens eine die Klemmenspannung des Energiespeichers (3) beeinflussende Größe beschreibt, zu ermitteln, und den Spannungszustand der wenigstens einen Kondensatoreinrichtung (5) in Abhängigkeit der Zustandsinformation zu steuern.Energy storage arrangement (1), comprising one of a number of electrically interconnected memory elements (4) and at least one variable in their voltage state electrical capacitor means (5) electrical energy storage (3) and a control device (7) which is adapted to at least one State information, which state information describes at least one of the terminal voltage of the energy storage (3) influencing variable to determine, and to control the voltage state of the at least one capacitor device (5) in dependence on the state information.

Description

Die Erfindung betrifft eine Energiespeicheranordnung, umfassend einen aus einer Anzahl an elektrisch miteinander verschalteten Speicherelementen und wenigstens einer in ihrem Spannungszustand veränderbaren elektrischen Kondensatoreinrichtung gebildeten elektrischen Energiespeicher.The invention relates to an energy storage arrangement comprising an electrical energy store formed from a number of electrically interconnected memory elements and at least one electrical capacitor device which can be changed in its voltage state.

Entsprechende Energiespeicheranordnungen sind bekannt und werden typischerweise in Bordnetzen von Kraftfahrzeugen zur Versorgung von bordnetzseitigen, d. h. an das Bordnetz angeschlossenen, elektrischen Verbrauchern eingesetzt. Die elektrischen Verbraucher werden dabei über den der Energiespeicheranordnung zugehörigen Energiespeicher mit elektrischer Energie, kurz Strom, versorgt.Corresponding energy storage arrangements are known and are typically used in on-board networks of motor vehicles for supplying on-board network side, d. H. used to the electrical system, electrical consumers used. The electrical consumers are supplied via the energy storage device associated energy storage with electrical energy, short power.

Die Gewährleistung einer elektrischen Betriebsspannung des Bordnetzes und somit des der Energiespeicheranordnung zugehörigen Energiespeichers stellt bei entsprechenden Energiespeicheranordnungen eine Herausforderung dar. Die Gewährleistung einer entsprechenden Betriebsspannung, welche bei gängigen Bordnetzen üblicherweise im Bereich zwischen 13 und 15 Volt liegt, ist z. B. für den ordnungsgemäßen Betrieb entsprechender in das Bordnetz geschalteter bzw. an dieses angeschlossener elektrischer Verbraucher essentiell.Ensuring an electrical operating voltage of the electrical system and thus of the energy storage device associated energy storage is in corresponding energy storage devices a challenge. Ensuring a corresponding operating voltage, which is usually in the range between 13 and 15 volts in common electrical systems, z. B. essential for the proper operation of appropriate in the electrical system switched or connected to this electrical consumer.

Um die Betriebsspannung eines einer Energiespeicheranordnung zugehörigen Energiespeichers zu steuern, ist es bekannt, dem Energiespeicher eine Kondensatoreinrichtung zuzuordnen, d. h. die Speicherelemente mit einer Kondensatoreinrichtung zu verschalten.In order to control the operating voltage of an energy storage device associated energy storage, it is known to assign the energy storage capacitor means, d. H. to interconnect the memory elements with a capacitor device.

Gleichwohl kann es auch hier vorkommen, dass, insbesondere unter widrigen klimatischen Bedingungen, d. h. insbesondere bei tiefen Temperaturen, und einem geringen Ladezustand des Energiespeichers Probleme im Hinblick auf die Gewährleistung einer entsprechenden Betriebsspannung entstehen.Nevertheless, it may happen that, especially in adverse climatic conditions, d. H. Especially at low temperatures, and a low state of charge of the energy storage problems arise in terms of ensuring a corresponding operating voltage.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine verbesserte Energiespeicheranordnung anzugeben.The invention is therefore based on the object of specifying an improved energy storage arrangement.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Energiespeicheranordnung der eingangs genannten Art gelöst, die sich durch eine Steuereinrichtung, welche dazu eingerichtet ist, wenigstens eine Zustandsinformation, welche Zustandsinformation wenigstens eine die Klemmenspannung des Energiespeichers beeinflussende Größe beschreibt, zu ermitteln, und den Spannungszustand der wenigstens einen Kondensatoreinrichtung in Abhängigkeit der Zustandsinformation zu steuern, auszeichnet.The object is achieved by an energy storage arrangement of the type mentioned, which is by a control device which is adapted to determine at least one state information, which state information at least one of the terminal voltage of the energy storage influencing variable describes, and the voltage state of the at least one capacitor means depending on the state information to control.

Die erfindungsgemäße Energiespeicheranordnung umfasst einen elektrischen Energiespeicher. Der Energiespeicher ist aus einer Anzahl an elektrisch miteinander verschalteten elektrischen Speicherelementen bzw. elektrischen Speicherzellen und wenigstens einer mit diesen elektrisch verschalteten Kondensatoreinrichtung gebildet. Typischerweise sind die Speicherelemente und die Kondensatoreinrichtung in einer Reihenschaltung elektrisch miteinander verschaltet. Dem Energiespeicher, d. h. insbesondere der Kondensatoreinrichtung, ist eine Steuereinrichtung zugeordnet. Über die Steuereinrichtung lässt sich der Spannungszustand der Kondensatoreinrichtung steuern, d. h. insbesondere einstellen. Die Steuereinrichtung ist demnach dazu eingerichtet, unmittelbar oder mittelbar, d. h. unter Zwischenschaltung wenigstens eines weiteren, insbesondere elektronischen, Bauteils, auf die Kondensatoreinrichtung ein- bzw. mit dieser zusammenzuwirken, um den Spannungszustand und somit den Ladungszustand der Kondensatoreinrichtung einzustellen bzw. anzupassen.The energy storage device according to the invention comprises an electrical energy store. The energy store is formed from a number of electrically interconnected electrical storage elements or electrical storage cells and at least one electrically interconnected with these capacitor device. Typically, the memory elements and the capacitor device are electrically interconnected in series. The energy storage, d. H. in particular the capacitor device, a control device is assigned. Via the control device, the voltage state of the capacitor device can be controlled, i. H. in particular, adjust. The control device is accordingly set up, directly or indirectly, d. H. with the interposition of at least one further, in particular electronic, component, to interact with the capacitor device or to cooperate therewith in order to adjust or adapt the voltage state and thus the state of charge of the capacitor device.

Die bedarfsgerechte und somit gezielte Einstellung bzw. Anpassung des Spannungszustands bzw. Ladezustands der Kondensatoreinrichtung und somit der Spannungsabfall an der Kondensatoreinrichtung erfolgt dabei in Abhängigkeit einer auf die an dem Energiespeicher anliegende Klemmenspannung bezogenen Zustandsinformation. Unter der Klemmenspannung des Energiespeichers ist die an den elektrischen Anschlüssen bzw. Klemmen, d. h. typischerweise einem energiespeicherseitigen Plus- und einem energiespeicherseitigen Minuspol, anliegende elektrische Spannung zu verstehen. Die Klemmenspannung des Energiespeichers ist insbesondere von dessen Innenwiderstand und damit korrelierten Größen, wie z. B. dem Alterungs- und/oder Ladezustand, des Energiespeichers abhängig.The need-based and thus targeted adjustment or adaptation of the voltage state or state of charge of the capacitor device and thus the voltage drop across the capacitor device takes place in dependence on a related to the voltage applied to the energy storage terminal voltage state information. Under the terminal voltage of the energy storage is at the electrical terminals or terminals, d. H. typically an energy storage side plus and an energy storage side negative pole to understand voltage applied. The terminal voltage of the energy store is in particular of its internal resistance and thus correlated variables such. B. the aging and / or state of charge, the energy storage dependent.

