DE102018104414A1 - Verfahren zur elektrischen Aufladung eines Energiespeichers - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur elektrischen Aufladung eines Energiespeichers, wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfasst:
- Starten eines elektrischen Aufladevorgangs des Energiespeichers in einer ersten Konfiguration (S1);
- Unterbrechung des Aufladevorgangs (S4);
- Änderung der Konfiguration des Energiespeichers von der ersten Konfiguration in eine zweite Konfiguration (S5);
- Wiederaufnahme des Aufladevorgangs in der zweiten Konfiguration (S6);
wobei der Energiespeicher in der ersten Konfiguration dazu ausgebildet ist, mit einer höheren elektrischen Spannung geladen zu werden als in der zweiten Konfiguration.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur elektrischen Aufladung eines Energiespeichers gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
  • Elektrisch aufladbare Energiespeicher werden beispielsweise in Kraftfahrzeugen als Energiequelle für elektrische Antriebe eingesetzt. Dies können beispielsweise elektrochemische Speicher sein, die auch als wiederaufladbare Batterien oder Akkumulatoren bezeichnet werden können. Um diese Energiespeicher elektrisch komplett aufladen zu können, werden teilweise relativ hohe Spannungen von mehr als 700V, beispielsweise 800V, benötigt.
  • Einige Vorrichtungen zur Aufladung solcher Energiespeicher können jedoch nur eine maximale Spannung bereitstellen, die geringer als diese für die komplette Aufladung benötigte Spannung ist (z.B. weniger als 700V). Eine komplette Aufladung ist somit nicht ohne weitere Maßnahmen möglich.
  • DE 10 2009 017 087 A1 , US 2012 161 698 A und US 2016 214 493 A offenbaren Vorrichtungen mit einer Steuerungseinheit, die einen Ladestrom an unterschiedliche Bedingungen anpasst. EP 0 174 445 A2 offenbart ein Verfahren, bei dem die an den Polen des Energiespeichers anliegende Spannung überwacht wird. Der Aufladevorgang wird bei Überschreiten vorgegebener Grenzwerte unterbrochen.
  • Demgegenüber liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zu schaffen, mit dem ein Energiespeicher durch eine Vorrichtung zügig geladen werden kann, die die für die komplette Aufladung in einem Betriebszustand des Energiespeichers benötigte Spannung nicht bereitstellen kann. Außerdem sollen eine Vorrichtung, die für die Durchführung eines solchen Verfahrens geeignet ist, und ein Kraftfahrzeug mit einer solchen Vorrichtung geschaffen werden.
  • Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren gemäß Anspruch 1, eine Vorrichtung gemäß Anspruch 9 und ein Kraftfahrzeug gemäß Anspruch 10 gelöst. Ausführungsformen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
  • Gemäß dem Verfahren wird zunächst der elektrische Aufladevorgang des Energiespeichers gestartet, wobei sich der Energiespeicher in einer ersten Konfiguration befindet. Der Aufladevorgang wird anschließend unterbrochen. Während der Unterbrechung wird die Konfiguration des Energiespeichers von der ersten Konfiguration in eine zweite Konfiguration geändert. Der Aufladevorgang wird dann wiederaufgenommen, wobei sich der Energiespeicher in der zweiten Konfiguration befindet.
  • In der ersten Konfiguration ist der Energiespeicher dazu ausgebildet, mit einer höheren elektrischen Spannung geladen zu werden als in der zweiten Konfiguration. Dies kann insbesondere bedeuten, dass für eine komplette Aufladung des Energiespeichers in der ersten Konfiguration eine höhere Spannung benötigt wird als für eine komplette Aufladung des Energiespeichers in der zweiten Konfiguration. Die erste Konfiguration ist vorzugsweise die Konfiguration, in der der Energiespeicher als Energiequelle genutzt wird, und kann auch als Betriebszustand des Energiespeichers bezeichnet werden.
