DE102015003122A1 - Motor vehicle with a battery assembly and method for operating a battery assembly - Google Patents

Motor vehicle with a battery assembly and method for operating a battery assembly Download PDF

Info

Publication number
DE102015003122A1
DE102015003122A1 DE102015003122.8A DE102015003122A DE102015003122A1 DE 102015003122 A1 DE102015003122 A1 DE 102015003122A1 DE 102015003122 A DE102015003122 A DE 102015003122A DE 102015003122 A1 DE102015003122 A1 DE 102015003122A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
battery
lithium
motor vehicle
voltage
lead
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
DE102015003122.8A
Other languages
German (de)
Inventor
Josef Winkler
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Audi AG
Original Assignee
Audi AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Audi AG filed Critical Audi AG
Priority to DE102015003122.8A priority Critical patent/DE102015003122A1/en
Publication of DE102015003122A1 publication Critical patent/DE102015003122A1/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60RVEHICLES, VEHICLE FITTINGS, OR VEHICLE PARTS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B60R16/00Electric or fluid circuits specially adapted for vehicles and not otherwise provided for; Arrangement of elements of electric or fluid circuits specially adapted for vehicles and not otherwise provided for
    • B60R16/02Electric or fluid circuits specially adapted for vehicles and not otherwise provided for; Arrangement of elements of electric or fluid circuits specially adapted for vehicles and not otherwise provided for electric constitutive elements
    • B60R16/03Electric or fluid circuits specially adapted for vehicles and not otherwise provided for; Arrangement of elements of electric or fluid circuits specially adapted for vehicles and not otherwise provided for electric constitutive elements for supply of electrical power to vehicle subsystems or for
    • B60R16/033Electric or fluid circuits specially adapted for vehicles and not otherwise provided for; Arrangement of elements of electric or fluid circuits specially adapted for vehicles and not otherwise provided for electric constitutive elements for supply of electrical power to vehicle subsystems or for characterised by the use of electrical cells or batteries
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/05Accumulators with non-aqueous electrolyte
    • H01M10/052Li-accumulators
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/06Lead-acid accumulators
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/42Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
    • H01M10/4207Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells for several batteries or cells simultaneously or sequentially
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M16/00Structural combinations of different types of electrochemical generators
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02JCIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/14Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries for charging batteries from dynamo-electric generators driven at varying speed, e.g. on vehicle
    • H02J7/1423Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries for charging batteries from dynamo-electric generators driven at varying speed, e.g. on vehicle with multiple batteries
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M2220/00Batteries for particular applications
    • H01M2220/20Batteries in motive systems, e.g. vehicle, ship, plane
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02JCIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J2310/00The network for supplying or distributing electric power characterised by its spatial reach or by the load
    • H02J2310/40The network being an on-board power network, i.e. within a vehicle
    • H02J2310/46The network being an on-board power network, i.e. within a vehicle for ICE-powered road vehicles
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10Energy storage using batteries

Abstract

Kraftfahrzeug (1) mit einer Batterieanordnung (2), umfassend eine Bleibatterie (9), deren negative Elektrode (18) mit einem Massepotential (7) verbunden ist, und eine Lithium-Ionen-Batterie (10), deren positive Elektrode (19) mit der positiven Elektrode (17) der Bleibatterie (9) verbunden ist und deren Leerlaufspannung im vollständig geladenen Zustand größer als die Ladespannung der Bleibatterie (9) ist, wobei wenigstens ein Verbraucher (3, 4, 5) des Kraftfahrzeugs (1) an die Batterieanordnung (2) angeschlossen ist, wobei die Batterieanordnung (2) weiteren Energiespeicher (11), dessen negative Elektrode (22) mit dem Massepotential (7) verbunden ist, und eine Umschalteinrichtung (12) umfasst, mittels derer die negative Elektrode (20) der Lithium-Ionen-Batterie (10) beim Eintreten wenigstens eines von einem oder mehreren Zuschaltereignissen an eine positive Elektrode (21) des weiteren Energiespeichers (11) und beim Eintreten wenigstens eines von einem oder mehreren Rückschaltereignissen gegen das Massepotential (7) umschaltbar ist.Motor vehicle (1) with a battery arrangement (2), comprising a lead-acid battery (9) whose negative electrode (18) is connected to a ground potential (7), and a lithium-ion battery (10), whose positive electrode (19) is connected to the positive electrode (17) of the lead-acid battery (9) and whose open circuit voltage in the fully charged state is greater than the charging voltage of the lead-acid battery (9), wherein at least one consumer (3, 4, 5) of the motor vehicle (1) to the Battery arrangement (2) is connected, wherein the battery assembly (2) further energy storage (11) whose negative electrode (22) is connected to the ground potential (7), and a switching device (12) by means of which the negative electrode (20) the lithium-ion battery (10) upon the occurrence of at least one of one or more connection events to a positive electrode (21) of the further energy store (11) and at least one of one or more downshift event sen against the ground potential (7) is switchable.

Description

Die Erfindung betrifft ein Kraftfahrzeug mit einer Batterieanordnung, umfassend eine Bleibatterie, deren negative Elektrode mit einem Massepotential verbunden ist, und eine Lithium-Ionen-Batterie, deren positive Elektrode mit der positiven Elektrode der Bleibatterie verbunden ist und deren Leerlaufspannung im vollständig geladenen Zustand größer als die Ladespannung der Bleibatterie ist, wobei wenigstens ein Verbraucher des Kraftfahrzeugs an die Batterieanordnung angeschlossen ist. Daneben betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Betrieb einer Batterieanordnung eines Kraftfahrzeugs.The invention relates to a motor vehicle with a battery assembly, comprising a lead-acid battery whose negative electrode is connected to a ground potential, and a lithium-ion battery whose positive electrode is connected to the positive electrode of the lead-acid battery and the open-circuit voltage in the fully charged state greater than the charging voltage of the lead-acid battery is, wherein at least one consumer of the motor vehicle is connected to the battery assembly. In addition, the invention relates to a method for operating a battery assembly of a motor vehicle.

Moderne Fahrzeuge weisen eine zunehmende Anzahl von Verbrauchern, wie z. B. Riemenstartergeneratoren oder Turbolader, auf, die in einer sehr kurzen Zeit hohe Ströme von bis zu mehreren hundert Ampere benötigen. Ebenso werden vermehrt neue Rekuperationsverfahren in Kraftfahrzeugen eingesetzt, was eine Zunahme an Lade- und Entladezyklen mit sich zieht. Herkömmliche Bleibatterien werden den Anforderungen dieser Technologien nicht gerecht.Modern vehicles have an increasing number of consumers, such. As belt starter generators or turbochargers, which require high currents of up to several hundred amps in a very short time. Likewise, new recuperation methods are increasingly used in motor vehicles, which entails an increase in charging and discharging cycles. Conventional lead acid batteries do not meet the requirements of these technologies.

Es sind daher Batterieanordnungen bekannt, die eine Bleibatterie mit einer parallel geschalteten Lithium-Ionen-Batterie umfassen, wobei die Leerlaufspannung der Lithium-Ionen-Batterie im vollständig geladenen Zustand größer ist als die Ladespannung der Bleibatterie. So wird erreicht, dass die Lithium-Ionen-Batterie nur teilgeladen ist, wenn die Bleibatterie nahezu vollständig geladen ist. Im Falle einer Spannungserhöhung durch Rekuperation ist die Ladeakzeptanz der Lithium-Ionen-Batterie damit ungleich höher als jene der Bleibatterie.There are therefore known battery arrangements comprising a lead-acid battery with a parallel-connected lithium-ion battery, wherein the open-circuit voltage of the lithium-ion battery in the fully charged state is greater than the charging voltage of the lead-acid battery. This ensures that the lithium-ion battery is only partially charged when the lead-acid battery is almost fully charged. In the case of a voltage increase by recuperation, the charge acceptance of the lithium-ion battery is thus much higher than that of the lead-acid battery.

Die DE 10 2012 007 575 B3 offenbart eine Energiespeicheranordnung mit wenigstens einem mehrere auf Blei basierende Speicherzellen aufweisenden ersten Energiespeicher und einem zu diesem parallel zuschaltbaren zweiten Energiespeicher, welcher aus einer Kombination verschiedener auf Lithium, Lithium-Titanat, Lithium-Eisen-Phosphor oder einer Nickel-Metallhydrid-Verbindung basierender Speicherzellen gebildet ist. Zusätzlich kann in Reihe zu den Speicherzellen ein Kondensator, insbesondere ein Doppelschichtkondensator, geschaltet sein.The DE 10 2012 007 575 B3 discloses an energy storage device having at least one plurality of lead-based memory cells having first energy storage and a parallel to this switchable second energy storage, which formed from a combination of different based on lithium, lithium titanate, lithium-iron-phosphorus or a nickel-metal hydride compound memory cells is. In addition, a capacitor, in particular a double-layer capacitor, can be connected in series with the memory cells.

Da Lithium-Ionen-Batterien jedoch bei niedrigen Außentemperaturen einen starken Anstieg des Innenwiderstandes aufweisen, haben herkömmliche Batterieanordnungen den Nachteil, dass ihre Leistung bei hohen Lastenforderungen erheblich von äußeren Umweltbedingungen abhängig ist.However, since lithium-ion batteries exhibit a large increase in internal resistance at low outside temperatures, conventional battery arrangements have the disadvantage that their performance is heavily dependent on external environmental conditions at high load requirements.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein verbessertes Kraftfahrzeug mit einer Batterieanordnung anzugeben, die in einer größeren Zahl von Betriebsfällen verlässlich einsetzbar ist.The invention is therefore based on the object to provide an improved motor vehicle with a battery assembly that can be reliably used in a larger number of operating cases.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe bei einem Kraftfahrzeug der eingangs genannten Art dadurch gelöst, dass die Batterieanordnung einen weiteren Energiespeicher, dessen negative Elektrode mit dem Massepotential verbunden ist, und eine Umschalteinrichtung umfasst, mittels derer die negative Elektrode der Lithium-Ionen-Batterie beim Eintreten wenigstens eines von einem oder mehreren Zuschaltereignissen an eine positive Elektrode des weiteren Energiespeichers und beim Eintreten wenigstens eines von einem oder mehreren Rückschaltereignissen gegen das Massepotential umschaltbar ist.According to the invention, this object is achieved in a motor vehicle of the type mentioned above in that the battery arrangement comprises a further energy store whose negative electrode is connected to the ground potential, and a switching device by means of which the negative electrode of the lithium-ion battery at least one is switchable from one or more Zuschaltereignissen to a positive electrode of the further energy storage and at the occurrence of at least one of one or more switch-back events against the ground potential.

