DE102014006746A1

DE102014006746A1 - Batteriesystem

Info

Publication number: DE102014006746A1
Application number: DE102014006746.7A
Authority: DE
Inventors: Niklas Langmaack
Original assignee: Technische Universitaet Braunschweig
Current assignee: Technische Universitaet Braunschweig
Priority date: 2014-05-12
Filing date: 2014-05-12
Publication date: 2015-11-12

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Bereitstellung von elektrischer Energie durch eine Vielzahl von aufladbaren Batteriezellen oder sonstigen aufladbaren Speichermodulen. Wenn mehre solcher aufladbaren Module zusammengeschaltet sind, kann es vorkommen, dass sie unterschiedliche Ladezustände haben. Das kann zu einer Verringerung der Gesamtkapazität führen. Um das zu vermeiden wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, dass der Ladezustand der aufladbaren Module gemessen wird und in Abhängigkeit davon diejenigen Modul an einen weiteren elektrischen Verbraucher angeschlossen werden, die einen hohen oder aber den höchsten Ladezustand aufweisen. Die Erfindung lässt sich beispielsweise einsetzen bei einem Batteriesystem für ein Elektrofahrzeug.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Bereitstellung von elektrischer Energie, bei der mehr als ein aufladbares Speichermodul, wie eine Batteriezelle oder dergleichen, vorhanden ist.
Derartige Systeme, im Folgenden auch kurz Batteriesysteme genannt, können je nach Ausgestaltung in vielfältiger Weise eingesetzt werden, wie insbesondere in Elektrofahrzeugen, Hybridfahrzeugen oder sonstigen Vorrichtungen, die elektrisch betrieben werden sollen ohne dauernd netzgebunden zu sein. Bei Batteriesystemen mit mehreren Zellen kann es vorkommen, dass sie zumindest zeitweise einen unterschiedlichen Ladezustand aufweisen. Das kann beispielsweise bedingt sein durch unterschiedliche Zellkapazitäten, wie aufgrund von Fertigungsstreuungen, Alterungsprozessen oder dergleichen, und kann entstehen während eines Ladevorgangs und/oder beim Entladen, wie durch Selbstentladung oder im Normalbetrieb der zugehörigen Vorrichtung.
Es ist bereits bekannt, bei einem Batteriesystem mit mehreren Batteriezellen, die einen unterschiedlichen Ladezustand aufweisen können, diese Ladezustände zu symmetrieren bzw. zu vergleichmäßigen. Verschiedene Möglichkeiten dafür sind dargestellt in dem Artikel „A Review of Cell Equalization Methods for Lithium Ion and Lithium Polymer Battery Systems"; Stephen W. Moore, Peter J. Schneider; Society of Automotive Engineers, 2001-01-0959. Durch eine aktive Symmetrierung lässt sich die praktisch nutzbare Kapazität des Batteriesystems steigern.
Die bekannten Verfahren zur Symmetrierung weisen jedoch folgende Nachteile auf:

– Bei einer dissipativen Symmetrierung werden diejenigen Batteriezellen mit hohem Ladezustand teilweise entladen, indem sie durch elektronische Bauelemente überbrückt werden. Dadurch wird Energie in Wärme umgewandelt und geht dem System verloren.
– Bei einer aktiven Symmetrierung mit Zwischenspeicherung der Energie in Kondensatoren wird ein schlechter Wirkungsgrad erzielt.
– Eine aktive Symmetrierung mit Zwischenspeicherung der Energie in Spulen ist unflexibel, da der Energietransport nur zwischen jeweils benachbarten Zellen möglich ist.

Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein System, bestehend aus Vorrichtung und Verfahren, zu realisieren, bei dem die Symmetrierung des Ladezustands von verwendeten Batteriezellen oder sonstigen Speichermodulen auf einfache und effiziente Weise ermöglicht wird.
Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Vorrichtung nach Anspruch 1 sowie durch ein Verfahren nach dem ersten Verfahrensanspruch.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung enthält mindestens zwei Speichermodule, die geeignet sind, Energie zu speichern und elektrische Energie abzugeben. Diese können als Batteriezellen ausgebildet sein und auf vielfältige Weise gestaltet sein, wie insbesondere als Lithium-Ionen-Zelle, als Lithium-Polymerzelle, als Nickel-Metallhydrid-Zelle und/oder dergleichen. Es ist außerdem möglich, dass zumindest einzelne der Speichermodule als Kondensator und/oder als Schwungradanordnung mit zugehöriger Elektromaschine ausgebildet sind. Wesentlich für die Speichermodule ist lediglich, dass sie in der Lage sind, geladen zu werden und anschließend elektrische Energie abgeben können. Dabei kann ein Speichermodul aus einem einzelnen Element bestehen, wie einer Batteriezelle, einem Kondensator, einem Schwungrad mit Elektromaschine oder dergleichen, oder aus einer Kombination von solchen Einzelelementen, die untereinander in Reihe und/oder parallel geschaltet sein können.
Die genannten Speichermodule können auf unterschiedliche Weise miteinander verschaltet sein. Bei einer Parallelschaltung wird insbesondere die Ladekapazität erhöht ohne wesentliche Änderung der Gesamtspannung. Durch eine Serienschaltung kann insbesondere die Gesamtspannung erhöht werden. Bei einer kombinierten Parallel- und Reihenschaltung können also sowohl die Ladekapazität als auch die Ausgangsspannung des Gesamtsystems erhöht werden.
Das erfindungsgemäße System ist außerdem derart gestaltet, dass zwei Verbraucher bzw. Verbrauchergruppen mit elektrischer Energie versorgt werden können. Dabei kann die jeweils zur Verfügung gestellte Spannung gleich oder auch sehr unterschiedlich sein. Wenn beispielsweise einzelne Speichermodule in Reihe geschaltet sind, können an den einzelnen Speichermodulen relativ kleine Spannungen abgegriffen werden und außerdem kann das System eine entsprechend hohe Gesamtspannung liefern.
Zur Symmetrierung der Ladezustände der genannten Speichermodule wird ihr Ladezustand mittels einer Sensorvorrichtung ermittelt, die Spannungen und/oder Ströme misst, die von den einzelnen Speichermodulen abgegeben werden. Es ist außerdem möglich, dass zusätzlich oder stattdessen andere Betriebsparameter der Speichermodule gemessen werden, wie beispielsweise deren Temperatur oder dergleichen. Durch die Sensorvorrichtung können somit die Ladezustände (state of charge; SOC) und/oder die Alterungszustände (state of health; SOH) ermittelt werden.
In Abhängigkeit von dem ermittelten Ladezustand wird ein Sensorsignal abgegeben und durch eine Steuervorrichtung ausgewertet. Dabei werden die Werte der einzelnen Sensorsignale verglichen mit einem vorgegebenen Schwellwert. Dadurch können alle diejenigen Speichermodule ermittelt werden, die einen relativ hohen Ladezustand haben. Bevorzugterweise werden die einzelnen Sensorsignale miteinander verglichen und es wird dasjenige Speichermodul ermittelt, das den höchsten Ladestand hat.
Daraufhin erzeugt die Steuervorrichtung ein Schaltsignal, das eine Schaltvorrichtung derart ansteuert, dass das Speichermodul mit einem hohen bzw. mit dem höchsten Ladezustand elektrisch verbunden wird mit dem zweiten Verbraucher (bzw. der zweiten Verbrauchergruppe).
Dabei ist es besonders vorteilhaft, zwischen den Speichermodulen und dem zweiten Verbraucher eine Wandlervorrichtung vorzusehen, wie einen DC/DC-Wandler, um Spannungsschwankungen bei den Speichermodulen ausgleichen zu können. Als Wandler können alle bekannten galvanisch trennenden DC/DC-Wandler eingesetzt werden. Besonders sinnvoll sind Sperrwandler, Eintakt-Durchflusswandler und Gegentakt-Durchflusswandler. Ebenfalls möglich ist der Einsatz von Resonanzwandlern. Die Wandler können unidirektional sein. Der Einsatz von bidirektionalen Wandlern kann die Möglichkeit zur Symmetrierung erweitern. Dabei ist besonders vorteilhaft, wenn die eingesetzten Wandler auch eine galvanische Trennung ermöglichen, damit der zweite Verbraucher aus mehreren Zellen gleichzeitig versorgt werden kann.