  • Dieses Verfahren ist vorteilhaft, da der Energiespeicher in der zweiten Konfiguration komplett durch eine Vorrichtung geladen werden kann, mit der der Energiespeicher in der ersten Konfiguration nicht komplett geladen werden könnte.
  • Ein weiterer Vorteil ist, dass der Aufladevorgang relativ zügig erfolgen kann. Meistens kann die für den Aufladevorgang verwendete Vorrichtung nur einen begrenzten maximalen Strom bereitstellen. Dieser maximale Strom ist unabhängig von der beim Aufladevorgang verwendeten Spannung. In der ersten Konfiguration kann der Aufladevorgang bis zur Unterbrechung mit einer möglichst hohen Spannung erfolgen, sodass eine relativ hohe Leistung erreicht wird.
  • Nach einer Ausführungsform der Erfindung kann die Unterbrechung des Aufladevorgangs erfolgen, wenn eine zwischen zwei elektrischen Polen des Energiespeichers anliegende Spannung einen ersten Spannungsschwellwert erreicht oder überschreitet. Der erste Spannungsschwellwert kann beispielsweise in Abhängigkeit von der maximal für die Aufladung von der Vorrichtung erreichbaren Spannung gewählt werden. Auf diese Weise kann der Aufladevorgang möglichst lange in der ersten Konfiguration des Energiespeichers durchgeführt werden, was zu einer hohen Leistung führt, wodurch der Aufladevorgang wenig Zeit benötigt.
  • Nach einer Ausführungsform der Erfindung kann die Aufladung des Energiespeichers mit elektrischer Energie aus einer Energiequelle erfolgen. Die Energiequelle kann beispielsweise eine Stromerzeugungsvorrichtung sein (z.B. ein Kraftwerk oder ein Generator). Vor der Unterbrechung des Aufladevorgangs wird ein elektrischer Verbraucher eingeschaltet. Dies kann beispielsweise, wenn es sich um einen Energiespeicher in einem Kraftfahrzeug handelt, eine Heizvorrichtung des Kraftfahrzeugs sein. Während der Unterbrechung des Aufladevorgangs wird der elektrische Verbraucher von der Energiequelle mit elektrischer Energie versorgt.
  • Diese Ausführungsform ist besonders vorteilhaft, um das Verfahren bei bereits bekannten Vorrichtungen einzusetzen. Diese Vorrichtungen lassen häufig eine Unterbrechung des Aufladevorgangs nicht zu. Wenn jedoch während der Unterbrechung des Aufladevorgangs der elektrische Verbraucher von der Energiequelle mit elektrischer Energie versorgt wird, stellt sich für die Vorrichtung ein Zustand dar, als ob keine Unterbrechung des Aufladevorgangs erfolgt ist. Die Vorrichtung gibt weiterhin elektrische Leistung ab, als ob der Aufladevorgang weiterläuft. Ein weiterer Vorteil ist, dass eine Interaktion eines Benutzers nicht erforderlich ist, um den Aufladevorgang zu unterbrechen.
  • Eine Änderung der Konfiguration des Energiespeichers von der ersten Konfiguration in die zweite Konfiguration ohne eine Unterbrechung des Aufladevorgangs, wird von der für die Aufladung verwendeten Vorrichtung häufig als Lastabwurf detektiert. Dies führt meistens zu einem Abbruch des Ladevorgangs.
  • Nach einer Ausführungsform der Erfindung kann der Aufladevorgang mit elektrischem Strom erfolgen. Die Stromstärke des Stroms wird verringert, wenn eine Differenz zwischen dem ersten Spannungsschwellwert und der Spannung, die für den Aufladevorgang verwendet wird, kleiner ist als eine Differenz zwischen dem ersten Spannungsschwellwert und einem zweiten Spannungsschwellwert. Die Verringerung kann dabei kontinuierlich oder stufenweise erfolgen.
