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Stand der Technik
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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Batteriesystem zum Antreiben eines Fortbewegungsmittels sowie ein Fortbewegungsmittel, umfassend ein solches Batteriesystem. Gattungsgemäße Batteriesysteme werden für den Einsatz in Hybrid- und Elektrofahrzeugen als „Traktionsbatterien“ bezeichnet, da sie für die Speisung elektrischer Antriebe eingesetzt werden können. Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung Performance-Verbesserungen bei der Bereitstellung kurzfristiger erhöhter Leistungen.
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Die Elektrifizierung des Personenindividualverkehrs schreitet derzeit schnell voran. In diesem Zusammenhang werden zum Vortrieb der Fortbewegungsmittel elektrische Maschinen verwendet, welche aus elektrochemischen Energiespeichern mit Energie versorgt werden. Ein Beispiel hierfür ist das in 1 dargestellte Prinzipschaltbild eines Traktionsantriebes 14, der als dreiphasiger Elektromotor ausgestaltet ist und aus einem dreiphasig ausgestalteten Antriebssystem 1 gespeist wird. Die Traktionsbatterie als Speichersystem 3 wird über eine integrierte Lade- und Trenneinrichtung, umfassend die Schütze S1, S2, S3 sowie einen dem zweiten Schütz S2 in Reihe geschalteten Widerstand R umfasst. Häufig setzen sich die Traktionsantriebe aus mehreren elektrischen Maschinen zusammen, welche beispielsweise als Radnabenmotoren ausgestaltet sind. Meist handelt es sich dabei um Asynchronmotoren, Permanentmagnet-erregte Synchronmotoren oder fremderregte Synchronmotoren. Zur Speisung des Traktionsantriebs 14 werden Pulsumrichter eingesetzt, von denen einer in 1 als Schaltgruppe 2 dargestellt ist. Die Pulsumrichter sind im Traktionsbereich bei Elektro- und Hybridfahrzeugen üblicherweise mit IGBT-Halbleiterschaltern ausgeführt. Innerhalb der Schaltbaugruppe 2 ist jede Phase 4, 5, 6 des Traktionsantriebes 14 mit einer Vollbrücke, umfassend die Bauteile V1, D1, V4, D4 bzw. V2, D2, V5, D5 bzw. V3, D3, V6, D6, elektrisch verbunden. Eingangsseitig sind die zwei elektrischen Anschlüsse der Schaltbaugruppe 2 durch eine Kapazität C überbrückt. Zur Versorgung des Traktionsantriebs 14 mit elektrischer Energie ist eine Traktionsbatterie 3 vorgesehen, welche in Serie geschaltete Batteriezellen 10, 11, 12, 13 umfasst, welche zwischen den Schützen S1 und S3 bzw. S2 und S3 angeordnet sind. Aufgrund der technischen Vorteile der Lithium-Ionen tritt Energie gegenüber anderen Batterietechnologien, wie z.B. Blei-Säurebatterien, Lithium-Metallhydrid-Batterien oder Lithium-Cadmium-Batterien werden bei Traktionsantrieben im Stand der Technik praktisch ausschließlich Lithium-Ionen-Batteriezellen eingesetzt.