Die Wandlervorrichtung kann derart gestaltet sein, dass nur ein DC/DC-Wandler vorhanden ist, der für alle Speichermodule eingesetzt wird. Es können jedoch auch mehrere DC/DC-Wandler vorgesehen sein. Dabei ist es möglich, dass ein Wandler pro Speichermodul oder auch ein Wandler für mehrere Speichermodule verwendet wird.
Bei einer bevorzugten Ausführung sind zumindest einzelne der Wandler derart gestaltet, dass sie durch ein Steuersignal, wie durch ein Signal mit Puls-Weiten-Modulation (PWM), angesteuert werden können und in Abhängigkeit von dessen Wert arbeiten, so dass eine vorgegebene Menge elektrischer Leistung von den Batteriezellen zu dem zweiten Verbraucher gelangen können. Die o. g. Schaltvorrichtung ist bei einer derartigen Realisierung also in den Wandlern integriert und das genannte Steuersignal arbeitet dann quasi als Schaltsignal. Dadurch ist es auch möglich, dass in Abhängigkeit von der Ladesymmetrie der Speichermodule die Anzahl der Wandler und/oder deren Arbeitsleistung gesteuert bzw. geregelt werden kann. So können beispielsweise bei optimaler Symmetrie der Speichermodule alle Wandler bei halber Leistung arbeiten.
Das erfindungsgemäße System ist geeignet für alle elektrischen Energiespeicher, die auf einer Reihenschaltung mehrerer Speichermodule basieren, da häufig auch Nebenaggregate bzw. Nebenverbraucher mit einer geregelten Hilfsspannung versorgt werden müssen. Entsprechende Anwendungen sind beispielsweise stationäre Batteriesysteme zur kurzfristigen Netzstützung oder Superkondensator-Pufferspeicher, wie insbesondere in Fahrzeugen des öffentlichen Personennahverkehrs.
Das erfindungsgemäße System lässt sich besonders gut verwenden für die Energieversorgung bei einem Elektrofahrzeug. Darunter wird hier ein elektrisch angetriebenes Fahrzeug bzw. auch ein Hybridfahrzeug verstanden. In solchen Fahrzeugen ist üblicherweise ein elektrischer Antriebsmotor (oder mehrere) enthalten, der von einer Traktionsbatterie versorgt wird, die eine ausreichende Kapazität aufweisen muss und üblicherweise eine Spannung im Bereich von 10 bis 1000 Volt liefert. Diese kann realisiert werden durch geeignete Serienschaltung von den genannten Speichermodulen. Außerdem weist ein Elektrofahrzeug weitere Verbraucher auf, die üblicherweise mittels eines Bordnetzes verschaltet sind. Ein solches Bordnetz ist beispielsweise beschrieben in der deutschen Offenlegungsschrift DE 10 2009 028 147 A1 .
Weitere Einzelheiten und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden im Folgenden anhand von bevorzugten Ausführungsbeispielen beschrieben. Dabei zeigt
1 ein Blockschaltbild für eine bevorzugte Ausführung.
Das Blockschaltbild von 1 zeigt eine bevorzugte Ausführung einer Vorrichtung zur Spannungsversorgung mit einem Haupt-Versorgungsnetz 10, das eine Vielzahl von aufladbaren Speichermodulen 12a, ..., 12n aufweist, die hier in Reihe geschaltet sind und in einer aufladbaren Batterie 12 angeordnet sind. Diese liefert eine Hauptspannung U1, die an einen Hauptverbraucher 14 angeschlossen ist. Die Speichermodule 12a, ..., 12n können von einem Generator elektrisch geladen werden, der durch die Stufe 13 symbolisch angedeutet ist. Jede der Speichermodule 12a, ..., 12n ist mit einem Sensor 16a, ..., 16n verbunden, die hier in einer Sensorvorrichtung 16 integriert sind. Jeder dieser Sensoren 16a, ..., 16n ist derart gestaltet, dass er den Ladezustand messen kann, den seine zugehörige Batteriezelle 12a, ..., 12n aufweist. Das kann beispielsweise erfolgen durch die Messung von zeitabhängigen Spannungen und Strömen, die das zugehörige Speichermodul 12a, ..., 12n abgibt. Daraus wird ein Wert für ein Messsignal m erzeugt, das einem Eingang E einer Steuervorrichtung 18 zugeführt und an eine Vergleichs- und Auswertestufe 18a geleitet wird. In 1 ist für den zugehörigen Signalweg eine Leitung zwischen der Sensorvorrichtung 16 und dem Eingang E dargestellt. Bei den einzelnen Sensoren 16a, ... 16n ist der jeweilige Signalweg der Übersichtlichkeit wegen durch einen Pfeil angedeutet. Diese Signalwege können auf verschiedene Weise gestaltet sein, wie insbesondere durch eine Reihe von parallelen Leitungen, durch einen seriellen Bus, durch eine drahtlose Verbindung und/oder dergleichen.
