DE102016208148A1 - Energy storage system for an electrically powered vehicle - Google Patents

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Abstract

Ein Energiespeichersystem (100) für ein elektrisch angetriebenes Fahrzeug umfasst eine erste Energiespeichereinheit (102), die eine zum Betrieb wenigstens eines Elektromotors (110) des Fahrzeugs ausreichende Grundleistung bereitstellt und mit einem Elektromotor (110) des Fahrzeugs verbunden ist, und eine zweite Energiespeichereinheit (104), die eine Zusatzleistung zum Betrieb eines Elektromotors (110) des Fahrzeugs bereitstellt und die zur ersten Energiespeichereinheit (102) parallel geschaltet ist, wobei die erste und die zweite Energiespeichereinheit (102, 104) über einen DC/DC-Wandler (112) miteinander verbunden sind. Des Weiteren ist ein Verfahren zum Betreiben eines elektrisch angetriebenen Fahrzeugs mit einem Energiespeichersystem (100) vorgesehen.An energy storage system (100) for an electrically powered vehicle includes a first energy storage unit (102) that provides sufficient basic power to operate at least one electric motor (110) of the vehicle and is connected to an electric motor (110) of the vehicle, and a second energy storage unit (10). 104) which provides an auxiliary power to operate an electric motor (110) of the vehicle and which is connected in parallel with the first energy storage unit (102), the first and second energy storage units (102, 104) being connected via a DC / DC converter (112). connected to each other. Furthermore, a method for operating an electrically driven vehicle with an energy storage system (100) is provided.

Description

Die Erfindung betrifft ein Energiespeichersystem für ein elektrisch angetriebenes Fahrzeug.The invention relates to an energy storage system for an electrically driven vehicle.

Bei elektrisch angetriebenen Fahrzeugen, sowohl bei PHEV-Fahrzeugen (plug-in hybrids) als auch bei rein elektrisch betriebenen Fahrzeugen (BEV), dient gegenwärtig eine aus einer oder mehreren einzelnen Batteriezellen als Energiespeicher zusammengesetzte Energiespeichereinheit als Energiequelle. Die Batteriezellen sind meist einzelne Lithium-Ionen-Zellen. Diese sind seriell oder in einer Kombination aus seriellen und parallelen Schaltungen miteinander verbunden. Summe und Art der Verschaltung der Batteriezellen bestimmen die zur Verfügung stehende Energie und damit die Reichweite eines elektrisch betriebenen Fahrzeugs. Eine spezifische Energiespeichereinheit liefert dabei in einem vorbestimmten Spannungsbereich stets eine vorbestimmte maximale Stromstärke, die von deren Art und Aufbau abhängt und unveränderlich ist. Somit wird auch gleichzeitig die Leistung des elektrisch angetriebenen Fahrzeugs durch die verwendete Energiespeichereinheit festgelegt, da diese durch ein festes Verhältnis von Leistung zu Energie charakterisiert ist.In electrically driven vehicles, both PHEV vehicles (plug-in hybrids) and purely electrically powered vehicles (BEV), an energy storage unit composed of one or more individual battery cells as an energy store currently serves as an energy source. The battery cells are usually individual lithium-ion cells. These are connected in series or in a combination of serial and parallel circuits. The sum and type of interconnection of the battery cells determine the available energy and thus the range of an electrically operated vehicle. A specific energy storage unit always delivers a predetermined maximum current in a predetermined voltage range, which depends on its type and structure and is immutable. Thus, at the same time the power of the electrically driven vehicle is determined by the energy storage unit used, since this is characterized by a fixed ratio of power to energy.

Dies führt dazu, dass in einer Produktpalette von elektrisch angetriebenen Serienfahrzeugen keine Leistungsstaffelungen angeboten werden können, wie dies von Fahrzeugen mit Verbrennungsmotoren bekannt ist, wo unterschiedliche Motoren in einem ansonsten weitgehend unveränderten Fahrzeugmodell eingesetzt werden. Für den Verbraucher stellte diese Auswahlmöglichkeit in der Vergangenheit eine wichtige Kaufentscheidung dar.As a result, power stacks can not be offered in a range of electrically powered production vehicles, as known from internal combustion engine engines, where different engines are used in an otherwise largely unchanged vehicle model. For consumers, this choice has been an important buying decision in the past.

