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Die Erfindung betrifft eine Batterie für ein Kraftfahrzeug mit einer Mehrzahl von Batteriezellen und einer Ladungseinstelleinrichtung zum Einstellen von vorgebbaren elektrischen Ladungszuständen der Batteriezellen, wobei die Batteriezellen jeweilige Zellenanschlüsse zum elektrischen Anschließen der Batteriezellen aufweisen, wobei die Ladungseinstelleinrichtung Anschlusskontakte zum elektrischen Koppeln mit den Zellenanschlüssen der Batteriezellen aufweist, wobei die Ladungseinstelleinrichtung ausgebildet ist, zum Durchführen des Einstellens eines jeweiligen Ladungszustands einer jeweiligen Batteriezelle zumindest einen der mit den Zellenanschlüssen dieser Batteriezelle elektrisch gekoppelten Anschlusskontakte selektiv zu aktivieren, sodass diese Batteriezelle mit wenigstens einem elektrischen Widerstand gekoppelt wird.
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Batterien der gattungsgemäßen Art sind im Stand der Technik umfänglich bekannt, sodass es dem Grunde nach eines gesonderten druckschriftlichen Nachweises hierfür nicht bedarf. Derartige Batterien werden häufig bei Kraftfahrzeugen eingesetzt, und zwar vorzugsweise bei elektrisch antreibbaren Kraftfahrzeugen. Besonders bei elektrisch antreibbaren Kraftfahrzeugen, wie zum Beispiel Kraftwagen oder dergleichen, dient die Batterie als Fahrzeugbatterie, die für den bestimmungsgemäßen Fahrbetrieb des Kraftfahrzeugs elektrische Energie bereitstellt.
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Zu diesem Zweck weist die Batterie eine Mehrzahl von Batteriezellen auf, die jeweils wenigstens eine galvanische Zelle aufweisen, in der elektrische Energie reversibel elektrochemisch gespeichert werden kann. Die Batteriezellen sind zumindest teilweise in Reihe geschaltet, um eine für eine Antriebseinrichtung des elektrisch antreibbaren Kraftfahrzeugs geeignete elektrische Gleichspannung zur Verfügung stellen zu können. Je nach Bedarf können Batteriezellen ergänzend auch parallelgeschaltet sein. Umfasst eine Batteriezelle mehr als eine einzige galvanische Zelle, können die galvanischen Zellen innerhalb der Batteriezelle ebenfalls in Reihe und/oder parallelgeschaltet sein.
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Üblicherweise handelt es sich bei der durch die Batterie bereitgestellten Gleichspannung um eine Gleichspannung im Bereich Hochvolt. „Hochvolt“ meint eine Gleichspannung, die größer als etwa 60 V ist. Vorzugsweise entspricht der Begriff „Hochvolt“ der Norm ECE R 100.
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Während des bestimmungsgemäßen Betriebs der Batterie, insbesondere in einem Kraftfahrzeug, können sich Ladungszustände der in Reihe geschalteten Batteriezellen voneinander abweichend entwickeln. Aus diesem Grunde wird in sich wiederholenden Zeitabschnitten ein Ausgleich von abweichenden Ladungszuständen der Batteriezellen durchgeführt, um die Ladungszustände der in Reihe geschalteten Batteriezellen aneinander angleichen zu können. Dies wird auch „Balancing“ genannt.
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In der Regel ist ein passives Balancing vorgesehen, sodass die Batteriezellen durch selektives Entladen auf einen vorgebbaren, im Wesentlichen gleichen Ladungszustand entladen werden. Hierzu werden die Batteriezellen mit einem jeweiligen elektrischen Widerstand gekoppelt. Diesem Zweck dient die Ladungseinstelleinrichtung, die über elektrische Anschlusskontakte verfügt, die mit jeweiligen Zellenanschlüssen der Batteriezellen elektrisch gekoppelt sind. Die Ladungseinstelleinrichtung ist ausgebildet, durch Aktivieren jeweiliger Anschlusskontakte die jeweilige hieran angeschlossene Batteriezelle mit dem wenigstens einen elektrischen Widerstand zu koppeln, sodass der Ladungszustand dieser Batteriezelle auf den vorgegebenen Ladungszustand eingestellt werden kann. Dies wird vorzugsweise für sämtliche der Batteriezellen durchgeführt. Der vorgebbare Ladungszustand ist vorzugsweise der Ladungszustand derjenigen Batteriezelle, die den kleinsten Ladungszustand aufweist.