Der Erfindung liegt die Überlegung zugrunde, die Spannung des zu der Bleibatterie parallel geschalteten, die Lithium-Ionen-Batterie umfassenden Schaltungszweigs, bedarfsabhängig zu erhöhen. Dazu wird in Abhängigkeit wenigstens eines Zuschaltereignisses der weitere Energiespeicher in Reihe zur Lithium-Ionen-Batterie geschaltet, so dass sich deren Spannungen addieren. Analog dazu kann bei wenigstens einem Rückschaltereignis, im einfachsten Fall also dem Wegfall des Zuschaltereignisses, die Batterieanordnung wieder in den ursprünglichen Zustand zurückversetzt werden, so dass nur noch die Lithium-Ionen-Batterie und die Bleibatterie parallel zueinander geschaltet sind.The invention is based on the consideration, the voltage of the lead-acid battery connected in parallel, the lithium-ion battery comprehensive circuit branch, as needed, to increase. For this purpose, the further energy store is connected in series with the lithium-ion battery as a function of at least one switch-on event, so that their voltages add up. Similarly, in at least one downshift event, in the simplest case so the elimination of the Zuschaltereignisses, the battery assembly can be restored to its original state, so that only the lithium-ion battery and the lead-acid battery are connected in parallel.

Für die beschriebenen Schaltaufgaben ist die Umschalteinrichtung vorgesehen, welche einen mechanischen Umschalter aufweisen kann, jedoch bevorzugt eine an sich aus dem Stand der Technik bekannte Anordnung mehrerer Leistungshalbleiterschalter aufweist. Darüber hinaus ist es besonders zweckmäßig, wenn die Umschalteinrichtung eine Steuerungseinrichtung umfasst, welche dazu ausgebildet ist, das Eintreten von Zuschaltereignissen und Rückschaltereignissen zu erkennen und die Schalterelemente zu steuern.For the described switching tasks, the switching device is provided, which may have a mechanical switch, but preferably has a known per se from the prior art arrangement of multiple power semiconductor switch. In addition, it is particularly expedient if the switching device comprises a control device which is designed to detect the occurrence of switch-on events and switch-back events and to control the switch elements.

Die Zuschaltereignisse und die Rückschaltereignisse werden dabei so gewählt, dass sie Betriebszustände abdecken, in welchen eine erhöhte Ausgangsspannung der Lithium-Ionen-Batterie benötigt wird. Dies kann insbesondere Fälle betreffen, in denen durch eine niedrige Außentemperatur, insbesondere unterhalb des Gefrierpunkts, der Innenwiderstand der Lithium-Ionen-Batterie so stark zugenommen hat, dass bei der Abgabe hoher Ströme einen erheblichen Spannungseinbruch an ihrer positiven Elektrode auftritt. Zweckmäßig zu wählende Betriebsfälle werden im Weiteren detaillierter beschrieben.The connection events and the switch-back events are selected so that they cover operating conditions in which an increased output voltage of the lithium-ion battery is required. This may in particular relate to cases in which due to a low outside temperature, in particular below freezing, the internal resistance of the lithium-ion battery has increased so much that when high currents are discharged, a significant voltage dip occurs at its positive electrode. Operational cases to be suitably selected will be described in more detail below.

Vorteilhafterweise kann mit einem erfindungsgemäßen Fahrzeug ein Betrieb besonders stromintensiver Verbraucher in einer großen Anzahl von Betriebszuständen ermöglicht werden. Dabei müssen diese Betriebszustände lediglich durch geeignete Sensoren erfasst und durch die Steuerungseinrichtung erkannt werden. Durch das Zuschalten des weiteren Energiespeichers können so insbesondere temperaturbedingte Spannungseinbrüche der Lithium-Ionen-Batterie ausgeglichen oder zumindest abgemildert werden, so dass auch in diesen Fällen eine kurzfristige Belastung der Bleibatterie und eine damit verbundene Zyklisierung verhindert wird.Advantageously, with a vehicle according to the invention an operation of particularly electricity-intensive consumers in a large number of operating conditions are made possible. These operating conditions must be detected only by suitable sensors and detected by the control device. By connecting the further energy storage so particular temperature-induced voltage dips of the lithium-ion battery can be compensated or at least mitigated, so that even in these cases a short-term load on the lead-acid battery and an associated cyclization is prevented.

Eine bevorzugte Ausführung sieht vor, dass ein Zuschaltereignis ein Unterschreiten eines ersten Spannungsschwellwertes und/oder ein Rückschaltereignis ein Überschreiten eines, insbesondere größer als der erste Spannungsschwellwert gewählten, zweiten Spannungsschwellwertes durch die Spannung an der positiven Elektrode der Bleibatterie ist. Mithin wird vorgeschlagen, die Spannung an der positiven Elektrode der Bleibatterie zu erfassen und aus einem Unterschreiten eines ersten Spannungsschwellwertes ein Zuschaltereignis zu erkennen. Es kann so mittelbar der Innenwiderstand der Batterieanordnung erfasst und bei dessen Ansteigen der weitere Energiespeicher zugeschaltet werden. Analog dazu wird ein Überschreiten eines zweiten Spannungsschwellwertes als Rückschaltereignis gewertet, wobei es besonders sinnvoll ist, den zweiten Spannungsschwellwert oberhalb des ersten Spannungsschwellwertes zu wählen, so dass ein Hystereseverhalten erzielt wird, welches ein Oszillieren zwischen dem Zuschaltereignis und dem Rückschaltereignis verhindert. Selbstverständlich kann die Spannung an der positiven Elektrode der Bleibatterie auch aus anderen Spannungen, insbesondere jener an der positiven Elektrode der Lithium-Ionen-Batterie oder an weiteren Stellen eines Bordnetzes des Kraftfahrzeuges, welche elektrisch leitend mit der positiven Elektrode der Bleibatterie verbunden sind, abgeleitet werden. Vorteilhafterweise werden durch diese Ausführungen somit sämtliche Fälle, in denen die Spannung an der positiven Elektrode der Bleibatterie ein kritisches Maß, nämlich den ersten Spannungsschwellwert, unterschreitet, abgedeckt und durch das Zuschalten des weiteren Energiespeichers behandelt.A preferred embodiment provides that a connection event is a falling below a first Spannungsschwellwertes and / or a reset event is exceeded, in particular greater than the first voltage threshold selected, second voltage threshold by the voltage at the positive electrode of the lead-acid battery. It is therefore proposed to detect the voltage at the positive electrode of the lead-acid battery and to detect a turn-on event from a drop below a first voltage threshold value. It can thus indirectly detected the internal resistance of the battery assembly and be switched on the increase of the further energy storage. Analogously thereto, exceeding a second voltage threshold value is rated as a downshift event, wherein it is particularly expedient to select the second voltage threshold value above the first voltage threshold value, so that a hysteresis behavior is achieved which prevents oscillation between the switch-on event and the switch-back event. Of course, the voltage at the positive electrode of the lead-acid battery can also be derived from other voltages, in particular those at the positive electrode of the lithium-ion battery or at other locations of an electrical system of the motor vehicle, which are electrically connected to the positive electrode of the lead-acid battery , Advantageously, these embodiments thus cover all cases in which the voltage at the positive electrode of the lead-acid battery falls below a critical level, namely the first voltage threshold, and is treated by connecting the further energy store.

Es kann ferner bei einem erfindungsgemäßen Kraftfahrzeug vorgesehen sein, dass ein Zuschaltereignis ein Überschreiten eines ersten Stromschwellwertes und/oder ein Rückschaltereignis ein Unterschreiten eines, insbesondere kleiner als der erste Stromschwellwert gewählten, zweiten Stromschwellwertes durch den von der Batterieanordnung an die an sie angeschlossenen Verbraucher abgegebenen Strom ist. Es kann also alternativ oder zusätzlich auch vorgesehen sein, dass die Stromstärke, welche von der Batterieanordnung bereitgestellt wird, die Notwendigkeit eines Zuschaltens des weiteren Energiespeichers indiziert, während der erste Stromschwellwert überschritten wird. Es wird also über einen geringen Außenwiderstand der Batterieanordnung darauf geschlossen, dass die an den Verbrauchern anliegende Spannung erhöht werden soll. Analog kann beim Unterschreiten des zweiten Stromschwellwertes ein Rückschaltereignis ausgelöst werden. Dabei kann der erste Stromschwellwert mit dem zweiten Stromschwellwert identisch sein, es wird allerdings bevorzugt, dass der zweite Stromschwellwert kleiner als der erste Stromschwellwert gewählt ist, um wie bezüglich des Spannungsschwellwerts erläutert ein Hystereseverhalten zu realisieren.It can also be provided in a motor vehicle according to the invention that a connection event exceeding a first current threshold and / or a switch-off event falls below a, selected in particular smaller than the first current threshold, second current threshold by the output from the battery assembly to the consumers connected to them stream has. Thus, alternatively or additionally, it may also be provided that the current intensity which is provided by the battery arrangement indicates the necessity of connecting the further energy store, while the first current threshold value is exceeded. It is therefore concluded via a low external resistance of the battery assembly that the voltage applied to the load voltage should be increased. Similarly, a downshift event can be triggered when the second current threshold value is undershot. In this case, the first current threshold value can be identical to the second current threshold value, but it is preferred that the second current threshold value is selected smaller than the first current threshold value in order to realize a hysteresis behavior as explained with respect to the voltage threshold value.