Die Zustandsinformation beschreibt sonach wenigstens eine die Klemmenspannung des Energiespeichers beeinflussende Größe. Eine derartige Größe kann daher z. B. die Temperatur des Energiespeichers sein, da diese einen wesentlichen Einfluss auf die Klemmenspannung des Energiespeichers hat. Im Allgemeinen ist unter einer entsprechenden Größe jedwede physikalische Größe zu verstehen, welche mit der Klemmenspannung derart zusammenhängt, dass eine Änderung der Größe (zumindest potentiell) eine Änderung der Klemmenspannung des Energiespeichers bedeutet.The state information therefore describes at least one quantity which influences the terminal voltage of the energy store. Such a size can therefore z. B. be the temperature of the energy storage, as this has a significant impact on the terminal voltage of the energy storage. In general, a corresponding quantity is to be understood as meaning any physical quantity which is related to the terminal voltage in such a way that a change in the size means (at least potentially) a change in the terminal voltage of the energy store.

Die Zustandsinformation wird kontinuierlich oder diskontinuierlich, d. h. zu bestimmten Zeitpunkten bzw. in bestimmten Zeitintervallen, von der Steuereinrichtung ermittelt. Hierzu kann die Steuereinrichtung mit bestimmten Sensoren zur Ermittlung bzw. Erfassung bestimmter physikalischer Parameter des Energiespeichers und/oder der Umgebung des Energiespeichers und/oder einer den Energiespeicher aufnehmenden Anwendung, wie z. B. einem Kraftfahrzeug, ausgestattet sein respektive mit solchen Sensoren, z. B. über ein Kommunikationsnetzwerk, kommunizieren und entsprechende sensorseitig gelieferte Sensorinformationen auswerten und verarbeiten.The state information is determined continuously or discontinuously, ie at specific times or at specific time intervals, by the control device. For this purpose, the control device with certain sensors for detecting or detecting certain physical parameters of the energy storage and / or the environment of the Energy storage and / or the energy storage receiving application such. As a motor vehicle, be equipped respectively with such sensors, for. B. via a communication network, communicate and evaluate corresponding sensor-supplied sensor information and process.

Anhand der über die Steuereinrichtung in Abhängigkeit der Zustandsinformation erfolgenden Steuerung des Betriebs der Kondensatoreinrichtung, d. h. insbesondere der Einstellung bzw. Anpassung des Ladezustands bzw. Spannungszustands, kann eine bedarfsgerechte respektive gezielte Beeinflussung der Klemmenspannung des Energiespeichers realisiert werden, welche wiederum eine Gewährleistung einer erforderlichen Betriebsspannung eines die erfindungsgemäße Energiespeicheranordnung aufnehmenden elektrischen Netzes, insbesondere eines einem Kraftfahrzeug zugehörigen Bordnetzes mit einer Betriebsspannung im Bereich von ca. 13 bis 15 Volt, ermöglicht.On the basis of the control device in response to the state information takes place controlling the operation of the capacitor device, d. H. In particular, the adjustment or adjustment of the state of charge or voltage state, a need-based or targeted influencing the terminal voltage of the energy storage can be realized, which in turn ensures a required operating voltage of the energy storage device receiving electrical network according to the invention, in particular a motor vehicle associated electrical system with an operating voltage in Range of about 13 to 15 volts, allows.

Zweckmäßig ist es vorgesehen, dass die Steuereinrichtung dazu eingerichtet ist, unter Berücksichtigung der Zustandsinformation, d. h. insbesondere anhand bzw. auf Grundlage der Zustandsinformation, eine Zielklemmenspannung für den Energiespeicher zu ermitteln und den Spannungszustand der Kondensatoreinrichtung im Hinblick auf die ermittelte Zielklemmenspannung einzustellen. Die Zielklemmenspannung für den Energiespeicher stellt dabei insbesondere eine Klemmenspannung dar, welche unter den aktuell gegebenen, insbesondere klimatischen und/oder energiespeicherspezifischen, Bedingungen für einen ordnungsgemäßen Betrieb der Energiespeicheranordnung bzw. der mit dieser verbundenen elektrischen Verbraucher notwendig ist. Unter Berücksichtigung der über die Steuereinrichtung ermittelten Zustandsinformation kann sonach, insbesondere auf Basis eines Vergleichs einer Soll-Spannung bzw. Soll-Klemmenspannung mit einer Ist-Spannung bzw. Ist-Klemmenspannung des Energiespeichers, eine entsprechende Zielklemmenspannung ermittelt werden. Auf Grundlage der ermittelten Zielklemmenspannung wird der Spannungszustand der Kondensatoreinrichtung entsprechend eingestellt, um die aktuell gegebene Klemmenspannung des Energiespeichers auf die Zielklemmenspannung zu setzen. Beispielsweise kann die Zielklemmenspannung bei Verwendung der Energiespeicheranordnung in einem kraftfahrzeugseitigen Bordnetz einen Wert im Bereich von ca. 13 bis 15 Volt angeben. Die Zielklemmenspannung muss kein statischer Wert sein, vielmehr lässt sich diese in Abhängigkeit insbesondere des aktuellen Zustands des Energiespeichers, d. h. der aktuell anliegenden Klemmenspannung, und der aktuell gegebenen Bedingungen, worunter z. B. klimatische Bedingungen und eine vorliegende Außerbetriebnahmedauer des Energiespeichers zu verstehen sind, individuell wählen.It is expediently provided that the control device is set up in consideration of the status information, ie. H. in particular on the basis of the state information, to determine a target terminal voltage for the energy store and to adjust the voltage state of the capacitor device with regard to the determined target terminal voltage. The target terminal voltage for the energy storage is in particular a terminal voltage, which is necessary under the currently given, in particular climatic and / or energy storage specific conditions for proper operation of the energy storage device or the electrical consumers connected to this. Taking into account the state information determined via the control device, a corresponding target terminal voltage can be determined, in particular based on a comparison of a setpoint voltage or setpoint terminal voltage with an actual voltage or actual terminal voltage of the energy store. On the basis of the determined target terminal voltage, the voltage state of the capacitor device is adjusted accordingly to set the currently given terminal voltage of the energy storage to the target terminal voltage. For example, the target terminal voltage when using the energy storage device in a vehicle-side electrical system indicate a value in the range of about 13 to 15 volts. The target terminal voltage does not have to be a static value, but rather can be determined as a function of, in particular, the current state of the energy store, i. H. the currently applied terminal voltage, and the currently given conditions, including z. B. climatic conditions and a present decommissioning of the energy storage are to be understood individually.

