DE102014012068A1 - Verfahren zum Beheizen einer Batterie und Schaltungsanordnung zum Beheizen einer Batterie - Google Patents

Verfahren zum Beheizen einer Batterie und Schaltungsanordnung zum Beheizen einer Batterie Download PDF

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Beheizen einer Batterie (22) einer Schaltungsanordnung (20), aufweisend eine Reihenschaltung aus einer Mehrzahl von Batteriezellen (22a) und eine Mehrzahl an steuerbaren Schaltern (S), wobei den Batteriezellen (22a) jeweils mindestens einer der steuerbaren Schalter (S) derart zugeordnet ist, dass mittels des jeweiligen Schalters (S) die zugeordnete Batteriezelle (22a) aus der Reihenschaltung auskoppelbar ist, wobei die Reihenschaltung einen Eingang (24a) und einen Ausgang (24b) aufweist, wobei zwischen dem Eingang (24a) und dem Ausgang (24b) eine Batteriespannung (UBAT) abgreifbar ist. Der Eingang (24a) und der Ausgang (24b) der Reihenschaltung werden dabei über einen kapazitiven Speicher (C) gekoppelt und zumindest einer der steuerbaren Schalter (S) derart angesteuert, dass zwischen der Reihenschaltung und dem kapazitiven Speicher (C) ein Strom (I) fließt.

Description

  • Die Erfindung geht aus von einem Verfahren zum Beheizen einer Batterie einer Schaltungsanordnung, die eine Reihenschaltung aus einer Mehrzahl von Batteriezellen und eine Mehrzahl an steuerbaren Schaltern aufweist. Dabei ist den Batteriezellen jeweils mindestens einer der steuerbaren Schalter derart zugeordnet, dass jeweiligen Schalters die zugeordnete Batteriezelle aus der Reihenschaltung auskoppelbar ist, wobei die Reihenschaltung weiterhin einen Eingang und einen Ausgang aufweist und zwischen dem Eingang und dem Ausgang eine Batteriespannung abgreifbar ist.
  • Da Batterien, wie beispielsweise Hochvoltbatterien mit Lithium-Ionen-Zellen für Kraftfahrzeuge, bei sehr niedrigen Temperaturen sehr alterungsempfindlich sind, gibt es verschiedene Methoden und Systeme, um die Batterie zu beheizen. Beispielsweise sind aus dem Stand der Technik Impedanzheizungssysteme bekannt, die einen Wechselstrom in die Batteriezellen einprägen, dessen Frequenz so abgestimmt ist, dass der Strom im Wesentlichen nur in den immer vorhandenen, parasitären Kapazitäten der Zellen fließt. Die chemischen Energiespeicher einer Zelle werden dabei nicht belastet. Dieser Strom erzeugt in den zellinternen ohmschen Widerständen Verlustwärme, die eine Zelle auf ein gewünschtes Wärmeniveau bringen kann. Der Vorteil dieser Methode ist, dass der Strom nicht auf chemischen Speichermethoden basiert und somit keinen Einfluss auf die Alterung hat. Die bei chemischer Belastung unter Kälte ohnehin sehr alterungsempfindlichen Zellen werden somit ohne signifikanten Alterungseinfluss aus eigener Kraft geheizt, wobei die elektrische Leistung zum größten Teil direkt am Zielort in Wärme umgesetzt wird. Konzepte, die zum Beispiel über Heizspulen einen Wasserkreislauf heizen, erfordern wesentlich aufwendigere Geräte mit mehr Verlusten.
  • Das Funktionsprinzip einer Impedanzheizung gemäß dem Stand der Technik ist in 1 schematisch dargestellt. Diese zeigt insbesondere eine Batterie 10 mit einer Mehrzahl an Batteriezellen 10a. Das Funktionsprinzip der Impedanzheizung basiert dabei auf einem induktiven Energiespeicher, der Spule L. Die beiden Schalter S1 und S2 schalten wechselseitig den Stromfluss I durch jeweils eine der zwei Halbbatterien 10b, so dass der Strom I in der Spule einen Wechselstrom bildet.
