DE102013212965A1 - Battery charge equalization device, battery management system and charge balance method - Google Patents

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Abstract

Eine zentrale Batterieladungsausgleichsvorrichtung für den Ladungsausgleich einer Batterie mit mehreren Speicherzellen (4a, ..., 4f; 22a, ..., 22n; 32a, ..., 32n; 42a, ..., 42n) hat: – wenigstens einen zentralen Energiespeicher (6, 23, 33, 43, 51) zum Speichern und Abgeben elektrischer Energie; – mehrere Zellkontroller (2a, ..., 2n; 21a; ..., 21n; 31a, ..., 31n; 41a, ..., 41n), die jeweils mit dem zentralen Energiespeicher (6, 23, 33, 43, 51) elektrisch gekoppelt sind, wobei jeder Zellkontroller (2a, ..., 2n; 22a; ..., 22n; 32a, ..., 32n; 42a, ..., 42n) wenigstens einen Schalter (5a, ..., 5g) zum Ansteuern wenigstens einer Speicherzelle (4a, ..., 4f; 22a, ..., 22n; 32a, ..., 32n; 42a, ..., 42n) der Batterie aufweist, um den Speicherzellen (4a, ..., 4f; 22a, ..., 22n; 32a, ..., 32n; 42a, ..., 42n) elektrische Energie von dem zentralen Energiespeicher (6, 23, 33, 43, 51) zuzuführen und elektrische Energie von den Speicherzellen (4a, ..., 4f; 22a, ..., 22n; 32a, ..., 32n; 42a, ..., 42n) zu dem zentralen Energiespeicher (6, 23, 33, 43, 51) abzuführen.A central battery charge balance device for charge equalization of a battery having a plurality of memory cells (4a, ..., 4f; 22a, ..., 22n; 32a, ..., 32n; 42a, ..., 42n) has: - at least one central one Energy storage (6, 23, 33, 43, 51) for storing and dispensing electrical energy; - a plurality of cell controllers (2a, ..., 2n; 21a; ..., 21n; 31a, ..., 31n; 41a, ..., 41n), each connected to the central energy store (6, 23, 33, 43, 51) are electrically coupled, each cell controller (2a, ..., 2n; 22a; ..., 22n; 32a, ..., 32n; 42a, ..., 42n) comprising at least one switch (5a, ...; ..., 5g) for driving at least one memory cell (4a, ..., 4f; 22a, ..., 22n; 32a, ..., 32n; 42a, ..., 42n) of the battery to the Memory cells (4a, ..., 4f; 22a, ..., 22n; 32a, ..., 32n; 42a, ..., 42n) electrical energy from the central energy store (6, 23, 33, 43, 51 ) and electrical energy from the memory cells (4a, ..., 4f; 22a, ..., 22n; 32a, ..., 32n; 42a, ..., 42n) to the central energy store (6, 23, 33, 43, 51) dissipate.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine zentrale Batterieladungsausgleichsvorrichtung, ein Batteriemanagementsystem mit einer zentralen Batterieladungsausgleichsvorrichtung und ein Verfahren zum zentralen Ladungsausgleich von Speicherzellen einer Batterie. The present invention relates to a central battery charge balance device, a battery management system having a central battery charge balance device, and a method for central charge balance of memory cells of a battery.

Grundsätzlich besteht ein wachsender Bedarf an Speichersystemen für elektrische Energie, auch elektrisch Energiespeichersysteme genannt. Elektrische Energiespeichersysteme finden Verwendung in verschiedenen technischen Gebieten, wie z.B. Windkraftanlagen, Notstromsystemen und dergleichen, aber auch in Kraftfahrzeugen. Als Kraftfahrzeuge sind insbesondere Elektrofahrzeuge und Hybridfahrzeuge bekannt, die elektrische Energiespeichersysteme verwenden. Basically, there is a growing demand for storage systems for electrical energy, also called electrical energy storage systems. Electrical energy storage systems find use in various technical fields, such as e.g. Wind turbines, emergency power systems and the like, but also in motor vehicles. As motor vehicles in particular electric vehicles and hybrid vehicles are known which use electrical energy storage systems.

Diese oben genannten Einsatzgebiete stellen hohe Anforderungen an die Zuverlässigkeit und Ausfallsicherheit der elektrischen Energiespeichersysteme. Ein vollständiger Ausfall eines elektrischen Energiespeichersystems kann zum Beispiel die Funktionsfähigkeit eines Kraftfahrzeugs, wie z.B. die Fahrtüchtigkeit eines Elektro- oder Hybridfahrzeugs, beeinträchtigen. These applications mentioned above place high demands on the reliability and reliability of electrical energy storage systems. For example, a complete failure of an electrical energy storage system may compromise the performance of a motor vehicle, such as a car. the ability to drive an electric or hybrid vehicle.

Elektrische Energiespeichersysteme haben typischerweise eine Batterie, die aus mehreren in Reihe geschalteten Speicherzellen aufgebaut ist. Zur weiteren Vergrößerung der Kapazität können auch in Reihe geschaltete Speicherzellen zusätzlich parallel zueinander geschaltet sein. Durch die Reihenschaltung der Speicherzellen beeinflusst eine Fehlfunktion einer einzelnen Speicherzelle typischerweise auch die anderen in der Reihenschaltung befindlichen Speicherzellen, da der Ausgangsstrom der Batterie durch alle in der Reihenschaltung angeordneten Speicherzellen fließen muss, auch durch die fehlerhafte Speicherzelle. Hat z.B. die fehlerhafte Speicherzelle einen gegen unendlich gehenden Widerstand, so fällt der Ausgangsstrom der Reihenschaltung von Speicherzellen mit der fehlerhaften Speicherzelle stark ab oder geht im Extremfall sogar gegen Null. Electric energy storage systems typically have a battery that is composed of a plurality of memory cells connected in series. To further increase the capacity, memory cells connected in series can also be connected in parallel with one another. Due to the series connection of the memory cells, a malfunction of a single memory cell typically also affects the other memory cells in series, since the output current of the battery must flow through all of the memory cells arranged in the series circuit, also through the faulty memory cell. Has e.g. the faulty memory cell an against infinite resistance, so the output current of the series connection of memory cells with the faulty memory cell drops sharply or in extreme cases even approaches zero.

Zur Überwachung von Speicherzellen einer Batterie hat sich insbesondere auch im Kraftfahrzeugbereich der Einsatz eines sogenannten Batteriemanagementsystems bewährt. Dieses bestimmt aus Parametern wie der Speicherzellenspannung, dem Speicherzellenstrom und der Speicherzellentemperatur einen Ladungszustand (engl. State of Charge, SOC), einen Gesundheitszustand (State of Health, SOH), die Leistungsfähigkeit (State of Function, SOF) oder dergleichen für jede einzelne Speicherzelle. For monitoring of memory cells of a battery, the use of a so-called battery management system has proven particularly useful in the automotive sector. This determines a state of charge (SOOC), state of health (SOH), state of function (SOF), or the like for each individual memory cell from parameters such as memory cell voltage, memory cell current, and memory cell temperature ,

Insbesondere aufgrund von Produktionsunterschieden zwischen einzelnen Speicherzellen und unterschiedlichen Belastungszuständen einzelner Speicherzellen haben Speicherzellen typischerweise nach einer gewissen Lebensdauer unterschiedliche Ladungszustände, die durch Unterschiede bei der Kapazität und bei dem Innenwiderstand bedingt sind. Durch die Alterung der einzelnen Speicherzellen können sich Unterschiede bei den Ladungszuständen vergrößern. In particular, due to production differences between individual memory cells and different load states of individual memory cells, memory cells typically have different charge states after a certain lifetime, which are caused by differences in the capacitance and in the internal resistance. The aging of the individual memory cells can increase differences in the charge states.

Um Unterschiede bei den Ladungszuständen der Speicherzellen auszugleichen, sind sogenannte Zellen-Ladungszustands-Ausgleicher, auch „Balancer“ oder „Cell-Balancer“ genannt bekannt, die als Ausgleichsschaltungen realisiert sind. Würde man diese Ladungszustände nicht ausgleichen, so könnten aufgrund der unterschiedlichen Kapazitäten und Innenwiderstände der Speicherzellen einzelne Speicherzellen z.B. überladen werden, was wiederum zu einer kürzeren Lebensdauer und auch zu Leistungs- oder Verfügbarkeitseinbußen der Batterie führen kann. To compensate for differences in the charge states of the memory cells, so-called cell charge state balancers, also called "balancers" or "cell balancers" are known, which are implemented as balancing circuits. If these charge states were not compensated, individual memory cells could be used, for example, due to the different capacitances and internal resistances of the memory cells. can be overcharged, which in turn can lead to a shorter life and also to performance or availability losses of the battery.

Wie auch die deutsche Offenlegungsschrift DE 10 2010 039 913 A1 offenbart, sind zwei Grundtypen zur Speicherzellen-Balancierung bekannt. Ein erster Grundtyp ist die sogenannte resistive Balancierung, bei der jede Speicherzelle mit einem Widerstand gekoppelt ist und bei der über diesen Widerstand (überschüssige) elektrische Energie in Wärme umgewandelt wird. Solche Balancer werden auch als „passive Balancer“ bezeichnet. Als zweiter Grundtyp sind Balancer bekannt, bei denen elektrische Energiespeicher, z.B. Spulen oder Kondensatoren, vorgesehen sind, um elektrische Energie zwischenzuspeichern und von einer Speicherzelle zu einer anderen zu übertragen. Like the German disclosure DE 10 2010 039 913 A1 discloses two basic types of memory cell balancing. A first basic type is so-called resistive balancing, in which each memory cell is coupled to a resistor and in which excess electrical energy is converted into heat via this resistor. Such balancers are also referred to as "passive balancers". As a second basic type balancers are known in which electrical energy storage, such as coils or capacitors, are provided to buffer electrical energy and to transfer from one memory cell to another.

Im Folgenden sind Beispiele aus dem Stand der Technik für die verschiedenen Arten von Balancierung und Batteriemanagementsystemen gezeigt. In the following, examples of the prior art for the different types of balancing and battery management systems are shown.

Aus der internationalen Patentanmeldung WO 2011/078478 A2 ist ein Batteriemanagementsystem mit einer Zellen-Balancierung für eine Hochvoltbatterie bekannt. Mehrere Zellen der Hochvoltbatterie sind jeweils in einem Paket zusammengefasst. Jedem Paket ist ein eigenes untergeordnetes Batteriemanagementmodul zugeordnet. Ein Hauptbatteriemanagementmodul steuert die untergeordneten Batteriemanagementmodule, empfängt Zellenspannungs- und Zellentemperaturinformationen und versorgt die untergeordneten Batteriemanagementmodule mit Balancierungsinformationen. From the international patent application WO 2011/078478 A2 For example, a battery management system with cell balancing for a high-voltage battery is known. Several cells of the high-voltage battery are each combined in one package. Each package is assigned its own subordinate battery management module. A main battery management module controls the subordinate battery management modules, receives cell voltage and cell temperature information, and provides the subordinate battery management modules with balance information.

Die internationale Patentanmeldung WO 2012/119297 A1 offenbart ein Batteriemanagementsystem für eine Batterie mit mehreren Batteriepaketen, wobei jedes Batteriepaket einen Balancer hat. Jeder Balancer des zugehörigen Batteriepakets kann einen Widerstand, Kapazitäten oder Induktivitäten für die Balancierung haben. Die Kapazitäten oder Induktivitäten können als Energiespeicher dienen, um bestimmte Batteriezellen des Pakets gezielt aufzuladen. The international patent application WO 2012/119297 A1 discloses a battery management system for a battery having multiple battery packs, each battery pack having a balancer Has. Each balancer of the associated battery pack may have a resistance, capacitance or inductance for balancing. The capacitors or inductors can serve as energy storage to charge certain battery cells of the package targeted.

Aus dem europäischen Patent EP 1 568 11 B1 ist ein System zum Ausgleichen eines Ladungszustands unter mehreren in Serie geschalteten Elektroenergiespeichereinheiten bekannt. Das System hat eine Reihe von Elektroenergiespeichereinheiten, d.h. Batteriezellen, die jeweils einen bestimmten Ladungszustand aufweisen. Außerdem hat das System einen Schaltkreis, der den Ladungszustand der einzelnen Elektroenergiespeichereinheiten überwacht. Stellt der Schaltkreis fest, dass eine einzelne Elektroenergiespeichereinheit einen Ladungszustand größer als ein Zielladungszustand hat, so überträgt der Schaltkreis Energie von dieser ausgewählten Elektroenergiespeichereinheit an die Reihe von Elektroenergiespeichereinheiten, so dass sich der Ladungszustand der ausgewählten Einheit dem Zielladungszustand annähert. From the European patent EP 1 568 11 B1 For example, a system for balancing a state of charge among a plurality of series connected electric energy storage units is known. The system has a number of electric energy storage units, ie battery cells, each having a certain state of charge. In addition, the system has a circuit that monitors the state of charge of each electric energy storage unit. When the circuit detects that a single electric energy storage unit has a charge state greater than a target charge state, the circuit transfers power from that selected electric energy storage unit to the series of electric energy storage units so that the charge state of the selected unit approaches the target charge state.