Aus der WO 20151067455 A1 ist ein Energiespeichersystem für ein elektrisch angetriebenes Fahrzeug bekannt, das eine erste Energiespeichereinheit aufweist, die eine ausreichende Grundleistung zum Betrieb wenigstens eines Elektromotors des Fahrzeugs bereitstellt, sowie wenigstens eine weitere Energiespeichereinheit parallel zur ersten Energiespeichereinheit, die dazu verwendet werden kann, die Leistung des Fahrzeugs zu erhöhen. Durch die zusätzlichen Energiespeichereinheiten lässt sich ein modularer Aufbau erreichen, wobei bei einem Fahrzeug, dass eine erhöhte Leistung aufweisen soll, einfach eine oder mehrere weitere Energiespeichereinheiten parallel verschaltet werden, ohne dass an der Grundkonfiguration des elektrisch angetriebenen Fahrzeugs Änderungen vorgenommen werden müssen.From the WO 20151067455 A1 For example, an energy storage system for an electrically powered vehicle is known, which has a first energy storage unit that provides sufficient basic power for operating at least one electric motor of the vehicle, and at least one further energy storage unit parallel to the first energy storage unit that can be used to power the vehicle increase. The additional energy storage units can achieve a modular design, wherein in a vehicle that is to have an increased power, simply one or more additional energy storage units are connected in parallel, without having to make changes to the basic configuration of the electrically driven vehicle.

Im Betrieb des in der WO 2015/067456 A1 gezeigten Energiespeichersystems kann es jedoch zu einer Situation kommen, in der eine oder mehrere der zusätzlichen Energiespeichereinheiten soweit entladen sind, dass sie nur noch eine geringe oder überhaupt keine Leistung zur Systemleistung, welche sich aus der gemeinsamen Leistungsabgabe der Energiespeichereinheiten zusammensetzt, beitragen können.In operation of the in the WO 2015/067456 A1 However, as shown energy storage system, there may be a situation in which one or more of the additional energy storage units are discharged to the extent that they can only a small or no power to system performance, which is composed of the common power output of the energy storage units contribute.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Energiespeichersystem für elektrisch angetriebene Fahrzeuge bereitzustellen, das dauerhaft die volle Systemleistung sicherstellt.The object of the invention is to provide an energy storage system for electrically powered vehicles, which ensures the full system performance permanently.

Zur Lösung der Aufgabe ist ein Energiespeichersystem für ein elektrisch angetriebenes Fahrzeug vorgesehen, das eine erste Energiespeichereinheit, die eine zum Betrieb wenigstens eines Elektromotors des Fahrzeugs ausreichende Grundleistung bereitstellt und mit einem Elektromotor des Fahrzeugs verbunden ist, und eine zweite Energiespeichereinheit aufweist, die eine Zusatzleistung zum Betrieb eines Elektromotors des Fahrzeugs bereitstellt und die zur ersten Energiespeichereinheit parallel geschaltet ist, wobei die erste und die zweite Energiespeichereinheit über einen DC/DC-Wandler miteinander verbunden sind. Mittels des DC/DC-Wandlers ist elektrische Energie von einer Energiespeichereinheit auf die andere Energiespeichereinheit übertragbar. Auf diese Weise ist es möglich, die zweite Energiespeichereinheit aufzuladen, um sicherzustellen, dass die volle Systemleistung zur Verfügung steht. Insbesondere kann die Energiespeichereinheit aufgeladen werden, bevor ihr Energieinhalt einen Wert unterschreitet, der zu einer Verringerung der Systemleistung führen würde.To achieve the object, an energy storage system for an electrically driven vehicle is provided, which provides a first energy storage unit, which is sufficient for operating at least one electric motor of the vehicle basic power and connected to an electric motor of the vehicle, and a second energy storage unit, which is an additional power to Operation of an electric motor of the vehicle provides and which is connected in parallel to the first energy storage unit, wherein the first and the second energy storage unit are connected to each other via a DC / DC converter. By means of the DC / DC converter, electrical energy can be transferred from one energy storage unit to the other energy storage unit. In this way, it is possible to charge the second energy storage unit to ensure full system performance is available. In particular, the energy storage unit can be charged before its energy content falls below a value that would lead to a reduction in system performance.

