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Technisches Gebiet
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Die vorliegende Offenbarung betrifft eine Batterieeinheit. Des Weiteren betrifft sie ein Verfahren und eine Einrichtung zum Betreiben der Batterieeinheit. Darüber hinaus betrifft sie ein Batteriesystem, ein Elektrofahrzeug, ein Computerprogramm und ein computerlesbares Medium.
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Hintergrund
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Ein Hochspannungsbatteriepack eines Batterieelektrofahrzeugs oder eines Plug-in-Hybrid-Elektrofahrzeugs wird in der Regel durch Batteriezellenmodule gebildet, die jeweils eine Gruppe von Batteriezellen, die parallel und/oder in Serie geschalten sind, aufweisen. Diese Module werden dann elektrisch in Reihe geschaltet, um eine erforderliche hohe Spannung auf einem DC-Zwischenkreis des Batteriepacks bereitzustellen.
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Um die maximale nutzbare Gesamtleistung von Batteriezellenmodulen zu erhöhen, können die Batteriezellen der Module ausgeglichen oder symmetriert werden. Symmetriertechniken lassen sich hauptsächlich in zwei Kategorien kategorisieren: passives und aktives Symmetrieren. Passives Symmetrieren wird durch Entladen einzelner Batteriezellen mittels eines mit der Batteriezelle parallel geschalteten Widerstands erreicht. In der Regel ist passives Symmetrieren sehr kostengünstig, nimmt jedoch viel Zeit in Anspruch. Beim aktiven Symmetrieren findet ein aktiver Ladungstransfer statt, bei dem Ladung aus ausgewählten einzelnen Batteriezellen mit einem höheren Ladezustand entnommen wird und in ausgewählte einzelne Batteriezellen mit einem niedrigeren Ladezustand eingespeist wird. Aktives Symmetrieren ist sehr effizient und schnell, ist jedoch aufgrund der zusätzlichen Hardware kostspielig zu implementieren.
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Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Batterieeinheit bereitzustellen, die flexibel betrieben und effizient symmetriert werden kann.
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Kurzdarstellung
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Gemäß der vorliegenden Offenbarung wird die oben genannte Aufgabe durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen werden in den abhängigen dargelegt.
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Gemäß einem ersten Aspekt wird die oben genannte Aufgabe durch eine Batterieeinheit gelöst, die mindestens einen Strang aus Batteriemodulen, die elektrisch in Reihe geschaltet sind, und eine Niederspannungsschalteinheit, die mit mehreren Niederspannungslasten verbunden werden kann, umfasst. Die Batterieeinheit kann für ein Elektrofahrzeug vorgesehen sein. Alternativ kann die Batterieeinheit auch zur Verwendung in Flugzeugen, großen Speicherungssystemen oder sogar in kleinen Systemen wie in tragbaren Vorrichtungen ausgelegt sein.
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Jedes Batteriemodul umfasst mehrere elektrisch in Reihe geschaltete Batteriezellen. Gemäß dieser Offenbarung kann eine Batteriezelle ein Pack zweiter Batteriezellen, die parallel geschaltet sind, repräsentieren.
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Jedes Batteriemodul einer Gruppe von Batteriemodulen des mindestens einen Strangs aus Batteriemodulen umfasst eine Symmetrierschaltung. Vorzugsweise umfasst die Gruppe von Batteriemodulen mehrere Batteriemodule oder alle Batteriemodule des mindestens einen Strangs.
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Die jeweilige Symmetrierschaltung umfasst einen Ausgangsport und mehreren Eingangsanschlüsse, die mit den Batteriezellen des jeweiligen Batteriemoduls verbunden werden können. Die Ausgangsports der Symmetrierschaltungen sind mit der Niederspannungsschalteinheit verbunden. Die jeweilige Symmetrierschaltung ist dazu ausgelegt, an ihrem Ausgangsport eine Ausgangsspannung mit einem vorgegebenen Spannungswert bereitzustellen und Energie aus einer ausgewählten Batteriezelle oder aus ausgewählten Batteriezellen, die mit der Symmetrierschaltung verbunden sind, zu extrahieren. Ferner ist die Symmetrierschaltung dazu ausgelegt, die Energie zumindest teilweise als Stromversorgung an mindestens eine der Niederspannungslasten, die mit der Niederspannungsschalteinheit verbunden sind, zu liefern.