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Auch wenn sich dieses Vorgehen dem Grunde nach bewährt hat, so verbleibt dennoch Verbesserungsbedarf. Es hat sich nämlich gezeigt, dass zum Durchführen des Einstellens der Ladungszustände der Batteriezellen die Ladungseinstelleinrichtung, auch Steuergerät genannt, insbesondere nach Beendigung eines bestimmungsgemäßen Fahrbetriebs des Kraftfahrzeugs eine Nachlaufzeit benötigt, um den Ladungsausgleich der Batteriezellen durchführen zu können. Dabei wird die Ladungseinstelleinrichtung auch thermisch beansprucht. Die hohe Nachlaufzeit ergibt aufgrund eines Entladestroms der jeweiligen der Batteriezellen in einem Bereich von wenigen Milliampere. Die sich bei Durchführung des Ladungsausgleichs einstellende Wärme im Bereich der Ladungseinstelleinrichtung beziehungsweise des Steuergeräts führt zu einer thermischen Beanspruchung der Bauteile der Ladungseinstelleinrichtung, sodass die Ladungseinstelleinrichtung für eine entsprechend hohe Betriebsdauer auszulegen ist. Die Betriebsdauer, die in diesem Fall zugrundegelegt werden sollte, kann zum Beispiel etwa 10.000 Betriebsstunden betragen. Daher ist die Ladungseinstelleinrichtung aufwendig und teuer.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Batterie, insbesondere deren Ladungseinstelleinrichtung, zu verbessern.
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Als Lösung wird mit der Erfindung eine Batterie gemäß Anspruch 1 vorgeschlagen.
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Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich durch Merkmale abhängigen Ansprüche.
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In Bezug auf die gattungsgemäße Batterie wird insbesondere vorgeschlagen, dass der wenigstens eine elektrische Widerstand im Bereich der Batteriezellen in der Batterie angeordnet ist.
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Die Erfindung basiert auf dem Gedanken, dass Aufwand für die Ladungseinstelleinrichtung erheblich reduziert werden kann, wenn die thermische Auswirkung bei der Durchführung des Einstellens der Ladungszustände der Batteriezellen auf die Ladungseinstelleinrichtung reduziert werden kann. Dies erreicht die Erfindung dadurch, dass der wenigstens eine elektrische Widerstand nicht mehr im Bereich der Ladungseinstelleinrichtung, sondern stattdessen vielmehr im Bereich der Batteriezellen in der Batterie angeordnet ist. Die Erfindung nutzt dabei die Erkenntnis, dass die Batteriezellen der Batterie eine große thermische Kapazität bereitstellen, die in der Lage ist, die beim Einstellen der Ladungszustände der Batteriezelle entstehende Wärme aufzunehmen, ohne dabei einen ungünstigen oder gefährlichen Zustand zu erreichen. Dabei kann ferner erreicht werden, dass ein jeweiliger Zellenstrom der Batteriezellen während des Durchführens des Einstellens der Ladungszustände deutlich vergrößert werden kann, beispielsweise auf einen Wert von etwa einem oder mehreren Ampere, sodass die Zeit zum Durchführen des Ladungsausgleichs erheblich reduziert werden kann. Der Zellenstrom kann für die Durchführung des Ladungsausgleichs gegenüber dem Stand der Technik beispielsweise um einen Faktor von etwa 100 vergrößert werden.