Die Offenlegungsschrift DE 10 2009 054 818 A1 offenbart einen Umrichter für ein elektrisches Energiespeichersystem. Der Umrichter hat einen Zwischenkreis mit einem Zwischenkreiskondensator. Der Zwischenkreiskondensator dient auch als Zwischenspeicher für eine Speichermodul-Ausgleichsschaltung. The publication DE 10 2009 054 818 A1 discloses an inverter for an electrical energy storage system. The inverter has a DC link with a DC link capacitor. The DC link capacitor also serves as a buffer for a memory module compensation circuit.

Der oben beschriebene Stand der Technik hat insgesamt den Nachteil, dass die Widerstände bzw. die Zwischenspeicher für jede einzelne Speicherzelle vorgesehen sind. Daher sind diese Balancer aufwändig und teuer. The above-described prior art has the disadvantage that the resistors or the buffer memories are provided for each individual memory cell. Therefore, these balancers are complex and expensive.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen verbesserte Batterieladungsausgleichsvorrichtung, ein verbessertes Batteriemanagementsystem und ein verbessertes Verfahren zum Ladungsausgleich zwischen Speicherzellen einer Batterie bereitzustellen. It is an object of the present invention to provide an improved battery charge balance device, an improved battery management system, and an improved method of charge balance between memory cells of a battery.

Diese Aufgabe wird durch die erfindungsgemäßen zentrale Batterieladungsausgleichsvorrichtung für eine Batterie nach Anspruch 1, ein Batteriemanagementsystem mit einer solchen zentralen Batterieladungsausgleichsvorrichtung und nach Anspruch 8 und ein Verfahren zum zentralen Ladungsausgleich von Speicherzellen einer Batterie nach Anspruch 11 gelöst. This object is achieved by the battery central battery compensation device according to the present invention for a battery according to claim 1, a battery management system having such a battery central battery counterbalancing device, and claim 8, and a method of central charge balance of memory cells of a battery according to claim 11.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und der folgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung. Further advantageous embodiments of the invention will become apparent from the subclaims and the following description of preferred embodiments of the present invention.

Eine erfindungsgemäße zentrale Batterieladungsausgleichsvorrichtung für den Ladungsausgleich einer Batterie mit mehreren Speicherzellen umfasst wenigstens einen zentralen Energiespeicher zum Speichern und Abgeben von elektrischer Energie. Der zentrale Energiespeicher kann ein oder mehrere Energiespeicherelemente umfassen, wie z.B. eine Spule, einen Kondensator, einen Transformator oder andere elektrische Energiespeicherelemente oder Mischungen davon. A central battery charge compensation device according to the invention for the charge balance of a battery having a plurality of memory cells comprises at least one central energy store for storing and discharging electrical energy. The central energy store may comprise one or more energy storage elements, such as e.g. a coil, a capacitor, a transformer or other electrical energy storage elements or mixtures thereof.

Die Batterie kann bspw. eine Lithium-Ionen-Batterie oder ein anderer Typ von Batterie sein. Die Batterie kann für ein Kraftfahrzeug vorgesehen sein, aber auch für andere Fahrzeuge, wie Wasser- oder Luftfahrzeug. The battery may be, for example, a lithium-ion battery or another type of battery. The battery may be provided for a motor vehicle, but also for other vehicles, such as watercraft or aircraft.

Die zentrale Batterieladungsausgleichsvorrichtung umfasst mehrere Zellkontroller, die jeweils mit dem zentralen Energiespeicher elektrisch gekoppelt sind, wobei jeder Zellkontroller wenigstens einen Schalter zum Ansteuern wenigstens einer Speicherzelle der Batterie aufweist, um der Speicherzelle elektrische Energie von dem zentralen Energiespeicher zuzuführen und elektrische Energie von der Speicherzelle zu dem zentralen Energiespeicher abzuführen. The central battery charge balancing device comprises a plurality of cell controllers each electrically coupled to the central energy store, each cell controller having at least one switch for driving at least one memory cell of the battery to supply electrical energy to the memory cell from the central energy store and to transfer electrical energy from the memory cell to the memory cell remove central energy storage.

Gegenüber dem eingangs diskutierten Stand der Technik benötigt die erfindungsgemäße zentrale Batterieladungsausgleichsvorrichtung nur einen einzelnen zentralen Energiespeicher, über den die Energie zwischen allen Speicherzellen ausgetauscht werden kann und es ist nicht notwendig, in den einzelnen Zellkontrollern Energiespeicherelemente vorzusehen. Der zentrale Energiespeicher kann auch grundsätzlich an einer beliebigen Stelle und entfernt von der Batterie bzw. entfernt von den Zellkontrollern angeordnet sein. Compared with the prior art discussed at the beginning, the central battery charge compensation device according to the invention requires only a single central energy store, via which the energy can be exchanged between all the memory cells, and it is not necessary to provide energy storage elements in the individual cell controllers. The central energy storage device can also be arranged at any point and away from the battery or away from the cell controllers.

Jeder Zellkontroller weist wenigstens einen Schalter zum Ansteuern wenigstens einer Speicherzelle der Batterie auf. Je nach Schaltereinstellung wird der angesteuerten Speicherzelle elektrische Energie/Ladung von dem zentralen Energiespeicher zugeführt oder elektrische Energie wird/Ladung von der Speicherzelle zu dem zentralen Energiespeicher abgeführt. Als Schalter werden mechanische Schalter und/oder elektrische bzw. auf Halbleitermaterial basierende Schalter vorgesehen. Die übertragene elektrische Energiemenge/Ladung für den Ladungsausgleich ist dabei bei manchen Ausführungsbeispielen beliebig und nicht auf bestimmte Werte beschränkt. Each cell controller has at least one switch for driving at least one memory cell of the battery. Depending on the switch setting, the controlled memory cell is supplied with electrical energy / charge from the central energy store or electrical energy is / discharged from the memory cell to the central energy store. As a switch, mechanical switches and / or electrical or based on semiconductor material switches are provided. The transferred amount of electrical energy / charge for the charge balance is arbitrary in some embodiments and not limited to specific values.

Bei manchen Ausführungsbeispielen ist die Batterie, die insbesondere eine Lithium-Ionen-Batterie sein kann, aus einer Vielzahl von Speicherzellen aufgebaut. Eine vorgegebene Anzahl von Speicherzellen kann dabei zu einem Sub-Paket, im Folgenden auch Speicherzellenverband oder Sub-Pack genannt, zusammengefasst sein, wobei das Paket aus Sub-Paketen die gesamte Batterie bildet. Zum Beispiel können vier, acht, zwölf oder eine beliebige andere Anzahl von Speicherzellen zu einem solchen Sub-Paket zusammengefasst sein, wobei jeweils einem solchen Sub-Paket jeweils ein Zellkontroller zugewiesen ist. Der Zellkontroller kann dann entsprechend der Anzahl von Speicherzellen in dem Sub-Paket eine Anzahl von Schaltern aufweisen, um selektiv den zentralen Energiespeicher mit einer einzelnen Speicherzelle des ihm zugeordneten Sub-Pakets zu verbinden. In some embodiments, the battery, which may be a lithium-ion battery in particular, is composed of a plurality of memory cells. A predefined number of memory cells can in this case become a sub-packet, hereinafter also a memory cell group or sub-pack be summarized, wherein the package of sub-packages forms the entire battery. For example, four, eight, twelve, or any other number of memory cells may be grouped into such a sub-packet, with one such sub-packet each assigned a cell controller. The cell controller may then include a number of switches corresponding to the number of memory cells in the sub-packet to selectively connect the central energy storage to a single memory cell of its associated sub-packet.

Bei manchen Ausführungsbeispielen hat jede Speicherzelle einen elektrisch positiven und einen elektrisch negativen Anschluss. Bei manchen Ausführungsbeispielen sind entsprechend für jeweils eine einzelne Speicherzelle zwei Schalter vorgesehen, wobei ein jeweils erster Schalter der zwei Schalter den elektrisch positiven Anschluss der Speicherzelle mit dem zentralen Energiespeicher elektrisch koppeln kann und ein zweiter Schalter den elektrisch negativen Anschluss der Speicherzelle mit dem zentralen Energiespeicher elektrisch koppeln kann. In some embodiments, each memory cell has an electrically positive and an electrically negative terminal. In some embodiments, two switches are provided correspondingly for each individual memory cell, wherein a respective first switch of the two switches can electrically couple the electrically positive terminal of the memory cell to the central energy store and a second switch electrically connects the electrically negative terminal of the memory cell to the central energy store can couple.

Bei manchen Ausführungsbeispielen sind im normalen Betrieb alle Schalter offen, sodass keine Speicherzelle mit dem zentralen Energiespeicher elektrisch verbunden ist. Um eine bestimmte Speicherzelle elektrisch mit dem zentralen Energiespeicher elektrisch zu verbinden, werden im Ladungsausgleichsbetrieb die entsprechend der Speicherzelle zugeordneten Schalter geschlossen, sodass die bestimmte Speicherzelle, der Ladungszustand ausgeglichen werden soll, elektrisch mit dem zentralen Energiespeicher verbunden ist. Je nach Ladungszustand der Speicherzelle gibt die Speicherzelle elektrische Energie an den zentralen Energiespeicher ab oder sie nimmt elektrische Energie von dem zentralen Energiespeicher auf, bis der gewünschte Ladungszustand der Speicherzelle erreicht ist. In some embodiments, all switches are open in normal operation, so that no memory cell is electrically connected to the central energy storage. In order to electrically connect a specific memory cell electrically to the central energy store, the switches corresponding to the memory cell are closed in the charge balance mode, so that the specific memory cell to be compensated for the charge state, is electrically connected to the central energy storage. Depending on the state of charge of the memory cell, the memory cell emits electrical energy to the central energy store or it absorbs electrical energy from the central energy store until the desired state of charge of the memory cell is reached.

Durch entsprechende Steuerung der einzelnen Schalter kann folglich elektrische Energie selektiv von einer Speicherzelle auf den zentralen Energiespeicher und von dort zu einer anderen Speicherzelle übertragen werden und umgekehrt. By appropriate control of the individual switches, electrical energy can consequently be transmitted selectively from one memory cell to the central energy store and from there to another memory cell, and vice versa.

Es ist also bei manchen Ausführungsbeispielen ein Austausch von elektrischer Energie von allen Speicherzellen untereinander über den zentralen Energiespeicher möglich, wodurch die Ladungszustände der einzelnen Speicherzellen ausgeglichen werden können. It is therefore possible in some embodiments, an exchange of electrical energy from all memory cells with each other via the central energy storage, whereby the charge states of the individual memory cells can be compensated.

Die einzelnen Zellkontroller sind nicht nur mit den ihn zugeordneten Speicherzellen elektrisch gekoppelt, sondern auch mit dem zentralen Energiespeicher. Dabei sind unterschiedliche Topologien in den Ausführungsbeispielen verwirklicht. So können die einzelnen Zellkontroller seriell mit dem zentralen Energiespeicher elektrisch gekoppelt sein, d.h. die Zellkontroller sind hintereinander in einer Reihenschaltung elektrisch mit dem zentralen Energiespeicher verbunden. Die einzelnen Zellkontroller können auch parallel zueinander mit dem zentralen Energiespeicher elektrisch gekoppelt sein. Bei der seriellen Verbindung der Zellkontroller ist typischerweise weniger Verdrahtungsaufwand nötig als bei der parallelen Verbindung. Bei der parallelen Verbindung führt eine Unterbrechung der elektrischen Verbindung zu einem Zellkontroller typischerweise nicht zu einer Unterbrechung der elektrischen Verbindung der anderen Zellkontroller. Bei der seriellen Verbindung hingegen kann es passieren, dass die Zellkontroller, die von dem zentralen Energiespeicher aus gesehen nach der Unterbrechung liegen, nicht mehr mit dem zentralen Energiespeicher elektrisch verbunden sind. Bei manchen Ausführungsbeispielen sind auch Mischformen aus serieller und paralleler Verbindung der Zellkontroller verwirklicht. Dadurch ist insgesamt eine flexible elektrische Verdrahtung der einzelnen Zellkontroller mit dem zentralen elektrischen Energiespeicher je nach konkreter Anforderung möglich. The individual cell controllers are not only electrically coupled to the memory cells assigned to them, but also to the central energy store. Different topologies are realized in the exemplary embodiments. Thus, the individual cell controllers may be serially coupled electrically to the central energy storage, i. The cell controllers are connected one behind the other in a series connection electrically to the central energy store. The individual cell controllers can also be electrically coupled in parallel to the central energy store. The serial connection of the cell controllers typically requires less wiring than the parallel connection. In the parallel connection, interruption of the electrical connection to a cell controller typically does not interrupt the electrical connection of the other cell controllers. In contrast, in the case of the serial connection, it may happen that the cell controllers, which are located after the interruption as seen from the central energy store, are no longer electrically connected to the central energy store. In some embodiments, mixed forms of serial and parallel connection of the cell controllers are realized. As a result, a flexible electrical wiring of the individual cell controller with the central electrical energy storage is possible depending on the specific requirement.