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2 zeigt mögliche Zusammenhänge zwischen der elektrischen Leistungsfähigkeit und der elektrischen Energie von Lithium-Ionen-Batteriezellen
10,
11,
12,
13. Eine obere Grenze
21 kennzeichnet ein Verhältnis der Leistung zur Energie von 9, während eine untere Grenze
22 den Bereich
20 der möglichen Verhältnisse nach unten mit einem Wert von 3 begrenzt. Zusätzlich ist ein Bereich
23 für sogenannte Hochleistungszellen gekennzeichnet, welcher durch eine obere Grenze
24 für ein Leistungs-/Energieverhältnis von 100 sowie durch eine untere Grenze
25 durch ein Leistungs-/Energieverhältnis von 50 begrenzt ist. Die durch den Bereich
23 gekennzeichneten Hochleistungszellen kommen beispielsweise im Hybridfahrzeug zum Einsatz. Hochenergiezellen, wie sie durch den Bereich
20 gekennzeichnet sind, kommen beispielsweise in Plug-in-Hybridfahrzeugen und Elektrofahrzeugen zum Einsatz. Die Batteriesysteme gemäß dem Stand der Technik müssen aus jeweils gleichartigen Batteriezellen aufgebaut werden. Daher ist das Verhältnis von Leistung zu Energieinhalt der Batteriesysteme identisch mit jenem der eingesetzten Batteriezellen, da die Systeme nur aus Serien- und Parallelschaltungen gleicher Batteriezellen bestehen. In einer früheren Anmeldung der Anmelderin (
DE 10 2010 041 014 ) wurde ein Batteriesystem mit in Stufen einstellbarer Ausgangsspannung beschrieben. Bei diesem Batteriesystem werden die Batteriezellen nicht einfach in Reihe geschaltet, wie das bei den aktuell im Stand der Technik bekannten Batterien der Fall ist, sondern das Batteriesystem ist auf mehreren Modulen mit in Serie und/oder parallel geschalteten Batteriezellen aufgebaut und diese Module können über so genannte Koppeleinheiten in den Batteriestrang zugeschaltet oder überbrückt werden. Derartige Batteriesysteme werden auch als Batteriedirektkonverter (DICO) bezeichnet. Das Blockschaltbild eines solchen Batteriesystems ist in
3, seine möglichen Ausgangsspannungen sind in
4 dargestellt. Wird ein Traktionsantrieb mit Einsatz eines Batteriedirektkonverters realisiert, wird der in
1 dargestellte elektrochemische Energiespeicher
3 durch einen Batteriedirektkonverter ersetzt, wie er in
5 dargestellt ist.
3 zeigt ein Prinzipschaltbild eines Batteriedirektkonverters
30, welcher zwischen einem Pluspol + und einem Minuspol- eine Lade- und Trenneinrichtung
31, zwei Batteriemodule mit Koppeleinrichtung
32,
33 sowie eine weitere Trenneinrichtung
34 in Reihe geschaltet zueinander umfasst.
4 zeigt Ausgangsspannungen eines Batteriedirektkonverters nach
3 in Abhängigkeit der Anzahl der Batteriemodule
32,
33, die additiv an der Ausgangsspannung beteiligt sind. Erkennbar ist ein linearer Zusammenhang zwischen der Anzahl der Batteriemodule
32,
33 und der Ausgangsstrangspannung. dies rührt daher, dass die Modulspannungen U
Modul eines jeden Batteriemoduls
32,
33 identisch sind.
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Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die Leistungsfähigkeit eines Batteriesystems für elektrisch antreibbare Fahrzeuge für Betriebszustände, wie Anfahren und anschließendes Beschleunigen bzw. Durchführen von Überholvorgängen, zu erhöhen. Zudem sollen die vorgenannten Verbesserungen bei geringstmöglichem Bauraumerfordernis und geringstmöglicher zusätzlicher Masse erzielt werden.
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Offenbarung der Erfindung
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Die Erfindung beschreibt ein Batteriesystem und eine Funktion, mit welcher ein elektrischer Traktionsantrieb bei Einsatz eines Batteriedirektkonverters kurzzeitig erheblich mehr Leistung bzw. erheblich mehr Drehmoment abgegeben kann als im Dauerbetrieb. Hierdurch eignet sich das erfindungsgemäße Batteriesystem für ein Fortbewegungsmittel, wie beispielsweise Straßen- bzw. Landfahrzeuge. Das Batteriesystem umfasst eine erste Vielzahl elektrochemischer Speicherzellen, welche auch als "Energiezellen" bezeichnet werden könnten, da ihr Fokus darin besteht, beispielsweise im Verhältnis zu ihrer Masse bzw. zu ihrem Volumen ein möglichst hohes Maß elektrochemischer Energie zu speichern. Weiter umfasst das erfindungsgemäße Batteriesystem eine zweite Vielzahl elektrischer