Es ist bei einem erfindungsgemäßen Kraftfahrzeug des Weiteren vorteilhaft, wenn ein Zuschaltereignis das Aktivieren und/oder ein Rückschaltereignis das Deaktivieren wenigstens eines Verbrauchers, insbesondere eines Turboladers und/oder eines Startergenerators, ist. Es wird somit insbesondere das Einschalten und/oder Ausschalten des Verbrauchers für das Zuschalten des weiteren Energiespeichers verwendet. Als Verbraucher kommen dabei insbesondere solche in Betracht, die kurzfristig einen sehr hohen Strom der Batterieanordnung aufnehmen, wie beispielsweise Turbolader oder Startergeneratoren, insbesondere Riemenstartergeneratoren. Da bei modernen Kraftfahrzeugen der Betriebszustand, also auch das Aktivieren und/oder Deaktivieren von Verbrauchern, häufig als Information auf einem Fahrzeugbussystem bereitsteht, kann so vorteilhafterweise der Bedarf eines Zuschaltens des weiteren Energiespeichers sehr einfach erkannt werden.It is further advantageous in a motor vehicle according to the invention if a connection event is the activation and / or a switch-back event the deactivation of at least one consumer, in particular a turbocharger and / or a starter generator. It is thus used in particular switching on and / or off the consumer for the connection of the other energy storage. As consumers, in particular those come into consideration, the short term record a very high power of the battery assembly, such as turbocharger or starter generators, especially belt starter generators. Since in modern motor vehicles, the operating state, including the activation and / or deactivation of consumers, often as information on a vehicle bus system is ready, so advantageously the need for connecting the other energy storage can be easily detected.

Es ist bei einem solchen Kraftfahrzeug besonders vorteilhaft, wenn die für den Zeitpunkt seines Zuschaltens vorgesehene Betriebsspannung des weiteren Energiespeichers größer als ein Spannungseinbruch, der im Zeitpunkt des Einschaltens des Verbrauchers an der positiven Elektrode der Bleibatterie auftritt, gewählt ist. Es ist also zweckmäßig, bei bekannten Verbrauchern die über die Leerlaufspannung des weiteren Energiespeichers so auszulegen, dass der von ihnen verursachte Spannungseinbruch wenigstens kompensiert wird.It is particularly advantageous in such a motor vehicle when the operating voltage of the further energy store provided for the time of its connection is selected to be greater than a voltage dip which occurs at the time the consumer is switched on at the positive electrode of the lead battery. It is therefore expedient, in the case of known consumers, to design that via the no-load voltage of the further energy store so that the voltage drop caused by them is at least compensated.

Die Dimensionierung des weiteren Energiespeichers hängt auch von der Spannung des Bordnetzes ab. Bei einem 12-V-Bordnetz ist es daher besonders vorteilhaft, wenn der weitere Energiespeicher dazu ausgebildet ist, beim Zuschalten eine Spannung zwischen 1,0 und 3,7 V, bevorzugt zwischen 1,5 und 3,0 V, bereitzustellen. Es ist besonders zweckmäßig, wenn er eine Nennkapazität von wenigstens 2500 As, bevorzugt 3500 As, aufweist. Es ist ferner besonders vorteilhaft, wenn der weitere Energiespeicher so ausgebildet ist, dass ausgehend von einem aufgeladenen Zustand in einer jeweiligen Konfiguration der Batterieanordnung seine Betriebsspannung nach Abgabe einer Ladung von bis zu 2000 As, bevorzugt bis zu 2700 As, ohne zwischenzeitliches Nachladen um höchstens 1,0 V reduziert ist. Vorteilhafterweise können so bei mehreren Zuschaltereignissen (z. B. dreimaliges Zuschalten für jeweils 3 s bei einer mittleren Stromabgabe von 300 A) Spannungseinbrüche ohne erneutes Zwischenladen kompensiert werden.The dimensioning of the further energy storage also depends on the voltage of the electrical system. In the case of a 12 V vehicle electrical system, it is therefore particularly advantageous if the further energy store is designed to provide a voltage between 1.0 and 3.7 V, preferably between 1.5 and 3.0 V, during connection. It is particularly useful if it has a nominal capacity of at least 2500 Ås, preferably 3500 Ås. It is also particularly advantageous if the further energy store is designed such that, starting from a charged state in a respective configuration of the battery arrangement, its operating voltage after delivery of a charge of up to 2000 As, preferably up to 2700 As, without intermediate Reloading is reduced by a maximum of 1.0V. Advantageously, voltage drops can thus be compensated without renewed intermediate charging in the case of several switch-on events (for example three times switching on for 3 s each with an average current output of 300 A).

Es ist bei einem erfindungsgemäßen Kraftfahrzeug besonders vorteilhaft, wenn der weitere Energiespeicher eine weitere Lithium-Ionen-Batterie ist. Dabei kann jene Lithium-Ionen-Batterie, deren negative Elektrode an eine positive Elektrode dieser weiteren Lithium-Ionen-Batterie und gegen das Massepotential umschaltbar ist, auch als erste Lithium-Ionen-Batterie bezeichnet werden. Es wird dabei bevorzugt, wenn die weitere Lithium-Ionen-Batterie genau eine Lithium-Ionen-Zelle umfasst. Insbesondere bei 12-V-Bordnetzen wird das Vorsehen genau einer Lithium-Ionen-Zelle eine zweckmäßige Erhöhung der Spannung an der positiven Elektrode der Lithium-Ionen-Batterie bewirken. Zweckmäßig ist eine solche Wahl auch insbesondere dann, wenn die Höhe der zu erwartenden Stromaufnahme eines Verbrauchers unbekannt ist. Vorteilhafterweise wird bei einem 12-V-Bordnetz so die Bordnetzspannung beim Zuschalten der weiteren Lithium-Ionen-Batterie um 1,0 bis 3,7 V, bevorzugt um 1,0 bis 3,0 V, erhöht, so dass eine Vielzahl von Lastfällen kompensiert werden können. Alternativ oder zusätzlich kann vorgesehen sein, dass die weitere Lithium-Ionen-Batterie aus wenigstens einer Lithium-Titanat-Zelle gebildet ist. Solche aus dem Stand der Technik bekannten Lithium-Ionen-Zellen weisen typischerweise eine Zellspannung von 2,2 V auf und eignen sich daher besonders für eine Verwendung im Rahmen der Batterieanordnung. Selbstverständlich kann auch die erstgenannte Lithium-Ionen-Batterie wenigstens eine Lithium-Titanat-Zelle umfassen.It is particularly advantageous in a motor vehicle according to the invention if the further energy store is a further lithium-ion battery. In this case, those lithium-ion battery, whose negative electrode is switchable to a positive electrode of this further lithium-ion battery and against the ground potential, also be referred to as the first lithium-ion battery. It is preferred if the further lithium-ion battery comprises exactly one lithium-ion cell. In particular, in the case of 12 V electrical systems, the provision of precisely one lithium-ion cell will cause a suitable increase in the voltage at the positive electrode of the lithium-ion battery. Such a choice is also expedient in particular if the level of the expected current consumption of a consumer is unknown. Advantageously, in a 12-volt vehicle electrical system, the on-board network voltage is thus increased by 1.0 to 3.7 V, preferably by 1.0 to 3.0 V, when the additional lithium-ion battery is connected, so that a large number of load cases can be compensated. Alternatively or additionally, it can be provided that the further lithium-ion battery is formed from at least one lithium titanate cell. Such prior art lithium ion cells typically have a cell voltage of 2.2V, and are therefore particularly suitable for use with the battery assembly. Of course, the former lithium-ion battery may include at least one lithium titanate cell.

Alternativ zu einer weiteren Lithium-Ionen-Batterie kann der weitere Energiespeicher vorteilhafterweise ein Superkondensator, insbesondere ein Doppelschichtkondensator, ein Pseudokondensator oder ein aus solchen Kondensatoren gebildeter Hybridkondensator, sein. Solche Kondensatoren zeichnen sich dadurch aus, dass sie große Ladungsmengen speichern können. Im Falle eines 12-V-Bordnetztes ist es zweckmäßig, wenn der Superkondensator eine Nennspannung zwischen 1,5 und 3,0 V und/oder eine Kapazität von wenigstens 1000 F aufweist. Es ist dabei besonders bevorzugt, wenn die Kapazität wenigstens 2500 F beträgt, so dass mit einem voll aufgeladenen Superkondensator mehrfach hintereinander hohe Ströme (z. B. in der Größenordnung von 300 A) bei einer ausreichenden Spannung bereitgestellt werden können, ohne den Superkondensator erneut vollständig aufladen zu müssen. Beim Betrieb eines 24-V-Bordnetzes sind diese Werte selbstverständlich anzupassen.As an alternative to a further lithium-ion battery, the further energy store can advantageously be a supercapacitor, in particular a double-layer capacitor, a pseudo-capacitor or a hybrid capacitor formed from such capacitors. Such capacitors are characterized in that they can store large amounts of charge. In the case of a 12 V on-board network, it is expedient for the supercapacitor to have a rated voltage between 1.5 and 3.0 V and / or a capacity of at least 1000 F. It is particularly preferred if the capacitance is at least 2500 F, so that with a fully charged supercapacitor high currents (eg of the order of magnitude of 300 A) can be provided several times in succession at a sufficient voltage, without the supercapacitor again completely to have to recharge. When operating a 24 V vehicle electrical system, these values must of course be adapted.

Es ist bei einem erfindungsgemäßen Kraftfahrzeug des Weiteren zweckmäßig, wenn ein Zuschaltereignis das Absinken wenigstens einer Temperatur, insbesondere der Umgebungstemperatur des Kraftfahrzeugs und/oder einer an einer der Batterien erfassten Temperatur, unter einen Temperaturschwellwert ist. Es wird dabei bevorzugt, wenn die Temperatur unmittelbar an der Lithium-Ionen-Batterie mittels eines Sensors erfasst wird, um durch Zuschalten des weiteren Energiespeichers unmittelbar auf die temperaturspezifischen Änderungen der Betriebsparameter reagieren zu können. Es wird ferner bevorzugt, wenn ein Temperaturschwellwert als Zuschaltereignis zusätzlich zu einem der bereits beschriebenen Zuschaltereignisse verwendet wird. So kann mit Vorteil das Verhalten der Batterieanordnung noch genauer an Umgebungsbedingungen angepasst werden.It is furthermore expedient in a motor vehicle according to the invention if a connection event is the drop in at least one temperature, in particular the ambient temperature of the motor vehicle and / or a temperature detected at one of the batteries, below a temperature threshold value. It is preferred in this case if the temperature is detected directly at the lithium-ion battery by means of a sensor in order to be able to react directly to the temperature-specific changes in the operating parameters by connecting the further energy store. It is further preferred if a temperature threshold value is used as a connection event in addition to one of the connection events already described. Thus, the behavior of the battery arrangement can be adapted even more accurately to ambient conditions with advantage.

