DE102016225513A1 - Circuit arrangement and operating method for an electrical energy storage system - Google Patents

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Arpad Imre
Ralph Engelberg
Klaus Beulich
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Abstract

Schaltungsanordnung (300, 400, 800) für ein elektrisches Energiespeichersystem (100) mit mindestens zwei elektrischen Energiespeichereinheiten (R1, R2) mit jeweils einem ersten Pol und einem zweiten Pol, umfassend mindestens einen ersten Eingang (E1, E1') und einen zweiten Eingang (E2, E2') zur elektrischen Verbindung mit einer Energiequelle, mindestens einen ersten Ausgang (A1) und einen zweiten Ausgang (A2) zur elektrischen Verbindung mit einer elektrischen Komponente, mindestens zwei erste Polanschlüsse (P1) und zwei zweite Polanschlüsse (P2), mindestens zwei erste Schalter (S11, S12), mindestens zwei zweite Schalter (S21, S22), mindestens einen dritten Schalter (S31), wobei der erste Ausgang (A1) mit jeweils einem zweiten Anschluss der ersten Schalter (S11, S12) elektrisch verbunden ist, und der zweite Ausgang (A2) mit jeweils einem zweiten Anschluss der zweiten Schalter (S21, S22) elektrisch verbunden ist, und die ersten Schalter (S11, S12), die zweiten Schalter (S21, S22), der dritte Schalter (S31) sowie weitere Schalter (108, S41) derart geschaltet sind, dass in einem Ladebetrieb der Schaltungsanordnung, zum Laden mindestens einer der elektrischen Energiespeichereinheiten (R1, R2) mittels einer an den ersten Eingang (E1) und den zweiten Eingang (E2) angeschlossenen Energiequelle, und/oder in einem Entladebetrieb der Schaltungsanordnung, zum Betreiben der an den ersten Ausgang (A1) und den zweiten Ausgang (A2) angeschlossenen elektrischen Komponente, die elektrischen Energiespeichereinheiten (R1, R2) in Serie oder parallel geschaltet werden.Circuit arrangement (300, 400, 800) for an electrical energy storage system (100) having at least two electrical energy storage units (R1, R2) each having a first pole and a second pole, comprising at least one first input (E1, E1 ') and a second input (E2, E2 ') for electrical connection to a power source, at least one first output (A1) and a second output (A2) for electrical connection to an electrical component, at least two first pole terminals (P1) and two second pole terminals (P2), at least two first switches (S11, S12), at least two second switches (S21, S22), at least one third switch (S31), wherein the first output (A1) is electrically connected to a respective second terminal of the first switches (S11, S12) and the second output (A2) is electrically connected to a second terminal of each of the second switches (S21, S22), and the first switches (S11, S12), the second switches (S21, S22), third switches (S31) and further switches (108, S41) are connected such that in a charging operation of the circuit arrangement for charging at least one of the electrical energy storage units (R1, R2) by means of a to the first input (E1) and the second input ( E2) connected to the energy source, and / or in a discharge operation of the circuit arrangement, for operating the electrical component connected to the first output (A1) and the second output (A2), the electrical energy storage units (R1, R2) are connected in series or in parallel.

Description

Die vorliegende Erfindung geht aus von einer Schaltungsanordnung und Betriebsverfahren für ein elektrisches Energiespeichersystem gemäß dem Oberbegriff der unabhängigen Patentansprüche.The present invention is based on a circuit arrangement and operating method for an electrical energy storage system according to the preamble of the independent claims.

Stand der TechnikState of the art

In heutigen elektrisch angetriebenen Fahrzeugen, insbesondere Elektrofahrzeugen (EV) oder Hybridfahrzeugen (HEV), sind Batteriemodule durch Parallel- und Reihenschaltung von Einzelbatteriezellen aufgebaut, die im Fahrzeug nach außen als ein Batteriepack wirken. Das Batteriepack hat eine Nennspannung, die abhängig von Ladezustand und Belastung des Batteriepacks den Spannungsbereich für Lade- und Entladevorgänge definiert.In today's electrically driven vehicles, especially electric vehicles (EV) or hybrid vehicles (HEV), battery modules are constructed by parallel and series connection of single battery cells, which act in the vehicle to the outside as a battery pack. The battery pack has a rated voltage that defines the voltage range for charging and discharging, depending on the state of charge and the load on the battery pack.

Das Laden von elektrisch angetriebenen Fahrzeugen, insbesondere von Fahrzeugen mit Batterie als Hauptenergiequelle, ist heutzutage Gegenstand intensiver Forschung und Entwicklung. Zum einen liegt dies daran, dass gegenwärtige Ladezeiten für eine vollständige Batterieladung noch sehr lang sind, und zum anderen wird die Kapazität zukünftiger Speicher eher noch zunehmen, sodass in naher Zukunft im Fahrzeug verbaute elektrische Energiespeichersysteme mit Kapazitäten von mehr als 50 kWh zum Einsatz kommen werden. Gleichzeitig sind für eine breitere Akzeptanz dieser Fahrzeuge kürzere Ladezeiten, möglichst vergleichbar mit den Ladezeiten beim Tankvorgang von Fahrzeugen mit Verbrennungsmotor, wünschenswert.The charging of electrically driven vehicles, especially vehicles with battery as the main source of energy, is nowadays the subject of intensive research and development. On the one hand, this is because current charging times for a full battery charge are still very long, and, on the other hand, the capacity of future storage is likely to increase, so that in the near future built in the vehicle electric energy storage systems with capacities of more than 50 kWh will be used , At the same time for a wider acceptance of these vehicles shorter charging times, preferably comparable to the charging times during refueling of vehicles with internal combustion engine, desirable.

Bedingt durch technische Standards, verfügbare Bauteile und Technologien sowie Wirkungsgradanforderungen ist eine normale Betriebsspannung des Fahrzeugantriebsstranges derzeit beschränkt auf Werte von typischerweise 300 V bis 450 V bei rein elektrisch angetriebenen Fahrzeugen. Standardkonforme Ladestecker sind typischerweise für Nennströme bis 200 A zertifiziert, wobei die Ladespannung für Gleichspannungsladen typischerweise zwischen 200 V bis 850 V liegen kann. Durch Kommunikation zwischen Energiespeichersystem und Ladeeinrichtung kann ladeeinrichtungsseitig im Rahmen gewisser Grenzen eine stufenlose Regelung von Ladespannung und Ladestrom erfolgen.Due to technical standards, available components and technologies, and efficiency requirements, a normal operating voltage of the vehicle drivetrain is currently limited to values of typically 300V to 450V for purely electrically powered vehicles. Standard-compliant charging plugs are typically certified for rated currents up to 200 A, with DC charging voltage typically between 200 V to 850 V. By communication between energy storage system and charging device charging device side can be done within certain limits, a continuous control of charging voltage and charging current.

Heutzutage verfügbare elektrische Energiespeichersysteme, insbesondere Batteriesysteme, bieten jedoch keine Möglichkeit, die Spannung beim Laden zu erhöhen, da ihre Verschaltung, beispielsweise in Reihen- oder Parallelschaltung, fest verdrahtet ist, und gleichzeitig die antriebsseitig vorhandenen Komponenten, beispielsweise den Inverter, auf dem normalen Betriebsspannungsniveau weiterzubetreiben. Ein Beispiel für eine Schaltungsanordnung gemäß dem Stand der Technik zeigt 1.However, electrical energy storage systems available today, in particular battery systems, offer no possibility of increasing the charging voltage, since their interconnection, for example in series or parallel connection, is hard-wired, and at the same time the drive-side components, for example the inverter, at the normal operating voltage level continuing to drive. An example of a circuit arrangement according to the prior art shows 1 ,

Die Druckschrift JP 2014-068466 offenbart eine Ladevorrichtung zur effizienten Ladung von elektrischen Energiespeichern unter Verwendung einer Vielzahl von in Serie oder parallel geschalteten Ladegräten mit einer Ladeerkennungseinrichtung.The publication JP 2014-068466 discloses a charging device for efficiently charging electrical energy storage devices using a plurality of series-connected or parallel-connected charging devices with a charge detection device.

Die Druckschrift US 2013/300370 offenbart ein Batteriepack mit einer Vielzahl von in Serie geschalteten Sekundärbatteriezellen, wobei bei Vorliegen eines abnormen Zustands einzelner Sekundärbatteriezellen, die verbleibenden geladen und entladen werden können.The publication US 2013/300370 discloses a battery pack having a plurality of series connected secondary battery cells, and in the presence of an abnormal condition of individual secondary battery cells, the remaining ones can be charged and discharged.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention

Vorteile der ErfindungAdvantages of the invention

Erfindungsgemäß wird eine Schaltungsanordnung für ein elektrisches Energiespeichersystem, ein Verfahren zum Betreiben des elektrischen Energiespeichersystems sowie ein elektrisches Energiespeichersystem mit den kennzeichnenden Merkmalen der unabhängigen Patentansprüche bereitgestellt.According to the invention a circuit arrangement for an electrical energy storage system, a method for operating the electrical energy storage system and an electrical energy storage system with the characterizing features of the independent claims is provided.

Dabei umfasst die Schaltungsanordnung für ein elektrisches Energiespeichersystem mit mindestens zwei elektrischen Energiespeichereinheiten mit jeweils einem ersten Pol und einem zweiten Pol, mindestens einen ersten Eingang und einen zweiten Eingang zur elektrischen Verbindung mit einer Energiequelle, mindestens einen ersten Ausgang und einen zweiten Ausgang zur elektrischen Verbindung mit einer elektrischen Komponente, mindestens zwei erste Polanschlüsse und zwei zweite Polanschlüsse, wobei jeweils einer der ersten Polanschlüsse mit dem ersten Pol der elektrischen Energiespeichereinheiten und jeweils einer der zweiten Polanschlüsse mit dem zweiten Pol der elektrischen Energiespeichereinheiten elektrisch leitend verbunden sind, mindestens zwei erste Schalter, wobei ein erster Anschluss des ersten Schalters mit dem ersten Polanschluss der ersten Energiespeichereinheit und ein erster Anschluss des ersten Schalters mit dem ersten Eingang elektrisch verbunden ist, mindestens zwei zweite Schalter, wobei ein erster Anschluss des zweiten Schalters mit dem zweiten Polanschluss der ersten Energiespeichereinheit und ein erster Anschluss des zweiten Schalters mit dem zweiten Eingang elektrisch verbunden ist, mindestens einen dritten Schalter, wobei ein erster Anschluss des dritten Schalters mit dem ersten Polanschluss der ersten elektrischen Energiespeichereinheit und ein zweiter Anschluss des dritten Schalters mit dem zweiten Polanschluss der zweiten elektrischen Energiespeichereinheit elektrisch verbunden ist.In this case, the circuit arrangement for an electrical energy storage system comprising at least two electrical energy storage units each having a first pole and a second pole, at least a first input and a second input for electrical connection to a power source, at least a first output and a second output for electrical connection with an electrical component, at least two first pole terminals and two second pole terminals, wherein in each case one of the first pole terminals with the first pole of the electrical energy storage units and one of the second pole terminals with the second pole of the electrical energy storage units are electrically connected, at least two first switches a first terminal of the first switch with the first pole terminal of the first energy storage unit and a first terminal of the first switch with the first Input is electrically connected, at least two second switches, wherein a first terminal of the second switch to the second pole terminal of the first energy storage unit and a first terminal of the second switch to the second input is electrically connected, at least one third switch, wherein a first terminal of the third Switch is electrically connected to the first pole terminal of the first electrical energy storage unit and a second terminal of the third switch to the second pole terminal of the second electrical energy storage unit.