  • Ein ähnliches Prinzip ist aus der EP 2413455 A1 bekannt, bei der anstelle der in 1 dargestellten Spule L ein kapazitiver Energiespeicher angeordnet ist und in Reihe zu einer jeweiligen Halbbatterie ein induktiver Energiespeicher angeordnet ist. Auch hierbei kann durch alternierendes Schalten der beiden Schalter ein Wechselstrom erzeugt werden, durch den die Batterie beheizt werden kann. Nachteiligerweise müssen bei derartigen Verfahren zum Beheizen der Batterie viele zusätzliche Schaltungsbauteile vorgesehen werden, um die zum Beheizen erforderliche Schaltungsanordnung bereitstellen zu können.
  • Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, ein Verfahren zum Beheizen einer Batterie und eine Schaltungsanordnung zum Beheizen einer Batterie bereitzustellen, mittels welchen sich ein Beheizen der Batterie möglichst einfach und kostengünstig umsetzen lässt.
  • Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren zum Beheizen einer Batterie und einer Schaltungsanordnung gemäß den unabhängigen Ansprüchen. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung finden sich in den abhängigen Ansprüchen.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren zum Beheizen einer Batterie findet Anwendung bei einer Batterie einer Schaltungsanordnung, die eine Reihenschaltung aus einer Mehrzahl von Batteriezellen und eine Mehrzahl an steuerbaren Schaltern aufweist. Dabei ist den Batteriezellen jeweils mindestens einer der steuerbaren Schalter derart zugeordnet, dass mittels des mindestens jeweiligen Schalters die zugeordnete Batteriezelle aus der Reihenschaltung auskoppelbar ist. Dabei weist die Reihenschaltung weiterhin einen Eingang und einen Ausgang auf, wobei zwischen dem Eingang und dem Ausgang eine Batteriespannung abgreifbar ist. Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird nun der Eingang und der Ausgang der Reihenschaltung über einen kapazitiven Speicher gekoppelt und zumindest eine der steuerbaren Schalter derart angesteuert, dass zwischen der Reihenschaltung und dem kapazitiven Speicher ein Strom fließt.
  • Vorteilhafterweise lässt sich so eine Impedanzheizung durch Benutzung der in der Batterie verbauten Einzelzellschalter umsetzen. Damit müssen keine weiteren separaten Schalter in der Batterie vorgesehen werden, wodurch sich eine Beheizung der Batterie mit weniger Bauteilen, damit kompakter und kostengünstiger umsetzen lässt, und gleichzeitig auch die Vorteile einer Impedanzheizung, wie eingangs beschrieben, genutzt werden können.
  • Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung werden der Eingang und der Ausgang der Reihenschaltung über einen Zwischenkreiskondensator zur Glättung der Energieentnahme der Batterie als der kapazitive Speicher gekoppelt. Dadurch kann auf besonders vorteilhafte Weise zum Beispiel der ohnehin im Fahrzeug verbaute Zwischenkreiskondensator zur Glättung der Energieentnahme als kapazitiver Speicher genutzt werden, so dass auch für den kapazitiven Speicher kein zusätzliches separates Bauteil in der Batterie vorgesehen werden muss. Auch dies bringt wiederum Vorteile hinsichtlich einer möglichst kompakten und kostengünstigen Ausgestaltung einer Schaltungsanordnung mit einer Batterie und deren Beheizungsfunktion mit sich.
  • Bei einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung wird der zumindest eine Schalter derart angesteuert, dass die zwischen dem Eingang und dem Ausgang abgreifbare Batteriespannung zeitlich variiert. Da der Eingang und der Ausgang der Reihenschaltung mit dem kapazitiven Speicher gekoppelt sind, wird schaltungsbedingt die Kapazität immer auf die zwischen dem Eingang und dem Ausgang abgreifbare Batteriespannung geladen. Variiert diese Batteriespannung zeitlich, so wird auch der kapazitive Speicher entsprechend geladen beziehungsweise entladen. Dies wiederum resultiert in einem Stromfluss zwischen den Batteriezellen und dem kapazitiven Speicher, und insbesondere auch durch die Reihenschaltung der Batteriezellen selbst. Durch diesen Stromfluss wird in den zellinternen ohmschen Widerständen Verlustwärme erzeugt, die eine Zelle auf eine gewünschte Temperatur erhitzen kann.
  • Bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird der zumindest eine Schalter derart angesteuert, dass die zugeordnete Batteriezelle aus der Reihenschaltung ausgekoppelt und zu einem späteren Zeitpunkt in diese wieder eingekoppelt wird. Durch das Auskoppeln einer Batteriezelle aus der Reihenschaltung ändert sich die durch die Reihenschaltung bereitgestellte Gesamtspannung, so dass sich damit auch die zwischen dem Eingang und dem Ausgang der Reihenschaltung abgreifbare Batteriespannung ändert. Durch das Ein- und Auskoppeln von Batteriezellen aus der Reihenschaltung kann so auf besonders einfache und vorteilhafte Weise eine zeitlich variierende Spannung zwischen dem Eingang und Ausgang der Reihenschaltung und damit am kapazitiven Speicher bereitgestellt werden.
  • Bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird der zumindest eine Schalter derart angesteuert, dass zwischen der Reihenschaltung und dem kapazitiven Speicher ein Wechselstrom fließt. Dies kann ebenfalls auf einfache Weise durch entsprechendes Ein- und Auskoppeln von Batteriezellen aus der Reihenschaltung bewerkstelligt werden. Ein Wechselstrom ist insbesondere dahingehend besonders vorteilhaft, dass es ein Wechselstrom ermöglicht, dass der Strom im Wesentlichen nur in den parasitären Kapazitäten der Batteriezellen fließt, wodurch sich ein negativer Einfluss auf die Alterung der Batteriezellen vermeiden lässt.
  • Bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung werden die Schalter derart angesteuert, dass ein Auskoppeln der zugeordneten Batteriezellen aus der Reihenschaltung und ein Einkoppeln der zugeordneten Batteriezellen in die Reihenschaltung alternierend erfolgen. Durch das Auskoppeln der Batteriezellen verringert sich die an der Reihenschaltung abgreifbare Batteriespannung, und durch das Einkoppeln der Batteriezellen erhöht sich die an der Reihenschaltung abgreifbare Batteriespannung wieder, so dass durch diese Maßnahme auf einfache Weise ein Wechselstrom erzeugt werden kann.
  • Darüber hinaus ist es vorteilhaft, wenn in einem Schaltzyklus eine vorbestimmte Anzahl an Batteriezellen aus der Reihenschaltung, insbesondere gleichzeitig, ausgekoppelt wird und die vorbestimmte Anzahl an Batteriezellen wieder in die Reihenschaltung, insbesondere wiederum gleichzeitig, eingekoppelt wird. Durch ein alternierendes Ein- und Auskoppeln einer vorbestimmten Anzahl an Batteriezellen, die insbesondere gleichzeitig eingekoppelt und gleichzeitig ausgekoppelt werden, kann zwischen dem Eingang und dem Ausgang der Reihenschaltung eine Wechselspannung mit definierter Amplitude, die durch die vorbestimmte Anzahl der ausgekoppelten und eingekoppelten Batteriezellen bestimmt ist, bereitgestellt werden. Damit lassen sich also je nach Wahl der vorbestimmten Anzahl an Batteriezellen auf einfache Weise eine gewünschte Spannungsamplitude und folglich auch eine gewünschte Stromamplitude des Wechselstroms bereitstellen. Durch diese Einstellmöglichkeit kann ein Wechselstrom erzeugt werden, der optimal an die Erfordernisse zum Beheizen der Batterie und zur Vermeidung einer Belastung der Batteriezellen selbst angepasst ist.
  • Bei einer weiteren sehr vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird der Schaltzyklus periodisch mit einer vorbestimmten Frequenz wiederholt. Dies erfolgt wiederum durch entsprechende Ansteuerung der steuerbaren Schalter. Auf diese Weise kann auch die Frequenz des Wechselstroms sehr einfach auf eine gewünschte Frequenz eingestellt werden. Die Einstellmöglichkeit auf eine gewünschte Frequenz ist dabei besonders relevant, da die Frequenz des Wechselstroms der ausschlaggebende Faktor ist, um es zu bewerkstelligen, dass der Strom nur in parasitären Kapazitäten der Batteriezelle fließt, und somit die Batteriezellen nicht belastet.
  • Bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird in einem ersten Schaltzyklus zumindest ein erster Schalter so angesteuert, dass die zugeordnete erste Batteriezelle einmal aus der Reihenschaltung ausgekoppelt wird und einmal in die Reihenschaltung eingekoppelt wird, wobei in einem zweiten Schaltzyklus, in dem zumindest ein zweiter Schalter so angesteuert wird, dass die zugeordnete zweite Batteriezelle einmal aus der Reihenschaltung ausgekoppelt wird und einmal in die Reihenschaltung eingekoppelt wird, die dem ersten Schalter zugeordnete Batteriezelle nicht aus der Reihenschaltung ausgekoppelt wird. Mit anderen Worten sollen in einem Ein- und Auskoppelzyklus nicht immer dieselben Batteriezellen ein- und ausgekoppelt werden, sondern beispielsweise Batteriezellen, die in einem vorhergehenden Zyklus ausgekoppelt und wieder eingekoppelt wurden, zumindest im nächsten Zyklus in der Reihenschaltung verbleiben sollen. Der durch das Ein- und Auskoppeln bewirkte Strom fließt dabei nur durch die in die Reihenschaltung eingekoppelten Zellen, wodurch in einem Schaltzyklus auch nur die in die Reihenschaltung eingekoppelten Zellen beheizt werden können. Um jedoch alle Batteriezellen möglichst gleichmäßig zu beheizen, ist es vorteilhaft, in jedem Schaltzyklus andere Batteriezellen oder Batteriezellengruppen aus der Reihenschaltung aus- und einzukoppeln, da so vorteilhafterweise ein möglichst gleichmäßiges Beheizen aller Batteriezellen ermöglicht wird.
  • Die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung zum Beheizen einer Batterie, insbesondere für ein Kraftfahrzeug, weist eine Reihenschaltung aus einer Mehrzahl von Batteriezellen der Batterie und eine Mehrzahl an steuerbaren Schaltern auf, wobei den Batteriezellen jeweils mindestens einer der steuerbaren Schalter derart zugeordnet ist, dass mittels des jeweiligen Schalters die zugeordnete Batteriezelle aus der Reihenschaltung auskoppelbar ist. Dabei weist die Reihenschaltung einen Eingang und einen Ausgang auf, wobei zwischen dem Eingang und dem Ausgang eine Batteriespannung abgreifbar ist. Vorteilhafterweise ist nun die Batterie derart eingerichtet, dass der Eingang und der Ausgang der Reihenschaltung über einen kapazitiven Speicher gekoppelt sind, wobei zumindest einer der steuerbaren Schalter derart angesteuert wird, dass zwischen der Reihenschaltung und dem kapazitiven Speicher ein Strom fließt.
  • Die für das erfindungsgemäße Verfahren und seine Ausgestaltungen genannten Merkmale, Merkmalskombinationen und deren Vorteile gelten in gleicher Weise für die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung. Weiterhin ermöglichen die im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Verfahren und seinen Ausgestaltungen genannten Verfahrensschritte die Weiterbildung der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung durch weitere gegenständliche Merkmale.
  • Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen, der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen sowie anhand der folgenden Zeichnung.
  • Dabei zeigen:
  • 1 eine schematische Darstellung einer Batterie zur Veranschaulichung des Funktionsprinzips einer Impedanzheizung gemäß dem Stand der Technik;
  • 2 eine schematische Darstellung einer Schaltungsanordnung zum impedanzbasierten Beheizen einer Batterie gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung; und
  • 3 eine schematische Darstellung einer Schaltungsanordnung in drei zeitlich aufeinanderfolgenden Zuständen der Schaltungsanordnung während einem Verfahren zum Beheizen der Batterie gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung.