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Der elektrische Widerstand kann als diskretes Bauteil in oder an einer jeweiligen der Batteriezellen angeordnet sein. Er kann über wenigstens eine elektrische Leitung mit der Ladungseinstelleinrichtung elektrisch gekoppelt sein, insbesondere einem der jeweiligen Anschlusskontakte. Der elektrische Widerstand kann thermisch an die wenigstens eine galvanische Zelle der Batteriezelle angekoppelt sein, beispielsweise indem der elektrische Widerstand mit einer Batteriezellenoberfläche beziehungsweise einer Oberfläche der galvanischen Zelle mechanisch verbunden ist. Darüber hinaus besteht natürlich die Möglichkeit, dass der elektrische Widerstand nach Art Widerstandsfolie ausgebildet ist, die mit einer Oberfläche der Batteriezelle mechanisch verbunden oder sogar zumindest teilweise in diese integriert ist, um einen guten thermischen Übergang bereitstellen zu können. Der wenigstens eine elektrische Widerstand kann mit einem weiteren seiner Anschlüsse mit einem der Zellenanschlüsse elektrisch gekoppelt sein. Diese Kopplung kann beispielsweise innerhalb der Batteriezelle fest vorgegeben sein.
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Die Ladungseinstelleinrichtung umfasst vorzugsweise eine elektronische Hardware-Schaltung, die zum Aktivieren der jeweiligen Anschlusskontakte Schaltelemente umfasst. Das elektronische Schaltelement, insbesondere ein Halbleiterschaltelement, kann durch einen Transistor, insbesondere einen Feldeffekttransistor, vorzugsweise einen Metalloxide Field Effect-Transistor (MOSFET), einen Insulated-Gate Bipolar Transistor (IGBT), aber auch durch Gate-Turn-Off-Thyristor (GTO) und/oder dergleichen oder jeglicher anderer Art von Schaltelementen gebildet sein. Natürlich können auch Kombinationen hiervon vorgesehen sein.
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Zur Aktivierung der Anschlusskontakte werden die Halbleiterschaltelemente im Schaltbetrieb betrieben. In Bezug auf ein Halbleiterschaltelement unter Nutzung eines Transistors bedeutet der Schaltbetrieb, dass in einem eingeschalteten Schaltzustand zwischen den eine Schaltstrecke bildenden Anschlüssen des Transistors ein sehr kleiner elektrischer Widerstand bereitgestellt wird, sodass ein hoher Stromfluss bei sehr kleiner Restspannung möglich ist. In einem ausgeschalteten Schaltzustand ist hingegen die Schaltstrecke des Transistors hochohmig, das heißt, sie stellt einen hohen elektrischen Widerstand bereit, sodass auch bei hoher, an der Schaltstrecke anliegender elektrischer Spannung im Wesentlichen kein oder nur ein sehr geringer, insbesondere vernachlässigbarer, Stromfluss vorliegt. Hiervon unterscheidet sich ein Linearbetrieb bei Transistoren.
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Dadurch, dass die Verlustleistung beim Ladungsausgleich nicht mehr in den Bereich der Ladungseinstelleinrichtung fällt, kann die Konstruktion, insbesondere in Bezug auf die Auslegung der Bauteile, deutlich günstiger erfolgen. Dabei kann natürlich auch der Zellenstrom während des Ladungsausgleichs deutlich größer sein. Insgesamt besteht somit die Möglichkeit, die Ladungseinstelleinrichtung und damit auch die Batterie insgesamt, deutlich kostengünstiger auszubilden.
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Eine Realisierung für einen elektrischen Widerstand, der im Bereich der Batteriezellen in der Batterie angeordnet ist, ist beispielsweise aus der
US 2017/0025722 A1 bekannt, die eine Heizung für eine Fahrzeugbatterie eines elektrisch antreibbaren Kraftfahrzeugs offenbart. Diese Lehre nutzt ein Batteriepaket mit einer Mehrzahl von Beutel-Batteriezellen. Bei derartigen Batteriezellen halten gegenüberliegende Polymerfolienwände Batterieelektroden. Dadurch sind exponierte Batterieanschlusselemente bereitgestellt. In das Batteriepaket sind ferner flexible Folienheizer mit exponierten Heizeranschlussklemmen angeordnet, wobei der Folienheizer den thermischen Kontakt zu wenigstens einer der Polymerfolienwände angeordnet ist, um diese zu heizen, wenn eine elektrische Spannung zwischen den Heizeranschlussklemmen anliegt.