Erfindungsgemäß ist der erste Ausgang mit jeweils einem zweiten Anschluss der ersten Schalter elektrisch verbunden, und der zweite Ausgang mit jeweils einem zweiten Anschluss der zweiten Schalter elektrisch verbunden ist, und die ersten Schalter, die zweiten Schalter, der dritte Schalter sowie weitere Schalter derart geschaltet sind, dass in einem Ladebetrieb der Schaltungsanordnung, zum Laden mindestens einer der elektrischen Energiespeichereinheiten mittels einer an den ersten Eingang und den zweiten Eingang angeschlossenen Energiequelle, und/oder in einem Entladebetrieb der Schaltungsanordnung, zum Betreiben der an den ersten Ausgang und den zweiten Ausgang angeschlossenen elektrischen Komponente, die elektrischen Energiespeichereinheiten in Serie oder parallel geschaltet werden.According to the invention, the first output is electrically connected to in each case a second terminal of the first switch, and the second output is electrically connected to a respective second terminal of the second switch, and the first switches, the second switches, the third switch and further switches are connected in such a way in that in a charging operation of the circuit arrangement, for charging at least one of the electrical energy storage units by means of an energy source connected to the first input and the second input, and / or in a discharging operation of the circuit arrangement, for operating the electric power supply connected to the first output and the second output Component, the electrical energy storage units are connected in series or in parallel.

Die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung und das Verfahren zum Betreiben der Schaltungsanordnung ermöglichen einen im Vergleich zum Stand der Technik größeren und betriebspunktabhängigen wählbaren Spannungsbereich. Dadurch werden neue Möglichkeiten hinsichtlich Schnelladen und eine weitere Verbesserung des Wirkungsgrads des elektrischen Antriebs in Teillast erreicht. Weiterhin schafft die Schaltungsanordnung die Möglichkeit nicht kompatible Spannungslagen zwischen dem elektrischen Energiespeichersystem und Ladesäule anzupassen.The circuit arrangement according to the invention and the method for operating the circuit arrangement allow a selectable voltage range which is larger in comparison with the prior art and dependent on the operating point. As a result, new opportunities with regard to fast charging and a further improvement in the efficiency of the electric drive in partial load are achieved. Furthermore, the circuit arrangement makes it possible to adapt non-compatible voltage levels between the electrical energy storage system and the charging station.

Weitere vorteilhafte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.Further advantageous embodiments of the present invention are the subject of the dependent claims.

Bevorzugt ist die Energiequelle eine Gleichstrom-Energiequelle.Preferably, the power source is a DC power source.

Die Schalter können beispielsweise als Halbleiterschalter, beispielsweise als MOSFETs oder IGBTs, aber auch als elektromechanische Relais oder Schütze ausgeführt werden.The switches can be designed, for example, as semiconductor switches, for example as MOSFETs or IGBTs, but also as electromechanical relays or contactors.

Weiter umfasst die Schaltungsanordnung in einer weiteren Ausführungsform mindestens zwei achte Schalter, wobei ein erster Anschluss eines ersten achten Schalters mit dem zweiten Polanschluss der ersten elektrischen Energiespeichereinheit und ein erster Anschluss eines zweiten achten Schalters mit dem zweiten Polanschluss der zweiten elektrischen Energiespeichereinheit elektrisch verbunden sind, und zweite Anschlüsse der achten Schalter mit dem zweiten Eingang mittels des weiteren Schalters elektrisch verbindbar sind.In a further embodiment, the circuit arrangement further comprises at least two eighth switches, wherein a first terminal of a first eighth switch is electrically connected to the second pole terminal of the first electrical energy storage unit and a first terminal of a second eighth switch to the second pole terminal of the second electrical energy storage unit, and second terminals of the eighth switch are electrically connectable to the second input by means of the further switch.

Weiter umfasst die Schaltungsanordnung in einer weiteren Ausführungsform mindestens zwei weitere achte Schalter, wobei ein erster Anschluss eines dritten achten Schalters mit dem ersten Ausgang und ein erster Anschluss eines vierten achten Schalters mit dem zweiten Ausgang elektrisch verbunden sind und die ersten Schalter, die zweiten Schalter, der dritte Schalter, die achten Schalter sowie weitere Schalter derart geschaltet sind, dass in einem Ladebetrieb der Schaltungsanordnung, zum Laden mindestens einer der elektrischen Energiespeichereinheiten mittels einer an den ersten Eingang und den zweiten Eingang angeschlossenen ersten Energiequelle und mittels einer an den dritten Eingang und den vierten Eingang angeschlossenen zweiten Energiequelle die elektrischen Energiespeichereinheiten getrennt geschaltet werden.In a further embodiment, the circuit arrangement further comprises at least two further eighth switches, wherein a first connection of a third eighth switch to the first output and a first connection of a fourth eighth switch to the second output are electrically connected and the first switches, the second switches, the third switch, the eighth switch and further switches are connected such that in a charging operation of the circuit arrangement for charging at least one of the electrical energy storage units by means of a first energy source connected to the first input and the second input and by means of a third input and the fourth input connected second power source, the electrical energy storage units are switched separately.

Weiterhin ist Gegenstand der Erfindung ein elektrisches Energiespeichersystem mit mindestens zwei elektrischen Energiespeichereinheiten, wobei das elektrische Energiespeichersystem eine erfindungsgemäße Schaltungsanordnung umfasst. Somit kann insbesondere auf Systemebene eine deutliche Reduktion der Ladezeit erreicht werden bei gleichzeitiger Beibehaltung bewährter Technologien.Furthermore, the subject of the invention is an electrical energy storage system with at least two electrical energy storage units, wherein the electrical energy storage system comprises a circuit arrangement according to the invention. Thus, in particular at the system level, a significant reduction of the charging time can be achieved while maintaining proven technologies.

Weiterhin ist Gegenstand der Erfindung eine Verwendung einer Schaltungsanordnung gemäß einem der Ansprüche 1 oder 2 in elektrisch angetriebenen Fahrzeugen einschließlich Hybridfahrzeugen.Furthermore, the subject of the invention is a use of a circuit arrangement according to one of claims 1 or 2 in electrically driven vehicles including hybrid vehicles.

Unter einer elektrischen Energiespeichereinheit kann insbesondere eine elektrochemische Batteriezelle und/oder ein Batteriemodul mit mindestens einer elektrochemischen Batteriezelle und/oder ein Batteriepack mit mindestens einem Batteriemodul verstanden werden. Zum Beispiel kann die elektrische Energiespeichereinheit eine Lithium-Batteriezelle oder ein Lithium-Batteriemodul oder ein Lithium-Batteriepack sein. Insbesondere kann die elektrische Energiespeichereinheit eine Lithium-Ionen-Batteriezelle oder ein Lithium-Ionen-Batteriemodul oder ein Lithium-Ionen-Batteriepack sein. Weiterhin kann die Batteriezelle vom Typ Lithium-Polymer-Akkumulator, Nickel-Metallhydrid-Akkumulator, Blei-Säure-Akkumulator, Lithium-Luft-Akkumulator oder Lithium-Schwefel-Akkumulator beziehungsweise ganz allgemein ein Akkumulator beliebiger elektrochemischer Zusammensetzung sein.An electrical energy storage unit may in particular be understood as meaning an electrochemical battery cell and / or a battery module having at least one electrochemical battery cell and / or a battery pack having at least one battery module. For example, the electric energy storage unit may be a lithium battery cell or a lithium battery module or a lithium battery pack. In particular, the electrical energy storage unit may be a lithium-ion battery cell or a lithium-ion battery module or a lithium-ion battery pack. Furthermore, the battery cell of the type Lithium-polymer accumulator, nickel-metal hydride accumulator, lead-acid accumulator, lithium-air accumulator or lithium-sulfur accumulator or more generally an accumulator of any electrochemical composition.

Figurenlistelist of figures

Es zeigen:

  • 1 eine Schaltungsanordnung von elektrischen Energiespeichereinheiten für ein Fahrzeug gemäß dem Stand der Technik,
  • 2 eine erfindungsgemäße Schaltungsanordnung für ein Fahrzeug mit zwei elektrischen Energiespeichereinheiten gemäß einer ersten Ausführungsform,
  • 3 eine erfindungsgemäße Schaltungsanordnung für ein Fahrzeug mit zwei elektrischen Energiespeichereinheiten gemäß einer zweiten Ausführungsform,
  • 4 eine erfindungsgemäße Schaltungsanordnung für ein Fahrzeug mit zwei elektrischen Energiespeichereinheiten gemäß einer dritten Ausführungsform,
  • 5 ein Flussdiagramm eines erfindungsgemäßen Verfahrens für ein elektrisches Energiespeichersystem mit zwei elektrischen Energiespeichereinheiten gemäß einem Ausführungsbeispiel, und
  • 6 eine erfindungsgemäße Schaltungsanordnung für ein Fahrzeug mit zwei elektrischen Energiespeichereinheiten gemäß einer fünften Ausführungsform.
Show it:
  • 1 a circuit arrangement of electrical energy storage units for a vehicle according to the prior art,
  • 2 a circuit arrangement according to the invention for a vehicle with two electrical energy storage units according to a first embodiment,
  • 3 a circuit arrangement according to the invention for a vehicle with two electrical energy storage units according to a second embodiment,
  • 4 a circuit arrangement according to the invention for a vehicle with two electrical energy storage units according to a third embodiment,
  • 5 a flowchart of a method according to the invention for an electrical energy storage system with two electrical energy storage units according to an embodiment, and
  • 6 a circuit arrangement according to the invention for a vehicle with two electrical energy storage units according to a fifth embodiment.

Ausführungsformen der ErfindungEmbodiments of the invention

Gleiche Bezugszeichen bezeichnen in allen Figuren gleiche Vorrichtungskomponenten beziehungsweise Verfahrensschritte.Identical reference signs denote the same device components or method steps in all figures.