  • Beispielsweise kann die Stromstärke auf einen Wert gesenkt werden, der vom während der Unterbrechung eingeschalteten Verbraucher abgenommen wird. In diesem Fall ändert sich für die für die Aufladung verwendete Vorrichtung nichts während der Unterbrechung des Aufladevorgangs. Die bereitgestellte Leistung wird vom elektrischen Verbraucher anstatt vom Energiespeicher abgenommen. Vorzugsweise erfolgt die Verringerung auf einen Wert zwischen 1 und 10 Ampère.
  • Nach einer Ausführungsform der Erfindung kann die Stromstärke nach der Wiederaufnahme des Aufladevorgangs erhöht werden. Diese Erhöhung kann stufenweise oder kontinuierlich erfolgen. Eine höhere Stromstärke trägt zu einer schnelleren Aufladung bei.
  • Nach einer Ausführungsform der Erfindung kann die Verringerung der Stromstärke auf einen Wert erfolgen, der an den elektrischen Verbraucher angepasst ist. Wenn der elektrische Verbraucher beispielsweise für eine Aufnahme einer bestimmten elektrischen Leistung ausgelegt ist, kann die Stromstärke auf einen Wert verringert werden, der multipliziert mit der am Verbraucher anliegenden Spannung diese Leistung ergibt.
  • Nach einer Ausführungsform der Erfindung kann der Energiespeicher in der zweiten Konfiguration zwei elektrisch parallel zueinander geschaltete Energiespeichermodule aufweisen. Darunter wird insbesondere verstanden, dass beide Energiespeichermodule parallel zueinander und zeitgleich aufgeladen werden. Aufgrund der Parallelschaltung wird die dafür benötigte maximale Spannung gegenüber der ersten Konfiguration halbiert. Wenn also beispielsweise in der ersten Konfiguration eine maximale Spannung von 800V benötigt würde, so beträgt die maximale Spannung in der zweiten Konfiguration nur 400V.
  • In der ersten Konfiguration können die Energiespeichermodule beispielsweise in Reihe geschaltet sein.
  • Nach einer Ausführungsform der Erfindung wird der elektrische Verbraucher nach der Wiederaufnahme des Aufladevorgangs ausgeschaltet. Dies spart Energie, da der Verbraucher nicht mehr benötigt wird, um während der Unterbrechung Strom zu verbrauchen.
  • Die Vorrichtung gemäß Anspruch 9 umfasst eine Steuerungseinheit. Die Vorrichtung ist dazu ausgebildet, ein Verfahren nach einer Ausführungsform der Erfindung auszuführen. Vorzugsweise ist die Steuerungseinheit zur Ausführung des Verfahrens ausgebildet. Die Steuerungseinheit ist dazu ausgebildet, eine maximal beim Aufladevorgang durch die Vorrichtung erreichbare Spannung zu detektieren und das Verfahren auszuführen, wenn die maximal erreichbare Spannung geringer ist als eine maximale Spannung des Energiespeichers. Die maximale Spannung des Energiespeichers ist dabei die Spannung, die benötigt wird, um den Energiespeicher komplett aufzuladen. Die maximale Spannung des Energiespeichers kann durch die Steuerungseinheit gemessen worden sein oder aber in einem Speichermittel gespeichert sein, sodass sie von der Steuerungseinheit auslesbar ist.
  • Weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden deutlich anhand der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele unter Bezugnahme auf die beiliegenden Abbildungen.
    • 1 zeigt ein schematisches Flussdiagramm eines Verfahrens nach einer Ausführungsform der Erfindung; und
    • 2 zeigt ein schematisches Blockdiagramm einer Vorrichtung nach einer Ausführungsform der Erfindung.
  • Im ersten Schritt des Verfahrens S1 wird ein Aufladevorgang eines Energiespeichers in einer ersten Konfiguration gestartet. In Schritt S2 wird detektiert, dass sich die Spannung an den elektrischen Polen des Energiespeichers dem maximal von der für den Aufladevorgang verwendeten Vorrichtung erreichbaren Spannungswert annähert. Daraufhin wird die von der Vorrichtung abgegebene Stromstärke reduziert.