Bei manchen Ausführungsbeispielen sind die mehreren Zellkontroller jeweils dazu eingerichtet, jeweils die Spannung der ihnen zugeordneten Speicherzellen zu messen. Dazu können die Zellkontroller jeweils einen Spannungsmesser aufweisen, der mit den einzelnen Speicherzellen gekoppelt ist und die jeweilige Spannung der Speicherzelle misst. In some embodiments, the plurality of cell controllers are each configured to respectively measure the voltage of their associated memory cells. For this purpose, the cell controllers may each have a voltmeter which is coupled to the individual memory cells and measures the respective voltage of the memory cell.

Die mehreren Zellkontroller können auch jeweils dazu eingerichtet sein, die Temperatur der ihnen zugeordneten Speicherzellen zu messen. Dazu kann ein Temperaturmesselement an jeder einzelnen Speicherzelle oder bspw. in dem Sub-Paket von Speicherzellen angeordnet sein. The plurality of cell controllers may also each be configured to measure the temperature of their associated memory cells. For this purpose, a temperature measuring element can be arranged on each individual memory cell or, for example, in the sub-package of memory cells.

Die mehreren Zellkontroller können auch jeweils dazu eingerichtet sein, den durch die zugeordneten Speicherzellen fließenden Balancierungsstrom zu messen. Dies geschieht über einen Stromsensor, der den Balancierungsstrom der Speicherzellen misst. The plurality of cell controllers may also each be configured to measure the balance current flowing through the associated memory cells. This is done via a current sensor that measures the balancing current of the memory cells.

Manche Ausführungsbeispiele betreffen ein Batteriemanagementsystem für eine Batterie, z.B. eine Batterie für ein Kraftfahrzeug, Luftfahrzeug, Wasserfahrzeug oder dergleichen, wie oben auch schon ausgeführt. Die Batterie hat typischerweise, wie oben ausgeführt, mehrere Speicherzellen, die bspw. in Sub-Pakete zusammengefasst sein können. Außerdem umfasst das Batteriemanagementsystem eine zentrale Batterieladungsausgleichsvorrichtung, wie sie oben beschrieben ist, und eine Steuerung, die dazu eingerichtet ist, in Abhängigkeit eines erkannten Ladungszustandes der wenigstens einen Speicherzelle den zugehörigen Schalter der Speicherzelle anzusteuern, um der Speicherzelle elektrische Energie von dem zentralen Energiespeicher zuzuführen oder elektrische Energie von der Speicherzelle zu dem zentralen Energiespeicher abzuführen. Die Ansteuerung der Schalter kann dabei grundsätzlich direkt von der Steuerung des Batteriemanagementsystems erfolgen oder die Steuerung sendet einen entsprechenden Steuerbefehl des zugehörigen Zellkontrollers, der dann wiederum z.B. über eine Zellkontrollersteuerung den Schalter entsprechend dem Steuerbefehl steuert. Some embodiments relate to a battery management system for a battery, for example a battery for a motor vehicle, aircraft, watercraft or the like, as already explained above. The battery typically has, as stated above, a plurality of memory cells, which may, for example, be combined into sub-packets. In addition, the battery management system comprises a central battery charge compensation device, as described above, and a controller which is set up, depending on a detected charge state of the at least one memory cell, the associated switch of the To control memory cell to supply the memory cell electrical energy from the central energy storage or dissipate electrical energy from the memory cell to the central energy storage. The control of the switch can basically be done directly by the controller of the battery management system or the controller sends a corresponding control command of the associated cell controller, which in turn controls the switch according to the control command, for example via a cell controller control.

Die Steuerung des Batteriemanagementsystems und/oder die Zellkontrollersteuerung kann bspw. einen Mikrocontroller, Prozessor oder dergleichen aufweisen. Die Steuerung kann dazu eingerichtet sein, ein Verfahren zum Ladungsausgleich auszuführen, wie es oben beschrieben wurde bzw. wie es weiter unten noch beschrieben wird. Außerdem kann die Steuerung einen Speicher, wie einen Festwertspeicher oder einen Schreib-Lese-Speicher aufweisen, in dem Anweisungen zum Ausführen eines solchen Verfahrens gespeichert sind. In einem solchen Speicher können auch Zielladungswerte gespeichert sein, die einen Ladungszustand für die Speicherzellen vorgeben. Die Zielladungswerte können auch einen Wertebereich umfassen, in dem der Zielladungszustand liegen soll. The controller of the battery management system and / or the cell controller controller may, for example, comprise a microcontroller, processor or the like. The controller may be configured to perform a method of charge equalization as described above, or as will be described below. In addition, the controller may include a memory, such as a read-only memory or a random access memory, in which instructions for carrying out such a method are stored. In such a memory, it is also possible to store target charge values that specify a charge state for the memory cells. The target load values may also include a range of values in which the target state of charge should be.

Wie oben ausgeführt, können bspw. die Zellkontroller dazu eingereicht sein, die Spannung, den Strom und/oder die Temperatur oder andere für den Ladungszustand oder den Gesundheitszustand, den Leistungszustand oder einen anderen Zustand der Speicherzelle charakteristischen Parameter bzw. Messwerte zu ermitteln. Diese Messwerte für die Speicherzellen können von den Zellkontrollern an die Steuerung des Batteriemanagementsystems übermittelt werden, wobei die Steuerung einen entsprechenden Ladungszustand aus den übermittelten Messwerten ermittelt. Entsprechend des ermittelten Ladungszustands für eine Speicherzelle kann die Steuerung Steuersignale an die Zellkontroller ausgeben, die wiederum den bzw. die Schalter entsprechend schalten, sodass der Speicherzelle elektrische Energie aus dem zentralen Energiespeicher zugeführt wird oder elektrische Energie von der Speicherzelle abgeführt wird, bis ein vorgegebener Zielladungszustand der Speicherzelle erreicht ist. Dies kann solange wiederholt werden, bis die Ladungszustände aller Speicherzellen der Batterie ausgeglichen sind. As stated above, for example, the cell controllers may be required to determine the voltage, the current and / or the temperature or other parameters or measured values characteristic of the state of charge or the state of health, the power state or another state of the memory cell. These measured values for the memory cells can be transmitted from the cell controllers to the controller of the battery management system, wherein the controller determines a corresponding state of charge from the transmitted measured values. In accordance with the determined charge state for a memory cell, the controller may output control signals to the cell controllers, which in turn switch the switch (s) accordingly, such that electrical energy is supplied to the memory cell from the central energy store or electrical energy is removed from the memory cell until a predetermined target charge state the memory cell is reached. This can be repeated until the charge states of all memory cells of the battery are balanced.

Außerdem kann die Steuerung des Batteriemanagementsystems dazu eingereicht sein, aus den Parametern wie der Speicherzellenspannung, dem Speicherzellenstrom und der Speicherzellentemperatur einen Ladungszustand (engl. State of Charge, SOC), einen Gesundheitszustand (State of Health, SOH), die Leistungsfähigkeit (State of Function, SOF) oder dergleichen für jede einzelne Speicherzelle zu ermitteln. In addition, the control of the battery management system may be submitted from the parameters such as the memory cell voltage, the memory cell current and the memory cell temperature, a state of charge (SOC), a state of health (SOH), the performance (state of function , SOF) or the like for each individual memory cell.

Die Steuerung des Batteriemanagementsystems bzw. der zentrale Energiespeicher können grundsätzlich an beliebiger Position angeordnet sein, je nachdem welche konkreten Anforderungen gestellt werden. Bei Ausführungsbeispielen, die ein Kraftfahrzeug betreffen, kann der zentrale Energiespeicher bzw. die Steuerung des Batteriemanagementsystems zum Beispiel im Motorraum angeordnet sein oder an einer anderen geeigneten Stelle. Bei manchen Ausführungsbeispielen können die Steuerung und/oder der zentrale Energiespeicher bspw. in einer Batterieklemme integriert sein. The control of the battery management system or the central energy storage can basically be arranged at any position, depending on which specific requirements are made. In embodiments that relate to a motor vehicle, the central energy store or the controller of the battery management system may be arranged, for example, in the engine compartment or at another suitable location. In some embodiments, the controller and / or the central energy storage, for example, be integrated in a battery terminal.

Außerdem können die Steuerung und der zentrale Energiespeicher auf einer gemeinsamen Platine angeordnet sein. Dadurch ist es möglich, den zentralen Energiespeicher und die Steuerung an einem Ort gemeinsam und platzsparend anzuordnen, z.B. in einer Batterieklemme oder an einem anderen Ort, der geeignet ist. Durch die gemeinsame Anordnung von Steuerung und zentralem Energiespeicher an einem Ort, insbesondere auf einer Platine, kann bei manchen Ausführungsbeispielen der Verdrahtungsaufwand reduziert werden, bzw. elektrische Leitungen zwischen den Zellkontrollern und dem zentralen Energiespeicher und Datenleitungen zwischen den Zellkontrollern und der Steuerung können in einem gemeinsamen Strang geführt werden, was den Verlegungsaufwand reduzieren kann. Die Steuerung ist bei manchen Ausführungsbeispielen eine Steuerung für den Hochvoltbereich, sodass der zentrale Energiespeicher mit auf der Platine für diese Steuerung integriert sein kann. In addition, the controller and the central energy storage can be arranged on a common board. This makes it possible to arrange the central energy storage and the controller in one place together and space-saving, e.g. in a battery terminal or other suitable location. The common arrangement of control and central energy storage in one place, especially on a circuit board, in some embodiments, the wiring can be reduced, or electrical lines between the cell controllers and the central energy storage and data lines between the cell controllers and the controller can in a common Strand, which can reduce the installation effort. The control is in some embodiments, a controller for the high-voltage range, so that the central energy storage can be integrated with on the board for this control.

Wie oben ausgeführt können die Zellkontroller dazu eingerichtet sein, die Spannung oder Temperatur oder andere den Zustand einer Speicherzelle charakterisierenden Messwerte zu ermitteln. Zur Übertragung solcher Messwerte an die zentrale Steuerung des Batteriemanagementsystems können Datenübertragungsleitungen zwischen den Zellkontrollern und/oder der Steuerung vorgesehen sein. Es können auch vorhandene Bussysteme verwendet werden, wie z.B. den insbesondere im Kraftfahrzeugbereich üblichen CAN-Bus, den FlexRay-Bus, den LIN-Bus, eine Daisy-Chain oder dergleichen . Bei solchen Ausführungsbeispielen können die Zellkontroller und/oder die Steuerung mit einer entsprechenden Schnittstelle ausgestattet sein, über die die Zellkontroller und die Steuerung über den entsprechenden Bus miteinander verbunden sind und miteinander kommunizieren können. As stated above, the cell controllers may be configured to determine the voltage or temperature or other measured values characterizing the state of a memory cell. To transmit such measurements to the central controller of the battery management system, data transmission lines may be provided between the cell controllers and / or the controller. Existing bus systems may also be used, e.g. the customary in the automotive field CAN bus, the FlexRay bus, the LIN bus, a daisy chain or the like. In such embodiments, the cell controllers and / or the controller may be provided with a corresponding interface via which the cell controllers and the controller are interconnected via the corresponding bus and can communicate with each other.

Dadurch, dass bei manchen Ausführungsbeispielen die Steuerung des Ladungsausgleiches zentral von der Steuerung des Batteriemanagementsystems aus erfolgt und außerdem der zentrale Energiespeicher vorgesehen ist, könne bei manchen Ausführungsbeispielen die Zellkontroller technisch sehr einfach ausgestaltet sein und kommen auch ohne besondere elektronische Intelligenz aus, da sie im einfachsten Fall lediglich die Spannungswerte der Speicherzellen ermitteln und nur die Schalter für das selektive Verbinden der Speicherzellen mit dem zentralen Energiespeicher aufweisen. Außerdem benötigen die Zellkontroller selbst bei manchen Ausführungsbeispielen keinen Transformator, da die elektrische Energie für den Ladungsausgleich von dem zentralen Energiespeicher kommt und kein Niedervoltbereich im Zellkontroller zum Versorgen von elektrischen Schaltkreisen vorhanden sein muss. The fact that in some embodiments, the control of the charge balance is done centrally from the control of the battery management system and also the central Energy storage is provided, in some embodiments, the cell controller can be technically very simple and come even without special electronic intelligence, since they determine only the voltage values of the memory cells in the simplest case and have only the switches for the selective connection of the memory cells with the central energy storage , In addition, even in some embodiments, the cell controllers do not require a transformer, since the electrical energy for charge balancing comes from the central energy storage and no low-voltage region must be present in the cell controller for powering electrical circuits.