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Dies hat den Vorteil, dass die gesamte Energie der Batteriezellen vollständig für die Versorgung der Niederspannungslasten genutzt werden kann. Darüber hinaus kann der Ausgleich zwischen den Batteriezellen während des Betriebs erfolgen, und es wird keine Energie verschwendet.
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Insbesondere können die Batteriemodule zur Reservestromversorgung verwendet werden. Um Niederspannungs(LV)-Zusatzkomponenten zu versorgen und eine LV-Batterie, z. B. eine 12-Volt-Batterie, zu laden, wird ein Gleichstrom-Gleichstrom-Wandler (DC/DC-Wandler) verwendet, der dazu ausgelegt ist, Hochspannung (HV) in LV umzuwandeln. Der DC/DC-Wandler führt eine Abwärtswandlung der HV durch (z. B. 400 Volt oder 800 Volt auf 12 Volt). Kommt es jedoch zu einem Defekt des DC/DC-Wandlers, so kann die 12-Volt-Batterie nicht geladen werden und die Zusatzlasten können nicht versorgt werden. Um diese Probleme zu lösen und die Redundanz zu erhöhen, erfordern einige Fahrzeughersteller die Implementierung von zwei DC/DC-Wandlern. Dadurch wird das Problem jedoch nicht vollständig gelöst. Kommt es zu einem Defekt der beiden DC/DC-Wandler, so ist auch kein Laden der LV-Batterie möglich. Ferner ist der DC/DC-Wandler mit dem gesamten HV-Batteriepack verbunden. Das bedeutet, wenn der Betrieb des HV-Batteriepacks aus irgendeinem Grund aufgrund eines internen Defekts unterbrochen wird, kann der DC/DC-Wandler weder die 12-Volt-Batterie laden noch die Niederspannungszusatzlasten versorgen.
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Die Batterieeinheit gemäß dem ersten Aspekt ermöglicht den Betrieb der Niederspannungslasten ohne separate Niederspannungsbatterie.
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Gemäß mindestens einer Ausführungsform des ersten Aspekts umfasst die jeweilige Symmetrierschaltung eine Schaltermatrix und einen DC/DC-Wandler. Die Schaltermatrix umfasst mehrere Schalter zum selektiven Verbinden und Trennen der Batteriezellen in dem Batteriemodul mit dem DC/DC-Wandler des Batteriemoduls, um das Entladen der Batteriezellen in dem Batteriemodul zu steuern. Der DC/DC-Wandler ist dazu ausgelegt, die Energie aus der ausgewählten Batteriezelle oder aus den ausgewählten Batteriezellen des Batteriemoduls, die über die Schaltermatrix mit dem DC/DC-Wandler verbunden sind, zu extrahieren und die Energie zumindest teilweise als Stromversorgung an die mindestens eine der Niederspannungslasten, die mit der Niederspannungsschalteinheit verbunden sind, zu liefern.
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Die DC/DC-Wandler der Symmetrierschaltungen können zur Versorgung der Niederspannungszusatzlasten verwendet werden, ohne dass eine LV-Batterie benötigt wird. Gleichzeitig können die DC/DC-Wandler verwendet werden, um die Batteriezellen der HV-Batterie auszugleichen. Es ist also keine passiv oder aktive Symmetrierschaltung erforderlich. Die Symmetrierschaltungen sind dazu ausgelegt, gleichzeitig die Zellen auszugleichen und die Niederspannungslasten zu versorgen.