  • In Schritt S3 wird ein elektrischer Verbraucher eingeschaltet, der den von der Vorrichtung abgegebenen elektrischen Strom abnimmt. In Schritt S4 wird dann der Aufladevorgang unterbrochen, indem beispielsweise der Energiespeicher galvanisch von der Vorrichtung getrennt wird. Dies kann beispielsweise durch einen oder mehrere Schütze erfolgen. In diesem Zustand versorgt die Vorrichtung nur den elektrischen Verbraucher.
  • Für die Vorrichtung ergibt sich somit kein Unterschied im Vergleich zur Aufladung des Energiespeichers. Somit kann das Verfahren auch für Vorrichtungen eingesetzt werden, die eigentlich eine Unterbrechung des Aufladevorgangs nicht erlauben. Eine Interaktion eines Benutzers ist ebenfalls nicht erforderlich.
  • In Schritt S5 wird die Konfiguration des Energiespeichers von der ersten Konfiguration in eine zweite Konfiguration geändert. In der zweiten Konfiguration sind zwei Energiespeichermodule parallel zueinander geschaltet, die in der ersten Konfiguration in Reihe geschaltet sind. Dies hat zur Folge, dass die für eine komplette Aufladung des Energiespeichers benötigte Spannung halbiert wird. Sie kann somit auch durch eine Vorrichtung erreicht werden, die die für eine komplette Aufladung in der ersten Konfiguration benötigte Spannung nicht erreichen könnte.
  • In Schritt S6 wird dann der Aufladevorgang wiederaufgenommen. Anschließend wird in Schritt S7 der elektrische Verbraucher abgeschaltet, da er nicht mehr benötigt wird. In Schritt S8 kann dann die Stromstärke wieder erhöht werden, um eine zügige Aufladung zu erreichen.
  • Durch die Aufladung des Energiespeichers in der ersten Konfiguration in Schritt S1, wird eine zügigere Aufladung erreicht, als wenn die Aufladung ausschließlich in der zweiten Konfiguration durchgeführt würde.
  • Die Vorrichtung 100 in 2 umfasst eine Steuerungseinheit 101. Die Vorrichtung 100 ist dazu ausgebildet, das mit Bezug auf 1 beschriebene Verfahren auszuführen. Die Steuerungseinheit 101 ist dazu ausgebildet, eine maximal beim Aufladevorgang durch die Vorrichtung 100 erreichbare Spannung zu detektieren und das Verfahren auszuführen, wenn die maximal erreichbare Spannung geringer ist als die Spannung, die für eine komplette Aufladung des Energiespeichers in der ersten Konfiguration benötigt wird.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • DE 102009017087 A1 [0004]
    • US 2012161698 A [0004]
    • US 2016214493 A [0004]
    • EP 0174445 A2 [0004]

Claims (10)

  1. Verfahren zur elektrischen Aufladung eines Energiespeichers, wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfasst: - Starten eines elektrischen Aufladevorgangs des Energiespeichers in einer ersten Konfiguration (S1); - Unterbrechung des Aufladevorgangs (S4); - Änderung der Konfiguration des Energiespeichers von der ersten Konfiguration in eine zweite Konfiguration (S5); - Wiederaufnahme des Aufladevorgangs in der zweiten Konfiguration (S6); dadurch gekennzeichnet, dass der Energiespeicher in der ersten Konfiguration dazu ausgebildet ist, mit einer höheren elektrischen Spannung geladen zu werden als in der zweiten Konfiguration.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Unterbrechung des Aufladevorgangs erfolgt, wenn eine zwischen zwei elektrischen Polen des Energiespeichers anliegende Spannung einen ersten Spannungsschwellwert erreicht oder überschreitet.