Ein Verfahren zum zentralen Ladungsausgleich von Speicherzellen einer Batterie, wie sie oben erläutert wurde, umfasst die folgenden Schritte. Zunächst werden die einzelnen Ladungszuständen der Speicherzellen erfasst. Dies geschieht zum Beispiel, wie oben ausgeführt, durch eine entsprechende Spannungsmessung der Speicherzellen durch die Spannungsmesser in den zugeordneten Zellkontrollern. Dann werden Speicherzellen ermittelt, deren Ladungszustand unter oder oberhalb eines Schwellwertes ist. Dabei kann ein gemeinsamer Schwellwert vorliegen oder z.B. zwei Schwellwerte, ein oberer Schwellwert und ein unterer Schwellwert, um eine gewisse Schwankungsbreite von Ladungszuständen zuzulassen. Dann werden die so ermittelten Speicherzellen selektiv mit einem zentralen Energiespeicher verbunden, um elektrische Energie von den ermittelten Speicherzellen mit einem Ladungszustand oberhalb des Schwellwertes an den zentralen Energiespeicher abzuführen und um elektrische Energie von dem zentralen Energiespeicher an die ermittelten Speicherzellen mit einem Ladungszustand unterhalb des Schwellwertes zuzuführen. Auf die Art und Weise wird die überschüssige elektrische Energie von den Speicherzellen mit einem zu hohen Ladungszustand zu den Speicherzellen mit einem zu niedrigen Ladungszustand übertragen. A method of central charge balance of memory cells of a battery, as discussed above, comprises the following steps. First, the individual charge states of the memory cells are detected. This is done, for example, as stated above, by a corresponding voltage measurement of the memory cells by the voltmeters in the associated cell controllers. Then, memory cells are determined whose charge state is below or above a threshold value. There may be a common threshold or e.g. two thresholds, an upper threshold and a lower threshold to allow a certain range of charge state variations. Then, the memory cells thus determined are selectively connected to a central energy storage to dissipate electrical energy from the determined memory cells with a state of charge above the threshold to the central energy storage and to supply electrical energy from the central energy storage to the determined memory cells with a state of charge below the threshold , In this way, the excess electric power is transferred from the memory cells having too high a charge state to the memory cells having too low a charge state.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nun beispielhaft und unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung beschrieben, in der: Embodiments of the invention will now be described by way of example and with reference to the accompanying drawings, in which:

1 schematisch ein Batteriemanagementsystem mit passiver Balancierung nach dem Stand der Technik zeigt; 1 schematically shows a prior art passive balance battery management system;

2 schematisch ein Batteriemanagementsystem mit aktiver Balancierung nach dem Stand der Technik zeigt; 2 schematically shows a battery management system with active balance according to the prior art;

3 schematisch ein Ausführungsbeispiel eines Batteriemanagementsystems in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung zeigt; 3 schematically shows an embodiment of a battery management system in accordance with the present invention;

4 das Batteriemanagementsystem von 3 veranschaulicht, wobei zwei Schalter geschlossen sind, sodass elektrische Energie von einer Speicherzelle mit zu hohem Ladungszustand zum zentralen Energiespeicher fließt; 4 the battery management system of 3 illustrated, wherein two switches are closed, so that electrical energy flows from a memory cell with too high a charge state to the central energy storage;

5 das Batteriemanagementsystem von 3 veranschaulicht, wobei zwei Schalter geschlossen sind, sodass elektrische Energie vom zentralen Energiespeicher zu einer Speicherzelle mit zu niedrigem Ladungszustand fließt; 5 the battery management system of 3 illustrated with two switches closed so that electrical energy flows from the central energy storage to a storage cell with too low a charge state;

6 das Batteriemanagementsystem von 3 veranschaulicht, wobei alle Schalter eines Zellkontrollers geöffnet sind und die Ladungszustände der zugeordneten Speicherzellen nahezu ausgeglichen sind; 6 the battery management system of 3 with all switches of a cell controller open and the charge states of the associated memory cells nearly balanced;

7 eine Topologie veranschaulicht, bei der die Zellkontroller parallel mit einem zentralen Speicher elektrisch verbunden sind; 7 illustrates a topology in which the cell controllers are electrically connected in parallel with a central memory;

8 eine Topologie veranschaulicht, bei der die Zellkontroller in Reihe mit einem zentralen Speicher elektrisch verbunden sind; 8th illustrates a topology in which the cell controllers are electrically connected in series with a central memory;

9 eine Topologie veranschaulicht, bei der ein Teil der Zellkontroller in Reihe mit einem zentralen Speicher elektrisch verbunden sind und ein Zellkontroller parallel zu der in Reihe geschalteten Zellkontroller mit dem zentralen Speicher elektrisch verbunden ist; 9 illustrates a topology in which a portion of the cell controllers are electrically connected in series with a central memory and a cell controller is electrically connected to the central memory in parallel with the series-connected cell controllers;

10 die gemeinsame Anordnung einer Steuerung des Batteriemanagementsystems und des zentralen Energiespeichers auf einer Platine veranschaulicht; 10 illustrates the common arrangement of a control of the battery management system and the central energy storage on a board;

11 ein Ablaufschema für ein Verfahren für den Ladungszustandsausgleich von Speicherzellen einer Batterie veranschaulicht. 11 FIG. 3 illustrates a flowchart for a method for the charge state equalization of memory cells of a battery.

Wie eingangs beschrieben gibt es im Stand der Technik zwei grundsätzliche Balancierungsmöglichkeiten, nämlich eine passive und eine aktive Balancierung, die im Folgenden anhand der 1 und 2 veranschaulicht werden. As described above, there are two basic balancing options in the prior art, namely a passive and an active balance, which will be described below with reference to FIGS 1 and 2 be illustrated.

Ein Batteriemanagementsystem 100 für eine passive Balancierung einer Batterie hat mehrere Zellkontroller 101a bis 101n, denen jeweils sechs Speicherzellen zugeordnet sind, und die jeweils über eine interne Steuerung 102a, 102b, ..., 102n verfügen. Im Folgenden wird das Batteriemanagementsystem 100 beispielhaft am im Detail in 1 veranschaulichten Zellkontroller 101a erläutert. Die anderen Zellkontroller 101b bis 101n sind identisch zum Zellkontroller 101a aufgebaut und sie sind ebenfalls jeweils sechs Speicherzellen der Batterie zugeordnet. A battery management system 100 For a passive balancing a battery has multiple cell controllers 101 to 101n , which are each assigned six memory cells, and each via an internal control 102 . 102b , ..., 102n feature. The following is the battery management system 100 exemplified in detail in 1 illustrated cell controller 101 explained. The other cell controllers 101b to 101n are identical to the cell controller 101 constructed and they are also each associated with six memory cells of the battery.

Der Zellkontroller 101a ist sechs Speicherzellen 103a bis 103f der Batterie zugeordnet. Die sechs Speicherzellen 103a bis 103f sind jeweils in Reihe geschaltet. Die anderen, nicht gezeigten Speicherzellen der Batterie schließen sich an die Speicherzellen 103a bis 103f in einer weiteren Reihenschaltung an. Der Zellkontroller 101a hat sechs Widerstände R1 bis R6, wobei jeweils ein Widerstand R1, ..., R6 mit einer einzelnen Speicherzelle der sechs Speicherzellen 103a, ..., 103f, über einen zugehörigen Schalter 104a, ..., 104f des Zellkontrollers 101a koppelbar ist. Der Widerstand R1 ist folglich über den Schalter 104a mit der Speicherzelle 103a elektrisch verbindbar, der Widerstand R2 über den Schalter 104b mit der Speicherzelle 103b, usw. The cell controller 101 is six memory cells 103a to 103f associated with the battery. The six memory cells 103a to 103f are each connected in series. The other, not shown memory cells of the battery close to the memory cells 103a to 103f in a further series connection. The cell controller 101 has six resistors R1 to R6, with one resistor R1, ..., R6 each having a single memory cell of the six memory cells 103a , ..., 103f , via an associated switch 104a , ..., 104f of the cell controller 101 can be coupled. The resistor R1 is thus across the switch 104a with the memory cell 103a electrically connectable, the resistor R2 via the switch 104b with the memory cell 103b , etc.

Für die selektive Kopplung der Widerstände R1 bis R6 mit den zugehörigen Speicherzellen 103a bis 103f ist jeder einzelne Widerstand R1 bis R6 jeweils mit dem positiven elektrischen Anschluss und dem negativen elektrischen Anschluss der zugehörigen Speicherzelle 103a bis 103f elektrisch verbunden. Im Beispiel der 1 sind die zugehörigen Schalter 104a bis 104f zum Zu- oder Wegschalten des zugehörigen Widerstandes R1 bis R6 jeweils in der Verbindung zum positiven Anschluss der zugehörigen Speicherzellen 103a bis 103f angeordnet. Dadurch kann überschüssige elektrische Energie von jeder einzelnen Speicherzelle 103a, ..., 103f selektiv durch entsprechendes Schalten des zugehörigen Schalters 104a, ..., 104f durch den zugeschalteten Widerstand R1, ..., R6 in Wärme umgewandelt werden. For the selective coupling of the resistors R1 to R6 with the associated memory cells 103a to 103f Each individual resistor R1 to R6 is connected to the positive electrical connection and the negative electrical connection of the associated memory cell 103a to 103f electrically connected. In the example of 1 are the associated switches 104a to 104f for connecting or disconnecting the associated resistor R1 to R6 respectively in the connection to the positive terminal of the associated memory cells 103a to 103f arranged. This allows excess electrical energy from each individual memory cell 103a , ..., 103f selectively by appropriate switching of the associated switch 104a , ..., 104f be converted into heat by the switched resistor R1, ..., R6.

Zur Überwachung des Ladungszustandes der einzelnen Speicherzellen 103a bis 103f hat der Zellkontroller 101a für jede Speicherzelle 103a bis 103f einen Spannungsmesser V mit dem jeweils die an den Speicherzellen 103a bis 103f anliegende Spannung ermittelt werden kann. Diese ermittelten Spannungswerte werden an eine Batterie-Management-System-Steuerung (BMSS) 105 über eine Datenleitung 106 übertragen, die zum Beispiel durch ein Bussystem, wie dem CAN-Bus, gebildet ist. For monitoring the charge state of the individual memory cells 103a to 103f has the cell controller 101 for each memory cell 103a to 103f a voltmeter V with each of the memory cells 103a to 103f voltage can be determined. These determined voltage values are sent to a Battery Management System Control (BMSS) 105 via a data line 106 transmitted, which is formed for example by a bus system, such as the CAN bus.

Die BMSS 105 ermittelt aus den an sie übertragenen Spannungswerten jeweils einen Ladungszustand für die einzelnen Speicherzellen, die den Zellkontrollern 101a bis 101n zugeordnet sind. Erkennt die BMSS 105, dass einzelne Speicherzellen einen zu hohen Ladungszustand haben, weist sie den zugeordneten Zellkontroller bzw. die Steuerung des Zellkontrollers an, den entsprechenden Schalter zu schließen, sodass die überschüssige elektrische Energie/Ladung aus der Speicherzelle über den zugeschalteten Widerstand in Wärme umgewandelt wird. The BMSS 105 determined from the voltage values transmitted to each of them a charge state for the individual memory cells, the cell controllers 101 to 101n assigned. Recognize the BMSS 105 in that individual memory cells have too high a charge state, it instructs the associated cell controller or the controller of the cell controller to close the corresponding switch so that the excess electrical energy / charge from the memory cell is converted into heat via the connected resistor.

Diese Art von passiver Balancierung wandelt folglich elektrische Energie in Wärme um, wobei die elektrische Energie auf diese Art und Weise verschwendet wird. Außerdem ist es so nicht möglich, den Ladungszustand einzelner Speicherzellen anzuheben, sondern es kann nur der Ladungszustand der einzelnen Speicherzellen selektiv verringert werden, um die Ladungszustände der Speicherzellen aneinander anzugleichen. This type of passive balance thus converts electrical energy into heat, wasting the electrical energy in this way. In addition, it is not possible to increase the charge state of individual memory cells, but only the charge state of the individual memory cells can be selectively reduced to equalize the charge states of the memory cells to each other.