Hochleistungszellen, welche jeweils eine geringere energetische Kapazität und einen geringeren Innenwiderstand als die elektrochemischen Speicherzellen aufweisen. Mit anderen Worten sind die Hochleistungszellen insbesondere dafür geeignet, kurzfristig hohe Leistungen bereitzustellen, wobei weniger Wert auf eine langfristige Bereitstellung der Leistungen liegt. Man könnte daher sagen, dass die Hochleistungszellen ein deutlich höheres Verhältnis von Nennleistung zu Energie (Kapazität) aufweisen als die erste Vielzahl elektrochemischer Speicherzellen. Weiter weist das Batteriesystem eine Ansteuereinheit auf, wobei die Ansteuereinheit eingerichtet ist, im Ansprechen auf eine Anforderung von Energie aus dem Batteriesystem, welche einen ersten Schwellenwert überschreitet, zumindest eine der Hochleistungszellen gemeinsam mit den elektrochemischen Energiezellen zur Energieabgabe zu verwenden, und im Ansprechen auf eine Anforderung von Energie aus dem Batteriesystem, welche einen zweiten Schwellenwert unterschreitet, zumindest eine der Hochleistungszellen mit elektrischer Energie zu versorgen (zu laden). Dabei kann die Strangspannung der ersten Vielzahl elektrochemischer Speicherzellen bei der Energieabgabe um die Ausgangsspannung der mindestens einen Hochleistungszelle erhöht werden, indem die mindestens eine Hochleistungszelle in Reihe zur ersten Vielzahl elektrochemischer Speicherzellen geschaltet wird. Der erste Schwellenwert kann beispielsweise ein oberer Schwellenwert sein, der durch eine Leistungsanforderung oberhalb einer mittels der ersten Vielzahl elektrochemischer Speicherzellen bereitstellbarer Leistung liegt. Solche Zustände können beispielsweise bei einem starken Beschleunigen auftreten. Der zweite Schwellenwert kann beispielsweise ein solcher Schwellenwert sein, bei welchem die erste Vielzahl elektrochemischer Speicherzellen hinreichend Leistungsreserven aufweist, um dauerhaft sowohl das Fortbewegungsmittel anzutreiben als auch zusätzliche elektrische Energie an die mindestens eine Hochleistungszelle abzuführen. Auf diese Weise wird ein für einen Dauerbetrieb ausgelegtes Batteriesystem agiler, wobei jedoch deutlich weniger zusätzliche Masse sowie deutlich weniger zusätzlicher Bauraum erforderlich sind.
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Die Unteransprüche zeigen bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung.
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Die Ansteuereinheit kann beispielsweise eingerichtet sein, im Ansprechen auf die Anforderung von Energie aus dem Batteriesystem, welche den zweiten Schwellenwert unterschreitet, zumindest eine der Hochleistungszellen mittels elektrochemischer Speicherzellen mit elektrischer Energie zu versorgen. Die elektrochemischen Speicherzellen können beispielsweise der ersten Vielzahl elektrochemischer Speicherzellen angehören. Mit anderen Worten wird elektrisch/elektrochemisch gespeicherte Energie innerhalb des erfindungsgemäßen Batteriesystems umgeschichtet, um die Hochleistungszellen auf einen vordefinierten Wert (z.B. vollständig) aufzuladen. Auf diese Weise kann eine schnellstmögliche Vorbereitung des erfindungsgemäßen Batteriesystems auf eine erneute Energieabgabe oberhalb des ersten Schwellenwertes erfolgen.
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Weiter kann die Ansteuereinheit eingerichtet sein, im Ansprechen auf die Anforderung von Energie aus dem Batteriesystem, welche einen dritten Schwellenwert unterschreitet, zumindest eine der Hochleistungszellen mittels kinetischer Energie eines Fortbewegungsmittels zu versorgen. Ein solcher Vorgang wird auch als "Bremsenergierückgewinnung" oder "Rekuperation" bezeichnet. Ein Laden der Hochleistungszellen im Zuge der Rekuperation kann dabei beispielsweise den Vorteil aufweisen, dass die Innenwiderstände und somit die zu erwartenden Verluste beim Laden der Hochleistungszelle geringer ausfallen als beim Laden der elektrochemischen Speicherzellen. Da die Rekuperation üblicherweise (von längeren Bergabfahrten einmal abgesehen) ohnehin nur kurzzeitige Leistung bereitstellt, kann auf diese Weise eine Vermeidung elektrischer Verluste in den elektrochemischen Speicherzellen den Wirkungsgrad des Batteriesystems bzw. des Fortbewegungsmittels erhöhen.