Daneben ist bei einem erfindungsgemäßen Kraftfahrzeug zweckmäßigerweise vorgesehen, dass die Batterieanordnung wenigstens einen Gleichspannungswandler umfasst, welcher zur Bereitstellung einer Ladeleistung für die den weiteren Energiespeicher ausgebildet ist. Da der weitere Energiespeicher typischerweise eine niedrigere Betriebsspannung als die Lithium-Ionen-Batterie aufweist, ist der Gleichspannungswandler vorzusehen, um dem weiteren Energiespeicher eine Ladeleistung mit einer angepassten gewandelten Ladespannung zuzuführen. Zweckmäßigerweise ist der Gleichspannungswandler eingangsseitig mit der positiven Elektrode der Bleibatterie oder der positiven Elektrode der Lithium-Ionen-Batterie verbunden, so dass er deren Spannung auf die erforderliche Ladespannung des weiteren Energiespeichers herabsetzen kann. Der Gleichspannungswandler kann dabei insbesondere eine Nennleistung zwischen 30 und 80 W, bevorzugt zwischen 45 und 55 W, aufweisen.In addition, it is advantageously provided in a motor vehicle according to the invention that the battery arrangement comprises at least one DC-DC converter, which is designed to provide a charging power for the further energy storage. Since the further energy store typically has a lower operating voltage than the lithium-ion battery, the DC-DC converter must be provided in order to supply the further energy store with a charging power with an adapted converted charging voltage. Conveniently, the DC-DC converter is the input side connected to the positive electrode of the lead-acid battery or the positive electrode of the lithium-ion battery, so that it can reduce their voltage to the required charging voltage of the other energy storage. The DC-DC converter can in particular have a rated power between 30 and 80 W, preferably between 45 and 55 W.

Ferner ist es bei dem erfindungsgemäßen Kraftfahrzeug von besonderem Vorteil, wenn die Batterieanordnung, insbesondere ihr Gleichspannungswandler, dazu ausgebildet ist, den weiteren Energiespeicher bei einer niedrigen Temperatur der Lithium-Ionen-Batterie bis zu einer höheren Spannung aufzuladen als bei einer höheren Temperatur der Lithium-Ionen-Batterie. Es wird mithin vorgeschlagen, die Spannung, bis zu welcher der weitere Energiespeicher aufgeladen wird, von der Temperatur der Lithium-Ionen-Batterie abhängig zu machen. Dabei wird es besonders bevorzugt, wenn der weitere Energiespeicher ein Superkondensator ist. Da bei geringen Temperaturen der Innenwiderstand der Lithium-Ionen-Batterie ansteigt, ist es besonders vorteilhaft, wenn der zugeschaltete weitere Energiespeicher in einem solchen Fall auch eine höhere zusätzliche Spannung zur Kompensation bereitstellt. Dazu kann die Steuerungseinrichtung eine erfasste Temperatur der Lithium-Ionen-Batterie auswerten und das Aufladen des weiteren Energiespeichers, insbesondere mittels des Gleichspannungswandlers, steuern.Furthermore, it is of particular advantage in the motor vehicle according to the invention if the battery arrangement, in particular its DC-DC converter, is designed to charge the further energy store at a low temperature of the lithium-ion battery up to a higher voltage than at a higher temperature of the lithium battery. ion battery. It is therefore proposed to make the voltage up to which the further energy storage is charged dependent on the temperature of the lithium-ion battery. It is particularly preferred if the further energy storage is a supercapacitor. Since at low temperatures, the internal resistance of the lithium-ion battery increases, it is particularly advantageous if the switched further energy storage in such a case also provides a higher additional voltage for compensation. For this purpose, the controller can evaluate a detected temperature of the lithium-ion battery and the Charging the other energy storage, in particular by means of the DC-DC converter, control.

Schließlich ist es bei einem erfindungsgemäßen Kraftfahrzeug besonders vorteilhaft, wenn die Umschalteinrichtung dazu ausgebildet ist, die Lithium-Ionen-Batterie beim Eintreten wenigstens eines von einem oder mehreren Trennereignissen galvanisch vom Massepotential zu trennen. Die Umschalteinrichtung weist dazu einen weiteren Schaltzustand auf, in welchem die Lithium-Ionen-Batterie vom Massepotential getrennt ist. Als Trennereignis kommt insbesondere eine für die Lithium-Ionen-Batterie unzulässige Über- und/oder Unterspannung in Betracht, welche zur dauerhaften Schädigung der Lithium-Ionen-Batterie führen kann. Vorteilhafterweise wird so eine üblicherweise ohnehin erforderliche Sicherheitsfunktionalität für die Lithium-Ionen-Batterie gleichzeitig durch die Umschalteinrichtung realisiert.Finally, in a motor vehicle according to the invention, it is particularly advantageous if the switching device is designed to galvanically separate the lithium-ion battery from the ground potential when at least one of one or more disconnection events occurs. The switching device has for this purpose a further switching state in which the lithium-ion battery is disconnected from the ground potential. As a separation event in particular for the lithium-ion battery inadmissible over and / or undervoltage is considered, which can lead to permanent damage to the lithium-ion battery. Advantageously, a safety functionality that is normally required anyway for the lithium-ion battery is simultaneously realized by the switching device.

Daneben betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Betrieb einer Batterieanordnung eines Kraftfahrzeugs, wobei die Batterieanordnung eine Bleibatterie, deren negative Elektrode mit einem Massepotential verbunden ist, und eine Lithium-Ionen-Batterie, deren positive Elektrode mit der positiven Elektrode der Bleibatterie verbunden und deren Leerlaufspannung im vollständig geladenen Zustand größer als die Ladespannung der Bleibatterie ist, umfasst und wenigstens ein Verbraucher des Kraftfahrzeugs an die Batterieanordnung angeschlossen ist, wobei die Batterieanordnung einen weiteren Energiespeicher, dessen negative Elektrode mit dem Massepotential verbunden ist, und eine Umschalteinrichtung umfasst, mittels derer die negative Elektrode der Lithium-Ionen-Batterie beim Eintreten wenigstens eines von einem oder mehreren Zuschaltereignissen an die positive Elektrode des weiteren Energiespeichers und beim Eintreten wenigstens eines von einem oder mehreren Rückschaltereignissen gegen das Massepotential umgeschaltet wird.In addition, the invention relates to a method for operating a battery assembly of a motor vehicle, wherein the battery assembly is a lead-acid battery whose negative electrode is connected to a ground potential, and a lithium-ion battery whose positive electrode connected to the positive electrode of the lead-acid battery and whose open circuit voltage in fully charged state is greater than the charging voltage of the lead-acid battery, comprises and at least one consumer of the motor vehicle is connected to the battery assembly, the battery assembly comprises a further energy storage, the negative electrode is connected to the ground potential, and a switching device, by means of which the negative electrode the lithium-ion battery upon the occurrence of at least one of one or more Zuschaltereignissen to the positive electrode of the further energy storage and upon the occurrence of at least one of one or more switch-back events against the Massep otential is switched.

Sämtliche Ausführungen zum erfindungsgemäßen Kraftfahrzeug lassen sich analog auf das erfindungsgemäße Verfahren übertragen, so dass auch mit diesen die bereits genannten Vorteile erzielt werden können.All embodiments of the motor vehicle according to the invention can be analogously transferred to the inventive method, so that even with these already mentioned advantages can be achieved.

Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus den im Folgenden beschriebenen Ausführungsbeispielen sowie aus den Zeichnungen. Dabei zeigen:Further advantages and details of the invention will become apparent from the embodiments described below and from the drawings. Showing:

1 ein erstes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugs mit einer Batterieanordnung, 1 A first embodiment of a motor vehicle according to the invention with a battery assembly,

2 einen Verlauf der Spannung an einer positiven Elektrode einer Bleibatterie der in 1 gezeigten Batterieanordnung sowie des an die an sie angeschlossenen Verbraucher abgegebenen Stroms über die Zeit, wobei Spannungsschwellwerte als Zuschaltereignisse verwendet werden, und 2 a curve of the voltage at a positive electrode of a lead acid battery in 1 the battery arrangement shown and the current delivered to the consumers connected to them over time, wherein voltage thresholds are used as Zuschaltereignisse, and

3 einen Verlauf der Spannung an der positiven Elektrode der Bleibatterie der in 1 gezeigten Batterieanordnung sowie des an die an sie angeschlossenen Verbraucher abgegebenen Stroms über die Zeit, wobei das Aktivieren und Deaktivieren eines Verbrauchers als Zuschaltereignisse verwendet werden. 3 a curve of the voltage at the positive electrode of the lead-acid battery of 1 shown battery arrangement and the output to the consumers connected to them power over time, the activation and deactivation of a consumer are used as Zuschaltereignisse.

1 ist eine Prinzipskizze eines ersten Ausführungsbeispiels eines Kraftfahrzeugs 1, umfassend eine Batterieanordnung 2, drei Verbraucher 3, 4, 5 und ein Bussystem 6. 1 is a schematic diagram of a first embodiment of a motor vehicle 1 comprising a battery assembly 2 , three consumers 3 . 4 . 5 and a bus system 6 ,

Der Verbraucher 3 ist dabei als elektrischer Turbolader und der Verbraucher 4 als Startergenerator ausgebildet, wobei beide über das Bussystem 6 steuerbar sind und Betriebsinformationen mit diesem austauschen. Der Verbraucher 5 steht beispielhaft für weitere im Kraftfahrzeug 1 vorhandene Verbraucher. Die Verbraucher 3, 4, 5 sind mit einem Massepotential 7 des Kraftfahrzeugs 1 verbunden.The consumer 3 is there as an electric turbocharger and the consumer 4 designed as a starter generator, both via the bus system 6 are controllable and exchange operating information with this. The consumer 5 is exemplary of others in the motor vehicle 1 existing consumers. The consumers 3 . 4 . 5 are at a ground potential 7 of the motor vehicle 1 connected.

