DE102014101597A1 - Verfahren zum Versorgen eines elektrischen Antriebs - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein System, eine elektrische Schaltung und ein Verfahren zum Versorgen eines elektrischen Antriebes eines Fahrzeuges mit elektrischer Energie, wobei eine erste und eine zweite Batterie vorgesehen sind, wobei bei einem Fahrerwunsch, bei dem die gewünschte Leistung des Antriebes unter einer ersten Grenze liegt, die erste Batterie die elektrische Leistung für den Antrieb liefert und zudem die zweite Batterie auflädt, und wobei bei einem Fahrerwunsch, die dem die gewünschte Leistung des Antriebes über der ersten Grenze liegt, die erste Batterie und die zweite Batterie die elektrische Leistung für den Antrieb liefern.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Versorgen eines elektrischen Antriebs eines Fahrzeugs mit elektrischer Energie mithilfe von zwei Batterien gemäß Patentanspruch 1, eine elektrische Schaltung gemäß Patentanspruch 4 und ein System zur Versorgung eines elektrischen Antriebs gemäß Patentanspruch 8.
  • Aus US 2011/0080133 A1 ist ein System mit zwei Batterien bekannt, das zur Versorgung eines Verbrauchers eingesetzt wird. Eine erste Batterie weist eine hohe Leistungsfähigkeit auf und eine zweite Batterie weist eine hohe Speicherkapazität auf. Abhängig vom Betriebszustand wird eine der zwei Batterien zur Versorgung eines elektrischen Verbrauchers eingesetzt.
  • Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein verbessertes Verfahren zum Versorgen eines elektrischen Antriebs eines Fahrzeugs mit elektrischer Energie, eine verbesserte elektrische Schaltung zum Versorgen eines elektrischen Antriebs eines Fahrzeugs mit elektrischer Energie und ein verbessertes System zur Versorgung eines elektrischen Antriebs eines Fahrzeugs mit elektrischer Energie bereitzustellen.
  • Die Aufgabe der Erfindung wird durch das Verfahren gemäß Patentanspruch 1, durch die elektrische Schaltung gemäß Patentanspruch 4 und durch das System gemäß Patentanspruch 8 gelöst.
  • Ein Vorteil des beschriebenen Verfahrens besteht darin, dass eine effiziente Versorgung des elektrischen Antriebs mit elektrischer Energie möglich ist. Dies wird dadurch erreicht, dass bei einer benötigten Leistung des Antriebs, die unter einer ersten Grenze liegt, die erste Batterie die elektrische Leistung für den Antrieb liefert und zudem die zweite Batterie elektrisch auflädt. Überschreitet die benötigte Leistung des Antriebs die erste Grenze, so wird sowohl die erste Batterie als auch die zweite Batterie zur Bereitstellung von elektrischer Leistung für den Antrieb eingesetzt.
  • In einer weiteren Ausführungsform wird eine effiziente Ladung der zwei Batterien ermöglicht. Dies wird dadurch erreicht, dass elektrische Energie während einer Rekuperationsphase gewonnen wird und zuerst die zweite Batterie bis zu einer Ladegrenze aufgeladen wird, bevor die erste Batterie mit elektrischer Energie aufgeladen wird. Damit wird sichergestellt, dass möglichst die zweite Batterie immer aufgeladen ist.
  • In einer weiteren Ausführungsform wird ein effizienter Einsatz der Batterien ermöglicht. Dies wird dadurch erreicht, dass die zweite Batterie eine größere Speicherkapazität als die erste Batterie aufweist und dafür die erste Batterie eine größere elektrische Leistung als die zweite Batterie zur Verfügung stellen kann. Somit wird ein effizienter Einsatz der unterschiedlichen Eigenschaften der zwei Batterien ermöglicht.
  • Die vorgeschlagene Schaltung weist den Vorteil auf, dass die zwei Batterien effizient zur Versorgung des elektrischen Antriebs eingesetzt werden können. Dazu ist die elektrische Schaltung in der Weise ausgebildet, um den elektrischen Antrieb des Fahrzeugs mit Hilfe der ersten Batterie mit Strom zu versorgen, wenn die benötigte Leistung des elektrischen Antriebs unter einer ersten Grenze liegt. Zudem wird in diesem Betriebszustand die zweite Batterie von der ersten Batterie aufgeladen. Überschreitet die benötigte Leistung des elektrischen Antriebs die erste Grenze, so ist die elektrische Schaltung ausgebildet, um die erste Batterie und die zweite Batterie einzusetzen, um die elektrische Leistung für den Antrieb zu liefern. Auf diese Weise wird eine effiziente elektrische Versorgung des Antriebs ermöglicht.