2 zeigt eine erfindungsgemäße Schaltungsanordnung 200 für ein Fahrzeug mit zwei elektrischen Energiespeichereinheiten R1 und R2 gemäß einer ersten Ausführungsform. Im linken Bereich sind dabei elektrische Komponenten abgebildet, welche bei Einsatz der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung 200 unverändert bleiben können. Insbesondere handelt es sich dabei um einen Elektromotor 107, einen Wechselrichter 106, einen DC/DC-Wandler 104 für das 12-V-Bordnetz und die Bordnetzbatterie 105, einen Zwischenkreis mit Zwischenkreiskapazität 103 und einen Klimakompressor 102. Alle elektrischen Komponenten, die über den ersten Ausgang A1 und den zweiten Ausgang A2 an die Schaltungsanordnung 200 angeschlossen sind, können demzufolge unverändert weiter genutzt werden. Die elektrischen Energiespeichereinheiten R1 und R2 sind innerhalb der Batterie 100 über die zwei ersten Polanschlüsse P1 und die zwei zweiten Polanschlüsse P2 an die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung 200 angeschlossen. Die elektrischen Energiespeichereinheiten R1 und R2 bestehen dabei aus mehreren einzelnen Batteriezellen 101. Ein erster erster Schalter S11 und ein erster zweiter Schalter S21 dienen insbesondere dazu, eine elektrische Verbindung der ersten elektrischen Energiespeichereinheit R1 mit dem ersten Ausgang A1 beziehungsweise dem zweiten Ausgang A2 zu ermöglichen. Weiterhin dienen ein zweiter erster Schalter S12 und ein zweiter zweiter Schalter S22 insbesondere dazu, eine elektrische Verbindung der zweiten elektrischen Energiespeichereinheit R2 mit dem ersten Ausgang A1 beziehungsweise dem zweiten Ausgang A2 zu ermöglichen. Weiterhin dient ein erster dritter Schalter S31 dazu, im Ladebetrieb die elektrischen Energiespeichereinheiten R1 und R2 in Reihe miteinander zu verschalten. Eine Energiezufuhr erfolgt dabei durch eine an den ersten Eingang E1 und den zweiten Eingang E2 angeschlossene Energiequelle. Über zwei Schalter 108 können der erste Eingang E1 und der zweite Eingang E2 von den Energiespeichereinheiten abgetrennt werden. Somit wird sichergestellt, dass die Eingänge spannungsfrei geschaltet werden können, wenn nicht geladen wird. Die Schalterstellungen der ersten Schalter S11 und S12, der zweiten Schalter S21 und S22 sowie des ersten dritten Schalters S31 und der Schalter 108 bei Reihenschaltung im Ladebetrieb sind in nachstehender Tabelle angegeben: S11 S12 S21 S22 S31 108 Schalterstellung im Ladebetrieb geschlossen / geöffnet geöffnet geschlossen / geöffnet geöffnet geschlossen geschlossen 2 shows a circuit arrangement according to the invention 200 for a vehicle having two electrical energy storage units R1 and R2 according to a first embodiment. In the left area while electrical components are shown, which when using the circuit arrangement according to the invention 200 can remain unchanged. In particular, it is an electric motor 107 , an inverter 106 , a DC / DC converter 104 for the 12 V electrical system and the on-board battery 105 , a DC link with DC link capacity 103 and an air conditioning compressor 102 , All electrical components, via the first output A1 and the second output A2 to the circuit arrangement 200 Consequently, they can continue to be used unchanged. The electric energy storage units R1 and R2 are inside the battery 100 via the two first pole terminals P1 and the two second pole terminals P2 to the circuit arrangement according to the invention 200 connected. The electrical energy storage units R1 and R2 consist of several individual battery cells 101 , A first first switch S11 and a first second switch S21 are used, in particular, to enable an electrical connection of the first electrical energy storage unit R1 to the first output A1 or the second output A2. Furthermore, a second first switch S12 and a second second switch S22 serve, in particular, to enable an electrical connection of the second electrical energy storage unit R2 to the first output A1 or the second output A2. Furthermore, a first third switch S31 is used to interconnect the electrical energy storage units R1 and R2 in series with one another during charging operation. An energy supply is effected by an energy source connected to the first input E1 and the second input E2. About two switches 108 For example, the first input E1 and the second input E2 can be disconnected from the energy storage units. This ensures that the inputs can be de-energized when not charging. The switch positions of the first switches S11 and S12, the second switches S21 and S22, and the first third switch S31 and the switch 108 When connected in series in the charging mode, the following table shows: S11 S12 S21 S22 S31 108 Switch position in charging mode closed open open closed open open closed closed

Somit liegt im Ladebetrieb zwischen dem ersten Eingang E1 und dem zweiten Eingang E2 die doppelte Spannung an, es kann demzufolge bei gleichem Strom die doppelte Energiemenge übertragen werden. Dabei ist bei Herstellung der Reihenschaltung darauf zu achten, dass zuerst der zweite erste Schalter S12 und der zweite zweite Schalter S22 geöffnet werden, bevor der erste dritte Schalter S31 geschlossen wird, um einen Kurzschluss zu vermeiden. Dies kann bei mechanischen Schalteinrichtung, beispielsweise Schützen, durch eine gemeinsame mechanische Kopplung des zweiten ersten Schalters S12, des zweiten zweiten Schalter S22 und des ersten dritten Schalters S31 erfolgen mit entsprechendem Nacheilen des Öffnens des ersten dritten Schalters S31 oder bei elektronischen Schalteinrichtungen, beispielsweise MOSFETs oder IGBTs, sowie bei nicht gekoppelten elektromechanischen Schalteinrichtungen durch eine entsprechende Veto-Beschaltung der Ansteuerung beziehungsweise durch entsprechend abgesicherte Softwarefunktionen in einer die Schalteinrichtung kontrollierenden, hier nicht dargestellten elektronischen Einheit. Der erste erste Schalter S11 und der erste zweite Schalter S21 können sich dabei in geschlossenem oder geöffneten Zustand befinden, je nachdem, ob eine oder mehrere über den ersten Ausgang A1 und den zweiten Ausgang A2 angeschlossene elektrische Komponenten auch während des Ladebetriebs mit Energie versorgt werden sollen. Die Versorgung der angeschlossenen elektrischen Komponenten 102 bis 107 ist beispielsweise sinnvoll, um während des Ladevorgangs beispielsweise das Kühlsystem der Batterie 100 und angeschlossene 12V-Verbraucher zu versorgen. Sind der erste erste Schalter S11 und der erste zweite Schalter S21 geschlossen, werden die elektrischen Energiespeichereinheiten R1 und R2 unterschiedlich stark geladen. Die erste elektrische Energiespeichereinheit R1 wird durch einen geringeren Ladestrom geladen und weist deshalb typischerweise bei Beendigung des Ladevorganges einen niedrigeren Ladezustand auf als die zweite elektrische Energiespeichereinheit R2.Thus, in the charging mode between the first input E1 and the second input E2, the double voltage, it can therefore be transmitted at the same power twice the amount of energy. there When manufacturing the series connection, care should be taken that first the second first switch S12 and the second second switch S22 are opened before the first third switch S31 is closed in order to avoid a short circuit. This can be done with mechanical switching device, such as shooters, by a common mechanical coupling of the second first switch S12, the second second switch S22 and the first third switch S31 with a corresponding lagging of the opening of the first third switch S31 or electronic switching devices, such as MOSFETs or IGBTs, as well as in non-coupled electromechanical switching devices by a corresponding veto-wiring of the control or by appropriately secured software functions in a switching device controlling, not shown here electronic unit. The first first switch S11 and the first second switch S21 may be in the closed or open state, depending on whether one or more electrical components connected via the first output A1 and the second output A2 should also be supplied with energy during the charging operation , The supply of the connected electrical components 102 to 107 For example, it makes sense to, for example, during the charging process, the cooling system of the battery 100 and connected 12V consumers. If the first first switch S11 and the first second switch S21 are closed, the electrical energy storage units R1 and R2 are charged to different degrees. The first electrical energy storage unit R1 is charged by a lower charging current and therefore typically has a lower charging state at the end of the charging process than the second electrical energy storage unit R2.

Wenn der Ladebetrieb beendet wurde und Energie an über den ersten Ausgang A1 und den zweiten Ausgang A2 angeschlossene elektrische Komponenten abgegeben werden soll, ändert sich die Schalterstellung der genannten Schalter wie folgt zu: S11 S12 S21 S22 S31 108 Schalterstellung im Nichtladebetrieb geschlossen geschlossen geschlossen geschlossen geöffnet geöffnet When the charging operation has ended and energy is to be delivered to electrical components connected across the first output A1 and the second output A2, the switch position of said switches changes as follows: S11 S12 S21 S22 S31 108 Switch position in non-charging mode closed closed closed closed open open

Dabei ist bei Umschaltung von Reihenschaltung der elektrischen Energiespeichereinheiten R1 und R2 auf Parallelschaltung von R1 und R2 darauf zu achten, dass zuerst der erste dritte Schalter S31 geöffnet wird, bevor der zweite erste Schalter S12 und der zweite zweite Schalter S22 umgeschaltet werden, um einen Kurzschluss zu vermeiden. Dies kann mit den vorgenannten Mitteln, beispielsweise einer mechanischen Kopplung, erreicht werden.When switching over from series connection of the electrical energy storage units R1 and R2 to parallel connection of R1 and R2, care must be taken that the first third switch S31 is first opened before the second first switch S12 and the second second switch S22 are switched over to a short circuit to avoid. This can be achieved with the aforementioned means, for example a mechanical coupling.

Um bei Herstellen der Parallelschaltung zwischen den beiden elektrischen Energiespeichereinheiten einen möglichen Ausgleichsstrom zu begrenzen, ist in die Schaltungsanordnung 200 ein zusätzliches, hauptsächlich induktiv wirkendes Bauteil 201 integriert. Weiterhin kann zur Ausgleichsstrombegrenzung der zweite erste Schalter S12 für eine gewisse Zeit, beispielsweise einige Minuten, getaktet betrieben werden.In order to limit a possible compensation current when the parallel connection between the two electrical energy storage units is established, the circuit arrangement is included 200 an additional, mainly inductive acting component 201 integrated. Furthermore, the second first switch S12 can be operated in a clocked manner for a certain time, for example a few minutes, for equalizing the current flow.