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Besonders vorteilhaft kann die Erfindung natürlich auch zum Temperieren der Batterie, insbesondere der Batteriezellen, genutzt werden, damit die Batteriezellen für den bestimmungsgemäßen Betrieb auf eine vorgegebene Temperatur gebracht werden können oder auch in einem vorgegebenen Temperaturbereich während des bestimmungsgemäßen Betriebs gehalten werden können.
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Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele sowie anhand der Zeichnungen. Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in den Figuren alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.
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Dabei zeigen:
- 1 eine schematische Schnittansicht einer flexiblen Heizfolie,
- 2 eine schematische Aufbaudarstellung einer Batterie mit mehreren Batteriezellen sowie einer Ladungseinstelleinrichtung, die über eine flexible Leiterfolie miteinander elektrisch gekoppelt sind,
- 3 eine schematische Darstellung wie 2, bei der die Heizfolie gemäß 1 angeschlossen ist,
- 4 eine schematisch reduzierte Schaltbilddarstellung einer Batterie gemäß 3 in einer ersten Ausgestaltung,
- 5 eine schematische Schaltbilddarstellung wie 4 gemäß einer zweiten Ausgestaltung,
- 6 eine schematische Schaltbilddarstellung wie 4 gemäß einer dritten Ausgestaltung,
- 7 eine schematische Schaltbilddarstellung wie 4 gemäß einer vierten Ausgestaltung,
- 8 eine schematische Schaltbilddarstellung wie 4 gemäß einer fünften Ausgestaltung, und
- 9 eine schematische Schaltbilddarstellung wie 4 gemäß einer sechsten Ausgestaltung.
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1 zeigt in einer schematischen Schnittdarstellung eine flexible Heizfolie 8, die eine Deckfolie 13, einen Leiterbahnbereich mit elektrischen Leitungen 10 sowie eine eigentliche Heizschicht 14 aufweist. Die Heizfolie 8 ist flexibel beziehungsweise verformbar ausgebildet. Der Leiterbahnbereich kann neben den elektrischen Leitungen 10 auch wenigstens einen elektrischen Widerstandsleiter 9 aufweisen. Die elektrischen Leitungen 10 sowie der wenigstens eine elektrische Widerstandsleiter 9 sind in der Heizfolie 8 integriert angeordnet. Vorzugsweise sind sie zumindest teilweise gegenüber einander elektrisch isoliert angeordnet.
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2 zeigt in einer schematischen Ansicht eine Einbindung der Heizfolie 8 in eine Batterie 1, die vorliegend eine Mehrzahl von Batteriezellen 2 aufweist, die über Zellenverbinder 16 zumindest teilweise elektrisch in Reihe geschaltet sind. In der vorliegenden Erfindung Ausgestaltung ist vorgesehen, dass die Heizfolie 8 auf die Zellenverbinder 16 der Batterie 1 aufgelegt ist. Die in der Heizfolie 8 vorgesehenen elektrischen Leitungen 10 sind über Anschlusskontakte 6 einer Ladungseinstelleinrichtung 3 der Batterie 1 an die Ladungseinstelleinrichtung 3 angeschlossen. Über die elektrischen Leitungen 10 können dann Zellenströme zum Durchführen eines Ladungsausgleichs beziehungsweise Balancing geführt werden, die durch eine entsprechende elektrische Schaltung in der Ladungseinstelleinrichtung 3 auf elektrischen Leitungen 15 der Heizfolie 8 geführt werden können, an denen beispielsweise wenigstens ein elektrischer Widerstand angeschlossen ist.
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Der wenigstens eine elektrische Widerstand ist vorliegend durch die elektrischen Widerstandsleiter 9 der Heizfolie 8 gebildet (3). In 3 sind diese Widerstände durch das Bezugszeichen 7 dargestellt. Die in den elektrischen Widerständen 7 entstehende Wärme kann über die Zellenverbinder 16 in die jeweiligen Batteriezellen 2 thermisch eingekoppelt werden, sodass die Batteriezellen 2 geheizt werden. Darüber hinaus ist es natürlich auch möglich, an die elektrischen Leitungen 10 einen externen elektrischen Widerstand anzuschließen, um die beim Ladungsausgleich beziehungsweise Balancing entstehende Wärme nach außen abführen zu können. Die Heizfolie 8 braucht in diesem Fall keine Heizfunktionalität bereitstellen zu können, insbesondere keine elektrischen Widerstandsleiter 9 aufzuweisen. Jedoch kann auch eine Kombination hiervon vorgesehen sein.