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Geeignete Technologien für die Hochleistungszellen sind beispielsweise Folienkondensatoren und/oder Elektrolytkondensatoren und/oder Supercaps und/oder elektrochemische Speicherzellen mit Kenngrößen, welche sich deutlich von denjenigen der ersten Vielzahl elektrochemischer Speicherzellen, welche als Batteriezellen ausgestaltet sein können, unterscheiden. Die vorgenannten Speichertechnologien sind erprobt und für den Einsatz in automobilen Anwendungen geeignet. Bevorzugt können die Hochleistungszellen eingerichtet sein, über Koppeleinheiten einem Strang der ersten Vielzahl elektrochemischer Speicherzellen in Reihe und/oder parallel hinzugeschaltet oder gegenüber dem Strang überbrückt zu werden. Auf diese Weise kann eine geladene Zelle bis zu ihrem Einsatz die Ladung halten bzw. die Ausgangsspannung und/oder den Ausgangsstrom des Batteriesystems je nach Bedarf kurzfristig erhöhen.
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Für die erste Vielzahl elektrochemischer Speicherzellen hat sich die Lithium Technologie, insbesondere die Lithium-Ionen- und/oder die Lithium-Polymer- und/oder die Lithiumsulfid-Technologie, als geeignet herausgestellt. Diese ermöglichen bei vergleichsweise geringer Masse eine hohe Energiedichte.
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Zusätzlich kann eine Vollbrücke als Koppeleinheit vorgesehen sein, welche die Hochleistungszelle(n) in einer ersten Polarität zur Energieabgabe und in einer zweiten Polarität zur Energieaufnahme mit der ersten Vielzahl elektrochemischer Speicherzellen verbindet. Die Steuerung der Vollbrücke kann beispielsweise betriebszustandsabhängig erfolgen. Ein Bordnetzenergiemanagementsystem oder ein Batteriemanagementsystem und/oder ein Motorsteuergerät können entsprechende Ansteuersignale bereitstellen oder zur Bereitstellung solcher Steuersignale beitragen. Die Verwendung von Vollbrücken ermöglicht daher eine flexible Verwendung der Hochleistungszellen im erfindungsgemäßen Batteriesystem. Bevorzugt ist das erfindungsgemäße Batteriesystem weiter eingerichtet, ein Betriebsstatussignal an eine Anzeigeeinheit eines Fortbewegungsmittels zu senden, welches Informationen über einen aktuellen Betriebszustand der elektrischen Hochleistungszellen und/oder einen aktuellen Ladezustand der elektrischen Hochleistungszellen umfasst. Beispielsweise kann lediglich die Tatsache angezeigt werden, dass die Hochleistungszellen derzeit geladen bzw. entladen werden. Zusätzlich kann ein Balkendiagramm aus Informationen generiert werden, um die abgegebene oder aufgenommene elektrische Leistung anzuzeigen. Dies kann beispielsweise in Form eines Prozentsatzes einer maximal aufnehmbaren bzw. abgebbaren elektrischen Leistung erfolgen. Zudem kann das Betriebsstatussignal Informationen umfassen, mittels welchen dem Anwender des erfindungsgemäßen Batteriesystems eine voraussichtliche Dauer bis zu einem vordefinierten Bereitschaftszustand der elektrischen Hochleistungsschwellen angezeigt wird. Beispielsweise kann während des Entladens angezeigt werden, wie viel Zeit verbleibt, bis eine Energieentnahme aus den elektrischen Hochleistungszellen eine vordefinierte Leistung unterschreiten wird. Während eines Ladezustands kann beispielsweise die Zeit angezeigt werden, ab welcher ein sinnvoller Einsatz der elektrischen Hochleistungszellen erneut stattfinden kann. Alternativ oder zusätzlich kann die Zeit bis zur vollständigen Ladung der elektrischen Hochleistungszellen angezeigt oder der Ladezustand (State of Charge, SOC) in Form eines Balkendiagramms angezeigt werden. Alternativ oder zusätzlich kann angezeigt werden, wie lange eine voraussichtliche Leistungsabgabe eines vordefinierten Betrages dauern könnte, wenn diese zum aktuellen Zeitpunkt angefordert würde. Auf diese Weise kann der Anwender in Abhängigkeit des Betriebsstatussignals sein Fahrverhalten, insbesondere die Planung von Überholmanövern, anpassen.