  3. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Aufladung des Energiespeichers mit elektrischer Energie aus einer Energiequelle erfolgt, wobei vor der Unterbrechung des Aufladevorgangs ein elektrischer Verbraucher eingeschaltet wird (S3), der während der Unterbrechung des Aufladevorgangs von der Energiequelle mit elektrischer Energie versorgt wird.
  4. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Aufladevorgang mit elektrischem Strom erfolgt, wobei eine Verringerung der Stromstärke des Stroms erfolgt (S2), wenn eine Differenz zwischen dem ersten Spannungsschwellwert und der Spannung kleiner ist als eine Differenz zwischen dem ersten Spannungsschwellwert und einem zweiten Spannungsschwellwert.
  5. Verfahren nach dem vorherigen Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Stromstärke nach der Wiederaufnahme des Aufladevorgangs erhöht wird (S8).
  6. Verfahren nach einem der beiden vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Verringerung der Stromstärke auf einen Wert erfolgt, der an den elektrischen Verbraucher angepasst ist.
  7. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Energiespeicher in der zweiten Konfiguration zwei elektrisch parallel zueinander geschaltete Energiespeichermodule aufweist.
  8. Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der elektrische Verbraucher nach der Wiederaufnahme des Aufladevorgangs ausgeschaltet wird (S7).
  9. Vorrichtung (100) zur elektrischen Aufladung eines Energiespeichers, umfassend eine Steuerungseinheit (101), wobei die Vorrichtung (100) dazu ausgebildet ist, ein Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8 auszuführen, und wobei die Steuerungseinheit (101) dazu ausgebildet ist, eine maximal beim Aufladevorgang durch die Vorrichtung (100) erreichbare Spannung zu detektieren und das Verfahren auszuführen, wenn die maximal erreichbare Spannung geringer ist als eine maximale Spannung des Energiespeichers.
  10. Kraftfahrzeug, umfassend eine Vorrichtung (100) nach dem vorherigen Anspruch.
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JP2019027500A JP6924788B2 (ja) 2018-02-27 2019-02-19 エネルギー貯蔵装置を充電するための方法
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Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11358486B2 (en) * 2019-09-16 2022-06-14 GM Global Technology Operations LLC Electric powertrain with multi-pack battery system

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102014004790A1 (de) * 2014-04-02 2015-10-08 Audi Ag Verfahren zum Betrieb einer Energiespeichereinrichtung in einem Kraftfahrzeug und Kraftfahrzeug
DE102016207272A1 (de) * 2016-04-28 2017-11-02 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Schaltbares Speichersystem für ein Fahrzeug
DE102016225513A1 (de) * 2016-12-20 2018-06-21 Robert Bosch Gmbh Schaltungsanordnung und Betriebsverfahren für ein elektrisches Energiespeichersystem
DE102017206834A1 (de) * 2017-04-24 2018-10-25 Robert Bosch Gmbh Schaltungsanordnung und Ladeverfahren für ein elektrisches Energiespeichersystem

Family Cites Families (52)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3429673A1 (de) 1984-08-11 1986-02-20 Robert Bosch Gmbh, 7000 Stuttgart Verfahren und vorrichtung zum schnelladen einer batterie
JPH0530664A (ja) 1991-07-22 1993-02-05 Toshiba Corp バツテリ充電装置