Die beschriebene Vorgabe und Verwendung einer Zielklemmenspannung soll nachstehend anhand des Beispiels eines eine erfindungsgemäße Energiespeicheranordnung aufweisenden Kraftfahrzeugs erläutert werden. Es wird angenommen, dass das Kraftfahrzeug und somit die Energiespeicheranordnung bei niedrigen Außentemperaturen, d. h. insbesondere bei Außentemperaturen unterhalb 0°C, für längere Zeit, d. h. z. B. für einen oder mehrere Tage, außer Betrieb genommen wurde. Aufgrund der dabei erfolgenden Selbstentladung des Energiespeichers, d. h. insbesondere der diesem zugehörigen Speicherelemente, und der durch die tiefe Außentemperatur bedingten Erkaltung des Energiespeichers weist dieser einen hohen Innenwiderstand und sonach eine vergleichsweise niedrige Klemmenspannung im Bereich von ca. 10 Volt auf. Sämtliche die Klemmenspannung beeinflussenden Größen werden seitens der Steuereinrichtung über die ermittelte Zustandsinformation abgebildet. Die von der Steuereinrichtung vorgegebene Zielklemmenspannung beträgt beispielsweise 13 Volt, d. h. die Klemmenspannung des Energiespeichers ist betragsmäßig um 3 Volt zu erhöhen, um die Zielklemmenspannung zu erreichen. Die Erhöhung der Klemmenspannung um die erforderlichen 3 Volt erfolgt über eine entsprechende Ansteuerung der Kondensatoreinrichtung, d. h. über eine Einstellung deren Ladezustands bzw. Spannungszustands, welcher Ladezustand bzw. Spannungszustand derart erhöht wird, dass über die Kondensatoreinrichtung die zum Erreichen der Zielklemmenspannung erforderlichen 3 Volt bereitgestellt werden. Derart kann die Klemmenspannung des Energiespeichers gezielt auf die der Zielklemmenspannung entsprechenden 13 Volt angehoben werden.The specification and use of a target terminal voltage described below will be explained below with reference to the example of an inventive energy storage device having a motor vehicle. It is assumed that the motor vehicle and thus the energy storage arrangement at low outdoor temperatures, d. H. especially at outside temperatures below 0 ° C, for a long time, d. H. z. B. for one or more days, was taken out of service. Due to the resulting self-discharge of the energy storage, d. H. in particular of this associated memory elements, and caused by the low outside temperature cooling of the energy store, this has a high internal resistance and therefore a comparatively low terminal voltage in the range of about 10 volts. All variables influencing the terminal voltage are mapped by the control device via the determined state information. The predetermined by the controller target terminal voltage is for example 13 volts, d. H. The terminal voltage of the energy accumulator must be increased by 3 volts in order to reach the target terminal voltage. The increase of the terminal voltage by the required 3 volts via a corresponding control of the capacitor device, d. H. via an adjustment whose state of charge or voltage state, which state of charge or voltage state is increased in such a way that the 3 volts required to reach the target terminal voltage are provided via the capacitor device. In this way, the terminal voltage of the energy accumulator can be raised specifically to the 13 volts corresponding to the target terminal voltage.

Es ist also über eine entsprechende gezielte Steuerung der Kondensatoreinrichtung, d. h. über eine entsprechende gezielte Einstellung eines bestimmten Ladezustands bzw. Spannungszustands der Kondensatoreinrichtung, möglich, eine für einen ordnungsgemäßen Betrieb des Energiespeichers erforderliche Klemmenspannung, insbesondere auch unter den beschriebenen widrigen Bedingungen, d. h. insbesondere nach langer Außerbetriebnahme der Energiespeicheranordnung bei niedrigen Temperaturen, realisierbar. Die durch die Selbstentladung der dem Energiespeicher zugehörigen Speicherelemente hervorgerufenen Probleme können sonach über die Kondensatoreinrichtung kompensiert bzw. gegebenenfalls sogar überkompensiert werden.It is therefore via a corresponding targeted control of the capacitor device, d. H. via a correspondingly targeted setting of a specific state of charge or voltage state of the capacitor device, it is possible to provide a terminal voltage required for proper operation of the energy store, in particular also under the described adverse conditions, ie. H. especially after a long shutdown of the energy storage device at low temperatures, feasible. The problems caused by the self-discharge of the energy store associated memory elements problems can therefore be compensated over the capacitor device or possibly even overcompensated.

Die Zustandsinformation kann insbesondere wenigstens eine, vorzugsweise mehrere oder alle, der folgenden Größen beschreiben: Alterungszustand des Energiespeichers, insbesondere der Speicherelemente, Betriebszustand des Energiespeichers, insbesondere eine aktuelle oder zukünftige Belastung des Energiespeichers, Innentemperatur des Energiespeichers, insbesondere der Speicherelemente, Umgebungstemperatur um den Energiespeicher, Ladezustand des Energiespeichers, insbesondere der Speicherelemente. Die Größen können auf Basis von sensorseitig gelieferten Sensorinformation in die Zustandsinformation eingehen. Die Aufzählung ist nicht abschließend. Grundsätzlich kann eine Zustandsinformation sämtliche im Zusammenhang mit der Klemmenspannung bzw. des Innenwiderstands des Energiespeichers stehenden Größen beschreiben. Es ist sonach beispielsweise auch denkbar über die Zustandsinformation einen Fahrzustand eines die Energiespeicheranordnung aufweisenden Kraftfahrzeugs respektive eine Nichtfahrzustand des Kraftfahrzeugs, in welchem das Kraftfahrzeug abgestellt bzw. außer Betrieb genommen ist, zu beschreiben.The state information can in particular describe at least one, preferably several or all, of the following variables: aging state of the energy store, in particular of the storage elements, operating state of the energy store Energy storage, in particular a current or future load on the energy storage, internal temperature of the energy storage device, in particular the storage elements, ambient temperature to the energy storage, state of charge of the energy storage device, in particular the storage elements. The variables can enter into the state information on the basis of sensor information supplied by the sensor. The list is not exhaustive. In principle, state information can describe all variables associated with the terminal voltage or the internal resistance of the energy store. It is therefore also conceivable, for example, to use the state information to describe a driving state of a motor vehicle having the energy storage arrangement or a non-driving state of the motor vehicle in which the motor vehicle is parked or taken out of operation.

Eine weitere Ausführungsform der erfindungsgemäßen Energiespeicheranordnung sieht wenigstens einen zu der wenigstens einen Kondensatoreinrichtung parallel geschalteten bidirektionalen Gleichspannungswandler, d. h. einen so genannten DC/DC-Wandler, vor. Über den der Kondensatoreinrichtung parallel geschalteten Gleichspannungswandler kann der Spannungszustand der Kondensatoreinrichtung gezielt beeinflusst und sonach eingestellt werden. Eine bevorzugte Weiterbildung dieser Ausführungsform sieht dabei vor, dass die Steuereinrichtung dazu eingerichtet ist, den Gleichspannungswandler derart anzusteuern, dass sich eine Änderung des Spannungsabfalls an der wenigstens einen Kondensatoreinrichtung ergibt.A further embodiment of the energy storage arrangement according to the invention provides at least one bidirectional DC-DC converter connected in parallel with the at least one capacitor device, ie. H. a so-called DC / DC converter, in front. About the capacitor device connected in parallel DC voltage converter, the voltage state of the capacitor device can be selectively influenced and adjusted accordingly. A preferred development of this embodiment provides that the control device is set up to control the DC-DC converter in such a way that there is a change in the voltage drop across the at least one capacitor device.

Bei dem Gleichspannungswandler kann es sich z. B. um einen Synchronwandler handeln, da auf der der Kondensatoreinrichtung abgewandten Ausgangsseite des Gleichspannungswandlers typischerweise keine Spannungen ausgegeben werden müssen, die höher als die Spannungen auf der Eingangsseite sind.In the DC-DC converter, it may be z. B. to act as a synchronous converter, since on the capacitor side facing away from the capacitor side output side of the DC-DC converter typically no voltages must be output that are higher than the voltages on the input side.