3 zeigt eine erfindungsgemäße Schaltungsanordnung 300 für ein Fahrzeug mit zwei elektrischen Energiespeichereinheiten R1 und R2 gemäß einer zweiten Ausführungsform. Hierbei können über den ersten Ausgang A1 und den zweiten Ausgang A2 angeschlossene elektrische Komponenten während des Ladevorgangs sowohl durch die erste elektrische Energiespeichereinheit R1 als auch durch die zweite elektrische Energiespeichereinheit R2 versorgt werden. Dazu sind die ersten Schalter S11 und S12 jeweils mit ihren zweiten Anschlüssen mit dem ersten Ausgang A1 sowie die zweiten Schalter S21 und S22 jeweils mit ihren zweiten Anschlüssen mit dem zweiten Ausgang A2 elektrisch leitend verbunden. Dies ermöglicht ein abwechselndes Zubeziehungsweise Abschalten der über die ersten und zweiten Ausgänge A1 und A2 angeschlossenen elektrischen Komponenten auf die erste elektrische Energiespeichereinheit R1 beziehungsweise die zweite elektrische Energiespeichereinheit R2. Somit kann ein ungleiches Laden der elektrischen Energiespeichereinheiten R1 und R2 begrenzt werden. Weiterhin kann bei ungleichen Ladezuständen zuerst nur die elektrische Energiespeichereinheit mit dem höheren Ladezustand zur Versorgung der elektrischen Komponenten eingesetzt werden, indem die entsprechenden ersten und zweiten Schalter geschlossen beziehungsweise geöffnet werden. Die Schalter 108 dienen der elektrischen Trennung des ersten Eingangs E1 und des zweiten Eingangs E2 von spannungsführenden Komponenten, hier den elektrischen Energiespeichereinheiten R1 und R2. Somit ist sichergestellt, dass die Batterie 100 allseitig vom Netz getrennt werden kann. 3 shows a circuit arrangement according to the invention 300 for a vehicle with two electrical energy storage units R1 and R2 according to a second embodiment. In this case, electrical components connected via the first output A1 and the second output A2 can be supplied by the first electrical energy storage unit R1 as well as by the second electrical energy storage unit R2 during the charging process. For this purpose, the first switches S11 and S12 are each electrically connected to their second terminals to the first output A1 and the second switches S21 and S22 each having its second terminals to the second output A2. This makes it possible to alternately connect or disconnect the electrical components connected via the first and second outputs A1 and A2 to the first electrical energy storage unit R1 or the second electrical energy storage unit R2. Thus, unequal charging of the electric energy storage units R1 and R2 can be limited. Furthermore, in the case of unequal states of charge, at first only the electrical energy storage unit with the higher charge state can be used to supply the electrical components by closing or opening the corresponding first and second switches. The switches 108 serve the electrical separation of the first input E1 and the second input E2 of live components, here the electrical energy storage units R1 and R2. This ensures that the battery 100 can be disconnected from the mains on all sides.

In der gezeigten Ausführungsform der Schaltungsanordnung 300 kann in einem ersten Anwendungsfall, beispielsweise wenn ein Fehler in zumindest einem der beiden elektrischen Energiespeichereinheiten R1, R2 festgestellt wird, ein Abschalten der elektrischen Energiespeichereinheit R1, R2 aus Sicherheitsgründen zur Folge hat, nur diese elektrische Energiespeichereinheit R1, R2 von dem ersten Ausgang A1 und dem zweiten Ausgang A2 elektrisch getrennt werden. Dadurch wird das Fahrzeug in einen Notbetrieb („Limp Home“) versetzt, in dem eine maximal verfügbare Batterieleistung auf die andere elektrische Energiespeichereinheit R1, R2 reduziert wird. Eine Reichweite des Fahrzeugs wird hierdurch eingeschränkt, jedoch bleibt das Fahrzeug manövrierfähig und Sicherheitssysteme können im Betrieb gehalten werden, was insbesondere für autonom fahrende Fahrzeuge eine wichtige Anforderung darstellt.In the embodiment shown, the circuit arrangement 300 can in a first application, for example, if a fault is detected in at least one of the two electrical energy storage units R1, R2, a shutdown of the electrical energy storage unit R1, R2 for security reasons The consequence is that only this electrical energy storage unit R1, R2 can be electrically separated from the first output A1 and the second output A2. As a result, the vehicle is put into an emergency mode ("Limp Home") in which a maximum available battery power is reduced to the other electrical energy storage unit R1, R2. A range of the vehicle is thereby limited, but the vehicle remains manoeuvrable and safety systems can be kept in operation, which is an important requirement especially for autonomously driving vehicles.

Die Schalterstellungen der ersten Schalter S11 und S12, der zweiten Schalter S21 und S22 sowie des ersten dritten Schalters S31 und der Schalter 108 sind in nachstehender Tabelle angegeben: Schalterstellung S11 S12 S21 S22 S31 108 Entladebetrieb (Fahrbetrieb): R1, R2 parallel geschaltet X X X X Entladebetrieb: Nur R1 geschaltet X X Entladebetrieb: Nur R2 geschaltet X X The switch positions of the first switches S11 and S12, the second switches S21 and S22, and the first third switch S31 and the switch 108 are given in the following table: switch position S11 S12 S21 S22 S31 108 Discharge mode (driving mode): R1, R2 connected in parallel X X X X Discharge mode: Only R1 switched X X Discharge mode: Only R2 switched X X

Hierbei bezeichnet „X“ eine geschlossene Schalterstellung und „○“ eine geöffnete Schalterstellung.Here, "X" denotes a closed switch position and "○" an open switch position.

In der gezeigten Ausführungsform der Schaltungsanordnung 300 können in einem zweiten Anwendungsfall bei einem Teillastbetrieb des Fahrzeugs die elektrischen Energiespeichereinheiten R1, R2 von Reihen- auf Parallelschaltung umgeschaltet werden, um ein anliegendes Spannungsniveau zu reduzieren. Dadurch werden Schaltverluste an einer Leistungselektronik des Fahrzeugs reduziert und dadurch ein Zyklusverbrauch reduziert und somit die Reichweite des Fahrzeugs erhöht. Sofern eine Anpassung von unterschiedlichen Spannungslagen zwischen den elektrischen Energiespeichereinheiten R1, R2 notwendig ist, kann zeitweise auch nur eine elektrische Energiespeichereinheit R1, R2 zugeschaltet werden.In the embodiment shown, the circuit arrangement 300 For example, in a second application at a partial load operation of the vehicle, the electrical energy storage units R1, R2 can be switched from series to parallel in order to reduce an applied voltage level. As a result, switching losses are reduced at a power electronics of the vehicle, thereby reducing a cycle consumption and thus increases the range of the vehicle. If an adaptation of different voltage levels between the electrical energy storage units R1, R2 is necessary, at times only one electrical energy storage unit R1, R2 can be switched on.

Die Schalterstellungen der ersten Schalter S11 und S12, der zweiten Schalter S21 und S22 sowie des ersten dritten Schalters S31 und der Schalter 108 sind in nachstehender Tabelle angegeben: Schalterstellung S11 S12 S21 S22 S31 108 Entladebetrieb (Vollast, volle Nennspannung): R1, R2 in Serie geschaltet X X X Entladebetrieb (Teillast, idealerweise halbe Nennspannung): R1, R2 parallel geschaltet X X X X The switch positions of the first switches S11 and S12, the second switches S21 and S22, and the first third switch S31 and the switch 108 are given in the following table: switch position S11 S12 S21 S22 S31 108 Discharge mode (full load, full rated voltage): R1, R2 connected in series X X X Discharge operation (partial load, ideally half rated voltage): R1, R2 connected in parallel X X X X

Hierbei bezeichnet „X“ eine geschlossene Schalterstellung und „○“ eine geöffnete Schalterstellung.Here, "X" denotes a closed switch position and "○" an open switch position.

In der gezeigten Ausführungsform der Schaltungsanordnung 300 können in einem dritten Anwendungsfall durch eine Reihenschaltung der elektrischen Energiespeichereinheit R1, R2 diese mit einer im Wesentlichen doppelten Nennspannung geladen werden. Dadurch kann trotz einer Strombegrenzung der Ladesäule und/oder des Ladekabels eine höhere Ladeleistung erzielt werden.In the embodiment shown, the circuit arrangement 300 can be loaded in a third application by a series circuit of the electrical energy storage unit R1, R2 with a substantially double nominal voltage. As a result, despite a current limitation of the charging station and / or the charging cable, a higher charging power can be achieved.

Die Schalterstellungen der ersten Schalter S11 und S12, der zweiten Schalter S21 und S22 sowie des ersten dritten Schalters S31 und der Schalter 108 sind in nachstehender Tabelle angegeben: Schalterstellung S11 S12 S21 S22 S31 108 Entladebetrieb: R1, R2 parallel geschaltet X X X X Ladebetrieb mit Nennspannung: R1, R2 parallel geschaltet X X X X X Ladebetrieb mit doppelter Nennspannung: R1, R2 in Serie geschaltet X X The switch positions of the first switches S11 and S12, the second switches S21 and S22, and the first third switch S31 and the switch 108 are given in the following table: switch position S11 S12 S21 S22 S31 108 Discharge mode: R1, R2 connected in parallel X X X X Charging mode with nominal voltage: R1, R2 connected in parallel X X X X X Charging mode with double rated voltage: R1, R2 connected in series X X

Hierbei bezeichnet „X“ eine geschlossene Schalterstellung und „○“ eine geöffnete Schalterstellung.Here, "X" denotes a closed switch position and "○" an open switch position.

In der gezeigten Ausführungsform der Schaltungsanordnung 300 können in einem vierten Anwendungsfall die elektrischen Energiespeichereinheiten R1. R2 parallel geschaltet werden, wodurch an Ladesäulen mit einer niedrigen Spannung, beispielsweise niedriger als die Fahrzeugspannung, trotzdem ein Ladevorgang möglich ist. In the embodiment shown, the circuit arrangement 300 In a fourth application, the electrical energy storage units R1. R2 are connected in parallel, which is still possible to charging stations with a low voltage, for example, lower than the vehicle voltage, a charging process.

In der gezeigten Ausführungsform der Schaltungsanordnung 300 können in einem fünften Anwendungsfall die elektrischen Energiespeichereinheiten R1, R2 in zeitlicher Abfolge geladen werden, so kann beispielsweise nach einem Erreichen eines vordefinierten Ladezustands der Energiespeichereinheit R1 auf die Energiespeichereinheit R2 elektrisch umgeschalten werden. Alternativ können elektrischen Energiespeichereinheiten R1, R2 abwechselnd geladen werden, beispielsweise wenn das Fahrzeug für eine vordefinierte Zeitspanne abgestellt wird. Nach einer vordefinierten Zeitspanne in der eine der beiden elektrischen Energiespeichereinheiten R1 R2 geladen wird, beispielsweise 5 min, wird auf die andere elektrische Energiespeichereinheit elektrisch umgeschalten.In the embodiment shown, the circuit arrangement 300 If, in a fifth application, the electrical energy storage units R1, R2 can be charged in chronological order, then, for example, after reaching a predefined state of charge, the energy storage unit R1 can be electrically switched to the energy storage unit R2. Alternatively, electrical energy storage units R1, R2 may be alternately charged, for example when the vehicle is turned off for a predefined period of time. After a predefined period of time in which one of the two electrical energy storage units R1 R2 is charged, for example 5 min, it is electrically switched to the other electrical energy storage unit.