Es kann mindestens eine weitere Energiespeichereinheit vorgesehen sein, wobei jede Energiespeichereinheit über einen DC/DC-Wandler mit mindestens einer anderen Energiespeichereinheit verbunden ist. Zusätzliche Energiespeichereinheiten haben den Vorteil, dass dem Energiespeichersystem mehr Energie zur Verfügung steht, die beispielsweise zur Leistungssteigerung genutzt werden kann. Indem die Energiespeichereinheiten untereinander über DC/DC-Wandler verbunden sind, lässt sich die Energie unter den verbundenen Energiespeichereinheiten verteilen, um beispielsweise dauerhaft die volle Systemleistung zu gewährleisten.At least one further energy storage unit may be provided, each energy storage unit being connected to at least one other energy storage unit via a DC / DC converter. Additional energy storage units have the advantage that the energy storage system more energy is available, which can be used for example to increase performance. By the energy storage units are interconnected via DC / DC converter, the energy can be distributed among the connected energy storage units, for example, to ensure full system performance permanently.

Die Verbindung der Energiespeichereinheiten ist vorzugsweise derart gestaltet, dass eine Energiespeichereinheit durch die mit ihr verbundene(n) Energiespeichereinheit(en) aufladbar ist. Somit kann verhindert werden, dass der Energieinhalt einer Energiespeichereinheit unter einen Wert absinkt, der zu einer Verringerung der Systemleistung führt.The connection of the energy storage units is preferably designed such that an energy storage unit can be charged by the energy storage unit (s) connected to it. Thus, the energy content of an energy storage unit can be prevented from falling below a value that results in a decrease in system performance.

Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform sind alle Energiespeichereinheiten über einen Inverter mit einem Elektromotor des Fahrzeugs verbunden, insbesondere wobei jeder der Energiespeichereinheiten ein eigener Inverter zugeordnet ist, über den sie mit einem Elektromotor des Fahrzeugs verbunden ist. Der Inverter, der aus dem von den Energiespeichereinheiten gelieferten Gleichstrom den zum Betrieb des Elektromotors notwendigen Wechselstrom erzeugt, ist zwischen den Energiespeichereinheiten und dem Elektromotor angeordnet. Hierbei kann ein gemeinsamer Inverter beiden Energiespeichereinheiten nachgeschaltet sein. Es ist aber auch möglich, jeder der Energiespeichereinheiten einen eigenen Inverter zuzuordnen. In diesem Fall sind so viele Inverter wie Energiespeichereinheiten vorgesehen.According to an advantageous embodiment, all the energy storage units are connected via an inverter to an electric motor of the vehicle, in particular wherein each of the energy storage units is assigned its own inverter via it is connected to an electric motor of the vehicle. The inverter, which generates from the supplied from the energy storage units DC the necessary for the operation of the electric motor AC power is disposed between the energy storage units and the electric motor. In this case, a common inverter can be connected downstream of both energy storage units. But it is also possible to assign each of the energy storage units its own inverter. In this case, as many inverters as energy storage units are provided.

Die Energiespeichereinheiten können mit mehreren Elektromotoren des Fahrzeugs verbunden sein.The energy storage units may be connected to a plurality of electric motors of the vehicle.

In einer bevorzugten Ausführungsform ist jeweils eine Energiespeichereinheit mit einem Elektromotor des Fahrzeugs verbunden. Hierdurch ist für jeden Elektromotor eine eigene Energiespeichereinheit vorgesehen, die an die Anforderungen des Elektromotors individuell angepasst sein kann.In a preferred embodiment, an energy storage unit is in each case connected to an electric motor of the vehicle. As a result, a separate energy storage unit is provided for each electric motor, which can be adapted individually to the requirements of the electric motor.

In einer alternativen Ausführungsform sind jeweils mindestens zwei Energiespeichereinheiten mit einem Elektromotor des Fahrzeugs verbunden. Auf diese Weise kann die Leistung jedes Elektromotors modular über die Anzahl bzw. Leistungsfähigkeit der einzelnen Energiespeichereinheiten angepasst werden. Darüber hinaus bieten mehrere Energiespeichereinheiten Redundanz, die dafür sorgt, dass es auch dann möglich ist, den Elektromotor anzutreiben, wenn ein Teil der mit ihm verbundenen Energiespeichereinheiten ausfällt.In an alternative embodiment, at least two energy storage units are each connected to an electric motor of the vehicle. In this way, the power of each electric motor can be modularly adjusted by the number or performance of the individual energy storage units. In addition, multiple energy storage units provide redundancy, which ensures that it is possible to drive the electric motor even if some of the energy storage units connected to it fail.