Die Steuervorrichtung 18 weist außerdem einen Ausgang A auf. Über diesen ist eine Ausgangsstufe 18b verbunden mit Steuereingängen von Schaltern 20a, ..., 20n, die hier in einer Schaltvorrichtung 20 integriert sind und deren Schalteingänge über die Sensoren 16a, ... 16n mit jeweils einem der Speichermodule 12a, ..., 12n verbunden sind. Die Steuerleitungen über die die Steuersignale s zu den Steuereingängen der Schalter 20a, ..., 20n geführt werden, können auf verschiedene Weise realisiert sein, wie durch eine parallele Verdrahtung, durch einen seriellen Bus, durch eine drahtlose Verbindung und/oder dergleichen. Die Schaltausgänge der Schalter 20a, ... 20n sind jeweils mit einem DC/DC-Wandler 22a, ..., 22n verbunden, die bevorzugterweise eine galvanische Trennung enthalten und hier in einer Wandlervorrichtung 22 integriert sind. Die Ausgänge der Wandler 22a, ..., 22n sind parallel geschaltet und führen zu einem Nebenverbraucher 24, der mit einer Nebenspannung U2 versorgt wird. Durch die galvanische Trennung ist es möglich, den Nebenverbraucher 24 aus mehreren Zellen gleichzeitig zu versorgen. Die Leistungen der einzelnen DC/DC-Wandler 22a, ..., 22n addieren sich dann zu der Gesamtleistung am Hilfszweig.
Bei dem Hauptverbraucher 14 und/oder bei dem Nebenverbraucher 24 kann es sich jeweils auch um eine Gruppe von Verbrauchern handeln, die eine gleiche oder ähnliche Betriebsspannung benötigen.
Im Folgenden wird die Funktionsweise der in 1 gezeigten Vorrichtung anhand einer Verwendung in einem Fahrzeug mit Elektroantrieb beschrieben. Es versteht sich jedoch, dass die beschriebene Vorrichtung nicht auf eine solche Verwendung beschränkt ist.
In einem Fahrzeug mit Elektroantrieb, im Folgenden auch kurz Elektrofahrzeug genannt, gibt es einen Elektromotor (oder mehrere), der das Fahrzeug antreiben kann und dafür eine leistungsstarke aufladbare Batterie benötigt, die auch Traktionsbatterie genannt wird. Im vorliegenden Beispiel bildet die Serienschaltung der Speichermodule 12a, ..., 12n die Traktionsbatterie 12 und der für die Fahrzeugtraktion erforderliche Elektromotor ist der Hauptverbraucher 14, der mit der Spannung U1 versorgt wird, die typischerweise einen Wert hat im Bereich von 10 bis 1000 Volt. In einem Elektrofahrzeug gibt es außerdem ein Bordnetz, über das sonstige Verbraucher, wie Steuergeräte, Lüftungsmotoren, Beleuchtungseinrichtungen und dergleichen versorgt werden. Diese Verbraucher entsprechen dem Nebenverbraucher 24 und werden mit der Spannung U2 versorgt, die üblicherweise im Bereich von 8 bis 16 Volt liegt und bevorzugterweise ca. 14 Volt beträgt. Der Generator 13 kann eine Elektromaschine sein, die durch Rekuperation elektrische Energie erzeugen kann. Stattdessen oder zusätzlich ist es auch möglich, dass der Generator 13 als Teil eines Hybridfahrzeuges vorgesehen ist.
Aufgrund von Fertigungstoleranzen, Alterungsprozessen und/oder dergleichen kommt es vor, dass die Speichermodule 12a, ..., 12n einen ungleichmäßigen Ladezustand aufweisen. Um Unterschiede in diesen Ladezuständen auszugleichen, werden die Werte der Messsignale m von den einzelnen Sensoren 16a, ..., 16n von der Vergleichsstufe 18a miteinander verglichen und derart ausgewertet, dass dasjenige der Speichermodule 12a, ..., 12n ermittelt wird, das den höchsten Ladezustand hat. Daraufhin erzeugt die Vergleichsstufe 18a ein zugehöriges Auswertesignal a und führt dieses der Ausgangsstufe 18b zu. Diese erzeugt daraufhin ein entsprechendes Steuersignal s, wodurch derjenige der Schalter 20a, ..., 20n angesteuert und somit geschlossen wird, dessen zugehöriges Speichermodul 12a, ..., 12n den höchsten Ladezustand aufweist.
In 1 ist beispielhaft gezeigt, dass Speichermodul 12b zu einem bestimmten Zeitpunkt den höchsten Ladezustand hat. Deshalb ist der Schalter 20b geschlossen. Das bedeutet:

– alle Speichermodule 12a, ... 12n versorgen stets gemeinsam den Hauptverbraucher 14 (Traktionsmotor), sofern von diesem elektrische Leistung benötigt wird,
– Speichermodul 12b versorgt in dem gezeigten Beispiel außerdem das Bordnetz mit den Nebenverbrauchern 24.

Durch diese zusätzliche Belastung verringert sich der Ladezustand von Speichermodul 12b relativ schnell im Vergleich zu den anderen Speichermodulen 12. Das bedeutet weiterhin, dass nach einiger Zeit der Ladezustand einer der anderen Speichermodule 12 oberhalb des Ladezustands von Speichermodul 12b liegt. Das wird durch die Vergleichsstufe 18a erkannt, die daraufhin ein entsprechendes Auswertesignal a abgibt. Die Ausgangsstufe 18b erzeugt dann ein Steuersignal s mit einem Wert, durch den der Schalter 20b geöffnet und der entsprechende andere der Schalter 20 geschlossen wird.
Das beschrieben Ausführungsbeispiel ist zwar bevorzugt. Es versteht sich jedoch, dass vielfältige Abwandlungen davon möglich sind, wie insbesondere:

– Zumindest einzelne der in 1 dargestellten Speichermodule 12a, ..., 12n können aus einer Gruppe von Einzelelementen, wie Batteriezellen, Kondensatoren oder dergleichen, bestehen, die untereinander parallel und/oder in Serie verschaltet sind.
– Anstelle jeder der Speichermodule 12a, ..., 12n einen separaten DC/DC-Wandler zuzuordnen, ist es auch möglich dass mehrere oder alle der Speichermodule 12a, ..., 12n direkt oder indirekt mit einem gemeinsamen DC/DC-Wandler 22 verbunden sind.
– Die Schalter 20a, ..., 20n können auch hinter den DC/DC-Wandlern 22a, ..., 22n angeordnet sein.
– Zumindest einzelne der DC/DC-Wandler 22a, ..., 22n können bidirektional ausgeführt sein. Dadurch ist es möglich, die Ladestände der Speichermodule 12a, ..., 12n auch dann zu symmetrieren, wenn kein Verbraucher 24 vorhanden ist. Es ist weiterhin möglich, die Speichermodule 12a, ..., 12n mit Energie über das Bordnetz zu laden, beispielsweise mittels einer Solarzelle, mittels Energiezufuhr aus einer externen Stromquelle („Starthilfe”), usw.
– Die Speichermodule 12a, ..., 12n können gleichartig oder verschiedenartig sein und als Lithium-Ionenzellen, Lithiumpolymerzellen, als Nickelmetallhydridzellen oder als sonstiger aufladbarer Batterietyp gestaltet sein.
– Zusätzlich zu oder anstelle von Batteriezellen 12a, ..., 12n können auch sonstige elektrische Speichermodule vorgesehen sein, wie Kondensatoren, Superkondensatoren, UCAPS oder dergleichen.
– Die Sensorvorrichtung 16 kann derart gestaltet sein, dass die Ladezustände ermittelt werden durch Messung von Betriebsparametern der Batteriezellen 12a, ..., 12n, wie beispielsweise von Temperatur, Betriebsdauer, Betriebsalter und/oder dergleichen.
– Anstelle oder zusätzlich zu der Schaltvorrichtung 20 können zumindest einzelne der Wandler 22a, ..., 22n derart gestaltet sein, dass sie durch ein geeignetes Signal, wie durch ein PWM-Signal, angesteuert werden können und entsprechend des Signalwertes zumindest einzelne der Batteriezellen 12a, ..., 12n mit dem Nebenverbraucher 24 verbinden.
– Anstelle oder zusätzlich zu der zentralen Steuervorrichtung 18 können zumindest einzelne der Wandler 22a, ..., 22n derart gestaltet sein, dass sie Mittel zur Erfassung ihrer Eingangs- und seiner Ausgangsspannung aufweisen und in Abhängigkeit davon ihren Leistungsdurchsatz regeln.