  • In einer weiteren Ausführungsform ermöglicht die elektrische Schaltung eine effiziente Aufladung der zwei Batterien während einer Rekuperationsphase. Dazu ist die elektrische Schaltung ausgebildet, um während der Rekuperationsphase zuerst die zweite Batterie bis zu einer Ladegrenze aufzuladen, bevor die erste Batterie aufgeladen wird. Dadurch wird sichergestellt, dass die zweite Batterie immer aufgeladen ist.
  • In einer weiteren Ausführungsform ermöglicht die elektrische Schaltung die Aufladung der zwei Batterien über einen externen Netzanschluss. Somit kann die elektrische Schaltung universell zum Aufladen der Batterien eingesetzt werden.
  • Das vorgeschlagene System weist den Vorteil auf, dass eine effiziente Versorgung des elektrischen Antriebs mit Hilfe der zwei Batterien ermöglicht wird.
  • In einer weiteren Ausführungsform weisen die Batterien des Systems unterschiedliche Speicherkapazitäten und unterschiedliche elektrische Leistungen auf. Dabei weist die erste Batterie eine höhere Speicherkapazität als die zweite Batterie auf. Zudem weist die erste Batterie eine geringere elektrische Leistungsfähigkeit als die zweite Batterie auf. Somit ist eine für das vorgeschlagene System optimale Verteilung der Leistung und der Speicherkapazitäten zwischen den zwei Batterien möglich. Somit ist ein effizienter und kostengünstiger Einsatz der zwei Batterien gegeben.
  • Die Erfindung wird im Folgenden anhand der Figuren näher erläutert. Es zeigen:
  • 1 eine schematische Darstellung eines Systems zur Versorgung eines elektrischen Antriebs mit zwei Batterien,
  • 2 einen ersten Fahrzustand des Systems,
  • 3 einen zweiten Fahrzustand des Systems,
  • 4 eine erste Rekuperationsphase des Systems,
  • 5 eine zweite Rekuperationsphase des Systems,
  • 6 einen Aufladevorgang der zweiten Batterie mit Wechselspannung,
  • 7 einen Aufladevorgang der ersten Batterie mit Wechselspannung, und
  • 8 eine Aufladung der ersten und zweiten Batterie mit Gleichspannung.
  • 1 zeigt in einer schematischen Darstellung ein System, das beispielsweise in einem Elektrofahrzeug oder in einem Hybridfahrzeug angeordnet sein kann. Ein Fahrzeug kann zwei, drei, vier oder mehr Räder aufweisen, wobei wenigstens ein Rad von einem elektrischen Antrieb 8 angetrieben werden kann. Dazu ist der elektrische Antrieb 8 über einen Wechselrichter 7 mit einem System 13 zur Versorgung des Antriebes 8 mit elektrischer Energie verbunden.
  • Das System 13 weist eine erste und eine zweite Batterie 1, 3 auf. Zudem ist eine Schaltungsanordnung 2 vorgesehen, über die die erste und die zweite Batterie 1, 3 miteinander verbunden werden können. Weiterhin sind eine Gleichrichterschaltung 4 und ein bidirektionaler Gleichspannungswandler 12 vorgesehen. Der Gleichspannungswandler 12 weist eine erste Halbbrücke 5 und eine zweite Halbbrücke 15 auf. Die Halbbrücken 5, 15 weisen Kondensatoren auf. Die zwei Halbbrücken 5, 15 sind über eine Induktivität 11 miteinander verbunden. Weiterhin ist ein weiterer Anschluss des Gleichrichters 4 mit einem weiteren Anschluss der ersten Halbbrücke 5 über eine erste Verbindungsleitung 29 verbunden. Der Gleichspannungswandler 12 stellt eine Leistungselektronik dar, mit der eine Ausgangsspannung und ein Ausgangsstrom eingestellt werden können. Es ist ein Steuergerät 6 vorgesehen, das mit dem Gleichspannungswandler 12 in Verbindung steht und den Gleichspannungswandler 12 in der Weise ansteuert, dass eine gewünschte Spannung und/oder ein gewünschter Strom auf einer Ausgangsseite des Gleichspannungswandlers 6 ausgegeben wird. Das Steuergerät 6 weist zudem einen Eingang auf, über den ein Fahrerwunsch für eine Beschleunigung des Fahrzeuges oder eine Abbremsung des Fahrzeuges erfasst werden kann.