Die Batterieanordnung 2 weist eine Klemme 8, an die die Verbraucher 3, 4, 5 angeschlossen sind, sowie eine Bleibatterie 9, eine Lithium-Ionen-Batterie 10, einen weiteren Energiespeicher 11, eine Umschalteinrichtung 12 und einen Gleichspannungswandler 13 auf. Daneben sind ein Spannungsmessgerät 14, ein Strommessgerät 15 und ein Temperatursensor 16 vorgesehen.The battery arrangement 2 has a clamp 8th to which consumers 3 . 4 . 5 are connected, as well as a lead acid battery 9 , a lithium-ion battery 10 , another energy storage 11 , a switching device 12 and a DC-DC converter 13 on. Next to it are a voltmeter 14 , a power meter 15 and a temperature sensor 16 intended.

Die Bleibatterie 9 ist ein herkömmlicher Bleiakkumulator mit einer Leerlaufspannung im vollständig geladenen Zustand von etwa 12,6 V. Eine positive Elektrode 17 der Bleibatterie 9 ist über das Strommessgerät 15 mit der Klemme 8 und eine negative Elektrode 18 der Bleibatterie 9 mit dem Massepotential 7 verbunden. Parallel zur Bleibatterie 9 ist das Spannungsmessgerät 14 angeordnet.The lead battery 9 is a conventional lead-acid battery with a fully charged open-circuit voltage of about 12.6 V. A positive electrode 17 the lead-acid battery 9 is about the ammeter 15 with the clamp 8th and a negative electrode 18 the lead-acid battery 9 with the ground potential 7 connected. Parallel to the lead acid battery 9 is the voltmeter 14 arranged.

Die Lithium-Ionen-Batterie 10 umfasst sechs Lithium-Titanat-Zellen, sodass sich eine Leerlaufspannung im vollständig geladenen Zustand von etwa 13,2 V ergibt. Alternativ kann sie auch aus vier Lithium-Nickel-Mangan-Kobaltoxid-Zellen mit einer Gesamtspannung von 14,4 V ausgebildet sein. Eine positive Elektrode 19 der Lithium-Ionen-Batterie 10 ist mit der positiven Elektrode 17 der Bleibatterie 9 und eine negative Elektrode 20 der Lithium-Ionen-Batterie 10 mit der Umschalteinrichtung 12 verbunden. Der Temperatursensor 16 ist der Lithium-Ionen-Batterie 10 zugeordnet und zur Erfassung ihrer Betriebstemperatur ausgebildet.The lithium-ion battery 10 includes six lithium titanate cells to give a fully charged open circuit voltage of about 13.2V. Alternatively, it may also be formed of four lithium-nickel-manganese-cobalt oxide cells with a total voltage of 14.4V. A positive electrode 19 the lithium-ion battery 10 is with the positive electrode 17 the lead-acid battery 9 and a negative electrode 20 the lithium-ion battery 10 with the switching device 12 connected. The temperature sensor 16 is the lithium-ion battery 10 assigned and designed to detect their operating temperature.

Der weitere Energiespeicher 11 ist eine weitere Lithium-Ionen-Batterie und umfasst eine Lithium-Titanat-Zelle mit einer Leerlaufspannung im vollständig geladenen Zustand von etwa 2,2 V bei einer Nennkapazität von 2500 As. Er weist eine Verbindung seiner positiven Elektrode 21 mit der Umschalteinrichtung 12 auf, während seine negative Elektrode 22 gegen das Massepotential 7 geschaltet ist.The further energy storage 11 is another lithium-ion battery and includes one Lithium titanate cell with a fully charged open circuit voltage of about 2.2 V with a rated capacity of 2500 As. He has a connection of his positive electrode 21 with the switching device 12 on while his negative electrode 22 against the ground potential 7 is switched.

Die Umschalteinrichtung 12 umfasst einen Schalter 23 und eine Steuerungseinrichtung 24. Der Schalter 23 weist einen gemeinsamen Kontakt 25, der mit der negativen Elektrode 20 der Lithium-Ionen-Batterie 10 verbunden ist, sowie einen ersten Schaltkontakt 26, der mit der positiven Elektrode 21 des weiteren Energiespeichers 11 verbunden ist, auf. Ein zweiter Schaltkontakt 27 ist mit dem Massepotential 7 verbunden, wohingegen ein dritter Schaltkontakt 28 leerläuft. Der Schalter 23 ist mit einer aus dem Stand der Technik an sich bekannten Schaltung von Leistungshalbleiterbauelementen realisiert und wird von der Steuerungseinrichtung 24 gesteuert. Diese erhält Eingangssignale des Bussystems 6, des Spannungsmessgerätes 14, des Strommessgerätes 15 und des Temperatursensors 16.The switching device 12 includes a switch 23 and a controller 24 , The desk 23 has a common contact 25 that with the negative electrode 20 the lithium-ion battery 10 is connected, and a first switching contact 26 that with the positive electrode 21 the further energy storage 11 is connected. A second switching contact 27 is at ground potential 7 whereas a third switch contact 28 idles. The desk 23 is realized with a known from the prior art circuit of power semiconductor devices and is by the controller 24 controlled. This receives input signals of the bus system 6 , the voltmeter 14 , the current measuring device 15 and the temperature sensor 16 ,

Der Gleichspannungswandler 13 ist an seinem Eingang 29 mit der positiven Elektrode 19 der Lithium-Ionen-Batterie 10 und an seinen Ausgängen 30 mit der positiven Elektrode 21 und der negativen Elektrode 22 des weiteren Energiespeichers 11 verbunden. Sein Bezugspotential ist das Massepotential 7. Er wandelt die an seinem Eingang 29 anliegende Spannung von etwa 13,2 V in eine Ladespannung für den weiteren Energiespeicher 11 und weist eine Nennleistung von 50 W auf.The DC-DC converter 13 is at his entrance 29 with the positive electrode 19 the lithium-ion battery 10 and at its exits 30 with the positive electrode 21 and the negative electrode 22 the further energy storage 11 connected. Its reference potential is the ground potential 7 , He converts those at his entrance 29 applied voltage of about 13.2 V in a charging voltage for the other energy storage 11 and has a nominal power of 50W.

In einem üblichen Betriebsfall ist der Schalter 23 mit dem zweiten Schaltkontakt 27 verbunden, so dass die Bleibatterie 9 parallel zur Lithium-Ionen-Batterie 10 mit der Klemme 8 verbunden ist. Der weitere Energiespeicher 11 wird über den Gleichspannungswandler 13 lediglich aufgeladen, das heißt, die positive Elektrode 21 ist mit keiner anderen Komponente der Batterieanordnung 2 beziehungsweise des Kraftfahrzeugs 1 verbunden. Kommt es in diesem Betriebszustand beispielsweise zu einer Rekuperation elektrischer Energie in die Batterieanordnung 2, so wird zunächst die Lithium-Ionen-Batterie 10 geladen, da sie einen niedrigeren Ladewiderstand als die Bleibatterie 9 aufweist. Da die Lithium-Ionen-Batterie 10 für eine deutlich höhere Anzahl von Lade- und Entladezyklen als die Bleibatterie 9 ausgelegt ist, wird die Bleibatterie 9 so geschont und kann eine höhere Einsatzdauer erreichen.In a normal operating case, the switch 23 with the second switching contact 27 connected so that the lead acid battery 9 parallel to the lithium-ion battery 10 with the clamp 8th connected is. The further energy storage 11 is via the DC-DC converter 13 merely charged, that is, the positive electrode 21 is with no other component of the battery assembly 2 or of the motor vehicle 1 connected. If, for example, recuperation of electrical energy into the battery arrangement occurs in this operating state 2 , so first is the lithium-ion battery 10 charged because they have a lower charging resistance than the lead acid battery 9 having. Because the lithium-ion battery 10 for a significantly higher number of charging and discharging cycles than the lead-acid battery 9 is designed, the lead-acid battery 9 so spared and can reach a longer service life.

Kommt es aus diesem Betriebsfall zu einem Zuschalten einer sehr hohen Last, hier exemplarisch eine Aktivierung des Turboladers 3, so sinkt die mit dem Spannungsmessgerät 14 erfasste Spannung zwischen der positiven Elektrode 17 der Bleibatterie und ihrer negativen Elektrode 18. Dies wird verursacht durch den Spannungsabfall über den Innenwiderstand der parallel geschalteten Bleibatterie 9 und der Lithium-Ionen-Batterie 10. Dieser Spannungsabfall kann besonders bei sehr tiefen Temperaturen so stark sein, dass die Verbraucher 4, 5 keine ausreichende Betriebsspannung mehr erhalten und Fehlerfälle eintreten können. Das gesamte Bordnetz des Kraftfahrzeugs 1 kann so mithin instabil werden.If it comes from this operating case to a connection of a very high load, here an example of activation of the turbocharger 3 , so it sinks with the voltmeter 14 detected voltage between the positive electrode 17 the lead-acid battery and its negative electrode 18 , This is caused by the voltage drop across the internal resistance of the parallel connected lead-acid battery 9 and the lithium-ion battery 10 , This voltage drop can be so strong, especially at very low temperatures, that consumers 4 . 5 can no longer receive a sufficient operating voltage and errors can occur. The entire electrical system of the motor vehicle 1 can thus become unstable.