  • 2 zeigt eine schematische Darstellung einer Schaltungsanordnung 20 zum Beheizen einer Batterie 22 gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung. Die Schaltungsanordnung 20 umfasst dabei eine Reihenschaltung aus einer Mehrzahl an Batteriezellen 22a, wobei jeder der Batteriezellen 22a ein jeweiliger steuerbarer Schalter S zugeordnet ist, durch den eine jeweilige Batteriezelle 22a überbrückt und damit aus der Reihenschaltung ausgekoppelt werden kann. Diese Reihenschaltung weist dabei einen Eingang 24a und einen Ausgang 24b auf. Zwischen dem Eingang 24a und dem Ausgang 24b ist die Batteriespannung UBAT abgreifbar, die sich aus den Einzelspannungen der jeweiligen in die Reihenschaltung eingekoppelten Batteriezellen 22a zusammensetzt. Der Eingang 24a und der Ausgang 24b sind weiterhin über einen kapazitiven Speicher C miteinander gekoppelt. Dieser kapazitive Speicher C kann dabei durch einen ohnehin in einem Kraftfahrzeug verbauten Zwischenkreiskondensator zur Glättung einer Energieentnahme der Batterie 22 bereitgestellt sein, der sich damit außerhalb der Batterie 22 befindet. Durch diese Schaltungsanordnung 20 lässt sich somit vorteilhafterweise eine Impedanzheizung der Batterie 22 unter Benutzung der Einzelschalter S und der externen Kapazität C bereitstellen, ohne dass weitere Bauteile benötigt werden.
  • Die Batteriespannung UBAT, die zwischen dem Eingang 24a und dem Ausgang 24b abgreifbar ist, liegt damit auch am kapazitiven Speicher C an, das heißt die am kapazitiven Speicher C abfallende Spannung UC stellt sich immer so ein, dass diese mit der Batteriespannung UBAT identisch ist. Wird nun durch entsprechende Ansteuerung eines oder mehrerer Schalter S die Batteriespannung UBAT Variiert, so ändert sich auch die am kapazitiven Speicher C abfallende Spannung UC entsprechend, indem Ladungen in den oder aus dem kapazitiven Speicher C fließen, wodurch ein Stromfluss I zwischen dem kapazitiven Speicher C und der Reihenschaltung erzeugt wird. Durch geeignete Ansteuerung der Schalter S kann damit ein Wechselstrom I mit einer bestimmten Frequenz und Amplitude erzeugt werden, was anhand von 3 näher erläutert werden soll.
  • 3 zeigt eine schematische Darstellung der Schaltungsanordnung 20 in drei zeitlich aufeinanderfolgenden Zuständen während eines Verfahrens zum Beheizen der Batterie 22 gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung. Die linke Darstellung der Schaltungsanordnung 20 ist dabei mit der Darstellung der Schaltungsanordnung 20 aus 2 identisch. Aus Gründen der Übersichtlichkeit sind hierbei exemplarisch nur ein Schalter S und eine Batteriezelle 22a mit einem Bezugszeichen versehen. Die linke Darstellung zeigt nun einen Zustand der Schaltungsanordnung 20, indem vorhergehend eine oder mehrere Batteriezellen 22a in die Reihenschaltung eingekoppelt wurden, so dass in dem dargestellten Zustand alle Batteriezellen 22a in die Reihenschaltung eingekoppelt sind und aus diesem Einkoppeln resultierend ein Strom I fließt. Dieser Stromfluss I ist dabei so gerichtet, dass sich die Batteriespannung UBAT und die am kapazitiven Speicher C abfallende Spannung UC ausgleichen und damit identisch sind. Wird nun in diesem Zustand beispielsweise eine Batteriezelle 22a durch den korrespondierenden Schalter S überbrückt und damit aus der Reihenschaltung ausgekoppelt, so trägt die Einzelspannung dieser Batteriezelle 22a nicht mehr zur gesamten Batteriespannung UBAT bei, wodurch diese sich verringert. Dieser Zustand ist in der mittleren Darstellung der 3 veranschaulicht. Zum Zeitpunkt des Auskoppelns der Batteriezelle 22a ist die zwischen dem Eingang 24a und dem Ausgang 24b abgreifbare Batteriespannung UBAT geringer als die Spannung Uc am kapazitiven Speicher, wodurch ein Ausgleichsstrom I hervorgerufen wird, bis die Batteriespannung UBAT und die Kondensatorspannung Uc wieder gleich sind. Wird nun die Batteriezelle 22a wieder durch entsprechende Schalteransteuerung in die Reihenschaltung eingekoppelt, wie in der rechten Darstellung in 3 veranschaulicht ist, so erhöht sich wiederum die Batteriespannung UBAT um den Betrag der Einzelspannung der Batteriezelle 22a, wodurch die Batteriespannung UBAT zum Zeitpunkt des Einkoppelns größer ist als die am kapazitiven Speicher C abfallende Spannung Uc. Auch daraus resultiert wiederum ein Stromfluss I zwischen dem kapazitiven Speicher C und der Reihenschaltung, bis die Spannungen UBAT und Uc wieder ausgeglichen sind. Beim wieder Einkoppeln der Batteriezelle 22a ist der dadurch bewirkte Strom I in seiner Richtung entgegengesetzt zu dem Strom I, der durch das Auskoppeln der Batteriezelle 22a gemäß der mittleren Darstellung bewirkt wurde. Durch wiederholtes, alternierendes Ein- und Auskoppeln von Batteriezellen 22a kann somit ein Wechselstrom I erzeugt werden, durch den die Batteriezellen 22a beheizt werden können.