Die Schalterstellungen der ersten Schalter S11 und S12, der zweiten Schalter S21 und S22 sowie des ersten dritten Schalters S31 und der Schalter 108 sind in nachstehender Tabelle angegeben: Schalterstellung S11 S12 S21 S22 S31 108 Entladebetrieb: R1, R2 in Serie X X X Ladebetrieb: R1, R2 parallel X X X X X Ladebetrieb: Nur R1 X X X Ladebetrieb: Nur R2 X X X The switch positions of the first switches S11 and S12, the second switches S21 and S22, and the first third switch S31 and the switch 108 are given in the following table: switch position S11 S12 S21 S22 S31 108 Discharge mode: R1, R2 in series X X X Charging mode: R1, R2 parallel X X X X X Charging mode: only R1 X X X Charging mode: only R2 X X X

Hierbei bezeichnet „X“ eine geschlossene Schalterstellung und „○“ eine geöffnete Schalterstellung.Here, "X" denotes a closed switch position and "○" an open switch position.

4 zeigt eine erfindungsgemäße Schaltungsanordnung 400 für ein Fahrzeug mit zwei elektrischen Energiespeichereinheiten R1 und R2 gemäß einer dritten Ausführungsform. Insbesondere ist durch einen ersten vierten Schalter S41 ein räumlich getrennter Aufbau der elektrischen Energiespeichereinheiten R1 und R2 möglich, der dennoch eine mögliche Sicherheitsanforderung nach allpoliger Trennung der hochspannungsführenden Komponenten, beispielsweise zum Berührschutz nach außen, erlaubt. Die elektrischen Energiespeichereinheiten R1 und R2 samt zugehöriger Schalter werden in separaten Gehäusen G1 beziehungsweise G2 verbaut, wodurch insbesondere Flexibilität bezüglich der Bauraumgestaltung gewonnen werden kann. Zum Laden beziehungsweise zum Starten des Ladebetriebs mit erhöhter Ladespannung ist zusätzlich zum ersten dritten Schalter S31 der erste vierte Schalter S41 zu schließen, sodass eine Reihenschaltung der elektrischen Energiespeichereinheiten R1 und R2 hergestellt wird. Bei Beendigung des Ladebetriebes ist somit zusätzlich zur Öffnung des ersten dritten Schalters S31 der erste vierte Schalter S41 zu öffnen. Zudem ist vorteilhaft, dass die in den separaten Gehäusen G1 und G2 befindlichen Komponenten jeweils gleich sind, das heißt, die Batterie 100 kann aus identischen Modulen beziehungsweise Teilsystemen aufgebaut werden, was Herstellkosten spart und einen möglichen Austausch bei Reparatur vereinfacht. 4 shows a circuit arrangement according to the invention 400 for a vehicle with two electric energy storage units R1 and R2 according to a third embodiment. In particular, a spatially separate structure of the electrical energy storage units R1 and R2 is possible by a first fourth switch S41, which nevertheless allows a possible safety requirement for all-pole separation of the high-voltage-carrying components, for example for contact protection to the outside. The electrical energy storage units R1 and R2 together with associated switches are installed in separate housings G1 and G2, respectively, whereby in particular flexibility with regard to the installation space design can be obtained. For charging or for starting the charging operation with increased charging voltage, the first fourth switch S41 is to be closed in addition to the first third switch S31, so that a series connection of the electrical energy storage units R1 and R2 is produced. Upon completion of the charging operation, the first fourth switch S41 is therefore to be opened in addition to the opening of the first third switch S31. In addition, it is advantageous that the components located in the separate housings G1 and G2 are in each case identical, that is to say the battery 100 can be built from identical modules or subsystems, which saves manufacturing costs and simplifies a possible replacement during repair.

In der gezeigten Ausführungsform der Schaltungsanordnung 400 kann in einem ersten Anwendungsfall, beispielsweise wenn ein Fehler in zumindest einem der beiden elektrischen Energiespeichereinheiten R1, R2 festgestellt wird, was ein Abschalten der elektrischen Energiespeichereinheit R1, R2 aus Sicherheitsgründen zur Folge hat, nur diese elektrische Energiespeichereinheit R1, R2 von dem ersten Ausgang A1 und dem zweiten Ausgang A2 elektrisch getrennt werden. Dadurch wird das Fahrzeug in einen Notbetrieb („Limp Home“) versetzt, in dem eine maximal verfügbare Batterieleistung auf die andere elektrische Energiespeichereinheit R1, R2 reduziert wird. Eine Reichweite des Fahrzeugs wird hierdurch eingeschränkt, jedoch bleibt das Fahrzeug manövrierfähig und Sicherheitssysteme können im Betrieb gehalten werden, was insbesondere für autonom fahrende Fahrzeuge eine wichtige Anforderung darstellt.In the embodiment shown, the circuit arrangement 400 can in a first application, for example, if a fault in at least one of the two electrical energy storage units R1, R2 is detected, which has a shutdown of the electrical energy storage unit R1, R2 for safety reasons, only this electrical energy storage unit R1, R2 from the first output A1 and the second output A2 are electrically isolated. As a result, the vehicle is put into an emergency mode ("Limp Home") in which a maximum available battery power is reduced to the other electrical energy storage unit R1, R2. A range of the vehicle is thereby limited, but the vehicle remains manoeuvrable and safety systems can be kept in operation, which is an important requirement especially for autonomously driving vehicles.

Die Schalterstellungen der ersten Schalter S11 und S12, der zweiten Schalter S21 und S22, des ersten dritten Schalters S31 sowie des vierten Schalters S41 und der Schalter 108 sind in nachstehender Tabelle angegeben: Schalterstellung S11 S12 S21 S22 S31 S41 108 Entladebetrieb: R1, R2 parallel geschaltet X X X X Entladebetrieb: Nur R1 geschaltet X X ○/X X/○ Entladebetrieb: Nur R2 geschaltet X X ○/X X/○ The switch positions of the first switches S11 and S12, the second switches S21 and S22, the first third switch S31 and the fourth switch S41, and the switch 108 are given in the following table: switch position S11 S12 S21 S22 S31 S41 108 Discharge mode: R1, R2 connected in parallel X X X X Discharge mode: Only R1 switched X X ○ / X X / ○ Discharge mode: Only R2 switched X X ○ / X X / ○

Hierbei bezeichnet „X“ eine geschlossene Schalterstellung und „○“ eine geöffnete Schalterstellung. „X/○“ zeigt hierbei an, dass sowohl eine geschlossene als auch eine geöffnete Schalterstellung möglich ist, ggf. in Abhängigkeit einer Schalterstellung mindestens eines weiteren Schalters.Here, "X" denotes a closed switch position and "○" an open switch position. "X / ○" indicates here that both a closed and an open switch position is possible, possibly in response to a switch position of at least one other switch.

In der gezeigten Ausführungsform der Schaltungsanordnung 400 können in einem zweiten Anwendungsfall bei einem Teillastbetrieb des Fahrzeugs die elektrischen Energiespeichereinheiten R1, R2 von Reihen- auf Parallelschaltung umgeschaltet werden, um ein anliegendes Spannungsniveau zu reduzieren. Dadurch werden Schaltverluste an einer Leistungselektronik des Fahrzeugs reduziert und dadurch ein Zyklusverbrauch reduziert und somit die Reichweite des Fahrzeugs erhöht. Sofern eine Anpassung von unterschiedlichen Spannungslagen zwischen den elektrischen Energiespeichereinheiten R1, R2 notwendig ist, kann zeitweise auch nur eine elektrische Energiespeichereinheit R1, R2 zugeschaltet werden.In the embodiment shown, the circuit arrangement 400 For example, in a second application at a partial load operation of the vehicle, the electrical energy storage units R1, R2 can be switched from series to parallel in order to reduce an applied voltage level. As a result, switching losses are reduced at a power electronics of the vehicle, thereby reducing a cycle consumption and thus increases the range of the vehicle. If an adaptation of different voltage levels between the electrical energy storage units R1, R2 is necessary, at times only one electrical energy storage unit R1, R2 can be switched on.

Die Schalterstellungen der ersten Schalter S11 und S12, der zweiten Schalter S21 und S22, des ersten dritten Schalters S31 sowie des vierten Schalters S41 und der Schalter 108 sind in nachstehender Tabelle angegeben: Schalterstellung S11 S12 S21 S22 S31 S41 108 Entladebetrieb (Teillast: idealerweise halbe Nennspannung): R1, R2 parallel geschaltet X X X X ○/X X/○ Entladebetrieb (Vollast, volle Nennspannung): R1, R2 in Serie geschaltet X X X X The switch positions of the first switches S11 and S12, the second switches S21 and S22, the first third switch S31 and the fourth switch S41, and the switch 108 are given in the following table: switch position S11 S12 S21 S22 S31 S41 108 Discharge operation (partial load: ideally half rated voltage): R1, R2 connected in parallel X X X X ○ / X X / ○ Discharge mode (full load, full rated voltage): R1, R2 connected in series X X X X

Hierbei bezeichnet „X“ eine geschlossene Schalterstellung und „○“ eine geöffnete Schalterstellung. „X/○“ zeigt hierbei an, dass sowohl eine geschlossene als auch eine geöffnete Schalterstellung möglich ist, ggf. in Abhängigkeit einer Schalterstellung mindestens eines weiteren Schalters.Here, "X" denotes a closed switch position and "○" an open switch position. "X / ○" indicates here that both a closed and an open switch position is possible, possibly in response to a switch position of at least one other switch.

In der gezeigten Ausführungsform der Schaltungsanordnung 400 können in einem dritten Anwendungsfall durch eine Reihenschaltung der elektrischen Energiespeichereinheit R1, R2 diese mit einer im Wesentlichen doppelten Nennspannung geladen werden. Dadurch kann trotz einer Strombegrenzung der Ladesäule und/oder des Ladekabels eine höhere Ladeleistung erzielt werden.In the embodiment shown, the circuit arrangement 400 can be loaded in a third application by a series circuit of the electrical energy storage unit R1, R2 with a substantially double nominal voltage. As a result, despite a current limitation of the charging station and / or the charging cable, a higher charging power can be achieved.

Die Schalterstellungen der ersten Schalter S11 und S12, der zweiten Schalter S21 und S22, des ersten dritten Schalters S31 sowie des vierten Schalters S41 und der Schalter 108 sind in nachstehender Tabelle angegeben: Schalterstellung S11 S12 S21 S22 S31 S41 108 Entladebetrieb: R1, R2 parallel X X X X ○/X X/○ Ladebetrieb mit Nennspannung: R1, R2 parallel X X X X ○/X/○ ○/○/X X Ladebetrieb mit doppelter Nennspannung: R1, R2 in Serie X X X The switch positions of the first switches S11 and S12, the second switches S21 and S22, the first third switch S31 and the fourth switch S41, and the switch 108 are given in the following table: switch position S11 S12 S21 S22 S31 S41 108 Discharge mode: R1, R2 parallel X X X X ○ / X X / ○ Charging mode with nominal voltage: R1, R2 parallel X X X X ○ / X / ○ ○ / ○ / X X Charging mode with double rated voltage: R1, R2 in series X X X

Hierbei bezeichnet „X“ eine geschlossene Schalterstellung und „○“ eine geöffnete Schalterstellung. „X/○“ zeigt hierbei an, dass sowohl eine geschlossene als auch eine geöffnete Schalterstellung möglich ist, ggf. in Abhängigkeit einer Schalterstellung mindestens eines weiteren Schalters.Here, "X" denotes a closed switch position and "○" an open switch position. "X / ○" indicates here that both a closed and an open switch position is possible, possibly in response to a switch position of at least one other switch.