Der zeitliche Verlauf eines solchen Betriebsfalles ist in 2 gezeigt, die ein Diagramm ist und auf deren Hochachse eine Spannung U und ein Strom I über die Zeit t aufgetragen sind. Dabei zeigen durchgezogene Linien die vom Spannungsmessgerät 14 erfasste Spannung 31 und den vom Strommessgerät 15 erfassten Strom 32. Daneben sind ein erster Spannungsschwellwert 33 und ein zweiter Spannungsschwellwert 34 sowie ein Einschaltzeitpunkt 35 und ein Ausschaltzeitpunkt 36 des Turboladers 3 eingetragen. Vor dem Einschaltzeitpunkt 35 weist die Spannung 31 einen Wert von 13,2 V auf, was dem üblichen Betriebsfall entspricht, wenn der Schalter 23 am zweiten Schalterkontakt 27 anliegt. Zum Einschaltzeitpunkt 35 kommt es wie beschrieben zu einem Einbruch der Spannung 31 unter dem ersten Spannungsschwellwert 33, welcher hier als 12,0 V gewählt ist. Die Steuerungseinrichtung 24 erkennt nun das Erreichen des ersten Spannungsschwellwertes 33 und schaltet den Schalter 23 an den ersten Schalterkontakt 26, so dass nun die Lithium-Ionen-Batterie 10 mit dem weiteren Energiespeicher 11 in Reihe geschaltet parallel zur Bleibatterie 9 liegt. Die Spannung 31 erhöht sich dementsprechend um die Spannung des weiteren Energiespeichers 11.The time course of such an operating case is in 2 which is a diagram and on the vertical axis of which a voltage U and a current I are plotted over time t. The solid lines show the voltage measurement device 14 detected voltage 31 and the power meter 15 recorded electricity 32 , Next to it are a first voltage threshold 33 and a second voltage threshold 34 as well as a switch-on time 35 and a switch-off time 36 of the turbocharger 3 entered. Before the switch-on time 35 shows the tension 31 a value of 13.2 V, which corresponds to the usual operating case when the switch 23 at the second switch contact 27 is applied. At the switch-on time 35 it comes as described to a burglary of tension 31 below the first voltage threshold 33 , which is chosen here as 12.0V. The control device 24 now recognizes the achievement of the first voltage threshold 33 and turns on the switch 23 to the first switch contact 26 , so now the lithium-ion battery 10 with the further energy storage 11 connected in series parallel to the lead acid battery 9 lies. The voltage 31 increases accordingly to the voltage of the other energy storage 11 ,

Da der Strom 32 nach dem Einschaltzeitpunkt 35 absinkt, verringert sich der Spannungsabfall über den Innenwiderstand, so dass zu einem Zeitpunkt 37 der zweite Spannungsschwellwert 34 erreicht ist. Da dies als Rückschaltereignis definiert ist, wird der Schalter 33 wieder auf den zweiten Schalterkontakt 37 mittels der Steuereinrichtung 24 geschaltet. Dadurch liegt die negative Elektrode 20 der Lithium-Ionen-Batterie 10 wieder am Massepotential 7 an. Die Spannung 31 fällt daraufhin auf einen Wert oberhalb des ersten Spannungsschwellwertes 33 ab und steigt erst zum Ausschaltzeitpunkt 36 wieder auf den Wert von 13,2 Volt. Zu diesem Zeitpunkt fällt der Strom 32 auch wieder ab. Eine gestrichelte Linie zeigt den Verlauf einer Spannung 38 der sich ergäbe, wenn der weitere Energiespeicher 11 nicht zugeschaltet werden würde beziehungsweise nicht vorgesehen wäre. Der Verlauf der Spannung 31 ist demgegenüber vorteilhafterweise deutlich stabiler.Because the electricity 32 after the switch-on time 35 decreases, the voltage drop across the internal resistance decreases, so that at a time 37 the second voltage threshold 34 is reached. Since this is defined as a downshift event, the switch becomes 33 back to the second switch contact 37 by means of the control device 24 connected. This is the negative electrode 20 the lithium-ion battery 10 again at ground potential 7 at. The voltage 31 then falls to a value above the first voltage threshold 33 and only rises at the switch-off time 36 back to the value of 13.2 volts. At this time, the electricity is falling 32 also off again. A dashed line shows the course of a voltage 38 which would result if the further energy storage 11 would not be switched or would not be provided. The course of the tension 31 In contrast, advantageously much more stable.

Alternativ oder zusätzlich zu den Spannungsschwellwerten 33, 34 können auch ein erster Stromschwellwert 39 und ein zweiter Stromschwellwert 40 festgelegt sein, wobei die Steuerungseinrichtung 24 beim Überschreiten des ersten Stromschwellwertes 39 den weiteren Energiespeicher 11 zuschaltet und beim Unterschreiten des zweiten Stromschwellwertes 40 die negative Elektrode 20 der Lithium-Ionen-Batterie 10 wieder gegen das Massepotential 7 schaltet. Dazu erfasst die Steuerungseinrichtung 24 auch die vom Spannungsmessgerät 15 erfasste Stromstärke, die durch die Klemme 8 fließt.Alternatively or in addition to the voltage thresholds 33 . 34 can also be a first current threshold 39 and a second current threshold 40 be set, wherein the control device 24 when the first current threshold is exceeded 39 the further energy storage 11 switches on and falls below the second current threshold 40 the negative electrode 20 the lithium-ion battery 10 again against the ground potential 7 on. For this purpose, the control device detects 24 also the voltage meter 15 detected current flowing through the terminal 8th flows.

Das Schaltverhalten der Umschalteinrichtung 12 wurde zuvor exemplarisch am Beispiel des Zuschaltens des Turboladers 3 beschrieben. Da als Zuschalt- und Rückschaltereignis lediglich von dem Spannungsmessgerät 14 und dem Strommessgerät 15 erfasste innere Parameter der Batterieanordnung 2 verwendet werden, ergibt sich dieses Schaltverhalten der Steuerungseinrichtung 24 auch beim Zuschalten beliebiger anderer sehr hoher Lasten, insbesondere auch im Falle eines Verbrauchers 5, der nicht mit dem Bussystem 6 verbunden ist. Wird jedoch der Startergenerator 4 hinzugeschaltet, von dem bekannt ist, dass er eine hohe bis sehr hohe Last darstellt, so wird dies vom Bussystem 6 erfasst und von der Steuerungseinrichtung 24 ausgewertet. Dieses ist dazu ausgebildet, das Aktivieren des Startergenerators 4 als Zuschaltereignis und sein Deaktivieren als Rückschaltereignis zu verwenden.The switching behavior of the switching device 12 was previously exemplified by the example of the connection of the turbocharger 3 described. Since as Zuschalt- and Rückschaltereignis only from the voltmeter 14 and the power meter 15 detected internal parameters of the battery assembly 2 are used, this switching behavior of the control device results 24 also when connecting any other very high loads, especially in the case of a consumer 5 that is not with the bus system 6 connected is. Will however be the starter generator 4 switched on, which is known to be a high to very high load, this is the bus system 6 detected and by the controller 24 evaluated. This is designed to activate the starter generator 4 to be used as a reconnect event and its deactivation as a downshift event.

Dieser Betriebsfall ist in 3 gezeigt, in der wie in 2 eine Spannung U und ein Strom I über die Zeit t aufgetragen sind. Zum Zeitpunkt 35 wird der Riemenstartergenerator aktiviert, wobei der durch das Einschalten bedingte Spannungsabfall, der von dem Spannungsmessgerät 14 erfasst wird, nicht den ersten Spannungsschwellwert 33 unterschreitet. Da aber alleine das vom Bussystem 6 übermittelte Aktivieren als Einschaltsignal verwendet wird, wird der weitere Energiespeicher 11 trotzdem hinzugeschaltet, indem der Schalter 33 vom zweiten Schalterkontakt 27 zum ersten Schalterkontakt 26 umgeschaltet wird. Die Spannung 31 steigt somit zum Zeitpunkt 35 um den Betrag der Spannung des weiteren Energiespeichers 11 an. Zum Zeitpunkt 36 wird der Startergenerator 4 deaktiviert, wobei wie gezeigt der Strom 32 wieder abfällt, und der Schalter 33 wieder zum zweiten Schalterkontakt 27 schaltet. Die Lithium-Ionen-Batterie 10 liegt mit ihrer negativen Elektrode 20 also wieder am Massepotential und die Spannung 31 sinkt auf die Spannung von 13,2 Volt ab.This operating case is in 3 shown in the as in 2 a voltage U and a current I are plotted over time t. At the time 35 the belt starter generator is activated, wherein the voltage drop caused by the switching on, that of the voltage measuring device 14 is detected, not the first voltage threshold 33 below. But there alone from the bus system 6 transmitted activation is used as a turn-on, the further energy storage 11 still connected by the switch 33 from the second switch contact 27 to the first switch contact 26 is switched. The voltage 31 thus increases at the time 35 by the amount of voltage of the other energy storage 11 at. At the time 36 becomes the starter generator 4 deactivated, as shown, the current 32 drops again, and the switch 33 again to the second switch contact 27 on. The lithium-ion battery 10 lies with its negative electrode 20 So again at the ground potential and the voltage 31 drops to the voltage of 13.2 volts.

Des Weiteren ist die Steuerungseinrichtung 24 dazu ausgebildet, die Temperatur der Lithium-Ionen-Batterie 10 mittels des Temperatursensors 16 kumulativ zu dem zuvor beschriebenen Zu- beziehungsweise Rückschaltereignis zu berücksichtigen. Da der Innenwiderstand der Lithium-Ionen-Batterie 10 auch von ihrer Temperatur abhängt, ist ein Zuschalten des weiteren Energiespeichers 11 beim Aktivieren des Startergenerators 4 nicht notwendig, wenn aufgrund einer ausreichend hohen Temperatur kein ungünstiger Spannungseinbruch an der Klemme 8 zu erwarten ist. Das in 3 gezeigte Betriebsverhalten wird also nur bei vom Temperatursensor 16 erfassten Temperaturen unterhalb von 5°C von der Steuerungseinrichtung 24 veranlasst. Derartige Temperaturgrenzwerte können sich innerhalb eines weiteren Bereichs möglicher Betriebstemperaturen befinden und sind in starker Abhängigkeit zur Konfiguration der Batterieanordnung 2 experimentell oder durch Simulation zu bestimmen.Furthermore, the control device 24 designed to the temperature of the lithium-ion battery 10 by means of the temperature sensor 16 cumulatively to the above-described Zu- or Rückschaltereignis to take into account. As the internal resistance of the lithium-ion battery 10 also depends on their temperature, is a connection of the other energy storage 11 when activating the starter generator 4 not necessary if due to a sufficiently high temperature no unfavorable voltage drop at the terminal 8th is to be expected. This in 3 shown operating behavior is therefore only at the temperature sensor 16 detected temperatures below 5 ° C from the controller 24 causes. Such temperature limits may be within a wide range of possible operating temperatures and are highly dependent on the configuration of the battery assembly 2 determined experimentally or by simulation.