Bei der aktiven Balancierung nach dem Stand der Technik, die nun anhand der 2 veranschaulicht wird, hat ein Batteriemanagementsystem 200 ebenfalls eine Reihe von Zellkontrollern 201a bis 201n, die allerdings anstelle von Widerständen wie bei der passiven Balancierung jeweils in den Zellkontrollern ein System für die aktive Balancierung 204a bis 204n enthalten. Dieses System für die aktive Balancierung enthält bspw. Kapazitäten Induktivitäten oder dergleichen, in denen die elektrische Energie aus den einzelnen Speicherzellen 203a bis 203f gespeichert werden kann und aus denen elektrische Energie den Speicherzellen 203a bis 203f zugeführt werden kann. Außerdem enthält das System für die aktive Balancierung typischerweise 204a, 204b, ..., 204n auch eine elektronische Intelligenz, die den Ladungsausgleich für die Speicherzellen, die mit dem Zellkontroller verbunden ist, steuert bzw. diese Intelligenz kann auch in der jeweiligen Zellkontrollersteuerung 202a, 202b, ..., 202n angesiedelt sein. Ansonsten entspricht das in 2 gezeigt Batteriemanagementsystem 200 im Wesentlichen dem passiven von 1. Auch hier sind Spannungssensoren V in den jeweiligen Zellkontrollern 201a bis 201n vorgesehen, die Spannungswerte der einzelnen Speicherzellen der Batterie an eine zentrale Batterie-Management-System-Steuerung 205 über eine Datenleitung 206 senden. Diese ermittelt jeweilige Ladungszustände der einzelnen Speicherzellen und steuert die Zellkontroller 201a bis 201n entsprechend, sodass sich die Ladungszustände der Speicherzellen einander annähern. In the active balancing according to the prior art, which is now based on the 2 has a battery management system 200 also a number of cell controllers 201 to 201n However, instead of resisting as in passive balancing, they each have a system for active balancing in cell controllers 204a to 204n contain. This system for active balancing contains, for example, capacitances inductances or the like, in which the electrical energy from the individual memory cells 203a to 203f can be stored and from which electrical energy the memory cells 203a to 203f can be supplied. In addition, the active balance system typically includes 204a . 204b , ..., 204n also an electronic intelligence, which controls the charge balance for the memory cells, which is connected to the cell controller, or this intelligence can also in the respective cell controller control 202a . 202b , ..., 202n be settled. Otherwise, this corresponds to 2 shown battery management system 200 essentially the passive one of 1 , Again, voltage sensors V in the respective cell controllers 201 to 201n provided the voltage values of each memory cell of the battery to a central battery management system control 205 via a data line 206 send. This determines respective charge states of the individual memory cells and controls the cell controllers 201 to 201n accordingly, so that the charge states of the memory cells approach each other.

Ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Batteriemanagementsystems 1 mit einer zentralen aktiven Balancierung wird nun anhand der 3 bis 6 erläutert. An embodiment of a battery management system according to the invention 1 with a central active balance is now using the 3 to 6 explained.

Das Batteriemanagementsystem 1 hat mehrere Zellkontroller 2a bis 2n, die jeweils sechs in Reihe geschalteten Speicherzellen eine Batterie, z.B. einer Lithium-Ionen-Batterie eines Kraftfahrzeugs, zugeordnet sind. In den 3 bis 6 sind für den ersten Zellkontroller 2a beispielhaft sechs Speicherzellen 4a bis 4f veranschaulicht. Zur Vereinfachung sind für die anderen Zellkontroller 2b bis 2n die Speicherzellen nicht veranschaulicht, diese sind aber analog zum ersten Zellkontroller 2a jeweils mit sechs Speicherzellen gekoppelt und diese Speicherzellen sind in Reihe mit den sechs Speicherzellen 4a bis 4f des ersten Zellkontrollers 2a geschaltet, ohne dass die vorliegende Erfindung darauf beschränkt ist. Auch wenn im vorliegenden Ausführungsbeispiel sechs Speicherzellen pro Zellkontroller vorgesehen sind, so ist die vorliegende Erfindung nicht darauf beschränkt, sondern es kann je nach Anforderung eine andere Anzahl von Speicherzellen jeweils einem Zellkontroller zugeordnet sein. Außerdem können die Speicherzellen auch teilweise parallel verschaltet sein. Wie oben ausgeführt, bilden bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel die sechs Speicherzellen jeweils ein Sub-Paket der Batterie, sodass jedem Sub-Paket der Batterie jeweils ein Zellkontroller 2a, 2b, ..., 2n zugeordnet ist und mit den Speicherzellen elektrisch verbunden ist. The battery management system 1 has several cell controllers 2a to 2n in each case six memory cells connected in series are associated with a battery, for example a lithium-ion battery of a motor vehicle. In the 3 to 6 are for the first cell controller 2a exemplary six memory cells 4a to 4f illustrated. To simplify matters for the other cell controllers 2 B to 2n the memory cells are not illustrated, but these are analogous to the first cell controller 2a each coupled to six memory cells and these memory cells are in series with the six memory cells 4a to 4f of the first cell controller 2a switched without the present invention being limited thereto. Even if in the present embodiment six memory cells are provided per cell controller, so the present invention is not limited thereto, but it can be assigned to a cell controller depending on the requirement, a different number of memory cells. In addition, the memory cells can also be partially connected in parallel. As stated above, in the present embodiment, the six memory cells each form a sub-package of the battery, so that each sub-package of the battery is a cell controller 2a . 2 B , ..., 2n is assigned and is electrically connected to the memory cells.

Die Zellkontroller 2a bis 2n sind elektrisch in Reihe geschaltet und mit einem zentralen aktiven Balancierungssystem 6 verbunden, das hier im Wesentlichen aus einem zentralen Energiespeicher gebildet ist. Der Energiespeicher ist zum Beispiel aus einer Kapazität oder Induktivität gebildet, wie auch schon oben ausgeführt. Je nach Anforderung kann der Energiespeicher auch mehrere Energiespeicherelemente haben, z.B. mehrere Kondensatoren oder Induktivitäten oder dergleichen oder auch Mischungen von unterschiedlichen Energiespeicherelementarten, z.B. Kondensatoren und Induktivitäten. Außerdem kann der zentrale Energiespeicher auch aus einem Transformator gebildet sein oder zum Aufladen mit einem Transformator gekoppelt sein. Die Zellkontroller 2a bis 2n bilden hier zusammen mit dem zentralen Energiespeicher 6 eine zentrale Batterieladungsausgleichsvorrichtung. The cell controllers 2a to 2n are electrically connected in series and with a central active balancing system 6 connected, which is formed here essentially of a central energy storage. The energy store is formed for example from a capacitance or inductance, as already stated above. Depending on the requirement, the energy store may also have a plurality of energy storage elements, eg a plurality of capacitors or inductors or the like or else mixtures of different energy storage element types, for example capacitors and inductors. In addition, the central energy storage can also be formed from a transformer or be coupled for charging with a transformer. The cell controllers 2a to 2n form here together with the central energy storage 6 a central battery charge equalization device.

Der zentrale Energiespeicher 6 steht in Verbindung mit einer Batterie-Management-System-Steuerung (BMSS) 7 des Batteriemanagementsystems 1. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel sitzt die Hauptintelligenz zur Steuerung des Ladungsausgleiches der Speicherzellen in der Batterie-Management-System-Steuerung 7. The central energy storage 6 communicates with a battery management system control (BMSS) 7 of the battery management system 1 , In the present embodiment, the main intelligence is to control the charge balance of the memory cells in the battery management system controller 7 ,

Die BMSS 7 ist über einen Datenbus 10, der durch einen im Kraftfahrzeugbereich üblichen CAN-Bus gebildet ist, mit den Zellekontrollern 2a bis 2n für den Datenaustausch verbunden. Die Zellkontroller 2a bis 2n verfügen jeweils über eine Anzahl von Spannungssensoren V, die die Spannung der einzelnen Speicherzellen, wie die der Speicherzellen 4a bis 4f, bestimmen können. Innerhalb der Zellkontroller 2a bis 2n ist im vorliegenden Ausführungsbeispiel neben den Spannungssensoren V auch ein Balancierungsstromsensor und ein Temperatursensor zum Messen der Speicherzellentemperatur integriert. Außerdem hat jeder Zellkontroller 2a, 2b, ..., 2n eine Zellkontrollersteuerung 3a, 3b, ..., 3n. Die Zellkontrollersteuerung 3a, 3b, ..., 3n übermitteln jeweils die gemessenen Speicherzellen-Spannungswerte sowie die Strommesserwert und die Temperaturmesswerte über den Datenbus 10 an die BMSS 7. The BMSS 7 is via a data bus 10 , which is formed by a usual in the automotive field CAN bus, with the cell controllers 2a to 2n connected for data exchange. The cell controllers 2a to 2n each have a number of voltage sensors V which control the voltage of the individual memory cells, such as the memory cells 4a to 4f to be able to determine. Inside the cell controller 2a to 2n In addition to the voltage sensors V, a balancing current sensor and a temperature sensor for measuring the storage cell temperature are also integrated in the present exemplary embodiment. Besides, every cell controller has 2a . 2 B , ..., 2n a cell controller controller 3a . 3b , ..., 3n , The cell controller control 3a . 3b , ..., 3n in each case transmit the measured memory cell voltage values as well as the ammeter value and the temperature measured values via the data bus 10 to the BMSS 7 ,

Im vorliegenden Beispiel erhält die BMSS 7 zum Beispiel von der Zellkontrollersteuerung 3a des ersten Zellkontrollers 2a die Spannungswerte: 3,9 V für die erste Speicherzelle 4a; 3,7 V für die zweite Speicherzelle 4b; 3,9 V für die dritte Speicherzelle 4c; 3,9 V für die vierte Speicherzelle 4d; 3,9 V für die fünfte Speicherzelle 4e; und 4 V für die sechste Speicherzelle 4f. In the present example, the BMSS receives 7 for example from the cell controller controller 3a of the first cell controller 2a the voltage values: 3.9 V for the first memory cell 4a ; 3.7V for the second memory cell 4b ; 3.9V for the third memory cell 4c ; 3.9 V for the fourth memory cell 4d ; 3.9 V for the fifth memory cell 4e ; and 4 V for the sixth memory cell 4f ,

Aus diesen Werten ermitteln die BMSS 7 einen Zielladungswert von 3,9 V, weswegen der Ladungszustand der zweiten Speicherzelle 4b mit 3,7 V diesbezüglich zu gering ist und der Ladungszustand der sechsten Speicherzelle 4f mit 4 V zu hoch ist. The BMSS determine from these values 7 a charge state value of 3.9 V, therefore, the state of charge of the second memory cell 4b with 3.7 V in this regard is too low and the charge state of the sixth memory cell 4f with 4 V is too high.

Jeder Zellkontroller 2a, 2b, ..., 2n hat eine Reihe von Schaltern mit denen die Speicherzellen selektiv mit dem zentralen Energiespeicher 6 elektrischen gekoppelt werden können. Im Falle des ersten Zellkontrollers 2a sind dies die Schalter 5a bis 5g (die anderen Zellkontroller 2b, ..., 2n sind analog aufgebaut). Every cell controller 2a . 2 B , ..., 2n has a number of switches that allow the memory cells selectively with the central energy storage 6 electrical can be coupled. In the case of the first cell controller 2a these are the switches 5a to 5g (the other cell controllers 2 B , ..., 2n are constructed analogously).

Im vorliegenden Ausführungsbeispiel ist immer ein Schalter mehr vorgesehen als Speicherzellen vorhanden sind. Es ist bei jeder Speicherzelle 4a, 4b, ..., 4f jeweils ein Schalter am positiven elektrischen Anschluss und ein Schalter am negativen Anschluss der Speicherzelle 4a, 4b, ..., 4f vorgesehen. In the present embodiment, a switch is always more provided as memory cells are present. It is at every memory cell 4a . 4b , ..., 4f in each case a switch on the positive electrical connection and a switch on the negative connection of the storage cell 4a . 4b , ..., 4f intended.

Die Speicherzelle 4a ist folglich selektiv über die Schalter 5a und 5b mit dem zentralen Energiespeicher 6 elektrisch verbindbar, die Speicherzelle 4b über die Schalter 5b und 5c, ..., und schließlich die Speicherzelle 4f über die Schalter 5f und 5g. Jeder Zellkontroller 2a, 2b, ..., 2n ist über zwei elektrische Leitungen 9a und 9b mit dem zentralen Energiespeicher 6 elektrischen verbunden. Die Zellkontroller 2a, 2b, ..., 2n sind bei diesem Ausführungsbeispiel elektrisch in Reihe geschaltet. The memory cell 4a is therefore selective over the switches 5a and 5b with the central energy storage 6 electrically connectable, the memory cell 4b over the switches 5b and 5c , ..., and finally the memory cell 4f over the switches 5f and 5g , Every cell controller 2a . 2 B , ..., 2n is over two electrical wires 9a and 9b with the central energy storage 6 electrical connected. The cell controllers 2a . 2 B , ..., 2n are electrically connected in series in this embodiment.