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Gemäß mindestens einer Ausführungsform des ersten Aspekts umfasst die Schaltermatrix der jeweiligen Symmetrierschaltung mehrere Schalter zum Verbinden eines ersten Pols jeder Batteriezelle mit einem ersten Eingangsanschluss des DC/DC-Wandlers und zum Verbinden eines zweiten Pols jeder Batteriezelle mit einem zweiten Eingangsanschluss des DC/DC-Wandlers. Dies gestattet es, abhängig von bereitgestellten Steuersignalen für die Schalter eine beliebige gewünschte Gruppe von Batteriezellen mit dem Eingangsport des DC/DC-Wandlers zu verbinden.
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Gemäß mindestens einer Ausführungsform des ersten Aspekts handelt es sich bei dem DC/DC-Wandler der jeweiligen Symmetrierschaltung um einen isolierten bidirektionalen DC/DC-Wandler.
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Gemäß mindestens einer Ausführungsform des ersten Aspekts ist der DC/DC-Wandler der jeweiligen Symmetrierschaltung dazu ausgelegt, im Abwärts- und Aufwärtswandlungsmodus zu arbeiten.
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Diese Struktur und Konfiguration der Batteriemodule gestattet einen äußerst flexiblen Betrieb der Batteriemodule. Diese Flexibilität lässt sich für einen Spannungs- und/oder Ladezustandsausgleich der Batteriemodule und zum Liefern von Energie oder Strom an verschiedene Niederspannungslasten nutzen.
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Gemäß einem zweiten und einem dritten Aspekt wird die oben genannte Aufgabe durch ein Verfahren und eine Einrichtung zum Betreiben einer Batterieeinheit gemäß des ersten Aspekts gelöst. Für mindestens ein Batteriemodul der Gruppe von Batteriemodulen werden eine oder mehrere Batteriezellen des jeweiligen Batteriemoduls abhängig von empfangenen Messsignalen für die Batteriezellen des Batteriemoduls zum Entladen ausgewählt, wobei das jeweilige empfangene Messsignal einen Ladezustand einer Batteriezelle und/oder eine Batteriezellenspannung und/oder einen Gesundheitszustand einer Batteriezelle repräsentiert. Es wird mindestens ein Ausgleichssteuersignal erzeugt und für die Symmetrierschaltung bereitgestellt, wodurch bewirkt wird, dass die Symmetrierschaltung die Energie zumindest teilweise als Stromversorgung an mindestens eine der Niederspannungslasten, die mit der Niederspannungsschalteinheit verbunden sind, liefert.
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Gemäß mindestens einer Ausführungsform des zweiten und des dritten Aspekts umfasst das mindestens eine Ausgleichssteuersignal ein erstes Steuersignal und ein zweites Steuersignal. Das erste Steuersignal wird erzeugt und für die Schaltermatrix bereitgestellt, sodass die Schaltermatrix die ausgewählte(n) Batteriezelle(n) auf vordefinierte Weise mit dem DC/DC-Wandler verbindet. Das zweite Steuersignal wird erzeugt und für den DC/DC-Wandler bereitgestellt, sodass der DC/DC-Wandler die verbundene(n) Batteriezelle(n) mit einem vordefinierten Strom entlädt und eine vordefinierte Versorgungsspannung am Ausgangsport der Symmetrierschaltung bereitstellt.
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Gemäß einem vierten Aspekt wird die oben genannte Aufgabe durch ein Batteriesystem gelöst, das eine Batterieeinheit gemäß dem ersten Aspekt und eine Einrichtung gemäß dem dritten Aspekt umfasst.
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Gemäß einem fünften Aspekt wird die oben genannte Aufgabe durch ein Elektrofahrzeug erfüllt, das ein Batteriesystem gemäß dem vierten Aspekt umfasst.
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Gemäß dieser Offenbarung ist ein Elektrofahrzeug ein Fahrzeug, das einen Elektroantrieb umfasst. Somit ist ein Elektrofahrzeug gemäß dieser Offenbarung ein vollständig elektrisches Fahrzeug, mitunter auch als Batterieelektrofahrzeug („BEV“) bezeichnet, oder ein Hybrid-Elektrofahrzeug („HEV“), insbesondere ein Plug-in-Hybrid-Elektrofahrzeug („PHEV“).
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Vorteilhafte Ausführungsformen des ersten Aspekts gelten auch für den fünften Aspekt.