Schließlich ist die Steuerungseinrichtung 24 auch derart mit der Lithium-Ionen-Batterie 10 verbunden, dass sie in der Lage ist, eine schädigende Über- und Unterspannung an ihr zu erkennen. Solche Betriebszustände sind als Trennereignisse definiert. Die Steuerungseinrichtung 24 erkennt diese und schaltet den Schalter 23 zum dritten Schalterkontakt 28. Die Lithium-Ionen-Batterie 10 ist damit getrennt und kann durch die vorliegende Überbeziehungsweise Unterspannung nicht beschädigt werden.Finally, the control device 24 also with the lithium-ion battery 10 connected to it, that it is able to detect a damaging over- and undervoltage on it. Such operating states are defined as separation events. The control device 24 recognizes them and turns on the switch 23 to the third switch contact 28 , The lithium-ion battery 10 is separated with it and can not be damaged by the present over-tightening or undervoltage.

Im Rahmen eines der 1 entsprechenden zweiten Ausführungsbeispiels eines Kraftfahrzeugs 1 ist der weitere Energiespeicher 11 als ein als Hybridkondensator ausgebildeter Superkondensator realisiert.As part of one of 1 corresponding second embodiment of a motor vehicle 1 is the further energy storage 11 realized as a designed as a hybrid capacitor supercapacitor.

Dieser weist eine Kapazität von 2500 F und eine Nennspannung von 2,2 V auf, so dass die von ihm speicherbare Ladung rund 5500 As beträgt. Diese Ladung reicht dazu aus, beim Aktivieren eines Turboladers 3, der für eine Zeitspanne von 3 s im Mittel einen Strom von 300 A aufnimmt, eine ausreichende zusätzliche Spannung für eine Lithium-Ionen-Batterie 10 bereitzustellen. Darüber hinaus kann auch nach einem weiteren gleichartigen Lastfall immer noch eine zusätzliche Spannung von rund 1,8 V und nach einem dritten Aktivieren des Turboladers 3 eine zusätzliche Spannung von rund 1,5 V bereitgestellt werden, ohne den weiteren Energiespeicher 11 in der Zwischenzeit erneut aufzuladen. Dadurch wird eine akzeptable Kompensation des Spannungseinbruchs, der durch das Zuschalten des Turboladers 3 entsteht, erreicht.This has a capacity of 2500 F and a rated voltage of 2.2 V, so that the storable charge is about 5500 As. This charge is sufficient when activating a turbocharger 3 which receives on average for a period of 3 s a current of 300 A, a sufficient additional voltage for a lithium-ion battery 10 provide. In addition, even after another similar load case still an additional voltage of about 1.8 V and after a third activation of the turbocharger 3 an additional voltage of about 1.5 V can be provided without the additional energy storage 11 in the meantime, recharge. This will provide an acceptable compensation for the voltage dip caused by the turbocharger 3 arises, reached.

Darüber hinaus ist ein Gleichspannungswandler 13 mit der Steuerungseinrichtung 24 verbunden und wird von ihr gesteuert. Dabei wertet die Steuerungseinrichtung 24 die vom Temperatursensor 16 erfasste Temperatur aus und gibt bei niedrigen Temperaturen der Lithium-Ionen-Batterie 10 eine Ladespannung von 2,2 V vor, welche mit steigender erfasster Temperatur auf 1,8 V fällt.In addition, a DC-DC converter 13 with the control device 24 connected and controlled by her. The controller evaluates 24 that of the temperature sensor 16 detected temperature and gives at low temperatures of the lithium-ion battery 10 a charging voltage of 2.2 V, which falls to 1.8 V with increasing detected temperature.

Die übrigen Ausführungen zum ersten Ausführungsbeispiel lassen sich analog auf das zweite Ausführungsbeispiel übertragen.The remaining embodiments of the first embodiment can be analogously to the second embodiment.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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.This list of the documents listed by the applicant has been generated automatically and is included solely for the better information of the reader. The list is not part of the German patent or utility model application. The DPMA assumes no liability for any errors or omissions.

Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • DE 102012007575 B3 [0004] DE 102012007575 B3 [0004]

Claims (13)

Kraftfahrzeug (1) mit einer Batterieanordnung (2), umfassend eine Bleibatterie (9), deren negative Elektrode (18) mit einem Massepotential (7) verbunden ist, und eine Lithium-Ionen-Batterie (10), deren positive Elektrode (19) mit der positiven Elektrode (17) der Bleibatterie (9) verbunden ist und deren Leerlaufspannung im vollständig geladenen Zustand größer als die Ladespannung der Bleibatterie (9) ist, wobei wenigstens ein Verbraucher (3, 4, 5) des Kraftfahrzeugs (1) an die Batterieanordnung (2) angeschlossen ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Batterieanordnung (2) weiteren Energiespeicher (11), dessen negative Elektrode (22) mit dem Massepotential (7) verbunden ist, und eine Umschalteinrichtung (12) umfasst, mittels derer die negative Elektrode (20) der Lithium-Ionen-Batterie (10) beim Eintreten wenigstens eines von einem oder mehreren Zuschaltereignissen an eine positive Elektrode (21) des weiteren Energiespeichers (11) und beim Eintreten wenigstens eines von einem oder mehreren Rückschaltereignissen gegen das Massepotential (7) umschaltbar ist.Motor vehicle ( 1 ) with a battery arrangement ( 2 ) comprising a lead acid battery ( 9 ), whose negative electrode ( 18 ) with a ground potential ( 7 ), and a lithium-ion battery ( 10 ), whose positive electrode ( 19 ) with the positive electrode ( 17 ) of the lead-acid battery ( 9 ) and their open circuit voltage in the fully charged state is greater than the charging voltage of the lead-acid battery ( 9 ), wherein at least one consumer ( 3 . 4 . 5 ) of the motor vehicle ( 1 ) to the battery assembly ( 2 ), characterized in that the battery arrangement ( 2 ) further energy storage ( 11 ), whose negative electrode ( 22 ) with the ground potential ( 7 ), and a switching device ( 12 ), by means of which the negative electrode ( 20 ) of the lithium-ion battery ( 10 ) upon the occurrence of at least one of one or more turn-on events to a positive electrode ( 21 ) of the further energy store ( 11 ) and at least one of one or more switch-back events against the ground potential ( 7 ) is switchable. Kraftfahrzeug (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein Zuschaltereignis ein Unterschreiten eines ersten Spannungsschwellwertes (33) und/oder ein Rückschaltereignis ein Überschreiten eines, insbesondere größer als der erste Spannungsschwellwert (33) gewählten, zweiten Spannungsschwellwertes (34) durch die Spannung (31) an der positiven Elektrode (17) der Bleibatterie (9) ist.Motor vehicle ( 1 ) according to claim 1, characterized in that a connection event falls below a first voltage threshold ( 33 ) and / or a switch-over event exceeding one, in particular greater than the first voltage threshold value ( 33 ), second voltage threshold ( 34 ) by the tension ( 31 ) at the positive electrode ( 17 ) of the lead-acid battery ( 9 ). Kraftfahrzeug (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass ein Zuschaltereignis ein Überschreiten eines ersten Stromschwellwertes (39) und/oder ein Rückschaltereignis ein Unterschreiten eines, insbesondere kleiner als der erste Stromschwellwert (39) gewählten, zweiten Stromschwellwertes (40) durch den von der Batterieanordnung (2) an die an sie angeschlossenen Verbraucher (3, 4, 5) abgegebenen Strom (32) ist.Motor vehicle ( 1 ) according to claim 1 or 2, characterized in that a connection event exceeds a first current threshold ( 39 ) and / or a downshift event falls below one, in particular smaller than the first current threshold value ( 39 ), second current threshold ( 40 ) by the battery assembly ( 2 ) to the consumers connected to them ( 3 . 4 . 5 ) stream ( 32 ). Kraftfahrzeug (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Zuschaltereignis das Aktivieren und/oder ein Rückschaltereignis das Deaktivieren wenigstens eines Verbrauchers (3, 4), insbesondere eines Turboladers (3) und/oder eines Startergenerators (4), ist.Motor vehicle ( 1 ) according to one of the preceding claims, characterized in that a switch-on event activating and / or a switch-back event, the deactivation of at least one consumer ( 3 . 4 ), in particular a turbocharger ( 3 ) and / or a starter generator ( 4 ) is. Kraftfahrzeug (1) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die für den Zeitpunkt seines Zuschaltens vorgesehene Betriebsspannung des weiteren Energiespeichers größer als ein Spannungseinbruch, der im Zeitpunkt des Einschaltens des Verbrauchers (3, 4) an der positiven Elektrode (17) der Bleibatterie (9) auftritt, gewählt ist.Motor vehicle ( 1 ) according to claim 4, characterized in that the intended for the time of its connection operating voltage of the further energy storage greater than a voltage dip at the time of switching on the consumer ( 3 . 4 ) at the positive electrode ( 17 ) of the lead-acid battery ( 9 ) occurs is selected. Kraftfahrzeug (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der weitere Energiespeicher eine weitere Lithium-Ionen-Batterie ist.Motor vehicle ( 1 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the further energy store is a further lithium-ion battery. Kraftfahrzeug (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die weitere Lithium-Ionen-Batterie (11) genau eine Lithium-Ionen-Zelle umfasst und/oder aus wenigstens einer Lithium-Titanat-Zelle gebildet ist.Motor vehicle ( 1 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the further lithium-ion battery ( 11 ) comprises exactly one lithium-ion cell and / or is formed from at least one lithium titanate cell. Kraftfahrzeug (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der weitere Energiespeicher ein Superkondensator, insbesondere eine Doppelschichtkondensator, ein Pseudokondensator oder ein aus solchen Kondensatoren gebildeter Hybridkondensator, ist.Motor vehicle ( 1 ) according to one of claims 1 to 5, characterized in that the further energy storage is a supercapacitor, in particular a double-layer capacitor, a pseudo-capacitor or a hybrid capacitor formed from such capacitors. Kraftfahrzeug (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Zuschaltereignis das Absinken wenigstens einer Temperatur, insbesondere der Umgebungstemperatur des Kraftfahrzeugs (1) und/oder einer an einer der Batterien (9, 10, 11) erfassten Temperatur, unter einen Temperaturschwellwert ist.Motor vehicle ( 1 ) according to one of the preceding claims, characterized in that a connection event the decrease of at least one temperature, in particular the ambient temperature of the motor vehicle ( 1 ) and / or one on one of the batteries ( 9 . 10 . 11 ) is below a temperature threshold. Kraftfahrzeug (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Batterieanordnung (2) wenigstens einen Gleichspannungswandler (13) umfasst, welcher zur Bereitstellung einer Ladeleistung für den weiteren Energiespeicher (11) ausgebildet ist.Motor vehicle ( 1 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the battery arrangement ( 2 ) at least one DC-DC converter ( 13 ), which for providing a charging power for the further energy storage ( 11 ) is trained. Kraftfahrzeug (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Batterieanordnung (2), insbesondere ihr Gleichspannungswandler, dazu ausgebildet ist, den weiteren Energiespeicher bei einer niedrigen Temperatur der Lithium-Ionen-Batterie bis zu einer höheren Spannung aufzuladen als bei einer höheren Temperatur der Lithium-Ionen-Batterie.Motor vehicle ( 1 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the battery arrangement ( 2 ), in particular its DC-DC converter, is adapted to charge the further energy store at a low temperature of the lithium-ion battery up to a higher voltage than at a higher temperature of the lithium-ion battery. Kraftfahrzeug (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Umschalteinrichtung (12) dazu ausgebildet ist, die Lithium-Ionen-Batterie (10) beim Eintreten wenigstens eines von einem oder mehreren Trennereignissen galvanisch vom Massepotential (7) zu trennen.Motor vehicle ( 1 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the switching device ( 12 ) is adapted to the lithium-ion battery ( 10 ) when at least one of one or more separation events occurs galvanically from the ground potential ( 7 ) to separate. Verfahren zum Betrieb einer Batterieanordnung (2) eines Kraftfahrzeugs (1), wobei die Batterieanordnung (2) eine Bleibatterie (9), deren negative Elektrode (18) mit einem Massepotential (7) verbunden ist, und eine Lithium-Ionen-Batterie (10), deren positive Elektrode (19) mit der positiven Elektrode (17) der Bleibatterie (9) verbunden und deren Leerlaufspannung im vollständig geladenen Zustand größer als die Ladespannung der Bleibatterie (9) ist, umfasst und wenigstens ein Verbraucher (3, 4, 5) des Kraftfahrzeugs (1) an die Batterieanordnung (2) angeschlossen ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Batterieanordnung (2) einen weiteren Energiespeicher (11), dessen negative Elektrode mit dem Massepotential (7) verbunden ist, und eine Umschalteinrichtung (12) umfasst, mittels derer die negative Elektrode (20) der Lithium-Ionen-Batterie (10) beim Eintreten wenigstens eines von einem oder mehreren Zuschaltereignissen an eine positive Elektrode des weiteren Energiespeichers (11) und beim Eintreten wenigstens eines von einem oder mehreren Rückschaltereignissen gegen das Massepotential (7) umgeschaltet wird.Method for operating a battery arrangement ( 2 ) of a motor vehicle ( 1 ), the battery arrangement ( 2 ) a lead acid battery ( 9 ), whose negative electrode ( 18 ) with a ground potential ( 7 ), and a lithium-ion battery ( 10 ), whose positive electrode ( 19 ) with the positive electrode ( 17 ) of the lead-acid battery ( 9 ) and their open circuit voltage in the fully charged state is greater than the charging voltage of the lead-acid battery ( 9 ) and at least one consumer ( 3 . 4 . 5 ) of the motor vehicle ( 1 ) to the battery assembly ( 2 ) connected, characterized in that the battery arrangement ( 2 ) a further energy store ( 11 ), whose negative electrode with the ground potential ( 7 ), and a switching device ( 12 ), by means of which the negative electrode ( 20 ) of the lithium-ion battery ( 10 ) upon the occurrence of at least one of one or more switch-on events to a positive electrode of the further energy store ( 11 ) and at least one of one or more switch-back events against the ground potential ( 7 ) is switched.
DE102015003122.8A 2015-03-11 2015-03-11 Motor vehicle with a battery assembly and method for operating a battery assembly Pending DE102015003122A1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102015003122.8A DE102015003122A1 (en) 2015-03-11 2015-03-11 Motor vehicle with a battery assembly and method for operating a battery assembly