In der gezeigten Ausführungsform der Schaltungsanordnung 400 können in einem vierten Anwendungsfall die elektrischen Energiespeichereinheiten R1, R2 parallel geschaltet werden, wodurch an Ladesäulen mit einer niedrigen Spannung, beispielsweise niedriger als die Fahrzeugspannung, trotzdem ein Ladevorgang möglich ist. In the embodiment shown, the circuit arrangement 400 For example, in a fourth application, the electrical energy storage units R1, R2 can be connected in parallel, whereby a charging process is still possible on charging columns with a low voltage, for example lower than the vehicle voltage.

In der gezeigten Ausführungsform der Schaltungsanordnung 400 können in einem fünften Anwendungsfall die elektrischen Energiespeichereinheiten R1, R2 in zeitlicher Abfolge geladen werden, so kann beispielsweise nach einem Erreichen eines vordefinierten Ladezustands der Energiespeichereinheit R1 auf die Energiespeichereinheit R2 elektrisch umgeschalten werden. Alternativ können elektrischen Energiespeichereinheiten R1, R2 abwechselnd geladen werden, beispielsweise wenn das Fahrzeug für eine vordefinierte Zeitspanne abgestellt wird. Nach einer vordefinierten Zeitspanne in der eine der beiden elektrischen Energiespeichereinheiten R1, R2 geladen wird, beispielsweise 5 min, wird auf die andere elektrische Energiespeichereinheit elektrisch umgeschalten.In the embodiment shown, the circuit arrangement 400 If, in a fifth application, the electrical energy storage units R1, R2 can be charged in chronological order, then, for example, after reaching a predefined state of charge, the energy storage unit R1 can be electrically switched to the energy storage unit R2. Alternatively, electrical energy storage units R1, R2 may be alternately charged, for example when the vehicle is turned off for a predefined period of time. After a predefined period of time in which one of the two electrical energy storage units R1, R2 is charged, for example 5 min, it is electrically switched to the other electrical energy storage unit.

Die Schalterstellungen der ersten Schalter S11 und S12, der zweiten Schalter S21 und S22, des ersten dritten Schalters S31 sowie des vierten Schalters S41 und der Schalter 108 sind in nachstehender Tabelle angegeben: Schalterstellung S11 S12 S21 S22 S31 S41 108 Entladebetrieb: R1, R2 in Serie X X X X Ladebetrieb: R1, R2 parallel X X X X ○/X/○ ○/○/X X Ladebetrieb R1 X X ○/X/○ ○/○/X X Ladebetrieb R2 X X ○/X/○ ○/○/X X The switch positions of the first switches S11 and S12, the second switches S21 and S22, the first third switch S31 and the fourth switch S41, and the switch 108 are given in the following table: switch position S11 S12 S21 S22 S31 S41 108 Discharge mode: R1, R2 in series X X X X Charging mode: R1, R2 parallel X X X X ○ / X / ○ ○ / ○ / X X Charging mode R1 X X ○ / X / ○ ○ / ○ / X X Charging mode R2 X X ○ / X / ○ ○ / ○ / X X

Hierbei bezeichnet „X“ eine geschlossene Schalterstellung und „○“ eine geöffnete Schalterstellung. „X/○“ zeigt hierbei an, dass sowohl eine geschlossene als auch eine geöffnete Schalterstellung möglich ist, ggf. in Abhängigkeit einer Schalterstellung mindestens eines weiteren Schalters.Here, "X" denotes a closed switch position and "○" an open switch position. "X / ○" indicates here that both a closed and an open switch position is possible, possibly in response to a switch position of at least one other switch.

5 zeigt ein Flussdiagramm eines erfindungsgemäßen Verfahrens für einen Ladevorgang für ein elektrisches Energiespeichersystem mit zwei elektrischen Energiespeichereinheiten R1, R2 gemäß einem Ausführungsbeispiel. Die Ausgangsstellung aller Schalter für die nachfolgende exemplarische Beschreibung ist dabei, dass alle Schalter geöffnet sind. 5 shows a flowchart of a method according to the invention for a charging process for an electrical energy storage system with two electrical energy storage units R1, R2 according to an embodiment. The initial position of all switches for the following exemplary description is that all switches are open.

In einem ersten Schritt ST70 wird geprüft, welche elektrischen Energiespeicher im Ladebetrieb mittels einer an den ersten Eingang E1 und den zweiten Eingang E2 angeschlossenen Energiequelle geladen werden sollen, beispielsweise die elektrischen Energiespeichereinheiten R1 und R2. Zusätzlich wird festgelegt, ob ein an den ersten Ausgang A1 und an den zweiten Ausgang A2 angeschlossene elektrische Komponente im Ladebetrieb von mindestens einer elektrischen Energiespeichereinheit versorgt werden soll. Beispielsweise erfolgt hier eine Versorgung der elektrischen Komponente durch die beiden elektrischen Energiespeichereinheit R1 und R2.In a first step ST70, it is checked which electrical energy stores are to be charged in the charging mode by means of an energy source connected to the first input E1 and the second input E2, for example the electrical energy storage units R1 and R2. In addition, it is determined whether an electrical component connected to the first output A1 and to the second output A2 should be supplied by at least one electrical energy storage unit in the charging operation. For example, here a supply of the electrical component by the two electrical energy storage unit R1 and R2.

In einem zweiten Schritt ST71 wird zumindest eine Eigenschaft der elektrischen Energiequelle ermittelt, beispielsweise die elektrische Spannung.In a second step ST71, at least one property of the electrical energy source is determined, for example the electrical voltage.

In einem dritten Schritt ST72 wird zumindest eine Eigenschaft der elektrischen Energiespeichereinheit R1 ermittelt, beispielsweise ein Ladezustand.In a third step ST72, at least one property of the electrical energy storage unit R1 is determined, for example a state of charge.

In einem vierten Schritt ST73 wird zumindest eine Eigenschaft der elektrischen Energiespeichereinheit R2 ermittelt, beispielsweise ein Ladezustand.In a fourth step ST73, at least one property of the electrical energy storage unit R2 is determined, for example a state of charge.

In einem fünften Schritt ST74 wird ermittelt, ob Vorgaben für den Ladebetrieb vorliegen, beispielsweise eine maximale verfügbare Zeitdauer und/oder einen vordefinierten Ladezustand, der erreicht werden soll.In a fifth step ST74 it is determined whether there are specifications for the charging operation, for example a maximum available time duration and / or a predefined state of charge that is to be achieved.

In einem sechsten Schritt ST75 wird in Abhängigkeit der ermittelten Rahmenbedingungen festgelegt, in welche Art der Ladebetrieb für welche elektrischen Energiespeicher durchgeführt wird, beispielsweise Serienschaltung der elektrischen Energiespeicher R1 und R2, Parallelschaltung der elektrischen Energiespeicher R1 und R2, wechselseitige Serien- und Parallelschaltung der elektrischen Energiespeicher R1 und R2, Laden des elektrischen Energiespeichers R1, Laden des elektrischen Energiespeichers R2.In a sixth step ST75, the type of charging operation for which electrical energy store is performed, for example series connection of the electrical energy stores R1 and R2, parallel connection of the electrical energy store, is determined as a function of the determined boundary conditions R1 and R2, mutual series and parallel connection of the electrical energy storage R1 and R2, charging the electrical energy storage device R1, charging the electrical energy storage device R2.

In einem siebten Schritt ST76 werden bei Serienschaltung der elektrischen Energiespeicher R1 und R2 die Schalter S11 und S22 werden geöffnet beziehungsweise in geöffneter Position belassen. Die Schalter S12, S21 und S31 werden geschlossen.In a seventh step ST76, when the electrical energy stores R1 and R2 are connected in series, the switches S11 and S22 are opened or left in the open position. The switches S12, S21 and S31 are closed.

Bei Parallelschaltung der elektrischen Energiespeicher R1 und R2 wird der Schalter S31 geöffnet beziehungsweise in geöffneter Position belassen. Die Schalter S11, S12, S21, S22 werden geschlossen.In parallel connection of the electrical energy storage R1 and R2, the switch S31 is opened or left in the open position. The switches S11, S12, S21, S22 are closed.

In einem achten Schritt ST77 erfolgt ein Schließen der Schalter 108 sowie ein Starten der Energiezufuhr an die angeschlossenen elektrischen Energiespeichereinheiten R1 und R2 mittels einer an den ersten Eingang E1 und den zweiten Eingang E2 angeschlossenen Energiequelle.In an eighth step ST77, the switches are closed 108 and starting the power supply to the connected electrical energy storage units R1 and R2 by means of an energy source connected to the first input E1 and the second input E2.

In einem neunten Schritt ST78 werden die Ladezustände der elektrischen Energiespeichereinheiten R1, R2 überwacht und miteinander verglichen. Falls ein jeweils geforderter Ladezustand für zumindest einen der elektrischen Energiespeichereinheiten R1, R2 erreicht wurde oder für einen definierten Zeitraum geladen wurde, erfolgt ein Abschalten der Energiezufuhr der an den ersten Eingang E1 und den zweiten Eingang E2 angeschlossenen Gleichstrom-Energiequelle.In a ninth step ST78, the charge states of the electrical energy storage units R1, R2 are monitored and compared with each other. If a respectively required state of charge for at least one of the electrical energy storage units R1, R2 has been reached or has been charged for a defined period of time, the energy supply of the DC energy source connected to the first input E1 and the second input E2 is switched off.

In einer weiteren Ausführungsform wird gegebenenfalls bei Überschreiten einer definierten Ladezustandsdifferenz zwischen den elektrischen Energiespeichereinheiten R1, R2 mindestens eine zu ladende elektrische Energiespeichereinheit gewechselt, beispielsweise zyklisch, um ein gleichmäßiges Laden aller elektrischen Energiespeichereinheiten zu ermöglichen. Ebenso kann als Kriterium ein definierter Ladezeitraum verwendet werden.In a further embodiment, if a defined state of charge difference between the electrical energy storage units R1, R2 is exceeded, at least one electrical energy storage unit to be charged is changed, for example cyclically, in order to allow uniform charging of all electrical energy storage units. Likewise, a defined loading period can be used as a criterion.