  • Die Schaltungsanordnung 2 steht über einen ersten Anschluss 21 mit einem Pol der ersten Batterie 1, mit einem zweiten Anschluss 22 mit dem Gleichrichter 4, mit einem dritten Anschluss 23 mit der ersten Halbbrücke 5, mit einem vierten Anschluss 24 mit der zweiten Halbbrücke 15 und mit einem fünften Anschluss 25 mit einem Pol der zweiten Batterie 3 in Verbindung. Zudem weist die Schaltungsanordnung 2 einen sechsten Anschluss 26 zum Anschließen einer Gleichspannungsquelle 10 und einen siebten Anschluss 27 zum Anschließen einer Wechselspannungsquelle 9 auf. Weiterhin ist ein achter Anschluss 28 vorgesehen, der über eine zweite Verbindungsleitung 30 mit einem Eingang des Wechselrichters 7 verbunden ist. Die Schaltungsanordnung 2 ist in Form einer Schaltmatrix ausgebildet, mit der der erste, zweite, dritte, vierte, fünfte, sechste, siebte und/oder der achte Anschluss 21, 22, 23, 24, 25, 26, 27, 28 in unterschiedlichen Kombinationen miteinander verbunden werden können. Das Steuergerät 6 steht mit der Schaltungsanordnung 2 in Verbindung und stellt verschiedene Schaltzustände der Schaltungsanordnung 2 in Abhängigkeit von vorgegebenen Betriebszuständen ein. Bei einem Schaltzustand wird wenigstens einer der Anschlüsse 2128 mit wenigstens einem weiteren der Anschlüsse 2128 über die Schaltungsanordnung 2 verbunden.
  • Die erste und die zweite Batterie 1, 3 und der elektrische Antrieb 8 weisen jeweils einen Masseanschluss auf, die beispielsweise mit der Karosserie des Fahrzeugs verbunden sind. Der Wechselrichter 7 ist mit dem elektrischen Antrieb 8 verbunden. Der elektrische Antrieb 8 ist ausgebildet, um ein Rad eines Fahrzeugs, insbesondere eines Elektrofahrzeugs oder eines Hybridfahrzeugs, insbesondere eines Kraftfahrzeugs anzutreiben. Abhängig von der gewählten Ausführungsform kann das Steuergerät 6 den Antrieb 8 zum elektromagnetischen Bremsen des Rades verwenden, wobei mithilfe des Antriebes 8 während einer Rekuperationsphase elektrische Energie erzeugt wird, die über den Wechselrichter 7 in die zweite und/oder erste Batterie 3, 1 eingespeist wird.
  • In einer Ausführungsform weist die erste Batterie 1 eine hohe Speicherkapazität auf, d.h. die erste Batterie 1 ist ausgebildet, um eine große elektrische Energie zu speichern. In einer Ausführungsform weist die zweite Batterie 3 eine hohe Leistung auf, d. h. die zweite Batterie 3 ist ausgebildet, um einen hohen Ladestrom bereitzustellen. Zudem weist die zweite Batterie in einer Ausführungsform eine geringere Speicherkapazität als die erste Batterie auf. Die erste Batterie weist in einer Ausführungsform eine geringere Leistung als die zweite Batterie auf, d. h. die erste Batterie kann nur eine geringere Stromstärke als die zweite Batterie bereitstellen. Aufgrund der höheren Speicherkapazität kann die erste Batterie jedoch eine größere Energie als die zweite Batterie speichern und somit eine größere Energie bereitstellen, d.h. länger Strom zur Verfügung stellen.