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102015003122.8A DE102015003122A1 (en) 2015-03-11 2015-03-11 Motor vehicle with a battery assembly and method for operating a battery assembly

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE102015003122A1 true DE102015003122A1 (en) 2016-09-15

Family

ID=56800537

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE102015003122.8A Pending DE102015003122A1 (en) 2015-03-11 2015-03-11 Motor vehicle with a battery assembly and method for operating a battery assembly

Country Status (1)

Country Link
DE (1) DE102015003122A1 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102016011537A1 (en) 2016-09-23 2018-03-29 Audi Ag motor vehicle
CN112240979A (en) * 2019-07-16 2021-01-19 电计贸易(上海)有限公司 Method for detecting voltage critical point of lithium ion battery, electronic terminal and storage medium

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE10055531A1 (en) * 2000-07-04 2002-01-17 Continental Teves Ag & Co Ohg Electronic voltage supply circuit for automobile includes network battery elements and associated semiconductor switch elements for providing different configurations
US20020152981A1 (en) * 2001-03-30 2002-10-24 Siemens Ag Vehicle electrical system, particularly for a truck
DE10233816A1 (en) * 2002-07-25 2004-02-12 Bayerische Motoren Werke Ag Ensuring the power supply in a road vehicle electrical system uses a main capacitor operating in series with a boost capacitor when a transient occurs
JP2010022108A (en) * 2008-07-09 2010-01-28 Fuji Heavy Ind Ltd Power supply apparatus
DE102009020927A1 (en) * 2009-05-12 2010-11-25 Continental Automotive Gmbh Circuit for stabilizing a mains voltage
DE102012007575B3 (en) 2012-04-14 2013-10-10 Audi Ag Energy storage device used for restarting operation of engine of motor car, has memory elements that are selected from certain materials and are set with one power storage unit maintained at low temperature and low internal resistance
DE102012009738A1 (en) * 2012-05-16 2013-11-21 Audi Ag Electrical circuit arrangement for use in motor car, has electrical switching unit switched between energy storage units formed from storage elements, where one of storage elements forms one of storage units based on lithium compound
DE102012014347A1 (en) * 2012-07-20 2014-01-23 Audi Ag Battery device used in motor car, has two parallel-connected rechargeable batteries where lead acid battery is provided with lead-based cells and lithium battery is provided with lithium-based cells and double layer capacitors

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE10055531A1 (en) * 2000-07-04 2002-01-17 Continental Teves Ag & Co Ohg Electronic voltage supply circuit for automobile includes network battery elements and associated semiconductor switch elements for providing different configurations
US20020152981A1 (en) * 2001-03-30 2002-10-24 Siemens Ag Vehicle electrical system, particularly for a truck
DE10233816A1 (en) * 2002-07-25 2004-02-12 Bayerische Motoren Werke Ag Ensuring the power supply in a road vehicle electrical system uses a main capacitor operating in series with a boost capacitor when a transient occurs
JP2010022108A (en) * 2008-07-09 2010-01-28 Fuji Heavy Ind Ltd Power supply apparatus
DE102009020927A1 (en) * 2009-05-12 2010-11-25 Continental Automotive Gmbh Circuit for stabilizing a mains voltage
DE102012007575B3 (en) 2012-04-14 2013-10-10 Audi Ag Energy storage device used for restarting operation of engine of motor car, has memory elements that are selected from certain materials and are set with one power storage unit maintained at low temperature and low internal resistance
DE102012009738A1 (en) * 2012-05-16 2013-11-21 Audi Ag Electrical circuit arrangement for use in motor car, has electrical switching unit switched between energy storage units formed from storage elements, where one of storage elements forms one of storage units based on lithium compound
DE102012014347A1 (en) * 2012-07-20 2014-01-23 Audi Ag Battery device used in motor car, has two parallel-connected rechargeable batteries where lead acid battery is provided with lead-based cells and lithium battery is provided with lithium-based cells and double layer capacitors

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102016011537A1 (en) 2016-09-23 2018-03-29 Audi Ag motor vehicle
CN112240979A (en) * 2019-07-16 2021-01-19 电计贸易(上海)有限公司 Method for detecting voltage critical point of lithium ion battery, electronic terminal and storage medium
CN112240979B (en) * 2019-07-16 2024-03-22 电计贸易(上海)有限公司 Method for detecting voltage critical point of lithium ion battery, electronic terminal and storage medium

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE102004006022B4 (en) Devices for discharging a battery composite, which consists of a plurality of secondary batteries
DE102011077708A1 (en) Battery system and method for providing an intermediate voltage
EP1811592A1 (en) Battery
DE102014008516A1 (en) On-board network for a motor vehicle
DE102015219589A1 (en) Vehicle battery device
WO2010078982A1 (en) On-board network for a vehicle having a start-stop-system
EP2601721A2 (en) Battery system and method for charging a large number of battery cells which are connected in series
EP2697502A2 (en) Energy storage arrangement
DE202016105015U1 (en) Storage system for storing electrical energy
WO2011095624A1 (en) Circuit for connecting an energizable electric system and an electric network of a vehicle
DE102016005565A1 (en) Circuit arrangement for a DC link capacity
DE102013219965A1 (en) Traction battery with integrated on-board battery
DE102016207378A1 (en) Method and device for determining a capacitance of a DC link capacitor
DE102014006746A1 (en) battery system
DE102009043878A1 (en) Method for short-term auxiliary energy supply of onboard energy storage, such as rechargeable battery or battery of vehicle on-board electrical system, involves measuring charge condition of on-board energy storage
WO2018137943A1 (en) Battery unit and method for operating a battery unit
DE102017215295A1 (en) Device for electropolishing an energy store having at least one lithium-ion cell, charger, method for operating the charger
DE102015003122A1 (en) Motor vehicle with a battery assembly and method for operating a battery assembly
DE102013009991A1 (en) Externally launchable integration of a battery in a motor vehicle electrical system
DE102015012415A1 (en) Predicting a voltage dip in a motor vehicle
EP3173280B1 (en) Battery, vehicle with such a battery and use of such a battery
DE102015105429A1 (en) Power supply device for a battery management system
DE60222767T2 (en) POWER SUPPLY DEVICE
WO2018065597A1 (en) Battery unit and method for operating a battery unit
DE102013222462A1 (en) Vehicle battery with a device for selecting a permissible current direction

Legal Events

Date Code Title Description
R012 Request for examination validly filed
R016 Response to examination communication
R016 Response to examination communication