Der Spannungsabfall an der wenigstens einen Kondensatoreinrichtung ist zweckmäßig in Abhängigkeit des Ladezustands bzw. Spannungszustands der Kondensatoreinrichtung in einem Bereich zwischen 0 und 5 Volt, insbesondere zwischen 0 und 3 Volt, variierbar. Der variable Spannungsabfall und der damit korrelierte variable Ladezustand bzw. Spannungszustand der Kondensatoreinrichtung ist insbesondere davon abhängig zu wählen, welche Betriebsspannung über den Energiespeicher bei einer konkreten Anwendung bereitgestellt bzw. welche Spannung über die Kondensatoreinrichtung kompensiert werden soll, um die Klemmenspannung des Energiespeichers in geeigneter Weise einzustellen.The voltage drop across the at least one capacitor device is expediently variable in dependence on the charge state or voltage state of the capacitor device in a range between 0 and 5 volts, in particular between 0 and 3 volts. The variable voltage drop and the variable state of charge or voltage state of the capacitor device correlated therewith is particularly dependent on which operating voltage is supplied via the energy store in a specific application or which voltage is to be compensated via the capacitor device, in a suitable manner to the terminal voltage of the energy store adjust.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform der erfindungsgemäßen Energiespeicheranordnung ist es vorgesehen, dass die Speicherelemente und die wenigstens eine Kondensatoreinrichtung in ein gemeinsames Gehäuseteil integriert sind. Derart ist ein besonders kompakter Aufbau des Energiespeichers möglich, da sämtliche diesem zugehörige Komponenten, d. h. die Speicherelemente und die Kondensatoreinrichtung(en), in einem gemeinsamen Gehäuseteil angeordnet bzw. aufgenommen sind. Es kann sich bei dem Energiespeicher sonach um eine kompakte und gut handhabbare Bauteilgruppe handeln.According to a further embodiment of the energy storage arrangement according to the invention, it is provided that the storage elements and the at least one capacitor device are integrated in a common housing part. In this way, a particularly compact construction of the energy store is possible since all components associated with it, ie. H. the memory elements and the capacitor device (s) are arranged or accommodated in a common housing part. It can therefore be a compact and easy to handle component group in the energy storage.

Die dem Energiespeicher zugehörigen Speicherelemente können z. B. auf Lithium oder einer Lithium-Verbindung, insbesondere einer Lithium-Cobalt-Mangan-Nickel-Verbindung, basieren. Es kann sich dabei sonach um so genannte NMC-Speicherelemente handeln. Die Verwendung von Speicherelementen auf Basis von Lithium oder Lithium-Verbindungen ist insbesondere aufgrund deren Zyklenfestigkeit vorteilhaft. Grundsätzlich sind die Anzahl und die chemische Zusammensetzung der Speicherelemente derart zu wählen, dass damit eine für eine vorgesehene Verwendung der Energiespeicheranordnung erforderliche Betriebsspannung realisierbar ist. Die dem Energiespeicher zugehörigen Speicherelemente müssen nicht die gleiche chemische Zusammensetzung haben.The energy storage associated memory elements may, for. As lithium or a lithium compound, in particular a lithium-cobalt-manganese-nickel compound based. It can therefore be so-called NMC memory elements. The use of storage elements based on lithium or lithium compounds is particularly advantageous because of their cycle stability. In principle, the number and the chemical composition of the storage elements are to be selected such that an operating voltage required for an intended use of the energy storage arrangement can be realized. The storage elements associated with the energy store do not have to have the same chemical composition.

Die wenigstens eine Kondensatoreinrichtung kann ein Doppelschichtkondensator sein oder einen Doppelschichtkondensator umfassen. Doppelschichtkondensatoren, welche auch als Supercaps bezeichnet werden, sind beispielsweise deshalb vorteilhaft, da diese in der Regel kleine Innenwiderstände und eine hohe Anzahl an möglichen Lade- bzw. Entladezyklen aufweisen. Mithin kann das Eigenschaftsprofil des Energiespeichers durch die Ausbildung der Kondensatoreinrichtung als Doppelschichtkondensator, insbesondere im Hinblick auf einen geringen Innenwiderstand, verbessert werden.The at least one capacitor device may be a double-layer capacitor or comprise a double-layer capacitor. Double-layer capacitors, which are also referred to as supercaps, are advantageous for example because they generally have small internal resistances and a large number of possible charging or discharging cycles. Consequently, the property profile of the energy storage can be improved by the formation of the capacitor device as a double-layer capacitor, in particular with regard to a low internal resistance.

Wie erwähnt, kann die erfindungsgemäße Energiespeicheranordnung einen Teil eines Bordnetzes eines Kraftfahrzeugs bilden, wobei das Bordnetz wenigstens einen Generator, insbesondere zum Laden des Energiespeichers, d. h. insbesondere der diesem zugehörigen Speicherelemente und der diesem zugehörigen Kondensatoreinrichtung, und wenigstens einen elektrische Energie verbrauchenden Verbraucher umfasst. Das Bordnetz weist beispielsweise eine Betriebsspannung im Bereich von ca. 13 bis ca. 15 Volt auf, wenn es einen Teil eines Kraftfahrzeugs bildet.As mentioned, the energy storage arrangement according to the invention can form part of an on-board network of a motor vehicle, the on-board network having at least one generator, in particular for charging the energy store, ie. H. in particular, the associated memory elements and this associated capacitor device, and at least one electrical energy consuming consumer comprises. The electrical system, for example, has an operating voltage in the range of about 13 to about 15 volts when it forms part of a motor vehicle.

Die Erfindung betrifft ferner ein Kraftfahrzeug, umfassend wenigstens eine wie vorstehend beschriebene Energiespeicheranordnung. Die Energiespeicheranordnung bildet dabei typischerweise einen Teil eines Bordnetzes des Kraftfahrzeugs. Sämtliche Ausführungen bezüglich der erfindungsgemäßen Energiespeicheranordnung lassen sich analog auf das erfindungsgemäße Kraftfahrzeug übertragen, mit welchem demzufolge auch die im Zusammenhang mit der Energiespeicheranordnung genannten Vorteile erreicht werden können.The invention further relates to a motor vehicle comprising at least one energy storage arrangement as described above. The energy storage arrangement typically forms a part of a vehicle electrical system of the motor vehicle. All statements relating to the energy storage arrangement according to the invention can be analogously transferred to the motor vehicle according to the invention, with which consequently the advantages mentioned in connection with the energy storage arrangement can be achieved.

Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zum Betrieb einer in ein Bordnetz eines Kraftfahrzeugs geschalteten Energiespeicheranordnung, insbesondere einer wie vorstehend beschriebenen Energiespeicheranordnung, umfassend einen aus einer Anzahl an elektrisch miteinander verschalteten Speicherelementen und wenigstens einer in ihrem Spannungszustand veränderbaren elektrischen Kondensatoreinrichtung gebildeten elektrischen Energiespeicher. Das Verfahren zeichnet sich dadurch aus, dass wenigstens eine Zustandsinformation, welche Zustandsinformation wenigstens eine die Klemmenspannung des Energiespeichers beeinflussende Größe beschreibt, ermittelt wird und der elektrische Spannungszustand der wenigstens einen Kondensatoreinrichtung in Abhängigkeit der Zustandsinformation eingestellt wird. Auch auf das erfindungsgemäße Verfahren lassen sich obige Ausführungen bezüglich der erfindungsgemäßen Energiespeicheranordnung übertragen, so dass auch über das erfindungsgemäße Verfahren, welches insbesondere in einer Steuereinrichtung realisiert werden kann, die im Zusammenhang mit der Energiespeicheranordnung genannten Vorteile erreicht werden können.The invention further relates to a method for operating an energy storage arrangement connected in an electrical system of a motor vehicle, in particular an energy storage arrangement as described above, comprising an electrical energy store formed from a number of electrically interconnected memory elements and at least one electrical capacitor device changeable in their voltage state. The method is characterized in that at least one state information which describes state information at least one variable influencing the terminal voltage of the energy store is determined and the electrical voltage state of the at least one capacitor device is set as a function of the state information. The above embodiments can also be transferred to the inventive method with regard to the energy storage arrangement according to the invention, so that the advantages mentioned in connection with the energy storage arrangement can also be achieved via the method according to the invention, which can be realized in particular in a control device.

Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus den im folgenden beschriebenen Ausführungsbeispielen sowie anhand der Zeichnung. Dabei zeigt:Further advantages, features and details of the present invention will become apparent from the embodiments described below and from the drawing. Showing:

1 ein Bordnetz eines Kraftfahrzeugs mit einer Energiespeicheranordnung gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung, und 1 an electrical system of a motor vehicle with an energy storage device according to an embodiment of the invention, and

2 ein Diagramm zum Verlauf einer Spannung U gegen den Ladezustand SOC eines Energiespeichers einer Energiespeicheranordnung gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung. 2 a diagram for the course of a voltage U against the state of charge SOC of an energy storage of an energy storage device according to an embodiment of the invention.

1 zeigt eine Energiespeicheranordnung 1 gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung, welche Energiespeicheranordnung 1 in ein Bordnetz 2 eines Kraftfahrzeugs (nicht gezeigt) geschaltet ist. Die Energiespeicheranordnung 1 umfasst einen elektrischen Energiespeicher 3, welcher aus drei in Reihe geschalteten elektrischen Speicherelementen 4 und einer hierzu in Reihe geschalteten Kondensatoreinrichtung 5 gebildet ist. Bei den Speicherelementen 4 handelt es um NMC-Speicherelemente, d. h. die Speicherelemente 4 basieren auf einer Lithium-Cobalt-Mangan-Nickel-Verbindung. Bei der Kondensatoreinrichtung 5 handelt es sich um einen Doppelschichtkondensator. Der Energiespeicher 3 kann z. B. als Starterbatterie des Kraftfahrzeugs verwendet werden. 1 shows an energy storage device 1 according to an embodiment of the invention, which energy storage device 1 in a wiring system 2 a motor vehicle (not shown) is connected. The energy storage arrangement 1 includes an electrical energy storage 3 , which consists of three electrical storage elements connected in series 4 and a capacitor device connected in series therewith 5 is formed. At the storage elements 4 are NMC memory elements, ie the memory elements 4 based on a lithium-cobalt-manganese-nickel compound. In the capacitor device 5 it is a double-layer capacitor. The energy storage 3 can z. B. be used as a starter battery of the motor vehicle.

Der Kondensatoreinrichtung 5 ist ein bidirektionaler Gleichspannungswandler 6 zugeordnet. Der Gleichspannungswandler 6 ist der Kondensatoreinrichtung 5 parallel geschaltet. Bei dem Gleichspannungswandler 6 handelt es sich z. B. um einen Synchronwandler, da auf der der Kondensatoreinrichtung 5 abgewandten Ausgangsseite des Gleichspannungswandlers 6 keine Spannungen ausgegeben werden müssen, die höher als die Spannungen auf der Eingangsseite sind.The capacitor device 5 is a bidirectional DC-DC converter 6 assigned. The DC-DC converter 6 is the capacitor device 5 connected in parallel. In the DC-DC converter 6 is it z. B. to a synchronous converter, since on the capacitor device 5 remote output side of the DC-DC converter 6 no voltages must be output that are higher than the voltages on the input side.

Über den der Kondensatoreinrichtung 5 parallel geschalteten Gleichspannungswandler 6 kann der Ladezustand bzw. Spannungszustand der Kondensatoreinrichtung 5 gezielt beeinflusst und sonach eingestellt werden. Hierfür ist eine Steuereinrichtung 7 vorgesehen, welche dazu eingerichtet ist, den Gleichspannungswandler 6 derart anzusteuern, dass sich eine Änderung des Spannungsabfalls an der Kondensatoreinrichtung 5 ergibt. Die Steuereinrichtung 7 ist der Energiespeicheranordnung 1 zugehörig. Der Spannungsabfall an der Kondensatoreinrichtung 5 kann dabei in Abhängigkeit des Ladezustands bzw. Spannungszustands der Kondensatoreinrichtung 5 z. B. in einem Bereich zwischen 0 und 5 Volt, insbesondere zwischen 0 und 3 Volt, variierbar sein.About the capacitor device 5 parallel-connected DC-DC converter 6 can the state of charge or voltage state of the capacitor device 5 be specifically influenced and adjusted accordingly. This is a control device 7 provided, which is adapted to the DC-DC converter 6 such that a change in the voltage drop across the capacitor device 5 results. The control device 7 is the energy storage device 1 belong. The voltage drop across the capacitor device 5 can in dependence of the state of charge or voltage state of the capacitor device 5 z. B. in a range between 0 and 5 volts, in particular between 0 and 3 volts, be variable.

Ersichtlich sind die wesentlichen Komponenten des Energiespeichers 3, d. h. die Speicherelemente 4, die Kondensatoreinrichtung 5, der Gleichspannungswandler 6 sowie die Steuereinrichtung 7 in einem gemeinsamen Energiespeichergehäuse 8 angeordnet bzw. in dieses integriert. Es handelt sich bei dem Energiespeicher 3 sonach um eine kompakte und gut handhabbare Bauteilgruppe.Visible are the essential components of the energy storage 3 ie the memory elements 4 , the capacitor device 5 , the DC-DC converter 6 and the control device 7 in a common energy storage housing 8th arranged or integrated into this. It is the energy storage 3 thus a compact and easy-to-handle component group.

Die beschriebene Konfiguration der Energiespeicheranordnung 1 ermöglicht es grundsätzlich, den Ladezustand bzw. Spannungszustand der Kondensatoreinrichtung 5 zu steuern. Der Ladezustand bzw. Spannungszustand der Kondensatoreinrichtung 5 wirkt sich auf die Klemmenspannung des Energiespeichers 3 aus. Unter der Klemmenspannung des Energiespeichers 3 ist die an den elektrischen Anschlüssen bzw. Klemmen, d. h. typischerweise einem energiespeicherseitigen Plus- und einem energiespeicherseitigen Minuspol, anliegende elektrische Spannung zu verstehen.The described configuration of the energy storage device 1 makes it possible in principle, the state of charge or voltage state of the capacitor device 5 to control. The state of charge or voltage state of the capacitor device 5 affects the terminal voltage of the energy storage 3 out. Under the terminal voltage of the energy storage 3 is to be understood at the electrical terminals or terminals, ie typically a energy storage side plus and a power storage side negative pole, applied electrical voltage.