JPH08307144A (ja) * 1995-05-10 1996-11-22 Mitsubishi Electric Corp アンテナ装置
US5977657A (en) * 1996-06-19 1999-11-02 U.S. Philips Corporation Electric power supply device for producing a plurality of voltages and apparatus comprising such a device
JP2000059903A (ja) * 1998-08-10 2000-02-25 Ccr:Kk 回生エネルギー充電方法
JP3280321B2 (ja) * 1998-09-14 2002-05-13 富士通株式会社 機能拡張装置及び電子機器システム
US6700352B1 (en) * 1999-11-11 2004-03-02 Radiant Power Corp. Dual capacitor/battery charger
US6559621B2 (en) * 2001-05-21 2003-05-06 Cellex Power Products, Inc. Hybrid energy storage device charge equalization system and method
US6873133B1 (en) * 2002-09-11 2005-03-29 Medtronic Physio-Control Manufacturing Corporation Defibrillator with a reconfigurable battery module
RU2506603C2 (ru) * 2003-07-09 2014-02-10 Премиум Пауэр Корпорейшн Устройство для контроля и зарядки выбранной группы элементов батареи
US7573238B2 (en) * 2005-08-09 2009-08-11 Panasonic Ev Energy Co., Ltd. Voltage detection device and electric vehicle including voltage detection device
JP4640234B2 (ja) * 2006-03-31 2011-03-02 日産自動車株式会社 車両用電力供給装置
JP2008278635A (ja) 2007-04-27 2008-11-13 Mitsubishi Motors Corp 電気自動車用バッテリ充電装置及び方法
US7692404B2 (en) * 2007-09-24 2010-04-06 Harris Technology, Llc Charging control in an electric vehicle
US8525487B1 (en) * 2008-03-05 2013-09-03 Marvell International Ltd. Circuit and method for regulating discharge of a capacitor
US8798832B2 (en) * 2009-03-27 2014-08-05 Hitachi, Ltd. Electric storage device
DE102009017087B4 (de) 2009-04-15 2018-04-05 Sew-Eurodrive Gmbh & Co Kg Verfahren zum Beladen eines Energiespeichers
US8816613B2 (en) * 2009-07-02 2014-08-26 Chong Uk Lee Reconfigurable battery
IN2012DN00984A (de) * 2009-08-11 2015-04-10 Sony Corp
CN101707387B (zh) * 2009-11-18 2012-05-09 李维民 间歇式充电控制电路及快速充电
TWI398068B (zh) * 2010-01-22 2013-06-01 Nat Chip Implementation Ct Nat Applied Res Lab 單元化充放電之電池電源管理系統及其可程式化電池管理模組
US8525480B2 (en) * 2010-12-28 2013-09-03 Ford Global Technologies, Llc Method and system for charging a vehicle high voltage battery
JP2014063567A (ja) * 2011-01-26 2014-04-10 Sony Corp 電池パック及び電力消費機器
US9800150B2 (en) * 2011-10-27 2017-10-24 Infineon Technologies Ag Digital controller for switched capacitor DC-DC converter
WO2013110090A1 (en) * 2012-01-20 2013-07-25 The Ohio State University Enhanced flyback converter
US9910471B1 (en) * 2013-04-17 2018-03-06 Amazon Technologies, Inc. Reconfigurable array of backup battery units
US9891685B1 (en) * 2013-04-17 2018-02-13 Amazon Technologies, Inc. Reconfigurable backup battery unit
US11368029B2 (en) * 2014-03-06 2022-06-21 Koki Holdings Co., Ltd. Portable power supply
DE102014109430A1 (de) * 2014-07-07 2016-01-07 Dr. Ing. H.C. F. Porsche Aktiengesellschaft Energiespeichersystem und Verfahren zum Betrieb eines Energiespeichersystems
US20160036233A1 (en) * 2014-07-29 2016-02-04 Samsung Sdi Co. Ltd. Series-parallel conversion power device
DE102014016620B4 (de) * 2014-10-24 2021-08-26 Audi Ag Verfahren zum Betrieb einer Energiespeichereinrichtung in einem Kraftfahrzeug und Kraftfahrzeug
KR101553063B1 (ko) * 2015-01-20 2015-09-15 주식회사 제이에스영테크 하이브리드 에너지 저장 모듈 시스템