  • Der Einsatz von Zellschaltern S erlaubt es, jede einzelne Zelle 22a wahlweise in den Batterieverbund einzubinden oder über einen Bypass aus dem Batterieverbund herauszunehmen. Damit wird automatisch auch die Spannung UBAT des Batterieverbunds verändert, da diese immer die Summe aller aktiven in Serie geschalteten Zellen 22a ist. Schaltungsbedingt ist die Kapazität C bei geschlossenem Stromkreis immer auf genau die Spannung geladen, die der Summe aller Zellen 22a der Batterie 20 entspricht. Wird durch Abwechseln des Ein- und Ausschalten einzelner oder mehrerer Zellen 22a die Spannung UBAT des Zellstapels beziehungsweise der Batterie 22 verändert, bewirkt dies eine Spannungsdifferenz zwischen der Batterie 22 und dem Kondensator C und aus der Spannungsdifferenz folgt ein Stromfluss I zwischen Batterie 22 und Kondensator C. Die Richtung des Stroms I hängt von der Polarität der Spannungsdifferenz ab, die Amplitude des Stroms I von der Amplitude der Spannungsdifferenz und dem ohmschen Widerstand des Systems, insbesondere der Zellen 22a. Damit kann die Amplitude durch eine bestimmte Anzahl an Batteriezellen 22a, die in jedem Schaltzyklus ein- beziehungsweise ausgekoppelt werden, auf einen gewünschten Wert eingestellt werden. Die Frequenz des Wechselstroms I ist bedingt durch die Schaltfrequenz der Schalter S und kann damit ebenfalls auf einen gewünschten Wert eingestellt werden.
  • Durch diese Schaltung ist es also möglich, den Zellen 22a einen Strom I mit alternierender Richtung aufzuprägen. Bei ausreichend hoher Schaltfrequenz erfüllt dieser Strom I die eingangs genannte Anforderung, nach der der Stromfluss I im Wesentlichen nur durch die parasitären Kapazitäten der Zellen 22a geht. Somit lässt sich die eingangs beschriebene Impedanzheizung durch Benutzung der Einzelzellschalter S und der externen Kapazität C umsetzen, ohne dass weitere Bauteile benötigt werden.