Die erfindungsgemäß vorgesehene Ansteuerung der Kondensatoreinrichtung 5 zur Einstellung bzw. Anpassung deren Ladezustands bzw. Spannungszustands respektive die hierfür erforderliche Ansteuerung des Gleichspannungswandlers 6 erfolgt mittels der Steuereinrichtung 7 in Abhängigkeit bzw. auf Grundlage einer von dieser ermittelten Zustandsinformation. Die typischerweise kontinuierlich ermittelte Zustandsinformation beschreibt diverse die Klemmenspannung des Energiespeichers 3 beeinflussende physikalische Größen. Hierzu zählen insbesondere der Alterungszustand des Energiespeichers 3, insbesondere der Speicherelemente 4, der Betriebszustand, insbesondere die aktuelle oder zukünftige Belastung, des Energiespeichers 3, die Innentemperatur des Energiespeichers 3, insbesondere der Speicherelemente 4, die Umgebungstemperatur um den Energiespeicher 3, der Ladezustand des Energiespeichers 3, insbesondere der Speicherelemente 4 etc.The invention provided for driving the capacitor device 5 for setting or adaptation of their state of charge or voltage state respectively the required control of the DC-DC converter 6 takes place by means of the control device 7 dependent on or on the basis of a state information determined by this. The typically continuously determined state information describes various the terminal voltage of the energy storage 3 influencing physical quantities. These include in particular the aging state of the energy storage 3 , in particular the memory elements 4 , the operating state, in particular the current or future load, of the energy storage 3 , the internal temperature of the energy storage 3 , in particular the memory elements 4 , the ambient temperature around the energy storage 3 , the charging state of the energy storage 3 , in particular the memory elements 4 Etc.

Über die Zustandsinformation können sonach insbesondere auch sämtliche den Innenwiderstand des Energiespeichers 3 abbildende Größen, welche wiederum mit der Klemmenspannung korreliert sind, beschrieben werden.In particular, all the internal resistance of the energy store can also be determined via the state information 3 imaging variables, which in turn are correlated with the terminal voltage described.

Um die Zustandsinformation ermitteln zu können, ist die Steuereinrichtung 7 mit energiespeicherseitig und/oder kraftfahrzeugseitig vorhandenen Sensoren (nicht gezeigt) verbunden, deren Sensorsignale Aufschluss über die genannten physikalischen Größen, d. h. z. B. den Ladezustand und die Temperatur des Energiespeichers, geben. Hierbei ist es insbesondere auch möglich, einen Fahrzustand des die Energiespeicheranordnung 1 aufweisenden Kraftfahrzeugs bzw. einen Nichtfahrzustand des Kraftfahrzeugs, in welchem das Kraftfahrzeug abgestellt bzw. außer Betrieb genommen ist, zu berücksichtigen respektive über die Zustandsinformation zu beschreiben. Die Kommunikation zwischen der Steuereinrichtung 7 und den Sensoren kann über ein Kommunikationsnetzwerk, wie z. B. ein BUS-System, erfolgen.In order to be able to determine the status information, the control device is 7 connected to energy storage side and / or motor vehicle side sensors (not shown) whose sensor signals provide information about the said physical quantities, ie, for example, the state of charge and the temperature of the energy storage give. In this case, it is also possible, in particular, for a driving state of the energy storage device 1 to take into account or to describe the condition information about the motor vehicle or a non-driving state of the motor vehicle in which the motor vehicle is parked or decommissioned. The communication between the controller 7 and the sensors can be connected via a communication network, such. As a bus system, done.

Die Steuereinrichtung 7 kann unter Berücksichtigung der Zustandsinformation eine Zielklemmenspannung für den Energiespeicher 3 ermitteln und den Ladezustand bzw. Spannungszustand der Kondensatoreinrichtung 5 im Hinblick auf die ermittelte Zielklemmenspannung einstellen bzw. anpassen. Die Zielklemmenspannung für den Energiespeicher 3 stellt eine Klemmenspannung dar, welche unter den aktuell gegebenen, insbesondere klimatischen und/oder energiespeicherspezifischen, Bedingungen für einen ordnungsgemäßen Betrieb der Energiespeicheranordnung bzw. der mit dieser verbundenen elektrischen Verbraucher notwendig bzw. zweckmäßig ist. Unter Berücksichtigung der ermittelten Zustandsinformation kann sonach, insbesondere auf Basis eines Vergleichs einer Soll-Spannung bzw. Soll-Klemmenspannung mit einer Ist-Spannung bzw. Ist-Klemmenspannung des Energiespeichers 3, eine entsprechende Zielklemmenspannung ermittelt werden.The control device 7 may, taking into account the state information, a target terminal voltage for the energy storage 3 determine and the state of charge or voltage state of the capacitor device 5 adjust or adjust with regard to the determined target terminal voltage. The target terminal voltage for the energy storage 3 represents a terminal voltage, which is necessary or expedient under the currently given, in particular climatic and / or energy storage specific conditions for proper operation of the energy storage device or the associated with this electrical loads. Taking into account the determined state information can accordingly, in particular based on a comparison of a desired voltage or nominal terminal voltage with an actual voltage or actual terminal voltage of the energy storage 3 , a corresponding target terminal voltage can be determined.

Auf Grundlage der ermittelten Zielklemmenspannung wird der Ladezustand bzw. Spannungszustand der Kondensatoreinrichtung 5 über den über die Steuereinrichtung 7 gesteuerten Gleichspannungswandler 6 entsprechend eingestellt, um die aktuelle Klemmenspannung des Energiespeichers 3 auf die Zielklemmenspannung zu setzen. In dem in 1 gezeigten Ausführungsbeispiel kann die Zielklemmenspannung einen Wert im Bereich von ca. 13 bis 15 Volt angeben.On the basis of the determined target terminal voltage, the state of charge or voltage state of the capacitor device 5 via the via the control device 7 controlled DC-DC converter 6 adjusted accordingly to the current terminal voltage of the energy storage 3 to the target terminal voltage. In the in 1 In the embodiment shown, the target terminal voltage may indicate a value in the range of about 13 to 15 volts.

Der erfindungsgemäße Betrieb der Energiespeicheranordnung 1 bzw. des dieser zugehörigen Energiespeichers 3, sowie der Steuereinrichtung 7, d. h. insbesondere die beschriebene Vorgabe und Verwendung einer Zielklemmenspannung soll anhand eines Beispiels erläutert werden.The operation of the energy storage device according to the invention 1 or the associated energy storage 3 , as well as the control device 7 , ie in particular the described specification and use of a target terminal voltage will be explained by means of an example.

In dem Beispiel wird angenommen, dass das Kraftfahrzeug bei niedrigen Außentemperaturen, d. h. insbesondere bei Außentemperaturen unterhalb 0°C, für längere Zeit, d. h. z. B. für einen oder mehrere Tage, außer Betrieb genommen wurde. Aufgrund der Selbstentladung des Energiespeichers 3, d. h. der diesem zugehörigen Speicherelemente 4, und der durch die tiefe Außentemperatur bedingten Erkaltung des Energiespeichers 3 weist dieser einen hohen Innenwiderstand und sonach eine vergleichsweise niedrige Klemmenspannung im Bereich von ca. 10 Volt auf.In the example it is assumed that the motor vehicle has been taken out of operation for a long time, ie, for example, for one or more days at low outside temperatures, ie in particular at outside temperatures below 0 ° C. Due to the self-discharge of the energy storage 3 ie the memory elements associated therewith 4 , And caused by the low outside temperature cooling of the energy storage 3 this has a high internal resistance and therefore a comparatively low terminal voltage in the range of about 10 volts.