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Durch diese Konstruktion kann eine thermische Beanspruchung der Ladungsausgleichseinrichtung 3 beziehungsweise des Steuergeräts reduziert werden, indem eine Neuordnung der Funktionalitäten der Batterie 1 beziehungsweise des hierdurch gebildeten Batteriesystems bereitgestellt wird. Hierbei kann die Funktion des Lastwiderstands für das Durchführen des Ladungsausgleichs beziehungsweise Balancings aus dem Steuergerät beziehungsweise der Ladungsausgleichseinrichtung 3 heraus in die Batteriezellen 2 verlagert werden. Hierdurch kann zugleich auch eine Kombination einer Beheizung der Batteriezellen 2 beziehungsweise der Batterie 1 während des Ladungsausgleichs beziehungsweise Balancings mit den entsprechenden Zellenströmen erreicht werden. Durch eine interne Umschaltung in der Ladungsausgleichseinrichtung 3 wird eine jeweilige Batteriezelle 2 über ihre Kopplung an die elektrischen Leitungen 10 zur Überwachung einer Batteriezellenspannung dann über den durch die Heizfolie 8 bereitgestellten elektrischen Widerstand 7 mit Heizfunktion oder auch durch einzelne diskrete elektrische Widerstände als Heizbauteile auf der Heizfolie 8, die räumlich verteilt an der Heizfolie 8 angeordnet sein können, entladen.
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Grundsätzlich sollte für einen Heizvorgang in Bezug auf eine jeweilige Batteriezelle 2 etwa 20 W bereitgestellt werden können, was bei einer Zellspannung von etwa 4 V einen elektrischen Strom von etwa 2,5 A entspricht. Für diesen Strom sollten dann auch die elektrischen Leitungen 10 ausgelegt sein. Beim Ladungsausgleich sind die elektrischen Ströme jedoch in der Regel kleiner, sodass insofern mit einer elektrischen Überlastung der elektrischen Leitungen 10 in der Regel nicht gerechnet zu werden braucht. Lediglich eine kleinere Heizleistung ist die Folge. Das kann jedoch toleriert werden, weil eine Heizungsfunktion der Batterie 1 vorrangig direkt aus einer belastbaren elektrischen Energiequelle erfolgt und beim Ladungsausgleich keine maximale Leistung erwartet wird.
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Da ein Balancing beziehungsweise Ladungsausgleich vorrangig nach einer Ruhezeit außerhalb des bestimmungsgemäßen Betriebs des Kraftfahrzeugs, beispielsweise in einem Parkmodus, erfolgt, ist bereits mit der hierdurch geringeren Leistung ein Vorheizen der Batterie 1 möglich, sodass diese bei einer Aufnahme des bestimmungsgemäßen Fahrbetriebs auf einem vorgegebenen Temperaturniveau eingestellt werden kann beziehungsweise gehalten werden kann. Die beim Balancing beziehungsweise Ladungsausgleich entstehende Verlustwärme kann somit für das Temperieren der Batterie 1, insbesondere deren Batteriezellen 2, zur Verfügung gestellt werden und braucht nicht mehr in die Ladungsausgleichseinrichtung 3 eingetragen zu werden.