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Gemäß einem sechsten Aspekt betrifft die vorliegende Offenbarung ein Computerprogramm, das bei Ausführung durch einen Prozessor einer Batterieverwaltungseinrichtung bewirkt, dass die Batterieverwaltungseinrichtung das Verfahren gemäß dem zweiten Aspekt oder einer vorteilhaften Ausführungsformen des zweiten Aspekts durchführt.
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Das Computerprogramm kann als computerlesbarer Anweisungscode in einer beliebigen geeigneten Programmiersprache wie JAVA, C++ usw. implementiert werden. Das Computerprogramm kann auf einem computerlesbaren Speicherungsmedium (CD-ROM, DVD, Blu-ray-Disc, Speicherstick, flüchtiger oder nichtflüchtiger Speicher, integrierter Speicher/Prozessor usw.) gespeichert sein. Der Anweisungscode kann einen Computer oder eine andere programmierbare Vorrichtung wie insbesondere eine Steuereinheit für eine Batterie eines Elektrofahrzeugs derart programmieren, dass die gewünschten Funktionen durchgeführt werden. Ferner kann das Computerprogramm in einem Netzwerk wie dem Internet bereitgestellt sein, aus dem es durch einen Benutzer oder automatisch bei Bedarf heruntergeladen werden kann.
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Gemäß einem siebten Aspekt betrifft die vorliegende Offenbarung ein computerlesbares Medium, umfassend ein Computerprogramm, das bei Ausführung des Programms durch einen Prozessor einer Batterieverwaltungseinrichtung bewirkt, dass die Batterieverwaltungseinrichtung das Verfahren gemäß dem zweiten Aspekt oder einer vorteilhaften Ausführungsformen des zweiten Aspekts durchführt.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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Es versteht sich, dass sowohl die vorhergehende allgemeine Beschreibung als auch die folgende ausführliche Beschreibung lediglich beispielhaft sind und einen Überblick oder Rahmen zum Verständnis des Wesens und Charakters der Ansprüche bereitstellen sollen. Die beigefügten Zeichnungen sind enthalten, um ein weiteres Verständnis der Erfindung bereitzustellen. Die Zeichnungen veranschaulichen eine oder mehrere Ausführungsformen und dienen zusammen mit der Beschreibung zur Erläuterung der Prinzipien und der Wirkungsweise der verschiedenen Ausführungsformen.
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Die gleichen Elemente in unterschiedlichen Figuren der Zeichnungen sind mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
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Die Zeichnungen sind nicht zwangsweise maßstabsgetreu, sondern dazu ausgelegt, die Offenbarung deutlich zu veranschaulichen.
- 1 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines Batteriesystems für ein Elektrofahrzeug,
- 2 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines Batteriemoduls und
- 3 zeigt ein Flussdiagramm eines Programms zum Betreiben einer Batterieeinheit.
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Ausführliche Beschreibung der Ausführungsformen
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Die vorliegende Offenbarung wird im Folgenden unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen, die Ausführungsformen der Offenbarung zeigen, genauer beschrieben. Die Offenbarung kann jedoch in vielen verschiedenen Formen umgesetzt werden und ist nicht als auf die hier dargelegten Ausführungsformen beschränkt auszulegen. Vielmehr werden diese Ausführungsformen bereitgestellt, damit die Offenbarung Fachleuten den Schutzumfang der Offenbarung vollständig vermittelt. Während Merkmale der vorliegenden Offenbarung im Folgenden möglicherweise bezüglich gewisser Ausführungsformen und Figuren erörtert werden, können alle Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung eines oder mehrere der hier erörterten vorteilhaften Merkmale aufweisen. Anders ausgedrückt können, während ein oder mehrere Ausführungsformen möglicherweise als gewisse vorteilhafte Merkmale aufweisend erörtert werden, eines oder mehrere solcher Merkmale auch gemäß den verschiedenen hier erörterten Ausführungsformen der Offenbarung verwendet werden. Gleichermaßen versteht es sich, dass, obgleich Ausführungsbeispiele im Folgenden als Vorrichtungs-, System- oder Verfahrensausführungsformen erörtert werden, solche Ausführungsbeispiele in verschiedenen Vorrichtungen, Systemen und Verfahren implementiert werden können.