DE102015101187A1 (de) 2015-01-28 2016-07-28 Dr. Ing. H.C. F. Porsche Aktiengesellschaft Hochvolt-Lade-Booster und Verfahren zum Laden einer Gleichstrom-Traktionsbatterie an einer Gleichstrom-Ladesäule sowie entsprechendes Elektrofahrzeug
US10749430B2 (en) * 2015-03-13 2020-08-18 Positec Power Tools (Suzhou) Co., Ltd. Power transmission apparatus and control method therefor, and power supply system
US9479050B1 (en) * 2015-06-26 2016-10-25 Sandisk Technologies Llc High-efficiency fractional pump
JP6520628B2 (ja) * 2015-10-09 2019-05-29 株式会社デンソー 充放電制御装置及び組電池装置
DE102015117892A1 (de) * 2015-10-21 2017-04-27 Dr. Ing. H.C. F. Porsche Aktiengesellschaft Verfahren zum Auf- oder Entladen einer Fahrzeugbatterie
JP6631174B2 (ja) 2015-11-06 2020-01-15 株式会社Ihi 充電制御装置
DE102016109074A1 (de) * 2016-05-18 2017-11-23 Dr. Ing. H.C. F. Porsche Aktiengesellschaft Verfahren und Anordnung zum Laden einer Fahrzeugbatterie
CN106080244B (zh) * 2016-07-12 2019-03-08 北京长城华冠汽车科技股份有限公司 一种电动汽车电池箱的切换电路和电动汽车
US11121565B2 (en) * 2016-09-26 2021-09-14 Electric Power Systems, LLC High reliability hybrid energy storage system
DE102016122002A1 (de) * 2016-11-16 2018-05-17 Dr. Ing. H.C. F. Porsche Aktiengesellschaft Fahrzeug, insbesondere ein Elektrofahrzeug oder ein Hybridfahrzeug und Verfahren zum Aufladen einer Energiespeicherzelle eines Fahrzeugs
GB2556914A (en) * 2016-11-25 2018-06-13 Dyson Technology Ltd Battery system
FR3061814B1 (fr) * 2017-01-12 2020-01-24 Commissariat A L'energie Atomique Et Aux Energies Alternatives Dispositif de stockage d'energie electrique apte a se recharger sous une premiere tension et a restituer son energie sous une deuxieme tension
KR102478091B1 (ko) * 2017-06-13 2022-12-16 현대자동차주식회사 차량용 배터리 충전 제어 시스템 및 방법
US20190089023A1 (en) * 2017-09-15 2019-03-21 Dyson Technology Limited Energy storage system
US10770908B2 (en) * 2017-10-29 2020-09-08 Rivian Ip Holdings, Llc Configurable battery pack for series and parallel charging using switching
US11358492B2 (en) * 2018-09-04 2022-06-14 GM Global Technology Operations LLC Self-balancing switching control of dual-pack rechargeable energy storage system with series and parallel modes
JP7222687B2 (ja) * 2018-12-11 2023-02-15 株式会社Soken 充電システム、および、充電システムのプログラム
US11303145B2 (en) * 2018-12-11 2022-04-12 Denso Corporation Charging system
CN110224455A (zh) * 2019-04-08 2019-09-10 东莞新能德科技有限公司 串并联切换装置及包含串并联切换装置的电池组
DE102019111785A1 (de) * 2019-05-07 2020-11-12 Dr. Ing. H.C. F. Porsche Aktiengesellschaft Verfahren und Vorrichtung zum Laden eines Elektrofahrzeugs mit einem Ladekabel

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102014004790A1 (de) * 2014-04-02 2015-10-08 Audi Ag Verfahren zum Betrieb einer Energiespeichereinrichtung in einem Kraftfahrzeug und Kraftfahrzeug
DE102016207272A1 (de) * 2016-04-28 2017-11-02 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Schaltbares Speichersystem für ein Fahrzeug
DE102016225513A1 (de) * 2016-12-20 2018-06-21 Robert Bosch Gmbh Schaltungsanordnung und Betriebsverfahren für ein elektrisches Energiespeichersystem
DE102017206834A1 (de) * 2017-04-24 2018-10-25 Robert Bosch Gmbh Schaltungsanordnung und Ladeverfahren für ein elektrisches Energiespeichersystem

Also Published As

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US20190263284A1 (en) 2019-08-29

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