  • 2 zeigt in einer schematischen Darstellung das System 13 bei einem ersten Fahrmodus des Fahrzeuges. Beim ersten Fahrmodus betätigt der Fahrer des Fahrzeuges das Gaspedal. Die Betätigung des Gaspedals wird als Fahrerwunsch zur Beschleunigung des Fahrzeuges von dem Steuergerät 6 erfasst. Das Steuergerät 6 versorgt abhängig von der gewünschten Beschleunigung den Wechselrichter 7 mit Strom aus der ersten Batterie 1 und/oder mit Strom aus der zweiten Batterie 3. Es können zwei Situationen beim Fahrmodus unterschieden werden. In dem ersten Fahrmodus liegt der Fahrerwunsch unter einer ersten Leistungsgrenze des elektrischen Antriebs 8. Bei diesem Zustand ist es ausreichend, wenn die erste Batterie 1 über die erste Halbbrücke 5, die Induktivität 11, die zweite Halbbrücke 15, den Wechselrichter 7 den elektrischen Antrieb 8 mit Strom versorgt. Dazu ist der erste Anschluss 21 mit dem dritten Anschluss 23 verbunden. Der vierte Anschluss 24 ist mit dem achten Anschluss 28 verbunden. Der Wechselrichter 7 transformiert die Spannung der ersten Batterie 1 auf die Spannung des Antriebes 8, die zudem der Spannung der zweiten Batterie 3 entspricht. Zudem kann in diesem Betriebszustand die zweite Batterie 3 gleichzeitig von der ersten Batterie 1 aufgeladen werden. Dazu ist, wie in der 2 dargestellt, der vierte Anschluss 24 über eine Diodenschaltung 34 mit dem fünften Anschluss 25 verbunden. Die Diodenschaltung 34 verhindert, dass die zweite Batterie 3 Strom für den Antrieb 8 liefert. Die Diodenschaltung 34 ist in der Weise angeordnet, dass Strom nicht von der zweiten Batterie 3 zum Wechselrichter 7 fließen kann, sondern die erste Batterie 1 sowohl den Wechselrichter 7 als auch die zweite Batterie 3 mit Strom versorgt.
  • In einem zweiten Fahrmodus, der in 3 dargestellt ist, ist der Fahrerwunsch so groß, dass die erste Leistungsgrenze für den elektrischen Antrieb 8 überschritten wird, um das gewünschte Drehmoment bereitzustellen. Im zweiten Fahrmodus steuert das Steuergerät 6 die Schaltungsanordnung 2 in der Weise, dass sowohl die erste Batterie 1 als auch die zweite Batterie 3 den elektrischen Antrieb 8 über den Wechselrichter 7 mit Strom versorgen. Dazu ist der erste Anschluss 21 mit dem dritten Anschluss 23 verbunden. Der vierte Anschluss 24 ist mit dem achten Anschluss 28 verbunden. Der fünfte Anschluss 25 ist ohne Zwischenschaltung einer Diode mit dem achten Anschluss 28 verbunden, so dass Strom auch von der zweiten Batterie 3 zum Wechselrichter 7 fließt. Der Wechselrichter 7 transformiert die Gleichspannung der ersten und der zweiten Batterie 1, 3 auf die Wechselspannung für den Antrieb 8.
  • Die zweite Batterie 3 kann eine größere elektrische Leistung, d. h. mehr elektrische Energie P pro Zeit als die erste Batterie 1 zur Verfügung stellen. Die elektrische Energie P berechnet sich aus der Spannung U multipliziert mit dem Strom I. Zudem addieren sich die elektrischen Leistungen der ersten und der zweiten Batterie 1, 3 in dem zweiten Fahrmodus. Im zweiten Fahrmodus wird die zweite Batterie 3 nicht von der ersten Batterie 1 aufgeladen.
  • 4 zeigt die Schaltungsanordnung für eine erste Rekuperationsphase, bei der der elektrische Antrieb 8 als elektromagnetische Bremse zum Bremsen der Räder und als Generator eingesetzt wird, wobei der Antrieb 8 Strom erzeugt und der Strom über den Wechselrichter 7 an die Schaltungsanordnung 2 weitergeleitet wird. Das Steuergerät 6 überwacht in der ersten Rekuperationsphase die Ladespannung der zweiten Batterie 3 mit Hilfe eines Spannungssensors 30. Das Steuergerät 6 lädt während der ersten Rekuperationsphase die zweite Batterie 3 solange bis eine gewünschte Ladegrenze der zweiten Batterie 3 erreicht wird. Dazu wird der achte Anschluss 28 mit dem fünften Anschluss 25 verbunden.