Die maximale Leistung der DC/DC-Wandler kann weniger als 100 kW, bevorzugt weniger als 50 kW und besonders bevorzugt weniger als 25 kW betragen. Für die Aufgabe der DC/DC-Wandler, den Energietransfer zwischen den Energiespeichereinheiten zu ermöglichen, sind keine großen maximalen Leistungen erforderlich, da der Energietransfer frühzeitig und damit über einen großen Zeitraum erfolgen kann. Deshalb können hierzu DC/DC-Wandler mit einer vergleichsweisen geringen maximalen Leistung eingesetzt und damit die Kosten gering gehalten werden.The maximum power of the DC / DC converters can be less than 100 kW, preferably less than 50 kW and particularly preferably less than 25 kW. For the task of DC / DC converters, to enable the energy transfer between the energy storage units, no large maximum power is required because the energy transfer can take place early and thus over a long period of time. For this reason, DC / DC converters with comparatively low maximum power can be used for this purpose, thus keeping costs low.

Jede der Energiespeichereinheiten enthält eine oder mehrere Energiespeicher, die jeweils aus einer Vielzahl seriell und/oder parallel verschalteter einzelner Batteriezellen bestehen. Es können Batteriezellen beliebiger Art eingesetzt werden, beispielsweise Lithium-Ionen-Zellen, Metallhydrid-Zellen oder Metall-Luft-Zellen, aber auch Hybridkondensatoren, Doppelschichtkondensatoren oder Pseudokondensatoren. Ebenso kann es sich bei einer der Energiespeichereinheiten um einen Brennstoffzellenstack oder mehrere elektrisch miteinander verschaltete Brennstoffzellenstacks handeln.Each of the energy storage units contains one or more energy stores, each consisting of a plurality of serially and / or parallel interconnected individual battery cells. It can be used battery cells of any kind, for example, lithium-ion cells, metal hydride cells or metal-air cells, but also hybrid capacitors, double-layer capacitors or pseudocondensers. Likewise, one of the energy storage units may be a fuel cell stack or a plurality of fuel cell stacks electrically interconnected with one another.

Erfindungsgemäß ist zur Lösung der oben genannten Aufgabe auch ein Verfahren zum Betreiben eines elektrisch angetriebenen Fahrzeugs mit einem erfindungsgemäßen Energiespeichersystem vorgesehen, bei dem eine Energiespeichereinheit aufgeladen wird, sobald ihr Energieinhalt einen festgelegten Wert unterschreitet. Auf diese Weise kann die volle Systemleistung sichergestellt werden, indem die Energiespeichereinheit aufgeladen wird, bevor ihr Energieinhalt einen Wert erreicht, der die Systemleistung signifikant beeinträchtigt.According to the invention, a method for operating an electrically driven vehicle with an energy storage system according to the invention is provided to solve the above object, in which an energy storage unit is charged as soon as its energy content falls below a predetermined value. In this way, full system performance can be ensured by charging the energy storage unit before its energy content reaches a value that significantly degrades system performance.

Vorzugsweise wird in Schritt a) die Energiespeichereinheit durch die mit ihr verbundenen Energiespeichereinheiten aufgeladen. Dieses Aufladen erfolgt insbesondere dadurch, dass elektrische Energie über die hierzu vorgesehenen DC/DC-Wandler von den verbundenen Energiespeichereinheiten auf die Energiespeichereinheit übertragen wird.Preferably, in step a) the energy storage unit is charged by the energy storage units connected to it. This charging takes place in particular in that electrical energy is transmitted via the DC / DC converter provided for this purpose from the connected energy storage units to the energy storage unit.

Weitere Vorteile und Merkmale ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen. In diesen zeigen:Further advantages and features will become apparent from the following description taken in conjunction with the accompanying drawings. In these show:

1 eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Energiespeichersystems gemäß einer ersten Ausführungsform, und 1 a schematic representation of an energy storage system according to the invention according to a first embodiment, and

2 eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Energiespeichersystems gemäß einer zweiten Ausführungsform. 2 a schematic representation of an energy storage system according to the invention according to a second embodiment.