Bezugszeichenliste

10: Haupt-Versorgungsnetz
12: Batterie
12a, ..., 12n: aufladbare Energiemodule/Batteriezellen
13: Generator
14: Hauptverbraucher, Traktionsmotor
16: Sensorvorrichtung
16a, ... 16n: Sensoren zur Ladezustandsbestimmung
18: Steuervorrichtung
18a: Vergleichs- und Auswertestufe
18b: Ausgangsstufe
20: Schaltvorrichtung
20a, ... 20n: Schalter
22: Wandlervorrichtung
22a, ... 22n: DC/DC-Wandler
24: Nebenverbraucher
E: Eingang
A: Ausgang
U1: Hauptspannung
U2: Nebenspannung
m: Messsignal (von 16)
s: Steuersignal (für 20)
a: Auswertesignal (von 18a)

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102009028147 A1 [0017]

Zitierte Nicht-Patentliteratur

„A Review of Cell Equalization Methods for Lithium Ion and Lithium Polymer Battery Systems”; Stephen W. Moore, Peter J. Schneider; Society of Automotive Engineers, 2001-01-0959 [0003]

Claims

Vorrichtung zur Bereitstellung von elektrischer Energie mit mindestens zwei Speichermodulen (12a, ... 12n), die aufladbar sind und elektrische Energie für einen ersten Verbraucher (14) und einen zweiten Verbraucher (24) bereitstellen können, wobei der erste Verbraucher (14) mit einer ersten Spannung (U1) und der zweite Verbraucher (24) mit einer zweiten Spannung (U2) versorgt wird, gekennzeichnet durch – eine Sensorvorrichtung (16), die den jeweiligen Ladezustand der Speichermodule (12a, ... 12n) bestimmen kann und ein zugehöriges Zustandssignal (m) abgibt, – eine Steuervorrichtung (18), die in Abhängigkeit von dem Wert des Sensorsignals (m) ein Schaltsignal (s) ausgibt, – eine Schaltvorrichtung (20), die in Abhängigkeit von dem Wert des Schaltsignals (s) einzelne der Speichermodule (12a, ..., 12n) elektrisch mit dem zweiten Verbraucher (24) verbindet.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Wert des Sensorsignals (m) durch die Steuervorrichtung (18) derart ausgewertet wird, dass dasjenige Speichermodul (12b) mittels der Schaltvorrichtung (20) mit dem zweiten Verbraucher (24) verbunden wird, das einen Ladezustand oberhalb eines vorgegebenen Wertes aufweist.
Vorrichtung nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Wert des Sensorsignals (m) durch die Steuervorrichtung (18) derart ausgewertet wird, dass dasjenige Speichermodul (12b) mittels der Schaltvorrichtung (20) mit dem zweiten Verbraucher (24) verbunden wird, das den höchsten Ladezustand der Speichermodule (12a, ..., 12n) aufweist.
Vorrichtung nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Speichermodule (12a, ..., 12n) in Reihe geschaltet sind und diese Reihenschaltung (12) mit dem ersten Verbraucher (14) verbunden ist.
Vorrichtung nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest einzelne der Speichermodule (12a, ..., 12n) Batteriezellen enthalten, die als Lithium-Ionenzellen, Lithium-Polymerzellen und/oder als Nickel-Metallhydrid-Zellen ausgebildet sind.