  • Bezugszeichenliste
    • 10
    Batterie
    10a
    Batteriezelle
    10b
    Halbbatterie
    20
    Schaltungsanordnung
    22
    Batterie
    22a
    Batteriezelle
    24a
    Eingang
    24b
    Ausgang
    L
    Spule
    S1, S2, S
    Schalter
    I
    Strom
    UBAT
    Batteriespannung
    Uc
    Kondensatorspannung
    C
    Kondensator
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • EP 2413455 A1 [0004]

Claims (10)

  1. Verfahren zum Beheizen einer Batterie (22) einer Schaltungsanordnung (20), aufweisend eine Reihenschaltung aus einer Mehrzahl von Batteriezellen (22a) und eine Mehrzahl an steuerbaren Schaltern (S), wobei den Batteriezellen (22a) jeweils mindestens einer der steuerbaren Schalter (S) derart zugeordnet ist, dass mittels des jeweiligen Schalters (S) die zugeordnete Batteriezelle (22a) aus der Reihenschaltung auskoppelbar ist, wobei die Reihenschaltung einen Eingang (24a) und einen Ausgang (24b) aufweist, wobei zwischen dem Eingang (24a) und dem Ausgang (24b) eine Batteriespannung (UBAT) abgreifbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Eingang (24a) und der Ausgang (24b) der Reihenschaltung über einen kapazitiven Speicher (C) gekoppelt werden und zumindest einer der steuerbaren Schalter (S) derart angesteuert wird, dass zwischen der Reihenschaltung und dem kapazitiven Speicher (C) ein Strom (I) fließt.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Eingang (24a) und der Ausgang (24b) über einen Zwischenkreiskondensator zur Glättung der Energieentnahme der Batterie (22) als der kapazitive Speicher (C) gekoppelt werden.
  3. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der zumindest eine Schalter (S) derart angesteuert wird, dass die zwischen dem Eingang (24a) und Ausgang (24b) abgreifbare Batteriespannung (UBAT) zeitlich variiert.
  4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der zumindest eine Schalter (S) derart angesteuert wird, dass die zugeordnete Batteriezelle (22a) aus der Reihenschaltung ausgekoppelt und zu einem späteren Zeitpunkt in diese wieder eingekoppelt wird.
  5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der zumindest eine Schalter (S) derart angesteuert wird, dass zwischen der Reihenschaltung und dem kapazitiven Speicher (C) ein Wechselstrom (I) fließt.
  6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schalter (S) derart angesteuert werden, dass ein Auskoppeln der zugeordneten Batteriezellen (22a) aus der Reihenschaltung und ein Einkoppeln der zugeordneten Batteriezellen (22a) in die Reihenschaltung alternierend erfolgt.
  7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in einem Schaltzyklus eine vorbestimmte Anzahl an Batteriezellen (22a) aus der Reihenschaltung, insbesondere gleichzeitig, ausgekoppelt wird und die vorbestimmte Anzahl an Batteriezellen (22a) wieder in die Schaltungsanordnung (20), insbesondere gleichzeitig, eingekoppelt wird.
  8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Schaltzyklus periodisch mit einer vorbestimmten Frequenz wiederholt wird.
  9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in einem ersten Schaltzyklus zumindest ein erster Schalters (S) so angesteuert wird, dass die zugeordnete erste Batteriezelle (22a) einmal aus der Reihenschaltung ausgekoppelt wird und einmal in die Reihenschaltung eingekoppelt wird, und in einem zweiten Schaltzyklus, in dem zumindest ein zweiter Schalter (S) so angesteuert wird, dass die zugeordnete zweite Batteriezelle (22a) einmal aus der Reihenschaltung ausgekoppelt wird und einmal in die Reihenschaltung eingekoppelt wird, die erste dem ersten Schalter (S) zugeordnete Batteriezelle (22a) nicht aus der Reihenschaltung ausgekoppelt wird.
  10. Schaltungsanordnung (20) zum Beheizen einer Batterie (22), aufweisend eine Reihenschaltung aus einer Mehrzahl von Batteriezellen (22a) der Batterie (22) und eine Mehrzahl an steuerbaren Schaltern (S), wobei den Batteriezellen (22a) jeweils mindestens einer der steuerbaren Schalter (S) derart zugeordnet ist, dass mittels des jeweiligen Schalters (S) die zugeordnete Batteriezelle (22a) aus der Reihenschaltung auskoppelbar ist, wobei die Reihenschaltung einen Eingang (24a) und einen Ausgang (24b) aufweist, wobei zwischen dem Eingang (24a) und dem Ausgang (24b) eine Batteriespannung (UBAT) abgreifbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Eingang (24a) und der Ausgang (24b) der Reihenschaltung über einen kapazitiven Speicher (C) gekoppelt sind, wobei zumindest einer der steuerbaren Schalter (S) derart angesteuert wird, dass zwischen der Reihenschaltung und dem kapazitiven Speicher ein Strom (I) fließt.
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