In 1 ist ein Energiespeichersystem 100 für ein nicht näher dargestelltes elektrisch angetriebenes Fahrzeug mit einer ersten Energiespeichereinheit 102 und einer zweiten Energiespeichereinheit 104 gezeigt, die über elektrische Leitungen 106 an jeweils einen Inverter 108 angeschlossen sind, der den von der entsprechenden Energiespeichereinheit 102, 104 gelieferten Gleichstrom in einen Wechselstrom transformiert und der mit einem Elektromotor 110 des Fahrzeugs verbunden ist.In 1 is an energy storage system 100 for a not shown in detail electrically driven vehicle with a first energy storage unit 102 and a second energy storage unit 104 shown by electrical wires 106 to one inverter each 108 connected to that of the corresponding energy storage unit 102 . 104 supplied direct current transformed into an alternating current and that with an electric motor 110 of the vehicle is connected.

Die erste Energiespeichereinheit 102 und die zweite Energiespeichereinheit 104 sind parallel geschaltet und für den Betrieb des Elektromotors 110 vorgesehen. Hierbei liefert die erste Energiespeichereinheit 102 genügend Energie für eine vorgegebene Grundleistung des Fahrzeugs, während die zweite Energiespeichereinheit 104 eine Zusatzleistung zum Betrieb des Elektromotors 110 bereitstellt, wodurch die Systemleistung des Fahrzeugs erhöht ist.The first energy storage unit 102 and the second energy storage unit 104 are connected in parallel and for the operation of the electric motor 110 intended. Here, the first energy storage unit delivers 102 enough energy for a given basic power of the vehicle while the second energy storage unit 104 an additional power to operate the electric motor 110 which increases the system performance of the vehicle.

Das Energiespeichersystem 100 umfasst einen DC/DC-Wandler 112, über den die erste Energiespeichereinheit 102 mit der zweiten Energiespeichereinheit 104 verbunden ist und mittels dem elektrische Energie zwischen den beiden Energiespeichereinheiten 102, 104 austauschbar ist. Das bedeutet, dass eine Energiespeichereinheit 102, 104 durch die andere Energiespeichereinheit 102, 104 aufgeladen werden kann.The energy storage system 100 includes a DC / DC converter 112 over which the first energy storage unit 102 with the second energy storage unit 104 is connected and by means of electrical energy between the two energy storage units 102 . 104 is interchangeable. That means an energy storage unit 102 . 104 through the other energy storage unit 102 . 104 can be charged.

Der DC/DC-Wandler 112 hat eine maximale Leistung von 40 kW. Diese maximale Leistung ist ausreichend, da beim Energietransport zwischen den Energiespeichereinheiten 102, 104 diese Leistung nicht überschritten wird.The DC / DC converter 112 has a maximum power of 40 kW. This maximum power is sufficient because of the energy transport between the energy storage units 102 . 104 this power is not exceeded.

In einer alternativen Ausführungsform kann die maximale Leistung des DC/DC-Wandlers 112 bis zu 100 kW betragen, um mehr Energie in kürzerer Zeit zwischen den Energiespeichereinheiten 102, 104 transportieren zu können. Werden beim Energietransport nur geringe Leistungen erreicht, können in einer weiteren Ausführungsform DC/DC-Wandler 112 mit einer maximalen Leistung von weniger als 25 kW vorgesehen sein, die besonders kostengünstig sind.In an alternative embodiment, the maximum power of the DC / DC converter 112 up to 100 kW for more energy in a shorter time between the energy storage units 102 . 104 to be able to transport. If only low powers are achieved during energy transport, DC / DC converters can be used in a further embodiment 112 be provided with a maximum power of less than 25 kW, which are particularly cost-effective.

Theoretisch Ist es denkbar, dass das Energiespeichersystem 100 noch weitere Energiespeichereinheiten 102, 104 umfasst, um die Systemleistung des Fahrzeugs weiter zu erhöhen. Diese zusätzlichen Energiespeichereinheiten 102, 104 sind jeweils über einen DC/DC-Wandler 112 mit mindestens einer weiteren Energiespeichereinheit 102, 104 verbunden, um von dieser/diesen bei Bedarf aufgeladen werden zu können.Theoretically, it is conceivable that the energy storage system 100 even more energy storage units 102 . 104 includes to further increase the system performance of the vehicle. These additional energy storage units 102 . 104 are each via a DC / DC converter 112 with at least one further energy storage unit 102 . 104 connected to be able to be charged by this / this if necessary.