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Es sei angemerkt, dass bei Beschreibung eines Elements als mit einem anderen Element „verbunden“ oder „gekoppelt“, das Element direkt mit dem anderen Element verbunden oder gekoppelt sein kann oder dazwischenliegende Elemente vorhanden sein können. Wird dagegen ein Element als mit einem anderen Element „direkt“ „verbunden“ oder „gekoppelt“ bezeichnet, so sind keine dazwischenliegenden Elemente vorhanden. Andere Ausdrücke, die zur Beschreibung der Beziehung zwischen Elementen verwendet werden, sind ähnlich zu interpretieren (z. B. „zwischen“ gegenüber „direkt zwischen“, „angrenzend“ gegenüber „direkt angrenzend“ usw.).
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1 zeigt ein Batteriesystem 1 beispielsweise für ein Elektrofahrzeug.
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Das Batteriesystem 1 umfasst eine Batterieeinheit 10 und eine Einrichtung 11 zum Betreiben der Batterieeinheit 10. Die Einrichtung 11 zum Betreiben der Batterieeinheit 10 kann auch als Batteriemanagementsystem bezeichnet werden. Die Einrichtung 11 zum Betreiben der Batterieeinheit 10 umfasst beispielsweise eine Batterieverwaltungssteuerung mit einem Mikroprozessor oder Mikrocontroller.
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Die Einrichtung 11 zum Betreiben der Batterieeinheit 10 kann dazu ausgelegt sein, mit einer Fahrzeugsteuereinheit 12 zu kommunizieren.
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Die Batterieeinheit 10 kann auch als Batteriepack bezeichnet werden.
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Die Batterieeinheit 10 umfasst mehrere Batteriemodule 2. Die Batteriemodule 2 sind elektrisch in Reihe geschaltet, um einen Strang 3 zu bilden. In der in 1 gezeigten Ausführungsform umfasst die Batterie 10 nur einen Strang 3. Alternativ kann die Batterieeinheit 10 mehr als einen Strang 3 aus Batteriemodulen 2 umfassen. Der Strang 3 aus Batteriemodulen 2 liefert eine DC-Zwischenkreisspannung zwischen Hauptverbinden 7, 9 der Batterieeinheit 10. Eine Nennspannung jedes Batteriemoduls 2 beträgt beispielsweise 48 Volt.
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Die Batterieeinheit 10 umfasst eine Niederspannungsschalteinheit 13, die mit mehreren Niederspannungslasten 14 verbunden ist.
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Die Batteriemodule 2 umfassen mehrere Batteriezellen 4, die elektrisch in Reihe geschaltet sind, um ein Batteriemodul 2 zu bilden. Gemäß dieser Offenbarung kann eine Batteriezelle 4 ein Pack zweiter Batteriezellen, die parallel geschaltet sind, umfassen.
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Mindestens einige der Batteriemodule 2 des Strangs 3 umfassen eine Symmetrierschaltung 15 zum Symmetrieren ihrer Batteriezellen 4. Optional umfasst jedes Batteriemodul 2 des Strangs 3 eine solche Symmetrierschaltung 15. In diesem Fall entspricht die Anzahl der Symmetrierschaltungen 15 der Anzahl der Batteriemodule 2.
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Jede der Symmetrierschaltungen 15 umfasst einen Ausgangsport, der mit einer Niederspannungsschalteinheit 13 verbunden ist. Ferner umfasst jede der Symmetrierschaltungen 15 mehrere Eingangsanschlüsse, die mit den Batteriezellen 4 des jeweiligen Batteriemoduls 2 verbunden sind. Jede der Symmetrierschaltungen 15 ist dazu ausgelegt, an ihrem Ausgangsport eine Ausgangsspannung LVout mit einem vorgegebenen Spannungswert bereitzustellen und Energie aus einer ausgewählten Batteriezelle oder aus ausgewählten Batteriezellen, die mit der Symmetrierschaltung 15 verbunden sind, zu extrahieren und die Energie zumindest teilweise als Stromversorgung an mindestens eine der Niederspannungslasten 14, die mit der Niederspannungsschalteinheit 13 verbunden sind, zu liefern.