Außerdem sind die Speicherzellen 4a bis 4f zusammen mit den Schaltern 5a bis 5g elektrisch mit den elektrischen Leitungen 9a und 9b, die zum zentralen Energiespeicher 6 führen, verbunden. So ist der erste Schalter 5a, der mit dem positiven Anschluss der ersten Speicherzelle 4a gekoppelt ist, über einen Leitungszweig 8a mit der elektrischen Leitung 9a verbunden. Der zweite Schalter 5b, der zwischen dem negativen Anschluss der ersten Speicherzelle 4a und dem positiven Anschluss der zweiten Speicherzelle 4b gekoppelt ist, ist über einen Leitungszweig 8b mit der elektrischen Leitung 9b verbunden. Der dritte Schalter 5c, der zwischen dem negativen Anschluss der zweiten Speicherzelle 4b und dem positiven Anschluss der dritten Speicherzelle 4c gekoppelt ist, ist über einen Leitungszweig 8c mit der elektrischen Leitung 9a verbunden. Auf ähnliche Art und Weise sind der Schalter 5d über den Leitungszweig 8d und der Schalter 5f über den Leitungszweig 8f mit der elektrischen Leitung 9b verbunden und die Schalter 5e und 5g sind über die Leitungszweige 8e bzw. 8g mit der elektrischen Leitung 9a verbunden. Die Schalter 5a bis 5g sind folglich abwechselnd mit der elektrischen Leitung 9a bzw. 9b über die Leitungszeige 8a bis 8g verbunden. In addition, the memory cells 4a to 4f along with the switches 5a to 5g electrically with the electrical wires 9a and 9b leading to the central energy storage 6 lead, connected. So that's the first switch 5a connected to the positive terminal of the first memory cell 4a is coupled, via a line branch 8a with the electric wire 9a connected. The second switch 5b which is between the negative terminal of the first memory cell 4a and the positive terminal of the second memory cell 4b is coupled via a line branch 8b with the electric wire 9b connected. The third switch 5c which is between the negative terminal of the second memory cell 4b and the positive terminal of the third memory cell 4c is coupled via a line branch 8c with the electric wire 9a connected. Similarly, the switch 5d over the line branch 8d and the switch 5f over the line branch 8f with the electric wire 9b connected and the switches 5e and 5g are over the line branches 8e respectively. 8g with the electric wire 9a connected. The switches 5a to 5g are therefore alternating with the electric wire 9a respectively. 9b over the line pointer 8a to 8g connected.

Um nun zum Beispiel die überschüssige elektrische Energie der sechsten Speicherzelle 4f an den zentralen Energiespeicher 6 zu übertragen, werden der Schalter 5f, der mit dem positiven Anschluss der Speicherzelle 4f gekoppelt ist, und der Schalter 5g, der mit dem negativen Anschluss der Speicherzelle 4f gekoppelt ist, geschlossen (siehe Kreis mit Bezugszeichen 12 in 4). Dadurch wird die Speicherzelle 4f mit dem zentralen Energiespeicher 6 verbunden und die überschüssige elektrische Energie wird in dem zentralen Energiespeicher 6 gespeichert. Die Schalter 5f und 5g bleiben solange geschlossen, bis in der Speicherzelle 4f der gewünschte Zielladungswert, in diesem Fall von 3,9 V, erreicht ist. Danach werden diese Schalter 5f und 5g wieder geöffnet. For example, the excess electrical energy of the sixth memory cell 4f to the central energy storage 6 to transfer the switch 5f that is connected to the positive terminal of the memory cell 4f coupled, and the switch 5g connected to the negative terminal of the memory cell 4f is coupled, closed (see circle with reference numerals 12 in 4 ). This will be the memory cell 4f with the central energy storage 6 connected and the excess electrical energy is in the central energy storage 6 saved. The switches 5f and 5g remain closed until in the memory cell 4f the desired target charge value, in this case 3.9V, is reached. After that, these switches 5f and 5g opened again.

Als Nächstes wird die in dem Energiespeicher 6 gespeicherte elektrische Energie der zweiten Speicherzelle 4b zugeführt. Dazu werden der Schalter 5b, der mit dem positiven elektrischen Anschluss der Speicherzelle 4b elektrisch gekoppelt ist, und der Schalter 5c, der mit dem negativen elektrischen Anschluss der Speicherzelle 4b gekoppelt ist, geschlossen (siehe Kreis mit Bezugszeichen 13 in 5). Sobald die in dem zentralen Energiespeicher 6 gespeicherte elektrische Energie der zweiten Speicherzelle 4b zugeführt ist bzw. sobald der gewünschte Ladungszustand erreicht ist, werden die beiden Schalter 5b und 5c wieder geöffnet (siehe Kreis mit Bezugszeichen 13 in 6). Im veranschaulichten Beispiel hat nun die Speicherzelle 4b eine Spannung von 3,8 V. Insgesamt ist also die Spannung von der letzten Speicherzelle 5f um 0,1 V abgesenkt und die Spannung der zweiten Speicherzelle 5b um 0,1 V erhöht, wobei die elektrisch Energie über den zentralen Energiespeicher 6 geleitet wurde. Next will be in the energy store 6 stored electrical energy of the second memory cell 4b fed. This will be the switch 5b connected to the positive electrical connection of the memory cell 4b is electrically coupled, and the switch 5c connected to the negative electrical connection of the memory cell 4b is coupled, closed (see circle with reference numerals 13 in 5 ). Once in the central energy storage 6 stored electrical energy of the second memory cell 4b is supplied or as soon as the desired state of charge is reached, the two switches 5b and 5c opened again (see circle with reference number 13 in 6 ). In the illustrated example, the memory cell now has 4b a voltage of 3.8 V. Overall, so the voltage of the last memory cell 5f lowered by 0.1 V and the voltage of the second memory cell 5b increased by 0.1 V, with the electric energy through the central energy storage 6 was conducted.

Auch wenn im vorliegenden Ausführungsbeispiel ein Austausch von elektrischer Energie von Speicherzellen gezeigt ist, die von ein und demselben Zellkontroller verwaltet werden, so ist die vorliegende Erfindung nicht darauf beschränkt. Durch die Verwendung des zentralen Energiespeichers 6 und der elektrischen Verbindung aller Speicherzellen über alle Zellkontroller 2a bis 2n mit dem zentralen Energiespeicher ist es möglich, elektrische Energie zwischen beliebigen Speicherzellen über den zentralen Energiespeicher zu transferieren. Although in the present embodiment there is shown an exchange of electrical energy of memory cells managed by one and the same cell controller, the present invention is not limited thereto. By using the central energy storage 6 and the electrical connection of all memory cells via all cell controllers 2a to 2n with the central energy storage, it is possible to transfer electrical energy between any memory cells via the central energy storage.

Im vorliegenden Ausführungsbeispiel ist die zentrale Steuerung der Balancierung der Speicherzellen in der BMSS 7 angesiedelt. Die BMSS 7 empfängt u.a. die Spannungswerte der Speicherzellen von den Zellkontrollsteuerungen 3a, 3b, ..., 3n der Zellkontroller 2a, 2b, ..., 2n über den Datenbus 10. Die BMSS 7 analysiert die empfangenen Spannungswerte und andere Werte, wie den Batteriestrom, die Speicherzellentemperatur und dergleichen und ermittelt daraus, welche Speicherzellen einen zu hohen oder zu niedrigen Ladungszustand haben. Dabei vergleicht die BMSS 7 die Ladungszustände mit einem oberen und einem unteren vorgegebenen Schwellwert. Liegt der Ladungszustand einer Speicherzelle oberhalb des oberen oder unterhalb des unteren Schwellwertes, so steuert sie den entsprechenden zugehörigen Zellkontroller an, der wiederum die Schalter entsprechend so schaltet, dass entweder elektrische Energie von der Speicherzelle an den zentralen Energiespeicher abgeführt wird oder elektrische Energie von dem zentralen Energiespeicher zugeführt wird, um den Ladungszustand entweder zu verringern oder zu erhöhen. In the present embodiment, the central control is the balancing of the memory cells in the BMSS 7 settled. The BMSS 7 receives inter alia the voltage values of the memory cells from the cell control controllers 3a . 3b , ..., 3n the cell controller 2a . 2 B , ..., 2n over the data bus 10 , The BMSS 7 analyzes the received voltage values and other values such as the battery current, the memory cell temperature, and the like, and determines from them which memory cells have too high or too low a charge state. The BMSS compares 7 the charge states with an upper and a lower predetermined threshold. If the state of charge of a memory cell lies above the upper or lower threshold value, it controls the corresponding associated cell controller, which in turn switches the switches so that either electrical energy is dissipated from the memory cell to the central energy store or electrical energy from the central one Energy storage is supplied to either reduce or increase the state of charge.

Wie oben ausgeführt, sind die in dem erörterten Beispiel ermittelten Speicherzellen die letzte Speicherzelle 4f, die ursprünglich einen zu hohen Ladungszustand mit einer Spannung von 4,0 V hatte und die zweite Speicherzelle 4b, die ursprünglich einen zu niedrigen Ladungszustand mit einer Spannung von 3,7 V hatte (siehe 3). As stated above, the memory cells determined in the example discussed are the last memory cell 4f which originally had too high a state of charge with a voltage of 4.0 V and the second memory cell 4b , which originally had too low a state of charge with a voltage of 3.7 V (see 3 ).

Dies stellt die BMSS 7 fest und weist entsprechend die Zellkontrollersteuerung 3a über den Datenbus 10 an, zuerst die Schalter 5f und 5g zu schließen, damit der zu hohe Ladungszustand der letzten Speicherzelle 4f abgebaut wird und die elektrische Energie im zentralen Energiespeicher 6 gespeichert wird. Sobald dies erreicht ist, weist die BMSS 7 die Zellkontrollersteuerung 3a des ersten Zellkontrollers 2a an, diese Schalter 5f und 5g zu öffnen. Dann weist die BMSS 7 die Zellkontrollersteuerung 3a des ersten Zellkontrollers 2a an, die beiden Schalter 5b und 5c zu schließen, damit die in dem zentralen Energiespeicher 6 gespeicherte elektrische Energie aus dem zentralen Energiespeicher 6 in die zweite Speicherzelle 4b fließt und dort den Ladungszustand erhöht. Sobald der von der BMSS 7 vorgegebene Ladungszustand erreicht ist bzw. die in dem zentralen Energiespeicher 6 gespeichert elektrische Energie vollständig an die mit ihm verbundene Speicherzelle 4b abgegeben ist, weist die BMSS 7 den Zellkontroller 2a an, die Schalter 5b und 5c zu öffnen. This is the BMSS 7 fixed and accordingly has the cell controller control 3a over the data bus 10 on, first the switches 5f and 5g close, so that too high charge state of the last memory cell 4f is degraded and the electrical energy in the central energy storage 6 is stored. Once this is achieved, the BMSS points 7 the cell controller control 3a of the first cell controller 2a on, these switches 5f and 5g to open. Then reject the BMSS 7 the cell controller control 3a of the first cell controller 2a on, the two switches 5b and 5c close, so that in the central energy storage 6 stored electrical energy from the central energy storage 6 in the second memory cell 4b flows and there increases the state of charge. Once the of the BMSS 7 predetermined charge state is reached or in the central energy storage 6 store electrical energy completely to the memory cell connected to it 4b submitted, rejects the BMSS 7 the cell controller 2a on, the switches 5b and 5c to open.

Das oben beschriebene Vorgehen führt die BMSS 7 solange aus, bis die Ladungszustände aller Speicherzellen ausgeglichen sind. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel ist die komplette Steuerungshoheit in der BMSS 7 angesiedelt. The procedure described above is performed by the BMSS 7 until the charge states of all memory cells are balanced. In the present embodiment, the complete control sovereignty in the BMSS 7 settled.

Bei anderen Ausführungsbeispielen kann die Steuerungshoheit über die Ladungsbalancierung auch (teilweise) in den Zellkontrollern selbst und/oder in dem zentralen Energiespeicher angesiedelt sein. Zum Beispiel kann die oben ausgeführte Balancierung der Ladungszustände anstelle von der BMSS 7 auch von einer mit in dem zentralen Energiespeicher 6 angesiedelten Balancierungssteuerung ausgeführt werden. In dem Fall kommuniziert die BMSS 7 über einen Datenbus 11 (gestrichelte Pfeile in den 3 bis 6) mit der Balancierungssteuerung 6. In dem Fall weist z.B. die BMSS 7 die Balancierungssteuerung 6 an, die Ladungsbalancierung zu starten. Wenn die Balancierungssteuerung 6 fertig ist, teilt sie dies der BMSS mit. In other embodiments, the control over the charge balance may also be (partially) located in the cell controllers themselves and / or in the central energy store. For example, the balancing of the charge states outlined above may be used instead of the BMSS 7 also from one with in the central energy storage 6 settled balance control. In that case, the BMSS communicates 7 via a data bus 11 (dashed arrows in the 3 to 6 ) with the balance control 6 , In the case, for example, the BMSS 7 the balance control 6 to start the charge balance. When the balance control 6 finished, she tells the BMSS.

Bei wieder anderen Ausführungsbeispielen ist jede Zellkontrollersteuerung 3a, 3b, ..., 3n der einzelnen Zellkontroller 2a, 2b, ..., 2n so ausgestaltet, dass sie die Ladungsbalancierung der Speicherzellen ausführen kann. Dazu ist allerdings ein intensiver Daten- und Steuerbefehlsaustausch zwischen den Zellkontrollern 2a, 2b, ..., 2n nötig, da diese sich gegenseitig über die Ladungszustände der Speicherzellen informieren müssen, und die Zellkontrollersteuerungen 3a, 3b, ..., 3n müssen entsprechend intelligent ausgestaltet sein, was sie auch teuer und aufwändig macht. In yet other embodiments, each cell controller control is 3a . 3b , ..., 3n the single cell controller 2a . 2 B , ..., 2n designed so that it can perform the charge balancing of the memory cells. However, there is an intensive data and control command exchange between the cell controllers 2a . 2 B , ..., 2n necessary because they have to inform each other about the charge states of the memory cells, and the cell controller controls 3a . 3b , ..., 3n must be designed intelligently, which makes them expensive and expensive.