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1 zeigt nun eine erste Ausgestaltung einer Batterie 1, bei der die Heizfolie - wie zuvor erläutert - als Heizfolie zum Beheizen der Batteriezellen an den jeweiligen Zellenverbindern 16 angeordnet ist. Die Heizfolie stellt elektrische Widerstände bereit, die in der 4 als diskrete Bauteile mit dem Bezugszeichen 7 dargestellt sind. Die Heizfolie 8 ist an Zellenanschlüssen 4, 5 einer jeweiligen der Batteriezellen 2 angeschlossen. Zugleich ist die Heizfolie 8 über die elektrischen Leitungen 10 an Anschlusskontakte 6 der Ladungsausgleichseinrichtung 3 angeschlossen. Die Ladungsausgleichseinrichtung 3 weist darüber hinaus eine programmgesteuerte Rechnereinheit 12 auf, mittels der Leerlaufspannungen (Open Circuit Voltage, OCV) der Batteriezellen 2 ermittelt werden können. Darüber hinaus ist die Rechnereinheit 12 ausgebildet, elektronische Schaltelemente 11 anzusteuern, sodass diese einen vorgebbaren elektrischen Schaltzustand einnehmen. Die elektronischen Schaltelemente 11 sind vorliegend durch Transistoren gebildet, die im Schaltbetrieb betrieben werden. Hierdurch können - abhängig vom Schaltzustand die jeweiligen Anschlusskontakte 6 aktiviert beziehungsweise deaktiviert werden.
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In 4 sind für eine Batteriezelle 2 der elektrische Anschluss und die Verschaltung dargestellt. Zwischen den Zellenanschlüssen 4, 5 stellt die Heizfolie 8 die elektrischen Widerstände 7 bereit, deren Wärme über die Zellenverbinder 16 der jeweiligen Batteriezelle 2 zugeführt werden kann. Zu erkennen ist, dass das elektronische Schaltelement 11 mit den elektrischen Widerständen 7 in Reihe geschaltet an die Zellenanschlüsse 4, 5 angeschlossen ist. Dadurch kann durch Schalten des elektronischen Schaltelements 11 der Ladungszustand der Batteriezelle 2 entsprechend einer Vorgabe eingestellt werden.
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5 zeigt in einer schematischen Darstellung wie 4 eine zweite Ausgestaltung, die auf der ersten Ausgestaltung gemäß 4 basiert. Die Ausgestaltung gemäß 5 unterscheidet sich von der Ausgestaltung gemäß 4 dadurch, dass ein weiteres Schaltelement 18 vorgesehen ist, welches als Hauptschalter für Heizwiderstände 17 dient. Die Heizfolie 8 weist die Heizwiderstände 17 auf, die in Reihe geschaltet über einen jeweiligen Anschlusskontakt 6 der Ladungsausgleichseinrichtung 3 an das Schaltelement 18 angeschlossen sind. Dadurch ist es möglich, unabhängig vom Ladungsausgleich eine Beheizung der Batteriezellen 2 erreichen zu können. Natürlich kann auch ein gemeinsamer Betrieb realisiert sein.
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6 zeigt eine Weiterbildung der Ausgestaltung gemäß 5 gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel, bei dem die elektrischen Widerstände 7 mit einem ihrer jeweiligen Anschlüsse an Mittelanschlüsse einer durch die Heizwiderstände 17 gebildeten Reihenschaltung angeschlossen sind. Dem Grunde nach kann mit dem dritten Ausführungsbeispiel jedoch eine vergleichbare Funktionalität wie gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel erreicht werden. Ist das elektronische Schaltelement 18 im ausgeschalteten Schaltzustand, kann zusätzlich während des Ladungsausgleichs der jeweilige elektrische Heizwiderstand 17 zur Wärmeerzeugung beziehungsweise zur Belastung der jeweiligen Batteriezelle 2 genutzt werden. Mit den elektronischen Schaltelementen 11 kann der jeweilige Ladungsausgleich gesteuert werden, wie zu den vorhergehenden Ausführungsbeispielen bereits erläutert.
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7 zeigt in einer schematischen Schaltbilddarstellung wie 6 ein viertes Ausführungsbeispiel. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist ergänzend vorgesehen, dass die Ladungsausgleichseinrichtung 3 keine elektronischen Schaltelemente 11 mehr aufweist. Vielmehr sind die Anschlusskontakte 6 unmittelbar mit der Rechnereinheit 12 verbunden. Jedoch ist das elektronische Schaltelement 18 weiterhin von der Ladungsausgleichseinrichtung 3 umfasst.