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Vorgenannte Schwellenwerte für die Anforderung von Energie aus dem Batteriesystem können beispielsweise einen Beschleunigungsvorgang und/oder einen Überholvorgang des Fortbewegungsmittels einer bestimmten Beschleunigung kennzeichnen. Im Gegensatz dazu kann der zweite Schwellenwert einen Teillastbetrieb des Fortbewegungsmittels kennzeichnen, in welchem hinreichende Leistungsreserven zur Ladung der elektrischen Hochleistungszellen bestehen.
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Gemäß einem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Fortbewegungsmittel vorgeschlagen, welches zumindest teilweise elektrisch antreibbar ist. Dieses umfasst ein Batteriesystem, wie es oben im Detail beschrieben worden ist. Mit anderen Worten ist ein erfindungsgemäßes Batteriesystem als Traktionsbatterie für das Fortbewegungsmittel vorgesehen. Die Merkmale, Merkmalskombinationen und die in Verbindung mit diesen entstehenden Vorteile ergeben sich derart ersichtlich aus dem in Verbindung mit dem erstgenannten Erfindungsaspekt gemachten Ausführungen, dass zur Vermeidung von Wiederholungen auf die diesbezüglichen Ausführungen verwiesen werden darf.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung unter Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen im Detail beschrieben. In den Zeichnungen ist:
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1 ein Prinzipschaltbild eines Batteriesystems;
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2 eine Darstellung üblicher Zellenleistungen in Abhängigkeit ihrer jeweiligen energetischen Kapazität;
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3 ein Prinzipschaltbild eines Batteriedirektkonverters;
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4 ein Schaubild zu Ausgangsspannungen eines Batteriedirektkonverters in Abhängigkeit der verwendeten Anzahl der Batteriemodule;
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5 ein Prinzipschaltbild eines Traktionssystems mit einem erfindungsgemäßen Batteriesystem;
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6 ein Prinzipschaltbild eines Batteriemoduls mit Hochleistungszellen und umpolbarer Ausgangsspannung;
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7 ein Prinzipschaltbild eines Batteriedirektkonverters, welcher aus Batteriemodulen mit Hochenergiezellen und aus Batteriemodulen mit Hochleistungszellen und umpolbarer Ausgangsspannung besteht; und
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8 ein Schaubild eines Ausführungsbeispiels einer Anzeigeeinheit, wie sie zur Realisierung der vorliegenden Erfindung Verwendung finden könnte.
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Ausführungsformen der Erfindung
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5 zeigt ein Prinzipschaltbild eines Antriebssystems 1, das auf der in 1 dargestellten Anordnung basiert. Entgegen dem in 1 dargestellten Speichersystem 3 wurde die in Verbindung mit 3 dargestellte Anordnung in Form eines Batteriedirektkonverters 30 verwendet. Die Spannung des Gleichspannungszwischenkreises zwischen dem Elektromotor als Traktionsantrieb 14 und dem Batteriedirektkonverter 30 kann in diskreten Stufen zwischen 0 V und der maximal möglichen Ausgangsspannung des aus den Batteriemodulen 31, 32, 33 und 34 bestehenden Strangs eingestellt werden, die dann erreicht wird, wenn alle Batteriemodule 31, 32, 33, 34 zugeschaltet sind. Der Aufbau der Batteriemodule 32, 33 wird in Verbindung mit 6 im Detail erläutert.