Sämtliche die Klemmenspannung beeinflussenden Größen werden seitens der Steuereinrichtung 7 über die ermittelte Zustandsinformation abgebildet. Die von der Steuereinrichtung 7 vorgegebene Zielklemmenspannung beträgt beispielsweise 13 Volt, d. h. die Klemmenspannung des Energiespeichers 3 ist betragsmäßig um 3 Volt zu erhöhen, um die Zielklemmenspannung zu erreichen. Die Erhöhung der Klemmenspannung um die erforderlichen 3 Volt erfolgt über eine Ansteuerung des Gleichspannungswandlers 6 und somit der Kondensatoreinrichtung 5, d. h. letztlich über eine Einstellung des Ladezustands bzw. Spannungszustands der Kondensatoreinrichtung 5. Der Ladezustand bzw. Spannungszustand der Kondensatoreinrichtung 5 wird entsprechend erhöht, um die zum Erreichen der Zielklemmenspannung erforderlichen 3 Volt bereitzustellen. Derart kann die Klemmenspannung des Energiespeichers 3 gezielt auf die der Zielklemmenspannung entsprechenden 13 Volt angehoben werden.All the terminal voltage influencing variables are on the part of the controller 7 mapped via the determined state information. The of the control device 7 predetermined target terminal voltage is for example 13 volts, ie the terminal voltage of the energy storage 3 is to increase by 3 volts in order to reach the target terminal voltage. The increase of the terminal voltage by the required 3 volts via a control of the DC-DC converter 6 and thus the capacitor device 5 , ie ultimately via an adjustment of the state of charge or voltage state of the capacitor device 5 , The state of charge or voltage state of the capacitor device 5 is increased accordingly to provide the 3 volts required to reach the target terminal voltage. In this way, the terminal voltage of the energy storage 3 specifically raised to the target terminal voltage corresponding 13 volts.

Es ist also über eine entsprechende gezielte Steuerung der Kondensatoreinrichtung 5, d. h. über eine entsprechende gezielte Einstellung eines bestimmten Ladezustands bzw. Spannungszustands der Kondensatoreinrichtung 5, möglich, eine für einen ordnungsgemäßen Betrieb des Energiespeichers 3 erforderliche Klemmenspannung zu realisieren. Die durch die Selbstentladung der dem Energiespeicher 3 zugehörigen Speicherelemente 4 hervorgerufenen Probleme können sonach über die Kondensatoreinrichtung 5 kompensiert bzw. gegebenenfalls sogar überkompensiert werden. Insbesondere ist dabei möglich, bei einem Kaltstart des Kraftfahrzeugs möglicherweise erfolgende kritische Spannungseinbrüche zu verhindern.It is therefore about a corresponding targeted control of the capacitor device 5 , ie via a correspondingly targeted setting of a specific charge state or voltage state of the capacitor device 5 , possible, one for proper operation of the energy storage 3 to realize required terminal voltage. The self-discharge of the energy storage 3 associated memory elements 4 caused problems can thus on the capacitor device 5 be compensated or possibly even overcompensated. In particular, it is possible to prevent critical voltage dips that may occur during a cold start of the motor vehicle.

Dieses Prinzip lässt sich anhand von 2, welche ein Diagramm zum Verlauf einer elektrischen Spannung U (y-Achse) gegen den Ladezustand SOC (x-Achse) eines Energiespeichers 3 einer Energiespeicheranordnung 1 gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung zeigt, nochmals veranschaulichen. Die Gerade 9 gibt die maximale Klemmenspannung des Energiespeichers 3, die Gerade 10 die minimale Klemmenspannung des Energiespeichers 3 an, um die in einem Bordnetz 2 mit einer Betriebsspannung im Bereich von 13 bis 15 Volt geschalteten Verbraucher ordnungsgemäß mit elektrischer Energie, d. h. Strom, zu versorgen.This principle can be based on 2 , which is a diagram for the course of an electrical voltage U (y-axis) against the state of charge SOC (x-axis) of an energy store 3 an energy storage device 1 according to an embodiment of the invention, again illustrate. Straight 9 gives the maximum terminal voltage of the energy storage 3 , straight 10 the minimum terminal voltage of the energy storage 3 to the in an electrical system 2 with an operating voltage in the range of 13 to 15 volts switched consumers properly with electrical energy, ie electricity supply.

Die Kurve 11 repräsentiert einen Spannungsverlauf eines Energiespeichers 3 bestehend aus drei in Reihe geschalteten NMC-Speicherelementen 4 ohne eine zu diesen in Reihe geschaltete Kondensatoreinrichtung 5. Die Kurve repräsentiert einen Spannungsverlauf eines z. B. in 1 gezeigten Energiespeichers 3, d. h. eines aus drei in Reihe geschalteten NMC-Speicherelementen 4 und einer hierzu in Reihe geschalteten Kondensatoreinrichtung 5 gebildeten Energiespeichers 3.The curve 11 represents a voltage curve of an energy store 3 consisting of three series-connected NMC memory elements 4 without a capacitor device connected in series with them 5 , The curve represents a voltage curve of a z. In 1 shown energy storage 3 ie one of three serially connected NMC memory elements 4 and a capacitor device connected in series therewith 5 formed energy storage 3 ,

Die den jeweiligen durch die Kurven 11 und 12 repräsentierten Energiespeichern 3 zugehörigen Speicherelemente 4 befinden sich in einem ähnlichen Zustand, die die über diese jeweils bereitstellbare Klemmenspannung ist für den Einsatz in einem entsprechenden Bordnetz mit einer Betriebsspannung im Bereich von 13 bis 15 Volt nicht ausreichend. Ersichtlich verläuft die Kurve 11 daher unterhalb der Geraden 10.The respective through the curves 11 and 12 represented energy storage 3 associated memory elements 4 are in a similar condition, the terminal voltage that can be supplied via these is insufficient for use in a corresponding vehicle electrical system with an operating voltage in the range of 13 to 15 volts. The curve is clear 11 therefore below the line 10 ,

Die gegenwärtig geringe Leistungsfähigkeit der Speicherelemente 4 kann bei dem durch die Kurve 12 repräsentierten Energiespeicher 3 jedoch durch eine mit Bezug auf 1 beschriebene Ansteuerung der Kondensatoreinrichtung 5 erfolgen. Dabei wird die gegenwärtig geringe Leistungsfähigkeit der Speicherelemente 4 über eine entsprechende Zustandsinformation beschrieben, in Abhängigkeit welcher die Steuereinrichtung 7 eine Ansteuerung der Kondensatoreinrichtung 5 durchführt. Der Ladezustand bzw. Spannungszustand der Kondensatoreinrichtung 3 wird also gezielt derart variiert bzw. eingestellt, dass die Klemmenspannung des durch die Kurve 12 repräsentierten Energiespeichers 3, dem in 2 gezeigten Ausführungsbeispiel zumindest ab einem Ladezustand von ca. 10%, oberhalb der Geraden 10 liegt.The current low performance of the memory elements 4 can go through the curve 12 represented energy storage 3 However, by referring to 1 described activation of the capacitor device 5 respectively. This is the currently low performance of the memory elements 4 described via a corresponding state information, depending on which the control device 7 a control of the capacitor device 5 performs. The state of charge or voltage state of the capacitor device 3 is thus specifically varied or adjusted so that the terminal voltage of the through the curve 12 represented energy storage 3 in the 2 shown embodiment, at least from a state of charge of about 10%, above the line 10 lies.

Der Vollständigkeit halber seien zuletzt unter nochmaliger Bezugnahme auf 1 die bisher nicht genannten Komponenten des Bordnetzes 2 genannt. Hierzu zählt eine elektrische Maschine 13, welche als Generator oder Elektromotor betrieben werden kann, und ein elektrischer Verbraucher 14, bei welchem es sich z. B. um eine Klimaanlage des Kraftfahrzeugs handeln kann.For the sake of completeness, please refer to last 1 the previously not mentioned components of the electrical system 2 called. This includes an electric machine 13 , which can be operated as a generator or electric motor, and an electrical consumer 14 in which it is z. B. may be an air conditioner of the motor vehicle.