  • Wird die gewünschte Ladegrenze überschritten, so schaltet das Steuergerät 6 die Schaltungsanordnung 2 für eine zweite Rekuperationsphase in der Weise um, dass über den Gleichspannungswandler 12 die erste Batterie 1 aufgeladen wird, wie in 5 dargestellt. Dazu wird die Verbindung zwischen dem achten Anschluss 28 und dem fünften Anschluss 25 geöffnet. Zudem wird der achte Anschluss 28 mit dem vierten Anschluss 24 und der dritte Anschluss 23 mit dem ersten Anschluss 21 verbunden. Mit dieser Vorgehensweise wird sichergestellt, dass die zweite Batterie 3 vor der ersten Batterie 1 aufgeladen wird. Abhängig von der gewählten Ausführungsform kann das Steuergerät 6 auch andere Ladestrategien zum Aufladen der zwei Batterien während einer Rekuperationsphase einsetzen.
  • 6 zeigt eine schematische Darstellung eines ersten Lademodus, bei dem mit Hilfe der Wechselspannungsquelle 9, des Gleichrichters 4 und des Gleichspannungswandlers 12 die zweite Batterie 3 aufgeladen wird. Dazu steuert das Steuergerät 6 die Schaltungsanordnung 2 in der Weise an, dass der siebte Anschluss 27 mit dem zweiten Anschluss 22 verbunden ist, und dass der vierte Anschluss 24 mit dem fünften Anschluss 25 verbunden ist.
  • 7 zeigt einen zweiten Lademodus, bei dem die erste Batterie 1 mit Hilfe der Wechselspannungsquelle 9, des Gleichrichters 4 und des Gleichspannungswandlers 12 aufgeladen wird. Dazu steuert das Steuergerät 6 die Schaltungsanordnung 2 in der Weise an, dass der siebte Anschluss 27 mit dem zweiten Anschluss 22 und der vierte Anschluss 24 mit dem ersten Anschluss 21 verbunden sind.
  • 8 zeigt einen weiteren Betriebszustand, bei dem die erste Batterie 1 und die zweite Batterie 3 mit Hilfe der Gleichspannungsquelle 10 aufgeladen werden. Dazu steuert das Steuergerät 6 die Schaltungsanordnung 2 in der Weise an, dass der sechste Anschluss 26 mit dem ersten Anschluss 21 und mit dem dritten Anschluss 23 verbunden ist. Zudem ist der vierte Anschluss 24 mit dem fünften Anschluss 25 verbunden. Die Gleichspannungsquelle 10 weist die gleiche Spannung wie die erste Batterie 1 auf.
  • Die erste Batterie 1 weist beispielsweise eine Spannung von 14 V und die zweite Batterie 3 eine Spannung von 42 V auf. Abhängig von der gewählten Ausführungsform können die zwei Batterien 1, 3 auch die gleiche Spannung oder unterschiedliche Spannungswerte aufweisen. Mit Hilfe des Gleichspannungswandlers 12 ist es möglich, die Spannung der ersten Batterie an die Spannung der zweiten Batterie anzupassen. Zudem kann die Ausgangsspannung des Wechselrichters 7 mit Hilfe des Gleichspannungswandlers 12 an die Spannung der ersten Batterie angepasst werden. Beispielsweise sind der elektrische Antrieb 8 und der Wechselrichter 7 in der Weise ausgebildet, dass die Betriebsspannung des elektrischen Antriebs 8 der Betriebsspannung der zweiten Batterie 3 entspricht.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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  • Zitierte Patentliteratur
    • US 2011/0080133 A1 [0002]

Claims (11)

  1. Verfahren zum Versorgen eines elektrischen Antriebes eines Fahrzeuges mit elektrischer Energie, wobei eine erste und eine zweite Batterie vorgesehen sind, wobei bei einem Fahrerwunsch, bei dem die gewünschte Leistung des Antriebes unter einer ersten Grenze liegt, die erste Batterie die elektrische Leistung für den Antrieb liefert und die erste Batterie zudem die zweite Batterie auflädt, und wobei bei einem Fahrerwunsch, bei dem die gewünschte Leistung des Antriebes über der ersten Grenze liegt, die erste Batterie und die zweite Batterie die elektrische Leistung für den Antrieb liefern.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei während einer Rekuperationsphase der Antrieb für eine Bremsung des Fahrzeuges verwendet wird und elektrische Energie gewonnen wird, wobei während der Rekuperationsphase zuerst die zweite Batterie bis zu einer vorgegebenen Ladegrenze aufgeladen wird, und wobei nachdem die zweite Batterie die Ladegrenze erreicht hat, die erste Batterie aufgeladen wird.