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6 zeigt den prinzipiellen Aufbau der Batteriemodule 32, 33, welche in einem erfindungsgemäßen Antriebssystem 1 eingesetzt werden können. Ein Zellüberwachungsschaltkreis (Cell Supervision Circuit, CSC) 60 ist mit einer aus den Elementen V1, D1, V2, D2, V4, D4, V5, D5 bestehenden Vollbrückenschaltung mit den beiden Polen (Pluspol +, Minuspol –) elektrisch verbunden. Die Ausgangsspannung eines solchen Batteriemoduls 32, 33 kann die Spannungswerte 0 V (bei einer Überbrückung der Batteriezellen mittels der Vollbrücke), die positive Summe der Einzelspannungen der Batteriezellen 10, 11, 12, 13 des Batteriemoduls 32, 33 und die negative Summe der Einzelspannungen der Batteriezellen 10, 11, 12, 13 des Batteriemoduls 32, 33 annehmen. Dies stellt einen Unterschied zu den Standard-Modulen 31, 32, 33, 34 des Batteriedirektkonverters 30 aus 3 dar.
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7 zeigt prinzipiell, wie ein oder mehr der in 6 dargestellten Batteriemodule 32, 33 mit Hochleistungszellen 71, 72 bzw. mit Batteriemodulen 32, 33, umfassend Hochleistungszellen 71, 72, und umpolbarer Ausgangsspannung in den Batteriedirektkonverter 70 eingefügt werden. Im normalen Fahrbetrieb bei Leistungsanforderungen, die im Dauerbetrieb der Batteriemodule 32, 33 darstellbar sind, werden die Hochleistungszellen 71, 72 durch die in 6 dargestellten leistungselektronischen Schalter V1, V2, V4, V5 überbrückt und sind somit nicht an der Bereitstellung elektrochemischer Energie für den Antrieb beteiligt. Fordert der Fahrer des Fortbewegungsmittels die Bereitstellung von mehr Drehmoment bzw. einer erhöhten Leistung an, als mit den Energiezellen umfassenden Batteriemodulen 32, 33 realisierbar ist, werden die Hochleistungszellen 71, 72 über die Leistungselektronik V1, D1, V2, D2, V4, D4, V5, D5 der entsprechenden Batteriemodule zugeschaltet und die Leistung des Gesamtsystems 70 dadurch erhöht. Dem Fahrer wird dieser auch als "Boost-Modus" zu bezeichnende Betriebszustand im Cockpit angezeigt, damit er sich darauf einstellen kann, dass diese erhöhte Leistung nur für einen begrenzten Zeitraum (z.B. für 5 bis 50 Sekunden, insbesondere 10 bis 30 Sekunden, bevorzugt ca. 20 Sekunden) bereitgestellt werden kann. Sind die Hochleistungszellen 71, 72 entladen, werden diese Zellen mit der zugehörigen Elektronik wieder überbrückt und dem Fahrer steht nur noch die Leistung der Energiezellen umfassenden Batteriemodule 32, 33 zur Verfügung. Sobald der Fahrer über das Fahrpedal weniger Leistung fordert, als mit den Energiezellen umfassenden Batteriemodulen 32, 33 aktuell darstellbar wäre, kann der Nachladevorgang der Hochleistungszellen 71, 72 umfassenden Batteriemodul 32, 33 eingeleitet werden, indem die Hochleistungszellen 71, 72 über die Leistungselektronik in umgepolter Richtung zugeschaltet werden, wobei das jeweilige Batteriemodul 32, 33 die negative Summe der Einzelspannungen der elektrischen Speicher an den Terminals der Hochleistungszellen 71, 72 bzw. des Hochleistungszellen 71, 72 umfassenden Batteriemoduls 32, 33 abgibt. Dadurch werden die Hochleistungszellen 71, 72 mit dem aktuellen Fahrstrom geladen. Sobald die Hochleistungszellen 71, 72 vollgeladen sind bzw. den gewünschten maximalen Ladezustand aufweisen, werden sie von der Leistungselektronik V1, D1, V2, D2, V4, D4, V5, D5 wieder überbrückt und beteiligen sich nicht an der Bereitstellung der elektrischen Energie für den Fahrbetrieb. Dem Fahrer kann über das Cockpit signalisiert werden, dass der Boost-Modus wieder abgerufen werden kann. Zusätzlich können die Hochleistungszellen 71, 72 natürlich auch in Betriebssituationen aufgeladen werden, indem die Gesamtbatterie mit einem Ladestrom betrieben wird, also zum Beispiel bei Bergabfahrten oder während der Bremsenergierückgewinnung. Anschließend können die Hochleistungszellen 71, 72 in identischer Polung wie die Batteriemodule 32, 33 mit Energiezellen zugeschaltet und gegebenenfalls erneut verwendet werden. Auf diese Weise kann dem Fahrer ein Antrieb bereitgestellt werden, der deutlich agiler auf Drehmomentanforderungen des Fahrers reagiert, als die bisher bekannten Systeme.