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Ein Ausführungsbeispiel einer dieser Symmetrierschaltungen 15 ist in 2 gezeigt.
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Die Symmetrierschaltung 15 umfasst eine Schaltermatrix 18 und einen DC/DC-Wandler 17. Die Schaltermatrix 18 umfasst mehrere Schalter zum selektiven Verbinden bzw. Trennen der Batteriezellen 4 in dem Batteriemodul 2 mit dem DC/DC-Wandler 17, um ein Entladen der Batteriezellen 4 in dem ersten Batteriemodul 2 zu steuern.
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Die Schaltermatrix 18 umfasst mehrere Schalter zum Verbinden eines ersten Pols jeder Batteriezelle 4 mit einem ersten Eingangsanschluss T1 des DC/DC-Wandlers 17 und eines zweiten Pols jeder Batteriezelle 4 mit einem zweiten Eingangsanschluss T2 des DC/DC-Wandlers 17.
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Insbesondere umfasst die Schaltermatrix 18 für jede Batteriezelle 4 einen ersten Schalter zum Verbinden des ersten Pols der jeweiligen Batteriezelle 4 mit dem ersten Eingangsanschluss T1 des DC/DC-Wandlers 17 und des zweiten Pols der jeweiligen Batteriezelle 4 mit dem zweiten Eingangsanschluss T2 des DC/DC-Wandlers 17.
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Der DC/DC-Wandler 17 umfasst einen Ausgangsport, der den Ausgangsport der Symmetrierschaltung 15 repräsentiert und mit der Niederspannungsschalteinheit 13 verbunden ist.
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Der DC/DC-Wandler 17 ist dazu ausgelegt, Energie aus einer ausgewählten Batteriezelle oder aus ausgewählten Batteriezellen, die über die Schaltermatrix 18 mit dem DC/DC-Wandler 17 gekoppelt sind, zu extrahieren und die Energie zumindest teilweise als Stromversorgung an die mindestens eine der Niederspannungslasten 14, die mit der Niederspannungsschalteinheit 13 verbunden sind, zu liefern.
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Die Schaltermatrix 18 kann dahingehend gesteuert werden, eine Batteriezellen/Batteriezellen 4, die höhere Ladezustände (SoCs) aufweist/aufweisen, mit dem DC/DC-Wandler 17 zu verbinden, und der DC/DC-Wandler 17 führt eine Aufwärtswandlung/Abwärtswandlung der Spannung beispielsweise auf 12 Volt durch, um die Niederspannungsstromversorgung für eine oder mehrere Niederspannungslasten 14 bereitzustellen.
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Der DC/DC-Wandler 17 ist beispielsweise ein isolierter bidirektionaler DC/DC-Wandler.
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Der DC/DC-Wandler 17 kann ein Mehrphasenwandler sein, bei dem jede Phase mit einer Batteriezelle 4 verbunden werden kann. Dies gestattet, dass eine beliebige Batteriezelle 4 oder eine beliebige Gruppe von Batteriezellen 4 des Batteriemoduls 2 zur Entladung ausgewählt werden kann.
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Die Symmetrierschaltung 15 kann eine Batteriezellen-Überwachungsschaltung umfassen. Die Batteriezellen-Überwachungsschaltung kann dazu ausgelegt sein, eine Spannung jeder Batteriezelle und zwei oder drei Batteriezellentemperaturen pro Batteriemodul 2 zu messen. Diese Messungen können an die Einrichtung 11 zum Betreiben der Batterieeinheit 10 gesendet werden, um den Ladezustand jeder Batteriezelle 4 zu schätzen. Beispielsweise ist die Einrichtung 11 zum Betreiben der Batterieeinheit 10 dazu ausgelegt, zu bestimmen, welche Batteriezellen 4 entladen/ausgeglichen werden müssen.