In dem Ausführungsbeispiel der 3 bis 6 sind die Zellkontroller 2a, 2b, ..., 2n in Reihe zum zentralen Energiespeicher 6 geschaltet. In the embodiment of 3 to 6 are the cell controllers 2a . 2 B , ..., 2n in series to the central energy storage 6 connected.

Die Zellkontroller können aber auch parallel zum zentralen Energiespeicher geschaltet sein, wie es in 7 veranschaulicht ist. Bei der Batterieladungsausgleichsvorrichtung 20 der 7 sind Zellkontroller 21a, 21b, ..., 21n, die im Wesentlichen identisch zu den Zellkontrollern 2a, 2b, ..., 2n, die oben im Zusammenhang mit dem Ausführungsbeispiel der 3 bis 6 beschrieben wurden, parallel über Leitungen 24a, 24b, ..., 24n zu einem zentralen Energiespeicher 23 geschaltet. Der zentrale Energiespeicher 23 kann, wie oben ausgeführt, durch eine Kapazität, Induktivität oder dergleichen gebildet sind. Die Zellkontroller 21a, 21b, ..., 21n verwalten jeweils sechs Speicherzellen die jeweils ein Sub-Paket 22a, 22b, ..., 22n bilden, wie es ebenfalls oben erörtert wurde. The cell controllers can also be connected in parallel to the central energy store, as in 7 is illustrated. In the battery charge equalization device 20 of the 7 are cell controllers 21a . 21b , ..., 21n which are essentially identical to the cell controllers 2a . 2 B , ..., 2n , which in connection with the embodiment of the above 3 to 6 described in parallel via lines 24a . 24b , ..., 24n to a central energy storage 23 connected. The central energy storage 23 can, as stated above, by a capacitance, inductance or the like are formed. The cell controllers 21a . 21b , ..., 21n each manage six memory cells, each one sub-packet 22a . 22b , ..., 22n form, as also discussed above.

Die Zellkontroller können aber auch zum zentralen Energiespeicher in Reihe geschaltet sein, wie es in 8 veranschaulicht ist. Bei der Batterieladungsausgleichsvorrichtung 30 der 8 sind Zellkontroller 31a, 31b, ..., 31n, die im Wesentlichen identisch zu den Zellkontrollern 2a, 2b, ..., 2n, die oben im Zusammenhang mit dem Ausführungsbeispiel der 3 bis 6 beschrieben wurden, sind, in Reihe über eine Leitung 34 zu einem zentralen Energiespeicher 33 geschaltet. Der zentrale Energiespeicher 33 kann, wie oben ausgeführt, durch eine Kapazität, Induktivität oder dergleichen gebildet sind. Die Zellkontroller 31a, 31b, ..., 31n verwalten jeweils sechs Speicherzellen, die jeweils ein Sub-Paket 32a, 32b, ..., 32n bilden. The cell controllers can also be connected in series to the central energy store, as in 8th is illustrated. In the battery charge equalization device 30 of the 8th are cell controllers 31a . 31b , ..., 31n which are essentially identical to the cell controllers 2a . 2 B , ..., 2n , which in connection with the embodiment of the above 3 to 6 are in series over a wire 34 to a central energy storage 33 connected. The central energy storage 33 can, as stated above, by a capacitance, inductance or the like are formed. The cell controllers 31a . 31b , ..., 31n each manage six memory cells, each one sub-packet 32a . 32b , ..., 32n form.

Die Zellkontroller können aber auch zum zentralen Energiespeicher in Reihe und parallel geschaltet sein, wie es in 9 veranschaulicht ist. Bei der Batterieladungsausgleichsvorrichtung 40 der 9 sind Zellkontroller 41a, 41b, ..., 41n vorgesehen, die im Wesentlichen identisch zu den Zellkontrollern 2a, 2b, ..., 2n, die oben im Zusammenhang mit dem Ausführungsbeispiel der 3 bis 6 beschrieben wurden, sind. Der erste Zellkontroller 41a ist dabei parallel zu in Reihe geschalteten Zellkontrollern 41b, ..., 41n mit einem zentralen Energiespeicher 43 geschaltet. Der erste Zellkontroller 41a ist über die Leitung 44a mit dem zentralen Energiespeicher 43 verbunden und die restlichen Zellkontroller 41b, ..., 41n sind über eine Leitung 44b mit dem zentralen Energiespeicher 43 in Reihenschaltung verbunden. Die Zellkontroller 41a, 41b, ..., 41n verwalten jeweils sechs Speicherzellen, die jeweils ein Sub-Paket 42a, 42b, ..., 42n bilden. However, the cell controllers can also be connected in series and in parallel to the central energy store, as can be seen in FIG 9 is illustrated. In the battery charge equalization device 40 of the 9 are cell controllers 41a . 41b , ..., 41n provided, which are essentially identical to the cell controllers 2a . 2 B , ..., 2n , which in connection with the embodiment of the above 3 to 6 are described are. The first cell controller 41a is parallel to series-connected cell controllers 41b , ..., 41n with a central energy storage 43 connected. The first cell controller 41a is over the line 44a with the central energy storage 43 connected and the remaining cell controllers 41b , ..., 41n are over a line 44b with the central energy storage 43 connected in series. The cell controllers 41a . 41b , ..., 41n each manage six memory cells, each one sub-packet 42a . 42b , ..., 42n form.

Der Fachmann wird begrüßen, dass er je nach Anforderung die Zellkontroller in Reihe, parallel oder in Mischformen zwischen serieller und paralleler Schaltung mit dem zentralen Energiespeicher verbinden kann. The person skilled in the art will appreciate that, depending on the requirement, he can connect the cell controllers in series, in parallel or in mixed forms between serial and parallel circuits to the central energy store.

Ein Ausführungsbeispiel eines Batteriemanagementsystems 50, bei dem ein zentraler Energiespeicher 51 und eine Batterie-Management-System-Steuerung (BMSS) 52 auf einer gemeinsamen Platine 53 angeordnet sind, ist in 10 veranschaulicht. An embodiment of a battery management system 50 in which a central energy storage 51 and a battery management system control (BMSS) 52 on a common board 53 are arranged in 10 illustrated.

Der zentrale Energiespeicher 51 ist als Transformator ausgestaltet. Der zentrale Energiespeicher 51 hat einen elektrischen Anschluss 54, der zu den Zellkontrollern des Batteriemanagementsystems 50 führt, wie sie z.B. im Zusammenhang mit den 3 bis 9 erläutert worden sind. Die BMSS 52 hat einen Datenausgang 55, über den sie Daten von den Zellkontrollern empfängt und Steuersignale an sie übertragen kann. Die BMSS 52 enthält bei manchen Ausführungsbeispielen einen Prozessor, eine (Festwert-)Speicher, eine Schnittstelle zur Verbindung mit einem Datenbus, wie z.B. einem CAN-Bus, LIN-Bus, FlexRay, Daisy-Chain oder dergleichen, wie es auch dem Fachmann bekannt ist. Die BMSS 52 kann außerdem auch dazu eingerichtet sein, die Aufladung des zentralen Energiespeichers 51 auf der Platine 53 zu überwachen. Die BMSS 52 kann bei manchen Ausführungsbeispielen als Hochvolt-Steuergerät ausgestaltet sein, sodass der zentrale Energiespeicher (z.B. Transformator) zusammen mit dem Hochvolt-Steuergerät auf einer gemeinsamen Platine angeordnet ist. The central energy storage 51 is designed as a transformer. The central energy storage 51 has an electrical connection 54 who is the cell controller of the battery management system 50 leads, as in connection with the 3 to 9 have been explained. The BMSS 52 has a data output 55 which can receive data from the cell controllers and transmit control signals to them. The BMSS 52 In some embodiments, it includes a processor, a (read only) memory, an interface for connection to a data bus, such as a CAN bus, LIN bus, FlexRay, daisy chain, or the like, as well known to those skilled in the art. The BMSS 52 may also be configured to charge the central energy storage 51 on the board 53 to monitor. The BMSS 52 can be configured in some embodiments as a high-voltage control unit, so that the central energy storage (eg transformer) is arranged together with the high-voltage control unit on a common board.

Die BMSS 52 ist entsprechend dazu eingerichtet, die Ladungszustände von Batterie-Speicherzellen auszugleichen, wie es beispielhaft im Zusammenhang mit dem Ausführungsbeispiel der 3 bis 6 oben erläutert wurde, in dem sie den zentralen Energiespeicher 51 selektiv mit den einzelnen Batteriespeicherzellen verbindet. Die BMSS 52 kann insbesondere auch dazu eingerichtet sein, das im Folgenden und im Zusammenhang mit 1 beschriebene Verfahren auszuführen. The BMSS 52 is accordingly set up to control the charge states of battery To compensate for memory cells, as exemplified in connection with the embodiment of 3 to 6 has been explained above, in which they the central energy storage 51 selectively connects to the individual battery storage cells. The BMSS 52 In particular, it can also be set up in the following and in connection with 1 to carry out the described method.

Das Verfahren beginnt bei 70 und zunächst werden bei 71 die Ladezustände von Speicherzellen von einer Batterie, wie insbesondere einer Lithium-Ionen-Batterie, von einer Steuerung, wie der oben beschriebenen Steuerung eines Batteriemanagementsystems oder einer Steuerung, die für den Ladungsausgleich verantwortlich ist, ermittelt. Dazu werden zum Beispiel Spannungswerte von den einzelnen Speicherzellen ermittelt und mit einem Spannungsschwellwert oder Ladungszustandszielwert verglichen. The procedure begins at 70 and at first 71 the charge states of memory cells of a battery, in particular a lithium-ion battery, determined by a controller, such as the control described above, a battery management system or a controller that is responsible for the charge balance. For this purpose, for example, voltage values are determined by the individual memory cells and compared with a voltage threshold value or charge state target value.

Bei 72 wird dann ermittelt, welche Speicherzellen der Batterie einen Ladungszustand oberhalb des Spannungsschwellwertes und welche einen Ladungszustand unterhalb des Spannungsschwelwertes haben, wie es auch schon oben ausführlich erläutert wurde. at 72 It is then determined which memory cells of the battery have a charge state above the voltage threshold and which have a charge state below the voltage threshold, as has already been explained in detail above.

Bei 73 wird dann elektrische Energie von den Speicherzellen mit einem Ladungszustand oberhalb des Spannungsschwellwertes an einen zentralen Energiespeicher, wie oben beschrieben, abgeführt und es wird elektrische Energie von dem zentralen Energiespeicher an die Speicherzellen mit einem Ladungszustand unterhalb des Spannungsschwellwertes zugeführt, indem die entsprechenden Speicherzellen selektiv mit dem zentralen Energiespeicher verbunden werden. Dies wird solange wiederholt bis alle Speicherzellen den gewünschten Ladungszustand erreicht haben, d.h. bis zum Beispiel alle Speicherzellen einen vorgegebenen Zielladungszustand erreicht haben. Der Zielladungszustand kann durch einen einzelnen Wert oder durch ein Werteintervall bestimmt sein, wie es oben bereits ausgeführt wurde. Haben alle Speicherzellen den Zielladungszustand erreicht, endet das Verfahren bei 74. at 73 Then, electric energy is dissipated from the memory cells having a state of charge above the voltage threshold to a central energy storage as described above, and electrical energy is supplied from the central energy storage to the storage cells having a state of charge below the voltage threshold by selectively connecting the respective memory cells to the memory cell be connected central energy storage. This is repeated until all memory cells have reached the desired state of charge, ie until, for example, all memory cells have reached a predetermined target state of charge. The target state of charge may be determined by a single value or by a value interval, as stated above. When all memory cells have reached the target state of charge, the process ends at 74 ,