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8 zeigt eine schematische Ansicht eines Kombiinstruments 80 als Anzeigeeinheit, welche eingerichtet ist, den erfindungsgemäßen Boost-Modus einem Anwender eines erfindungsgemäßen Fortbewegungsmittels anzuzeigen. Zwischen einem Geschwindigkeitsmesser 81 und einem Drehzahlmesser 82 ist ein Balkendiagramm dargestellt, welcher Balken 83a, 83b, 83c, 83d, 83e sowie den Schriftzug "BOOST" 84 und eine digitale Anzeige 85 umfasst. Die Balken 83a bis 83e stehen dabei bei vollständiger Erleuchtung für einen vollständig geladenen Zustand der Hochleistungszellen 71, 72. Mit abnehmendem Ladezustand werden die Balken 83a bis 83e in umgekehrter Richtung ihrer Länge entsprechend deaktiviert, bis sie bei vollständig entladenen Hochleistungszellen 71, 72 vollständig erlöschen. Sofern Energie aus den Hochleistungszellen 71, 72 entnommen wird, wird der Schriftzug "BOOST" 84 eingeblendet und/oder intermittierend angezeigt bzw. in seiner optischen Darstellung verändert. Zur Orientierung des Fahrers werden durch die Digitalanzeige 85 zum Beispiel 15 Sekunden verbleibende Leistungsfähigkeit der Hochleistungszellen 71, 72 angezeigt. Sofern sich das Fortbewegungsmittel nicht im Boost-Modus befindet, kann die Digitalanzeige 85 verwendet werden, um die verbleibenden Sekunden bis zu einer vollständigen Ladung der Hochleistungszellen 71, 72 anzuzeigen. Die Bewertung des Betriebszustandes des erfindungsgemäßen Batteriesystems 3 bzw. des Boost-Modus' ist mitunter abhängig von der Temperatur, vom Ladezustand sowie vom Alterungszustand des Batteriesystems 3 bzw. seiner Energiespeicher 10, 11, 12, 13, 71, 72, weshalb auch die Ermittlung und Anzeige des Betriebszustandes diese Abhängigkeiten berücksichtigt. Sofern der Fahrer nicht die maximal verfügbare Leistung der Hochleistungszellen 71, 72 anfordert, kann die Anzeige 83a bis 83e, 84, 85 dieser aktuellen Leistungsanforderung angepasst werden. Um eine adäquate Anzeige des Betriebszustandes vornehmen zu können, kann zum Beispiel eine Modell-basierte Batteriezustandserkennung und Prädiktion eingesetzt werden. Wird auf diese Weise die minimale Zeitdauer ermittelt, mit der das Batteriesystem die Boost-Funktion bei vollem Leistungsabruf mindestens realisieren kann, kann diese Zeitdauer wie abgebildet oder durch eine alternative geeignete Darstellung mitgeteilt werden. Das beschriebene Anzeigekonzept kann den Fahrer über die grundsätzliche Verfügbarkeit der Boost-Funktion sowie über Detailinformationen bezüglich des Betriebs und der Einsatzbereitschaft der Boost-Funktion informieren. Da eine Einschätzung der aktuellen Leistungsfähigkeit des Fortbewegungsmittels in engem Zusammenhang mit der Fahrsicherheit steht, wird durch die vorliegende Erfindung die Verkehrssicherheit in Verbindung mit elektrisch antreibbaren Fahrzeugen erheblich erhöht. Auch wenn die erfindungsgemäßen Aspekte und vorteilhaften Ausführungsformen anhand der in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungsfiguren erläuterten Ausführungsbeispiele im Detail beschrieben worden sind, sind für den Fachmann Modifikationen und Kombinationen von Merkmalen der dargestellten Ausführungsbeispiele möglich, ohne den Bereich der vorliegenden Erfindung zu verlassen, deren Schutzbereich durch die beigefügten Ansprüche definiert wird.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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