Vorrichtung nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest einzelne der Speichermodule (12) einen Kondensator und/oder eine Schwungradanordnung mit zugehöriger Elektromaschine aufweisen.
Vorrichtung nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Spannung (U1) einen Wert im Bereich von 10 bis 1000 Volt aufweist.
Vorrichtung nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen den Speichermodulen (12a, ..., 12n) und dem zweiten Verbraucher (24) eine Wandlervorrichtung (22) angeordnet ist, die die von den Speichermodulen (12a, ..., 12n) abgegebene Spannung auf den zweiten Spannungswert (U2) umwandelt.
Vorrichtung nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Wandlervorrichtung (22) derart gestaltet ist, dass sie durch das Schaltsignal (s) angesteuert werden kann und in Abhängigkeit von dessen Wert elektrische Leistung von einzelnen der Speichermodule (12a, ..., 12n) zu dem zweiten Verbraucher (24) leitet.
Vorrichtung nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensorvorrichtung (16) und/oder die Steuervorrichtung (18) in der Wandlervorrichtung (22) integriert sind.
Vorrichtung nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Spannung (U2) einen Wert im Bereich von 5 bis 60 und bevorzugterweise im Bereich von 8 bis 16 Volt aufweist.
Verfahren zur Bereitstellung von elektrischer Energie mit mindestens zwei Speichermodulen (12a, ..., 12n), die aufladbar sind und elektrische Energie für einen ersten Verbraucher (14) und einen zweiten Verbraucher (24) bereitstellen können, wobei der erste Verbraucher (14) mit einer ersten Spannung (U1) und der zweite Verbraucher (24) mit einer zweiten Spannung (U2) versorgt wird, dadurch gekennzeichnet, dass der Ladezustand der Speichermodule (12a, ..., 12n) ermittelt wird und in Abhängigkeit davon elektrische Leistung von einzelnen der Speichermodule (12a, ..., 12n) zu dem zweiten Verbraucher (24) geleitet wird.
Verfahren nach dem ersten Verfahrensanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass dasjenige Speichermodul (12b) mit dem zweiten Verbraucher (24) verbunden wird, das einen Ladezustand oberhalb eines vorgegebenen Wertes aufweist.
Verfahren nach einem der vorigen Verfahrensansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass dasjenige Speichermodul (12b) mit dem zweiten Verbraucher (24) verbunden wird, das den höchsten Ladezustand der Speichermodule (12a, ..., 12n) aufweist.
Verfahren nach einem der vorigen Verfahrensansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Spannung (U1) einen Wert im Bereich von 10 bis 1000 Volt und/oder die zweite Spannung (U2) einen Wert im Bereich von 5 bis 60 und bevorzugterweise im Bereich von 8 bis 16 Volt aufweist.
Verwendung der Vorrichtung und/oder des Verfahrens nach einem der vorigen Ansprüche in einem Elektrofahrzeug, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Spannung (U1) zur Versorgung eines Elektromotors und/oder die zweite Spannung (U2) zur Versorgung eines Bordnetzes dient.