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

1 1
Batteriemanagementsystem Battery Management System
2a, 2b, 2n 2a, 2b, 2n
Zellkontroller cell controller
3a, 3b, 3n 3a, 3b, 3n
Zellkontrollersteuerung Cell controller control
4a bis 4f 4a to 4f
Speicherzellen memory cells
5a bis 5g 5a to 5g
Schalter switch
6 6
Zentraler Energiespeicher Central energy storage
7 7
Batterie-Management-System-Steuerung Battery management system control
8a bis 8g 8a to 8g
Elektrische Zweige Electric branches
9a, 9b 9a, 9b
Elektrische Verbindungsleitung Electrical connection line
10 10
Datenbus bus
11 11
Datenverbindung Data Connection
12 12
Schalter 5f und 5g ein/ausgeschaltet switch 5f and 5g on / off
13 13
Schalter 5b und 5c ein/ausgeschaltet switch 5b and 5c on / off
20 20
Batterieladungsausgleichsvorrichtung (parallele Ausführung) Battery charge equalization device (parallel version)
21a, 21b, 21n21a, 21b, 21n
Zellkontroller  cell controller
22a, 22b, 22n22a, 22b, 22n
Speicherzellen  memory cells
23 23
Zentraler Energiespeicher Central energy storage
24a, 24b, 24c24a, 24b, 24c
Parallele Verbindungszweige  Parallel connection branches
30 30
Batterieladungsausgleichsvorrichtung (Serielle Ausführung) Battery Charge Compensation Device (Serial Type)
31a, 31b, 31n31a, 31b, 31n
Zellkontroller  cell controller
32a, 32b, 32n32a, 32b, 32n
Speicherzellen  memory cells
33 33
Zentraler Energiespeicher Central energy storage
34 34
Elektrische Verbindung Electrical connection
40 40
Batterieladungsausgleichsvorrichtung (gemischte Ausführung) Battery charge equalization device (mixed version)
41a, 41b, 41n41a, 41b, 41n
Zellkontroller  cell controller
42a, 42b, 42n42a, 42b, 42n
Speicherzellen  memory cells
43 43
Zentraler Energiespeicher Central energy storage
44a, 44b 44a, 44b
Elektrische Verbindungszweige Electrical connection branches
50 50
Batteriemanagementsystem Battery Management System
51 51
Zentraler Energiespeicher Central energy storage
52 52
Batterie-Management-System-Steuerung Battery management system control
53 53
Gemeinsame Platine Common board
54 54
Elektrischer Anschluss zum zentralen Energiespeicher Electrical connection to the central energy storage
55 55
Datenbusanschluss zur BMSS Data bus connection to the BMSS
70–74 70-74
Verfahrensschritte des Ablaufschemas 11 Procedural steps of the flowchart 11

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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  • EP 156811 B1 [0012] EP 156811 B1 [0012]
  • DE 102009054818 A1 [0013] DE 102009054818 A1 [0013]

Claims (11)

Zentrale Batterieladungsausgleichsvorrichtung für den Ladungsausgleich einer Batterie mit mehreren Speicherzellen (4a, ..., 4f; 22a, ..., 22n; 32a, ..., 32n; 42a, ..., 42n), umfassend: – wenigstens einen zentralen Energiespeicher (6, 23, 33, 43, 51) zum Speichern und Abgeben elektrischer Energie; – mehrere Zellkontroller (2a, ..., 2n; 21a; ..., 21n; 31a, ..., 31n; 41a, ..., 41n), die jeweils mit dem zentralen Energiespeicher (6, 23, 33, 43, 51) elektrisch gekoppelt sind, wobei jeder Zellkontroller (2a, ..., 2n; 22a; ..., 22n; 32a, ..., 32n; 42a, ..., 42n) wenigstens einen Schalter (5a, ..., 5g) zum Ansteuern wenigstens einer Speicherzelle (4a, ..., 4f; 22a, ..., 22n; 32a, ..., 32n; 42a, ..., 42n) der Batterie aufweist, um den Speicherzellen (4a, ..., 4f; 22a, ..., 22n; 32a, ..., 32n; 42a, ..., 42n) elektrische Energie von dem zentralen Energiespeicher (6, 23, 33, 43, 51) zuzuführen und elektrische Energie von den Speicherzellen (4a, ..., 4f; 22a, ..., 22n; 32a, ..., 32n; 42a, ..., 42n) zu dem zentralen Energiespeicher (6, 23, 33, 43, 51) abzuführen. Central battery charge equalization device for charge equalization of a battery with multiple memory cells ( 4a , ..., 4f ; 22a , ..., 22n ; 32a , ..., 32n ; 42a , ..., 42n ), comprising: - at least one central energy store ( 6 . 23 . 33 . 43 . 51 ) for storing and dispensing electrical energy; Several cell controllers ( 2a , ..., 2n ; 21a ; ..., 21n ; 31a , ..., 31n ; 41a , ..., 41n ), each with the central energy storage ( 6 . 23 . 33 . 43 . 51 ) are electrically coupled, each cell controller ( 2a , ..., 2n ; 22a ; ..., 22n ; 32a , ..., 32n ; 42a , ..., 42n ) at least one switch ( 5a , ..., 5g ) for driving at least one memory cell ( 4a , ..., 4f ; 22a , ..., 22n ; 32a , ..., 32n ; 42a , ..., 42n ) of the battery to the memory cells ( 4a , ..., 4f ; 22a , ..., 22n ; 32a , ..., 32n ; 42a , ..., 42n ) electrical energy from the central energy store ( 6 . 23 . 33 . 43 . 51 ) and electrical energy from the memory cells ( 4a , ..., 4f ; 22a , ..., 22n ; 32a , ..., 32n ; 42a , ..., 42n ) to the central energy store ( 6 . 23 . 33 . 43 . 51 ) dissipate. Zentrale Batterieladungsausgleichsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei jeweils ein Zellkontroller (2a, ..., 2n; 21a; ..., 21n; 31a, ..., 31n; 41a, ..., 41n) mehreren Speicherzellen (4a, ..., 4f; 22a, ..., 22n; 32a, ..., 32n; 42a, ..., 42n) der Batterie zugeordnet ist und jeweils ein Zellkontroller (2a, ..., 2n; 21a; ..., 21n; 31a, ..., 31n; 41a, ..., 41n) eine entsprechende Anzahl von Schaltern (5a, ..., 5g) aufweist, sodass jeweils eine der mehreren Speicherzellen (4a, ..., 4f; 22a, ..., 22n; 32a, ..., 32n; 42a, ..., 42n), denen der Zellkontroller (2a, ..., 2n; 21a; ..., 21n; 31a, ..., 31n; 41a, ..., 41n) zugeordnet ist, selektiv mit dem zentralen Energiespeicher (6, 23, 33, 43, 51) elektrisch gekoppelt werden kann. Central battery charge compensation device according to claim 1, wherein in each case a cell controller ( 2a , ..., 2n ; 21a ; ..., 21n ; 31a , ..., 31n ; 41a , ..., 41n ) a plurality of memory cells ( 4a , ..., 4f ; 22a , ..., 22n ; 32a , ..., 32n ; 42a , ..., 42n ) is assigned to the battery and in each case a cell controller ( 2a , ..., 2n ; 21a ; ..., 21n ; 31a , ..., 31n ; 41a , ..., 41n ) a corresponding number of switches ( 5a , ..., 5g ), so that in each case one of the plurality of memory cells ( 4a , ..., 4f ; 22a , ..., 22n ; 32a , ..., 32n ; 42a , ..., 42n ) to which the cell controller ( 2a , ..., 2n ; 21a ; ..., 21n ; 31a , ..., 31n ; 41a , ..., 41n ) is selectively associated with the central energy store ( 6 . 23 . 33 . 43 . 51 ) can be electrically coupled. Zentrale Batterieladungsausgleichsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Zellkontroller (2a, ..., 2n; 21a; ..., 21n; 31a, ..., 31n; 41a, ..., 41n) jeweils einen Schalter (5a, ..., 5g) für einen positiven elektrischen Anschluss einer Speicherzelle (4a, ..., 4f; 22a, ..., 22n; 32a, ..., 32n; 42a, ..., 42n) und einen Schalter (5a, ..., 5g) für einen negativen elektrischen Anschluss einer Speicherzelle (4a, ..., 4f; 22a, ..., 22n; 32a, ..., 32n; 42a, ..., 42n) aufweist. Central battery charge compensation device according to one of the preceding claims, wherein the cell controller ( 2a , ..., 2n ; 21a ; ..., 21n ; 31a , ..., 31n ; 41a , ..., 41n ) each one switch ( 5a , ..., 5g ) for a positive electrical connection of a memory cell ( 4a , ..., 4f ; 22a , ..., 22n ; 32a , ..., 32n ; 42a , ..., 42n ) and a switch ( 5a , ..., 5g ) for a negative electrical connection of a memory cell ( 4a , ..., 4f ; 22a , ..., 22n ; 32a , ..., 32n ; 42a , ..., 42n ) having. Zentrale Batterieladungsausgleichsvorrichtung für eine Batterie nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die mehreren Zellkontroller (2a, ..., 2n; 31a, ..., 31n; 41a, ..., 41n) wenigstens teilweise seriell mit dem zentralen Energiespeicher (6, 23, 33, 43, 51) elektrisch gekoppelt sind. A battery central battery compensation device according to any one of the preceding claims, wherein the plurality of cell controllers ( 2a , ..., 2n ; 31a , ..., 31n ; 41a , ..., 41n ) at least partially in series with the central energy store ( 6 . 23 . 33 . 43 . 51 ) are electrically coupled. Zentrale Batterieladungsausgleichsvorrichtung für eine Batterie nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die mehreren Zellkontroller (21a; ..., 21n; 41a, ..., 41n) wenigstens teilweise parallel mit dem zentralen Energiespeicher (6, 23, 33, 43, 51) elektrisch gekoppelt sind. A battery central battery compensation device according to any one of the preceding claims, wherein the plurality of cell controllers ( 21a ; ..., 21n ; 41a , ..., 41n ) at least partially in parallel with the central energy store ( 6 . 23 . 33 . 43 . 51 ) are electrically coupled. Zentrale Batterieladungsausgleichsvorrichtung für eine Batterie nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die mehreren Zellkontroller (2a, ..., 2n) jeweils dazu eingerichtet sind, jeweils die Spannung der ihnen zugeordneten Speicherzellen (4a, ..., 4f) zu messen. A battery central battery compensation device according to any one of the preceding claims, wherein the plurality of cell controllers ( 2a , ..., 2n ) are each arranged to respectively control the voltage of the memory cells assigned to them ( 4a , ..., 4f ) to eat. Zentrale Batterieladungsausgleichsvorrichtung für eine Batterie nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die mehreren Zellkontroller (2a, ..., 2n) jeweils dazu eingerichtet sind, jeweils die Temperatur der ihnen zugeordneten Speicherzellen (4a, ..., 4f) zu messen. A battery central battery compensation device according to any one of the preceding claims, wherein the plurality of cell controllers ( 2a , ..., 2n ) are each arranged to respectively the temperature of their associated memory cells ( 4a , ..., 4f ) to eat. Batteriemanagementsystem für eine Batterie mit mehreren Speicherzellen umfassend eine zentrale Batterieladungsausgleichsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche und eine Steuerung (7; 52), die dazu eingerichtet ist, in Abhängigkeit eines erkannten Ladungszustandes der wenigstens einen Speicherzelle (4a; ..., 4f) den zugehörigen Schalter (5a, ..., 5g) des zugehörigen Zellkontrollers (2a, ..., 2n) anzusteuern, um der Speicherzelle (4a; ..., 4f) elektrische Energie von dem zentralen Energiespeicher (6; 51) zuzuführen oder elektrische Energie von der Speicherzelle (4a; ..., 4f) zu dem zentralen Energiespeicher (6; 51) abzuführen. A battery management system for a battery having a plurality of memory cells, comprising a central battery charge compensation device according to one of the preceding claims and a controller ( 7 ; 52 ), which is set up in dependence on a recognized charge state of the at least one memory cell ( 4a ; ..., 4f ) the corresponding switch ( 5a , ..., 5g ) of the associated cell controller ( 2a , ..., 2n ) to the memory cell ( 4a ; ..., 4f ) electrical energy from the central energy store ( 6 ; 51 ) or electrical energy from the memory cell ( 4a ; ..., 4f ) to the central energy store ( 6 ; 51 ) dissipate. Batteriemanagementsystem nach Anspruch 8, wobei die Steuerung (52) und der zentrale Energiespeicher (51) auf einer gemeinsamen Platine (53) angeordnet sind. A battery management system according to claim 8, wherein the controller ( 52 ) and the central energy store ( 51 ) on a common board ( 53 ) are arranged. Batteriemanagementsystem nach einem der Ansprüche 8 oder 9, wobei der zentrale Energiespeicher (51) als ein Transformator ausgebildet ist. Battery management system according to one of claims 8 or 9, wherein the central energy store ( 51 ) is designed as a transformer. Verfahren zum zentralen Ladungsausgleich von Speicherzellen einer Batterie, umfassend: Erfassen (71) von Ladungszuständen der Speicherzellen; Ermitteln (72) von Speicherzellen, die einen Ladungszustand unter oder oberhalb eines Schwellwertes haben; Selektives Verbinden (73) der ermittelten Speicherzellen mit einem zentralen Energiespeicher, um elektrische Energie von den ermittelten Speicherzellen mit einem Ladungszustand oberhalb des Schwellwertes an den zentralen Energiespeicher abzuführen und um elektrische Energie von dem zentralen Energiespeicher an die ermittelten Speicherzellen mit einem Ladungszustand unterhalb des Schwellwertes zuzuführen. A method of central charge balancing of memory cells of a battery, comprising: detecting ( 71 ) of charge states of the memory cells; Determine ( 72 ) of memory cells having a charge state below or above a threshold value; Selective connection ( 73 ) of the determined memory cells with a central energy storage to dissipate electrical energy from the determined memory cells with a charge state above the threshold value to the central energy storage and to supply electrical energy from the central energy storage to the determined memory cells with a charge state below the threshold value.
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