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Die elektronischen Schaltelemente 11 sind in diesem Ausführungsbeispiel stattdessen nunmehr an der Heizfolie 8 direkt angeordnet, beispielsweise mittels „Direct Bonding“, Löt-, Klebe-Technik und/oder dergleichen. Dadurch ist es möglich, zugleich auch die durch diese elektronischen Schaltelemente 11 im bestimmungsgemäßen Ladungsausgleichsbetrieb erzeugte Verlustleistung zum Beheizen der Batteriezellen 2 zu nutzen. Zugleich entfällt bezüglich der Ladungsausgleichseinrichtung 3 ein diesbezüglicher Energieeintrag, sodass die Ladungsausgleichseinrichtung 3 hinsichtlich des Wärmeeintrags weiter verbessert werden kann. Somit kann die Wirkung der Erfindung weiter verbessert werden.
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8 zeigt in einer schematischen Schaltbilddarstellung wie 6 ein fünftes Ausführungsbeispiel. Ein jeweiliges elektronisches Schaltelement 11 schaltet jeweils elektrische Widerstände 7 in der Heizfolie 8 an den Zellenanschlüssen 4, 5. Dadurch kann ein Einzelzellbalancing und Blockbalancing/Heizung getrennt ausgeführt werden. Alternativ kann auch nur über die Balancingschalter geheizt werden, zum Beispiel bei 4 V Zellspannung uns 0,8 Ohm pro Padwiderstand können 10 W Heizleistung pro Batteriezelle 2 bereitgestellt werden. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist ergänzend vorgesehen, dass Diese Ausführungsform ist indes besonders vorteilhaft, da sie wenige elektrische Verbindungen zwischen den Batteriezellen 2 und der Ladungseinstelleinrichtung 3 aufweist. Es müssen also weniger elektrische Verbindungen hergestellt werden, was sich bei hunderten von Zellen signifikant auf den Montage-Prozess auswirkt. Die elektrischen Verbindungen können zum Beispiel durch Löten hergestellt werden, bevorzugt sind aber Steckkontakte.
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9 zeigt in einer schematischen Schaltbilddarstellung wie 6 ein sechstes Ausführungsbeispiel. Es sind Spannungsabgriffe 19 vorgesehen, um kontinuierlich die Spannung messen zu können. Ansonsten sollte bei einer Spannungsmessung über die Widerstände 7 gewartet werden, bis Balancing abgeschaltet ist. Die Schaltelemente 11 können auch bei den Pads 8 angeordnet werden und brauchen nicht an der Ladungseinstelleinrichtung 3 angeordnet zu sein. Bezüglich der weiteren Funktionen wird ergänzend auch auf die Beschreibung zur 8 verwiesen.
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Wenn die Ladungseinstelleinrichtung 3 nicht über Steckkontakte mit den Batteriezellen 2 verbunden ist, bietet es sich an, die in 9 dargestellten zusätzlichen Kontakte beziehungsweise Spannungsabgriffe 19 zusätzlich zur Spannungsmessung zu verwenden. Dadurch können dann nämlich die Zellspannungen während des Balancings gemessen werden. Andernfalls müssen die Balancing-Leitungen für beides (Spannungsmessung und Balancing) verwendet werden. Dann müssen die Zellspannungen in einer Zeitscheibe gemessen werden und das Balancing in einer anderen Zeitscheibe durchgeführt werden, was den Gesamtvorgang entsprechend verlangsamt.
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Die Ausführungsbeispiele dienen ausschließlich der Erläuterung der Erfindung und sollen diese nicht beschränken.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Batterie
- 2
- Batteriezelle
- 3
- Ladungseinstelleinrichtung
- 4
- Zellenanschluss
- 5
- Zellenanschluss
- 6
- Anschlusskontakt
- 7
- Widerstand
- 8
- Heizfolie
- 9
- Widerstandsleiter
- 10
- Leitung
- 11
- Schaltelement
- 12
- Rechnereinheit
- 13
- Deckfolie
- 14
- Heizfolie
- 15
- Anschlussleitung
- 16
- Zellenverbinder
- 17
- Heizwiderstand
- 18
- Schaltelement
- 19
- Spannungsabgriff
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- US 2017/0025722 A1 [0017]