Claims (12)

Energiespeicheranordnung (1), umfassend einen aus einer Anzahl an elektrisch miteinander verschalteten Speicherelementen (4) und wenigstens einer in ihrem Spannungszustand veränderbaren elektrischen Kondensatoreinrichtung (5) gebildeten elektrischen Energiespeicher (3), gekennzeichnet durch, eine Steuereinrichtung (7), welche dazu eingerichtet ist, wenigstens eine Zustandsinformation, welche Zustandsinformation wenigstens eine die Klemmenspannung des Energiespeichers (3) beeinflussende Größe beschreibt, zu ermitteln, und den Spannungszustand der wenigstens einen Kondensatoreinrichtung (5) in Abhängigkeit der Zustandsinformation zu steuern.Energy storage arrangement ( 1 ), comprising one of a number of electrically interconnected memory elements ( 4 ) and at least one in their state of tension variable electrical capacitor device ( 5 ) formed electrical energy storage ( 3 ), characterized by a control device ( 7 ), which is adapted to at least one state information, which state information at least one of the terminal voltage of the energy store ( 3 ) influencing variable describes, and the voltage state of the at least one capacitor device ( 5 ) depending on the state information. Energiespeicheranordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung (7) dazu eingerichtet ist, unter Berücksichtigung der Zustandsinformation eine Zielklemmenspannung für den Energiespeicher (3) zu ermitteln und den Spannungszustand der Kondensatoreinrichtung (5) im Hinblick auf die Zielklemmenspannung einzustellen.Energy storage arrangement according to claim 1, characterized in that the control device ( 7 ) is arranged, taking into account the state information, a target terminal voltage for the energy storage ( 3 ) and the voltage state of the capacitor device ( 5 ) with respect to the target terminal voltage. Energiespeicheranordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Zustandsinformation wenigstens eine der folgenden Größen beschreibt: Alterungszustand des Energiespeichers (3), insbesondere der Speicherelemente (4), Betriebszustand des Energiespeichers (3), Innentemperatur des Energiespeichers (3), insbesondere der Speicherelemente (4), Umgebungstemperatur um den Energiespeicher (3), Ladezustand des Energiespeichers (3), insbesondere der Speicherelemente (4).Energy storage arrangement according to claim 1 or 2, characterized in that the state information describes at least one of the following variables: aging state of the energy store ( 3 ), in particular the memory elements ( 4 ), Operating state of the energy store ( 3 ), Internal temperature of the energy store ( 3 ), in particular the memory elements ( 4 ), Ambient temperature around the energy storage ( 3 ), State of charge of the energy store ( 3 ), in particular the memory elements ( 4 ). Energiespeicheranordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch wenigstens einen zu der wenigstens einen Kondensatoreinrichtung (5) parallel geschalteten bidirektionalen Gleichspannungswandler (6).Energy storage arrangement according to one of the preceding claims, characterized by at least one to the at least one capacitor device ( 5 ) parallel-connected bidirectional DC-DC converter ( 6 ). Energiespeicheranordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung (7) dazu eingerichtet ist, den Gleichspannungswandler (6) derart anzusteuern, dass sich eine Änderung des Spannungsabfalls an der wenigstens einen Kondensatoreinrichtung (5) ergibt.Energy storage arrangement according to claim 4, characterized in that the control device ( 7 ) is adapted to the DC-DC converter ( 6 ) in such a way that a change in the voltage drop across the at least one capacitor device ( 5 ). Energiespeicheranordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Spannungszustand an der wenigstens einen Kondensatoreinrichtung (5) in Abhängigkeit des Ladezustands der Kondensatoreinrichtung (5) in einem Bereich zwischen 0 und 5 Volt, insbesondere zwischen 0 und 3 Volt, variierbar ist. Energy storage arrangement according to one of the preceding claims, characterized in that the voltage state at the at least one capacitor device ( 5 ) as a function of the state of charge of the capacitor device ( 5 ) is variable in a range between 0 and 5 volts, in particular between 0 and 3 volts. Energiespeicheranordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Speicherelemente (4) und die wenigstens eine Kondensatoreinrichtung (5) in ein gemeinsames Gehäuseteil (8) integriert sind.Energy storage arrangement according to one of the preceding claims, characterized in that the storage elements ( 4 ) and the at least one capacitor device ( 5 ) in a common housing part ( 8th ) are integrated. Energiespeicheranordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Speicherelemente (4) auf Lithium oder einer Lithium-Verbindung, insbesondere einer Lithium-Cobalt-Mangan-Nickel-Verbindung, basieren.Energy storage arrangement according to one of the preceding claims, characterized in that the storage elements ( 4 ) based on lithium or a lithium compound, in particular a lithium-cobalt-manganese-nickel compound. Energiespeicheranordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine Kondensatoreinrichtung (5) ein Doppelschichtkondensator ist oder einen Doppelschichtkondensator umfasst.Energy storage arrangement according to one of the preceding claims, characterized in that the at least one capacitor device ( 5 ) is a double layer capacitor or comprises a double layer capacitor. Energiespeicheranordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sie einen Teil eines Bordnetzes (2) eines Kraftfahrzeugs bildet, wobei das Bordnetz (2) wenigstens einen Generator (13), insbesondere zum Laden des Energiespeichers (3), und wenigstens einen elektrische Energie verbrauchenden Verbraucher (14) umfasst.Energy storage arrangement according to one of the preceding claims, characterized in that it is part of a vehicle electrical system ( 2 ) of a motor vehicle, the on-board network ( 2 ) at least one generator ( 13 ), in particular for charging the energy store ( 3 ), and at least one consumer consuming electrical energy ( 14 ). Kraftfahrzeug, umfassend wenigstens eine Energiespeicheranordnung (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche.Motor vehicle, comprising at least one energy storage arrangement ( 1 ) according to one of the preceding claims. Verfahren zum Betrieb einer in ein Bordnetz (2) eines Kraftfahrzeugs geschalteten Energiespeicheranordnung (1), insbesondere einer Energiespeicheranordnung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 10, umfassend einen aus einer Anzahl an elektrisch miteinander verschalteten Speicherelementen (4) und wenigstens einer in ihrem Spannungszustand veränderbaren elektrischen Kondensatoreinrichtung (5) gebildeten elektrischen Energiespeicher (3), dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine Zustandsinformation ermittelt wird, welche Zustandsinformation wenigstens eine die Klemmenspannung des Energiespeichers (3) beeinflussende Größe beschreibt, und der Spannungszustand der wenigstens einen Kondensatoreinrichtung (5) in Abhängigkeit der Zustandsinformation eingestellt wird.Method for operating a vehicle in a vehicle electrical system ( 2 ) of a motor vehicle connected energy storage arrangement ( 1 ), in particular an energy storage arrangement ( 1 ) according to one of claims 1 to 10, comprising one of a number of electrically interconnected memory elements ( 4 ) and at least one in their state of tension variable electrical capacitor device ( 5 ) formed electrical energy storage ( 3 ), characterized in that at least one state information is determined, which state information at least one of the terminal voltage of the energy store ( 3 ) and the voltage state of the at least one capacitor device ( 5 ) is set depending on the state information.
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