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Das Batteriemodul 2 umfasst beispielsweise eine Kommunikationsschnittstelle 5 zum Kommunizieren mit der Einrichtung 11 des Batteriesystems 1, um Steueranweisungen zu übertragen.
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3 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines Flussdiagramms eines Programms zum Betreiben einer Batterieeinheit 10 eines Elektrofahrzeugs. Die Programmschritte können für jedes Batteriemodul 2 der Gruppe von Batteriemodulen 2 des mindestens einen Strangs 3 aus Batteriemodulen 2, die eine Symmetrierschaltung 15 umfassen, die dazu ausgelegt ist, die Versorgungsspannung für den ersten DC/DC-Wandler 17 bereitzustellen, durchgeführt werden.
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Das Programm kann auf einem Prozessor oder einer Steuerung der Einrichtung 11 zum Betreiben der Batterieeinheit 10 ausgeführt werden. Die Einrichtung 11 zum Betreiben der Batterieeinheit 10 kann eine verteilte Hardware- und/oder Softwarearchitektur umfassen. Somit kann der Prozessor in dem Elektrofahrzeug oder außerhalb des Fahrzeugs angeordnet sein.
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In einem Schritt S01 wird das Programm gestartet. Ferner werden Schritt S01 beispielsweise Programmvariablen initialisiert.
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In Schritt S03 werden für mindestens ein Batteriemodul der Gruppe von Batteriemodulen 4 eine oder mehrere Batteriezellen des jeweiligen Batteriemoduls 2 abhängig von empfangenen Messsignalen für die Batteriezellen 4 dieses Batteriemoduls 2 zum Entladen ausgewählt.
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In einem Schritt S05 wird mindestens ein Ausgleichssteuersignal erzeugt und für die Symmetrierschaltung 15 bereitgestellt, wodurch bewirkt wird, dass die Symmetrierschaltung 15 die Energie zumindest teilweise als Stromversorgung an mindestens eine der Niederspannungslasten 14, die mit der Niederspannungsschalteinheit 13 verbunden sind, liefert. Das mindestens eine Ausgleichssteuersignal kann ein erstes Steuersignal und ein zweites Steuersignal umfassen. Das erste Steuersignal wird erzeugt und für die Schaltermatrix 18 bereitgestellt, sodass die Schaltermatrix 18 die ausgewählte(n) Batteriezelle(n) auf vordefinierte Weise mit dem DC/DC-Wandler 17 verbindet. Das zweite Steuersignal wird erzeugt und für den DC/DC-Wandler 17 bereitgestellt, sodass der DC/DC-Wandler 17 die ausgewählte(n) Batteriezelle(n) mit einem vordefinierten Strom entlädt und eine vordefinierte Versorgungsspannung am Ausgangsport der Symmetrierschaltung 15 bereitstellt.
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Die Schritte S03 und S05 können wiederholt werden, bis das Fahrzeug geparkt ist. Das Programm endet bei Schritt S07. Während des Betriebs des Fahrzeugs bzw. der Symmetrierschaltung 15 können die Niederspannungslasten 14, die mit der Niederspannungsschalteinheit 13 verbunden sind, variieren, z. B. kann eine Klimaanlage des Fahrzeugs ein- und ausgeschaltet werden.
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Bezugszeichen
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- 1
- Batteriesystem
- 2
- Batteriemodul
- 3
- Strang aus Batteriemodulen
- 4
- Batteriezelle
- 5
- Kommunikationsschnittstelle
- 7,9
- Hauptverbinder
- 10
- Batterieeinheit
- 11
- Einrichtung zum Betreiben einer Batterieeinheit
- 12
- Fahrzeugsteuereinheit
- 13
- Niederspannungsschalteinheit
- 14
- Niederspannungslast
- 15
- Symmetrierschaltung
- 17
- DC/DC-Wandler
- 18
- Schaltermatrix
- S01, ..., S07
- Programmschritte
- T1, T2
- Eingangsanschlüsse des zweiten DC/DC-Wandlers