In einem zehnten Schritt ST79 erfolgt anschließend ein derartiges Öffnen und/oder Schließen der die geladenen elektrischen Energiespeichereinheiten elektrisch verbindenden Schalter, so dass die elektrischen Energiespeichereinheiten R1, R2 in Serie oder parallel geschaltet sind.In a tenth step ST79 then takes place such opening and / or closing of the electrical energy storage units electrically connected switches, so that the electrical energy storage units R1, R2 are connected in series or in parallel.

Das Verfahren beginnt anschließend wieder im ersten Schritt ST70, wobei die Schalterstellungen entsprechend den vorstehenden Ausführungen angepasst werden.The method then begins again in the first step ST70, wherein the switch positions are adjusted according to the above explanations.

Beim Umschalten beziehungsweise Wechseln zwischen den die elektrischen Komponenten des Fahrzeugs versorgenden elektrischen Energiespeichereinheiten ist es vorteilhaft, den elektrischen Komponenten, beispielsweise dem Klimakompressor 102, vor Öffnung der entsprechenden Schalter, beispielsweise des dritten ersten Schalters S13 und des dritten zweiten Schalters S23, zu signalisieren, ihren Verbrauch zu minimieren. Somit kann ein zu starkes Absinken der Spannung im Zwischenkreis vermieden werden.When switching or changing between the electrical components of the vehicle supplying electrical energy storage units, it is advantageous to the electrical components, such as the air conditioning compressor 102 to signal before opening the corresponding switches, for example the third first switch S13 and the third second switch S23, to minimize their consumption. Thus, an excessive drop in the voltage in the DC link can be avoided.

6 zeigt eine erfindungsgemäße Schaltungsanordnung 300 für ein Fahrzeug mit zwei elektrischen Energiespeichereinheiten R1 und R2 gemäß einer fünften Ausführungsform. 6 shows a circuit arrangement according to the invention 300 for a vehicle having two electric energy storage units R1 and R2 according to a fifth embodiment.

In der gezeigten Ausführungsform der Schaltungsanordnung 300 können die elektrischen Energiespeichereinheiten R1, R2 getrennt geschaltet werden, wodurch an jede einzelne Energiespeichereinheit R1, R2 an einer eigenen Ladesäule geladen werde. So wird in der gezeigten Ausführungsform die elektrische Energiespeichereinheit R1 mittels eines dritten Eingangs E1' und eines vierten Eingangs E2' mit einer ersten Ladesäule elektromechanisch verbunden und die elektrische Energiespeichereinheit R2 mittels des ersten Eingangs E1 und des zweiten Eingangs E2 mit einer zweiten Ladesäule elektromechanisch verbundenIn the embodiment shown, the circuit arrangement 300 For example, the electrical energy storage units R1, R2 can be switched separately, as a result of which each individual energy storage unit R1, R2 is charged at its own charging station. Thus, in the embodiment shown, the electrical energy storage unit R1 is electromechanically connected to a first charging station by means of a third input E1 'and a fourth input E2', and the electrical energy storage unit R2 is electromechanically connected to a second charging station by means of the first input E1 and the second input E2

An Ladesäulen mit einer begrenzten Ladeleistung reduziert sich die Ladezeit deutlich, idealerweise um die Hälfte.On charging stations with a limited charging power, the charging time is reduced significantly, ideally by half.

Die Schalterstellungen der ersten Schalter S11 und S12, der zweiten Schalter S21 und S22, des ersten dritten Schalters S31 sowie von achten Schaltern S81, S82, S83, S84 und der Schalter 108, 108' bei Parallelschaltung im Entladebetrieb, beispielsweise einem Fahrbetrieb eines Elektrofahrzeugs mit den elektrischen Energiespeichereinheiten, und getrennter Schaltung im Ladebetrieb sind in nachstehender Tabelle angegeben:The switch positions of the first switches S11 and S12, the second switches S21 and S22, the first third switch S31 and eighth switches S81, S82, S83, S84 and the switch 108 . 108 ' when connected in parallel in the discharge operation, for example, a driving operation of an electric vehicle with the electric energy storage units, and separate circuit in the charging operation are given in the following table:

Durch die achten Schalter S83, S84 ist die Batterie von den elektrischen Komponenten 102, 103, 104, 105, 106, 107 elektrisch trennbar. Schalterstellung S11 S12 S21 S22 S31 108 108' S81 S82 S83 S84 Entladebetrieb: R1, R2 parallel geschaltet X X X X/○ ○/X ○/X X X Ladebetrieb: R1, R2 werden an unterschiedlichen Ladesäulen geladen X X X X X ○/X ○/X Through the eighth switches S83, S84, the battery is from the electrical components 102 . 103 . 104 . 105 . 106 . 107 electrically separable. switch position S11 S12 S21 S22 S31 108 108 ' S81 S82 S83 S84 Discharge mode: R1, R2 connected in parallel X X X X / ○ ○ / X ○ / X X X Charging mode: R1, R2 are charged at different charging stations X X X X X ○ / X ○ / X

Hierbei bezeichnet „X“ eine geschlossene Schalterstellung und „○“ eine geöffnete Schalterstellung. „X/○“ zeigt hierbei an, dass sowohl eine geschlossene als auch eine geöffnete Schalterstellung möglich ist, ggf. in Abhängigkeit einer Schalterstellung mindestens eines weiteren Schalters.Here, "X" denotes a closed switch position and "○" an open switch position. "X / ○" indicates here that both a closed and an open switch position is possible, possibly in response to a switch position of at least one other switch.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • JP 2014068466 [0006]JP 2014068466 [0006]
  • US 2013300370 [0007]US 2013300370 [0007]

Claims (5)