  3. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die zweite Batterie eine größere elektrische Leistung als die erste Batterie liefert, und wobei die erste Batterie eine größere Speicherkapazität als die zweite Batterie aufweist.
  4. Elektrische Schaltung (2, 6, 12), die ausgebildet ist, um einen elektrischen Antrieb (8) eines Fahrzeuges mit elektrischer Energie aus einer ersten und einer zweiten Batterie (1, 3) zu versorgen, wobei bei einer benötigten Leistung für den Antrieb (8) unter einer ersten Grenze die elektrische Schaltung die erste Batterie (1) einsetzt, um die elektrische Leistung für den Antrieb zu liefern und um die zweite Batterie elektrisch aufzuladen, und wobei bei einer benötigten Leistung für den Antrieb (8) über der ersten Grenze die elektrische Schaltung (2, 6, 12) die erste Batterie (1) und die zweite Batterie (3) einsetzt, um die elektrische Leistung für den Antrieb (8) zu liefern.
  5. Schaltung nach Anspruch 4, wobei die Schaltung (2, 4, 12) ausgebildet ist, um während einer Rekuperationsphase zuerst die zweite Batterie (3) bis zu einer vorgegebenen Ladegrenze aufzuladen, bevor die erste Batterie (1) aufgeladen wird.
  6. Elektrische Schaltung nach Anspruch 4 oder 5, wobei die Schaltung ausgebildet ist, um die erste und die zweite Batterie über einen Anschluss (26, 27) mit einer externen Ladungsquelle aufzuladen.
  7. Elektrische Schaltung nach einem der Ansprüche 4 bis 6, wobei die elektrische Schaltung einen Gleichspannungswandler (12), eine Schaltungsanordnung (2) und ein Steuergerät (6) aufweist.
  8. System (13) zur Versorgung eines elektrischen Antriebes (8) eines Fahrzeuges mit elektrischer Energie, mit einer elektrischen Schaltung (2, 6, 12) und mit einer ersten und einer zweiten Batterie (1, 3), wobei die elektrische Schaltung (2, 6, 12) bei einer benötigten Leistung des Antriebes (8) unter einer ersten Grenze die erste Batterie (1) mit dem Antrieb (8) und der zweiten Batterie (3) verbindet, um die elektrische Leistung für den Antrieb zu liefern und zudem die zweite Batterie elektrisch aufzuladen, und wobei bei einer benötigten Leistung des Antriebes über der ersten Grenze die elektrische Schaltung (2, 6, 12) die erste Batterie und die zweite Batterie mit dem Antrieb (8) verbindet, um die elektrische Leistung für den Antrieb (8) zu liefern.
  9. System nach Anspruch 8, wobei die Schaltung (2, 6, 12) während einer Rekuperationsphase zuerst die zweite Batterie (3) bis zu einer Ladegrenze auflädt, bevor die Schaltung (2, 6, 12) die erste Batterie mit elektrischer Energie auflädt.
  10. System nach einem der Ansprüche 8 oder 9, wobei die Schaltung (2, 6, 12, 4) einen Anschluss (26, 27) aufweist, um die erste und die zweite Batterie (1, 3) über eine externe Ladungsquelle (9, 10) aufzuladen.
  11. System nach einem der Ansprüche 8 bis 10, wobei die erste Batterie (1) eine größere Speicherkapazität als die zweite Batterie (3) aufweist, und wobei die zweite Batterie (3) eine größere elektrische Leistung als die erste Batterie (1) liefern kann.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102010019298A1 (de) * 2010-05-04 2011-01-27 Daimler Ag Energieversorgungseinrichtung zum Betreiben eines Elektromotors eines Kraftwagens
US20110080133A1 (en) 2009-06-09 2011-04-07 Microsun Technologies Llc Electric Power Storage and Delivery System and Method of Operation

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20110080133A1 (en) 2009-06-09 2011-04-07 Microsun Technologies Llc Electric Power Storage and Delivery System and Method of Operation
DE102010019298A1 (de) * 2010-05-04 2011-01-27 Daimler Ag Energieversorgungseinrichtung zum Betreiben eines Elektromotors eines Kraftwagens

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11682914B2 (en) 2016-11-25 2023-06-20 Dyson Technology Limited Battery system

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