In 2 ist eine zweite Ausführungsform eines Energiespeichersystems 200 gezeigt. In diesem Fall sind drei Energiespeichereinheiten 202, 203, 204 vorgesehen, die mittels elektrischer Leitungen 206 jeweils über einen Inverter 208 mit jeweils einem Elektromotor 209, 210, 211 verbunden sind. Die Energiespeichereinheiten 202, 203, 204 sind über DC/DC-Wandler 212 miteinander verbunden, wobei die Energiespeichereinheit 202 direkt mit der Energiespeichereinheit 203 und die Energiespeichereinheit 203 direkt mit der Energiespeichereinheit 204 über einen DC/DC-Wandler 212 gekoppelt sind.In 2 is a second embodiment of an energy storage system 200 shown. In this case, there are three energy storage units 202 . 203 . 204 provided by means of electrical lines 206 each via an inverter 208 each with an electric motor 209 . 210 . 211 are connected. The energy storage units 202 . 203 . 204 are about DC / DC converters 212 connected to each other, wherein the energy storage unit 202 directly with the energy storage unit 203 and the energy storage unit 203 directly with the energy storage unit 204 via a DC / DC converter 212 are coupled.

Generell können alle Energiespeichereinheiten 102, 104, 202, 203, 204 direkt oder indirekt, d. h. über weitere Energiespeichereinheiten 102, 104, 202, 203, 204, miteinander verbunden sein. Es ist jedoch auch denkbar, die Energiespeichereinheiten 102, 104, 202, 203, 204 nur in Gruppen, zum Beispiel paarweise, über DC/DC-Wandler zu verbinden. Ziel der Kopplung verschiedener Energiespeichereinheiten 102, 104, 202, 203, 204 ist, Energiespeichereinheiten 102, 104, 202, 203, 204 mit einem niedrigen Energieinhalt aufzuladen, um die Systemleistung des Fahrzeugs dauerhaft hoch zu halten. Aus diesem Grund ist es vorteilhaft, Energiespeichereinheiten 102, 104, 202, 203, 204, deren Energieinhalt im Betrieb nur langsam sinkt, mit Energiespeichereinheiten 102, 104, 202, 203, 204, deren Energieinhalt sich im Betrieb schnell verringert, zu koppeln, um elektrische Energie von den Energiespeichereinheiten 102, 104, 202, 203, 204 mit hohem Energieinhalt auf die Energiespeichereinheiten 102, 104, 202, 203, 204 mit niedrigen Energieinhalt übertragen zu können.In general, all energy storage units 102 . 104 . 202 . 203 . 204 directly or indirectly, ie via further energy storage units 102 . 104 . 202 . 203 . 204 to be connected. However, it is also conceivable, the energy storage units 102 . 104 . 202 . 203 . 204 only in groups, for example in pairs, to connect via DC / DC converter. Aim of the coupling of different energy storage units 102 . 104 . 202 . 203 . 204 is, energy storage units 102 . 104 . 202 . 203 . 204 with a low energy content to keep the system performance of the vehicle permanently high. For this reason, it is advantageous to use energy storage units 102 . 104 . 202 . 203 . 204 , whose energy content decreases only slowly during operation, with energy storage units 102 . 104 . 202 . 203 . 204 , whose energy content decreases rapidly during operation, couple to electrical energy from the energy storage units 102 . 104 . 202 . 203 . 204 with high energy content on the energy storage units 102 . 104 . 202 . 203 . 204 to transmit with low energy content.

Im Betrieb eines Fahrzeugs mit einem erfindungsgemäßen Energiespeichersystem 100, 200 wird eine dauerhaft hohe Systemleistung sichergestellt, indem Energiespeichereinheiten 102, 104, 202, 203, 204, deren Energieinhalt einen festgelegten Wert unterschreiten, durch mit ihnen über DC/DC-Wandler 112, 212 verbunden Energiespeichereinheiten 102, 104, 202, 203, 204 aufgeladen werden.During operation of a vehicle with an energy storage system according to the invention 100 . 200 ensures a consistently high system performance by storing energy storage units 102 . 104 . 202 . 203 . 204 whose energy content falls below a specified value, with them via DC / DC converters 112 . 212 connected energy storage units 102 . 104 . 202 . 203 . 204 to be charged.

Zum Aufladen von Energiespeichereinheiten 102, 104, 202, 203, 204 mit niedrigem Energieinhalt werden vorzugsweise zuerst Energiespeichereinheiten 102, 104, 202, 203, 204 verwendet, deren Energieinhalt besonders hoch ist und/oder deren Energieinhalt sehr langsam abnimmt, d. h. Energiespeichereinheiten 102, 104, 202, 203, 204, deren Energieinhalt voraussichtlich vergleichsweise spät einen festgelegten Wert erreichen.To charge energy storage units 102 . 104 . 202 . 203 . 204 with low energy content are preferably first energy storage units 102 . 104 . 202 . 203 . 204 used, the energy content is particularly high and / or their energy content decreases very slowly, ie energy storage units 102 . 104 . 202 . 203 . 204 whose energy content is expected to reach a set value comparatively late.