Schaltungsanordnung (300, 400, 800) für ein elektrisches Energiespeichersystem (100) mit mindestens zwei elektrischen Energiespeichereinheiten (R1, R2) mit jeweils einem ersten Pol und einem zweiten Pol, umfassend - mindestens einen ersten Eingang (E1) und einen zweiten Eingang (E2) zur elektrischen Verbindung mit einer Energiequelle, - mindestens einen ersten Ausgang (A1) und einen zweiten Ausgang (A2) zur elektrischen Verbindung mit einer elektrischen Komponente, - mindestens zwei erste Polanschlüsse (P1) und zwei zweite Polanschlüsse (P2), wobei jeweils einer der ersten Polanschlüsse (P1) mit dem ersten Pol der elektrischen Energiespeichereinheiten (R1, R2) und jeweils einer der zweiten Polanschlüsse (P2) mit dem zweiten Pol der elektrischen Energiespeichereinheiten (R1, R2) elektrisch leitend verbunden sind, - mindestens zwei erste Schalter (S11, S12), wobei ein erster Anschluss des ersten Schalters (S11) mit dem ersten Polanschluss (P1) der ersten Energiespeichereinheit (R1) und ein erster Anschluss des ersten Schalters (S12) mit dem ersten Eingang (E1) elektrisch verbunden ist, - mindestens zwei zweite Schalter (S21, S22), wobei ein erster Anschluss des zweiten Schalters (S21) mit dem zweiten Polanschluss (P2) der ersten Energiespeichereinheit (R1) und ein erster Anschluss des zweiten Schalters (S22) mit dem zweiten Eingang (E2) elektrisch verbunden ist, - mindestens einen dritten Schalter (S31), wobei ein erster Anschluss des dritten Schalters (S31) mit dem ersten Polanschluss (P1) der ersten elektrischen Energiespeichereinheit (R1) und ein zweiter Anschluss des dritten Schalters (S31) mit dem zweiten Polanschluss (P2) der zweiten elektrischen Energiespeichereinheit (R2) elektrisch verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass - der erste Ausgang (A1) mit jeweils einem zweiten Anschluss der ersten Schalter (S11, S12) elektrisch verbunden ist, und - der zweite Ausgang (A2) mit jeweils einem zweiten Anschluss der zweiten Schalter (S21, S22) elektrisch verbunden ist, und - die ersten Schalter (S11, S12), die zweiten Schalter (S21, S22), der dritte Schalter (S31) sowie weitere Schalter (108, S41) derart geschaltet sind, dass in einem Ladebetrieb der Schaltungsanordnung, zum Laden mindestens einer der elektrischen Energiespeichereinheiten (R1, R2) mittels einer an den ersten Eingang (E1) und den zweiten Eingang (E2) angeschlossenen Energiequelle, und/oder in einem Entladebetrieb der Schaltungsanordnung, zum Betreiben der an den ersten Ausgang (A1) und den zweiten Ausgang (A2) angeschlossenen elektrischen Komponente, die elektrischen Energiespeichereinheiten (R1, R2) in Serie oder parallel geschaltet werden.Circuit arrangement (300, 400, 800) for an electrical energy storage system (100) having at least two electrical energy storage units (R1, R2) each having a first pole and a second pole, comprising - at least one first input (E1) and a second input (E2 ) for electrical connection to a power source, - at least one first output (A1) and a second output (A2) for electrical connection to an electrical component, - at least two first pole terminals (P1) and two second pole terminals (P2), one each the first pole terminals (P1) are electrically conductively connected to the first pole of the electrical energy storage units (R1, R2) and one of the second pole terminals (P2) are electrically conductively connected to the second pole of the electrical energy storage units (R1, R2), S11, S12), wherein a first terminal of the first switch (S11) is connected to the first pole terminal (P1) of the first energy storage unit (R1) and a first terminal of the first switch (S12) is electrically connected to the first input (E1), - at least two second switches (S21, S22), wherein a first terminal of the second switch (S21) to the second pole terminal (P2) of first energy storage unit (R1) and a first terminal of the second switch (S22) is electrically connected to the second input (E2), - at least one third switch (S31), wherein a first terminal of the third switch (S31) to the first terminal ( P1) of the first electrical energy storage unit (R1) and a second terminal of the third switch (S31) to the second pole terminal (P2) of the second electrical energy storage unit (R2) is electrically connected, characterized in that - the first output (A1), respectively a second terminal of the first switch (S11, S12) is electrically connected, and - the second output (A2) with a respective second terminal of the second switch (S21, S22) electrically verbu nden, and - the first switches (S11, S12), the second switches (S21, S22), the third switch (S31) and further switches (108, S41) are connected such that in a charging operation of the circuit arrangement, for charging at least one of the electrical energy storage units (R1, R2) by means of an energy source connected to the first input (E1) and the second input (E2), and / or in a discharge operation of the circuit arrangement, for operating the to the first output (A1) and the second output (A2) connected electrical component, the electrical energy storage units (R1, R2) are connected in series or in parallel. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaltungsanordnung ferner umfasst: - mindestens zwei achte Schalter (S81, S82), wobei ein erster Anschluss eines ersten achten Schalters (S81) mit dem zweiten Polanschluss (P2) der ersten elektrischen Energiespeichereinheit (R1) und ein erster Anschluss eines zweiten achten Schalters (S82) mit dem zweiten Polanschluss (P2) der zweiten elektrischen Energiespeichereinheit elektrisch verbunden ist, und zweite Anschlüsse der achten Schalter (S81, S82) mit dem zweiten Eingang (E2) mittels des weiteren Schalters (108) elektrisch verbindbar sind, - mindestens zwei weitere achte Schalter (S83, S84), wobei ein erster Anschluss eines dritten achten Schalters (S83) mit dem ersten Ausgang (A1) und ein erster Anschluss eines vierten achten Schalters (S84) mit dem zweiten Ausgang (A2) elektrisch verbunden sind und - die ersten Schalter (S11, S12), die zweiten Schalter (S21, S22), der dritte Schalter (S31), die achten Schalter (S81, S82, S83, S84) sowie weitere Schalter (108,108') derart geschaltet sind, dass in einem Ladebetrieb der Schaltungsanordnung, zum Laden mindestens einer der elektrischen Energiespeichereinheiten (R1, R2) mittels einer an den ersten Eingang (E1) und den zweiten Eingang (E2) angeschlossenen ersten Energiequelle und mittels einer an einen dritten Eingang (E1') und einen vierten Eingang (E2') angeschlossenen zweiten Energiequelle die elektrischen Energiespeichereinheiten (R1, R2) getrennt geschaltet werden.Circuit arrangement according to Claim 1 characterized in that the circuit arrangement further comprises: - at least two eighth switches (S81, S82), wherein a first terminal of a first eighth switch (S81) to the second pole terminal (P2) of the first electrical energy storage unit (R1) and a first terminal a second eighth switch (S82) is electrically connected to the second pole terminal (P2) of the second electrical energy storage unit, and second terminals of the eighth switches (S81, S82) are electrically connectable to the second input (E2) by means of the further switch (108) , at least two further eighth switches (S83, S84), wherein a first terminal of a third eighth switch (S83) to the first output (A1) and a first terminal of a fourth eighth switch (S84) to the second output (A2) electrically and - the first switches (S11, S12), the second switches (S21, S22), the third switch (S31), the eighth switches (S81, S82, S83, S84) and further S Switches (108,108 ') are connected such that in a charging operation of the circuit arrangement, for charging at least one of the electrical energy storage units (R1, R2) by means of a first input to the first input (E1) and the first input (E2) and by means of a to a third input (E1 ') and a fourth input (E2') connected to the second energy source, the electrical energy storage units (R1, R2) are switched separately. Verfahren zum Betreiben einer Schaltungsanordnung eines elektrischen Energiespeichersystems (100) mit mindestens zwei elektrischen Energiespeichereinheiten (R1, R2), und mit mindestens einer Schaltungsanordnung (300, 400, 800) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 2, umfassend folgende Schritte: a) Prüfen, in welcher Betriebsart der Schaltungsanordnung betrieben werden soll; b) Wird ein Ladebetrieb als geforderte Betriebsart erkannt: (ST70) Prüfen und Auswählen, welche elektrischen Energiespeichereinheiten (R1, R2) im Ladebetrieb mittels einer an den ersten Eingang (E1) und den zweiten Eingang (E2) angeschlossenen Energiequelle geladen werden sollen und festlegen, ob eine an den ersten Ausgang (A1) und den zweiten Ausgang (A2) angeschlossene elektrische Komponente während des Ladens von mindestens einer elektrischen Energiespeichereinheit (R1, R2) versorgt werden soll; (ST71) Ermitteln zumindest einer Eigenschaft der elektrischen Energiequelle ermittelt; (ST72) Ermitteln zumindest einer Eigenschaft der ersten elektrischen Energiespeichereinheit (R1); (ST73) Ermitteln zumindest einer Eigenschaft der zweiten elektrischen Energiespeichereinheit (R2); (ST74) Ermitteln, ob weitere Vorgaben für den Ladebetrieb vorliegen; (ST75) Festlegen welche Art von Ladebetrieb in Abhängigkeit der in den vorherigen Schritten (ST70, ST71, ST72, ST73, ST74) ermittelten Rahmenbedingungen durchgeführt wird; (ST76) Bei Serienschaltung der elektrischen Energiespeichereinheiten (R1, R2) wird ein erster Schalter (S11) und ein zweiter Schalter (S22) geöffnet und ein erster Schalter (S12), ein zweiter Schalter (S21) sowie ein dritter Schalter (S31) geschlossen bzw. bei Parallelschaltung der elektrischen Energiespeichereinheiten (R1, R2) wird der dritte Schalter (S31) geöffnet und die ersten Schalter (S11, S12) sowie zweiten Schalter (S21, S22) werden geschlossen; (ST77) Schließen der Schalter 108 sowie Starten der Energiezufuhr an die angeschlossenen elektrischen Energiespeichereinheiten (R1, R2) mittels einer an den ersten und zweiten Eingang (E1, E2) angeschlossenen Energiespeicherquelle; (ST78) Überwachen der Ladezustände der elektrischen Energiespeichereinheiten (R1, R2); (ST79) Beenden des Ladevorgangs durch ein derartiges Öffnen und/oder Schließen der Schalter, so dass die elektrischen Energiespeichereinheiten (R1, R2) in Serie oder parallel geschaltet sind. c) Wird ein Entladebetrieb als geforderte Betriebsart erkannt: (ST70) Prüfen und Auswählen, welche elektrischen Energiespeichereinheiten (R1, R2) im Entladebetrieb mittels einer an den ersten Ausgang (A1) und den zweiten Ausgang (A2) angeschlossenen Energiequelle mittels der elektrischen Komponente entladen werden sollen; (ST71) Ermitteln zumindest einer Eigenschaft der elektrischen Komponente ermittelt; (ST72) Ermitteln zumindest einer Eigenschaft der ersten elektrischen Energiespeichereinheit (R1); (ST73) Ermitteln zumindest einer Eigenschaft der zweiten elektrischen Energiespeichereinheit (R2); (ST74) Ermitteln, ob weitere Vorgaben für den Entladebetrieb vorliegen; (ST75) Festlegen welche Art von Entladebetrieb in Abhängigkeit der in den vorherigen Schritten (ST70, ST71, ST72, ST73, ST74) ermittelten Rahmenbedingungen durchgeführt wird; (ST76) Bei Serienschaltung der elektrischen Energiespeichereinheiten (R1, R2) wird ein erster Schalter (S11) und ein zweiter Schalter (S22) geöffnet und ein erster Schalter (S12), ein zweiter Schalter (S21) sowie ein dritter Schalter (S31) geschlossen bzw. bei Parallelschaltung der elektrischen Energiespeichereinheiten (R1, R2) wird der dritte Schalter (S31) geöffnet und die ersten Schalter (S11, S12) sowie zweiten Schalter (S21, S22) werden geschlossen; (ST77) Schließen von zwei achten Schalter (S83, S84) zum Starten der Energiezufuhr an die angeschlossenen elektrischen Energiespeichereinheiten (R1, R2); (ST78) Überwachen der Ladezustände der elektrischen Energiespeichereinheiten (R1, R2); (ST79) Beenden des Entladevorgangs durch ein derartiges Öffnen und/oder Schließen der Schalter, so dass die elektrischen Energiespeichereinheiten (R1, R2) in Serie, parallel oder getrennt geschaltet sind. Method for operating a circuit arrangement of an electrical energy storage system (100) with at least two electrical energy storage units (R1, R2), and with at least one circuit arrangement (300, 400, 800) according to one of Claims 1 to 2 comprising the steps of: a) checking in which operating mode the circuit arrangement is to be operated; b) If a charging operation is recognized as the required operating mode: (ST70) Check and select which electrical energy storage units (R1, R2) are to be charged during charging by means of a power source connected to the first input (E1) and the second input (E2) whether one connected to the first output (A1) and the second output (A2) electrical component during charging of at least one electrical energy storage unit (R1, R2) to be supplied; (ST71) determining at least one property of the electrical energy source determined; (ST72) determining at least one property of the first electrical energy storage unit (R1); (ST73) determining at least one property of the second electrical energy storage unit (R2); (ST74) Determine whether further specifications exist for the loading operation; (ST75) Specify which type of charging operation is performed depending on the conditions determined in the previous steps (ST70, ST71, ST72, ST73, ST74); (ST76) When the electrical energy storage units (R1, R2) are connected in series, a first switch (S11) and a second switch (S22) are opened and a first switch (S12), a second switch (S21) and a third switch (S31) are closed or when the electrical energy storage units (R1, R2) are connected in parallel, the third switch (S31) is opened and the first switches (S11, S12) and second switches (S21, S22) are closed; (ST77) closing the switch 108 and starting the power supply to the connected electrical energy storage units (R1, R2) by means of an energy storage source connected to the first and second input (E1, E2); (ST78) monitoring the charge states of the electric energy storage units (R1, R2); (ST79) terminating the charging operation by opening and / or closing the switches such that the electrical energy storage units (R1, R2) are connected in series or in parallel. c) If a discharge operation is recognized as the required mode: (ST70) Check and select which electrical energy storage units (R1, R2) discharge in the discharge mode by means of the electrical component connected to the first output (A1) and the second output (A2) to be (ST71) determining at least one property of the electrical component detected; (ST72) determining at least one property of the first electrical energy storage unit (R1); (ST73) determining at least one property of the second electrical energy storage unit (R2); (ST74) Determine whether further requirements exist for the unloading operation; (ST75) Determine which type of unloading operation is performed depending on the conditions determined in the previous steps (ST70, ST71, ST72, ST73, ST74); (ST76) When the electrical energy storage units (R1, R2) are connected in series, a first switch (S11) and a second switch (S22) are opened and a first switch (S12), a second switch (S21) and a third switch (S31) are closed or when the electrical energy storage units (R1, R2) are connected in parallel, the third switch (S31) is opened and the first switches (S11, S12) and second switches (S21, S22) are closed; (ST77) closing two eighth switches (S83, S84) to start the power supply to the connected electric energy storage units (R1, R2); (ST78) monitoring the charge states of the electric energy storage units (R1, R2); (ST79) terminating the discharging process by opening and / or closing the switches such that the electrical energy storage units (R1, R2) are connected in series, in parallel or separately. Elektrisches Energiespeichersystem (100) mit mindestens zwei elektrischen Energiespeichereinheiten (R1, R2), dadurch gekennzeichnet, dass das elektrische Energiespeichersystem (100) eine Schaltungsanordnung (300, 400, 800) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3 umfasst.Electrical energy storage system (100) having at least two electrical energy storage units (R1, R2), characterized in that the electrical energy storage system (100) comprises a circuit arrangement (300, 400, 800) according to one of Claims 1 to 3 includes. Verwendung einer Schaltungsanordnung (300, 400, 800) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4 in elektrisch angetriebenen Fahrzeugen einschließlich Hybridfahrzeugen.Use of a circuit arrangement (300, 400, 800) according to one of Claims 1 to 4 in electrically powered vehicles including hybrid vehicles.
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