Der Wert, bei dem ein Aufladen erfolgt, kann individuell für jede Energiespeichereinheit 102, 104, 202, 203, 204 festgelegt sein.The value at which charging takes place can be customized for each energy storage unit 102 . 104 . 202 . 203 . 204 be set.

Ferner kann ein Aufladen nur dann erfolgen, wenn Energiespeichereinheiten 102, 104, 202, 203, 204 mit einem ausreichend hohen Energieinhalt zum Aufladen zur Verfügung stehen.Furthermore, charging can only take place when energy storage units 102 . 104 . 202 . 203 . 204 with a sufficiently high energy content to recharge available.

Es kann vorgesehen sein, dass bevorzugt oder ausschließlich ausgewählte Energiespeichereinheiten 102, 104, 202, 203, 204 geladen werden. Auf diese Weise ist es beispielsweise bei einem leistungsverzweigtem Allrad möglich, nur die Leistung einer Antriebsachse auf einem hohen Wert zu halten.It can be provided that preferably or exclusively selected energy storage units 102 . 104 . 202 . 203 . 204 getting charged. In this way, it is possible, for example, in a power-split four-wheel drive to keep only the power of a drive axle at a high value.

In einer nicht dargestellten Ausführungsform können einzelne oder alle Energiespeichereinheiten 102, 104, 202, 203, 204 zusätzlich oder alternativ über eine externe Energiequelle aufgeladen werden. Unter einer externen Energiequelle ist eine Energiequelle zu verstehen, die nicht Teil des Energiespeichersystems 100, 200 ist, beispielsweise ein Generator oder Range Extender des Fahrzeugs.In an embodiment, not shown, individual or all energy storage units 102 . 104 . 202 . 203 . 204 additionally or alternatively be charged via an external power source. An external energy source is an energy source that is not part of the energy storage system 100 . 200 is, for example, a generator or range extender of the vehicle.

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Claims (10)

Energiespeichersystem (100, 200) für ein elektrisch angetriebenes Fahrzeug mit einer ersten Energiespeichereinheit (102), die eine zum Betrieb wenigstens eines Elektromotors (110, 209, 210, 211) des Fahrzeugs ausreichende Grundleistung bereitstellt und mit einem Elektromotor (110, 209, 210, 211) des Fahrzeugs verbunden ist, und einer zweiten Energiespeichereinheit (104), die eine Zusatzleistung zum Betrieb eines Elektromotors (110, 209, 210, 211) des Fahrzeugs bereitstellt und die zur ersten Energiespeichereinheit (102) parallel geschaltet ist, dadurch gekennzeichnet, dass die erste und die zweite Energiespeichereinheit (102, 104) über einen DC/DC-Wandler (112, 212) miteinander verbunden sind.Energy storage system ( 100 . 200 ) for an electrically driven vehicle having a first energy storage unit ( 102 ), one for operating at least one electric motor ( 110 . 209 . 210 . 211 ) of the vehicle provides sufficient basic power and with an electric motor ( 110 . 209 . 210 . 211 ) of the vehicle, and a second energy storage unit ( 104 ), which provides an additional service for the operation of an electric motor ( 110 . 209 . 210 . 211 ) of the vehicle and that to the first energy storage unit ( 102 ) is connected in parallel, characterized in that the first and the second energy storage unit ( 102 . 104 ) via a DC / DC converter ( 112 . 212 ) are interconnected. Energiespeichersystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine weitere Energiespeichereinheit (102, 104, 202, 203, 204) vorgesehen ist, wobei jede Energiespeichereinheit (102, 104, 202, 203, 204) über einen DC/DC-Wandler (112, 212) mit mindestens einer anderen Energiespeichereinheit (102, 104, 202, 203, 204) verbunden ist.Energy storage system according to claim 1, characterized in that at least one further energy storage unit ( 102 . 104 . 202 . 203 . 204 ), each energy storage unit ( 102 . 104 . 202 . 203 . 204 ) via a DC / DC converter ( 112 . 212 ) with at least one other energy storage unit ( 102 . 104 . 202 . 203 . 204 ) connected is. Energiespeichersystem nach einem der vorhergehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindung der Energiespeichereinheiten (102, 104, 202, 203, 204) derart gestaltet ist, dass eine Energiespeichereinheit (102, 104, 202, 203, 204) durch die mit ihr verbundene(n) Energiespeichereinheit(en) (102, 104, 202, 203, 204) aufladbar ist.Energy storage system according to one of the preceding claims, characterized in that the connection of the energy storage units ( 102 . 104 . 202 . 203 . 204 ) is designed such that an energy storage unit ( 102 . 104 . 202 . 203 . 204 ) by the associated energy storage unit (s) ( 102 . 104 . 202 . 203 . 204 ) is rechargeable. Energiespeichersystem nach einem der vorhergehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, dass alle Energiespeichereinheiten (102, 104, 202, 203, 204) über einen Inverter (108, 208) mit einem Elektromotor (110, 209, 210, 211) des Fahrzeugs verbunden sind, insbesondere wobei jeder der Energiespeichereinheiten (102, 104, 202, 203, 204) ein eigener Inverter (108, 208) zugeordnet ist, über den sie mit einem Elektromotor (110, 209, 210, 211) des Fahrzeugs verbunden ist.Energy storage system according to one of the preceding claims, characterized in that all energy storage units ( 102 . 104 . 202 . 203 . 204 ) via an inverter ( 108 . 208 ) with an electric motor ( 110 . 209 . 210 . 211 ) of the vehicle, in particular wherein each of the energy storage units ( 102 . 104 . 202 . 203 . 204 ) a separate inverter ( 108 . 208 ), via which it is connected to an electric motor ( 110 . 209 . 210 . 211 ) of the vehicle is connected. Energiespeichersystem nach einem der vorhergehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, dass die Energiespeichereinheiten (102, 104, 202, 203, 204) mit mehreren Elektromotoren (110, 209, 210, 211) des Fahrzeugs verbunden sind.Energy storage system according to one of the preceding claims, characterized in that the energy storage units ( 102 . 104 . 202 . 203 . 204 ) with several electric motors ( 110 . 209 . 210 . 211 ) of the vehicle are connected. Energiespeichersystem nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass jeweils eine Energiespeichereinheit (102, 104, 202, 203, 204) mit einem Elektromotor (110, 209, 210, 211) des Fahrzeugs verbunden ist.Energy storage system according to claim 5, characterized in that in each case an energy storage unit ( 102 . 104 . 202 . 203 . 204 ) with an electric motor ( 110 . 209 . 210 . 211 ) of the vehicle is connected. Energiespeichersystem nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass jeweils mindestens zwei Energiespeichereinheiten (102, 104, 202, 203, 204) mit einem Elektromotor (110, 209, 210, 211) des Fahrzeugs verbunden sind.Energy storage system according to claim 5, characterized in that in each case at least two energy storage units ( 102 . 104 . 202 . 203 . 204 ) with an electric motor ( 110 . 209 . 210 . 211 ) of the vehicle are connected. Energiespeichersystem nach einem der vorhergehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, dass die maximale Leistung der DC/DC-Wandler (112, 212) weniger als 100 kW, bevorzugt weniger als 50 kW und besonders bevorzugt weniger als 25 kW beträgt.Energy storage system according to one of the preceding claims, characterized in that the maximum power of the DC / DC converter ( 112 . 212 ) is less than 100 kW, preferably less than 50 kW, and more preferably less than 25 kW. Verfahren zum Betreiben eines elektrisch angetriebenen Fahrzeugs mit einem Energiespeichersystem (100, 200) nach einem der vorhergehenden Ansprüchen, bei dem eine Energiespeichereinheit (102, 104, 202, 203, 204) aufgeladen wird, sobald ihr Energieinhalt einen festgelegten Wert unterschreitet.Method for operating an electrically driven vehicle with an energy storage system ( 100 . 200 ) according to one of the preceding claims, in which an energy storage unit ( 102 . 104 . 202 . 203 . 204 ) is charged as soon as its energy content falls below a specified value. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Energiespeichereinheit (102, 104, 202, 203, 204) durch die mit ihr verbundenen Energiespeichereinheiten (102, 104, 202, 203, 204) aufgeladen wird.A method according to claim 9, characterized in that the energy storage unit ( 102 . 104 . 202 . 203 . 204 ) by the energy storage units ( 102 . 104 . 202 . 203 . 204 ) is charged.
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