DE202008018445U1 - Electric light vehicle with electrical power unit - Google Patents

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Abstract

Elektrisches Leichtfahrzeug mit einer elektrischen Energieversorgungseinheit (3), folgendes aufweisend:
– eine Brennstoffzelle (10) zum Erzeugen einer ersten Spannung (U1),
– eine an die erste Spannung (U1) angeschlossene Reihenschaltung von Akkumulatoren (C1, C2, C3, Cn) mit mindestens einem ersten Akkumulator (C1) und einem zweiten Akkumulator (C2),
– einen Übertrager (12), der einen magnetisierbaren Kern (11), eine Primärspule (Np), eine erste Sekundärspule (N1) und eine zweite Sekundärspule (N2) aufweist, wobei die Primärspule (Np) schaltbar an die erste Spannung (U1) anschließbar ist,
– einen ersten Sekundärschalter (S1) zum Parallelschalten der ersten Sekundärspule (N1) mit dem ersten Akkumulator (C1)
und einen zweiten Sekundärschalter (S2) zum Parallelschalten der zweiten Sekundärspule (N2) mit dem zweiten Akkumulator (C2), wobei der erste Sekundärschalter (S1) und der zweite Sekundärschalter (S2) unabhängig voneinander schaltbar sind.
An electric light vehicle having an electric power unit (3), comprising:
A fuel cell (10) for generating a first voltage (U1),
A series circuit of accumulators (C1, C2, C3, Cn) connected to the first voltage (U1) with at least one first accumulator (C1) and one second accumulator (C2),
- A transformer (12) having a magnetizable core (11), a primary coil (Np), a first secondary coil (N1) and a second secondary coil (N2), wherein the primary coil (Np) switchable to the first voltage (U1) is connectable,
A first secondary switch (S1) for connecting in parallel the first secondary coil (N1) to the first accumulator (C1)
and a second secondary switch (S2) for connecting the second secondary coil (N2) in parallel with the second accumulator (C2), wherein the first secondary switch (S1) and the second secondary switch (S2) are independently switchable.

Figure DE202008018445U1_0001
Figure DE202008018445U1_0001

Description

Die Erfindung betrifft ein elektrisches Leichtfahrzeug mit elektrischer Energieversorgungseinheit und ein Verfahren zum Laden und Entladen von Akkumulatoren einer eines elektrischen Leichtfahrzeugs. Unter elektrischem Leichtfahrzeug werden zwei-, drei- oder vierrädrige Fahrzeug verstanden, die einem elektrischen Antrieb aufweisen, der eine maximale Nennleistung von nicht mehr als 4 kW hat. Die Fahrzeuge haben eine Leermasse von nicht mehr als 350 kg, ohne die Masse der Batterien. Es kann sich dabei beispielsweise um Fahrräder mit Hilfsmotor, Rollstühle, Mofas, Mopeds oder Motorroller handeln, wobei allen gemeinsam ist, dass sie über einen elektrischen Antrieb aufweisen. Ein Beispiel für ein solch batteriebetriebenes elektrischen Leichtfahrzeug ist in der DE 20 2005 006 684 U1 gezeigt.The invention relates to a light electric vehicle with an electric power supply unit and to a method for charging and discharging batteries of an electric light vehicle. Electric light vehicle is understood to mean two-, three- or four-wheeled vehicles which have an electric drive which has a maximum nominal power of not more than 4 kW. The vehicles have a gross mass of not more than 350 kg, without the mass of the batteries. These may be, for example, bicycles with auxiliary motor, wheelchairs, mopeds, mopeds or scooters, all of which have in common that they have an electric drive. An example of such a battery powered electric light vehicle is in the DE 20 2005 006 684 U1 shown.

Da die Energie für den Elektromotor eines Leichtfahrzeugs bei der Fahrt mitgeführt werden muss, ist besondere Sorgfalt auf eine energiesparende Antriebseinheit gerichtet. Beispielsweise werden die Elektromotoren werden häufig mit hohen Spannungen gespeist, damit die Energieübertragung zum Motor mit möglichst wenig Übertragungsverlusten erfolgt. Wird die Energie zum Bereitstellen der hohen Spannungen in Akkumulatoren gespeichert, so werden sie häufig in Reihe geschaltet, damit jeder einzelne Akkumulator nur einen Teil der Gesamtspannung zur Verfügung stellt.Since the energy for the electric motor of a light vehicle must be carried while driving, special care is directed to an energy-efficient drive unit. For example, the electric motors are often fed with high voltages, so that the energy is transmitted to the engine with the least possible transmission losses. When the energy is stored in accumulators to provide the high voltages, they are often connected in series so that each individual accumulator provides only a portion of the total voltage.

Es hat sich gezeigt, dass die Akkumulatoren mit zunehmender Alterung verschiedene Kapazitäten aufweisen, sodass sie unterschiedlich stark aufgeladen werden. Dadurch werden einerseits die vorhandenen Ladekapazitäten nicht vollständig genutzt, andererseits drohen einzelne Akkumulatoren überladen und somit defekt zu werden. Es ist beispielsweise aus der US 2002/00047686 A1 eine Batterieladeeinheit bekannt, mehrere in Reihe geschaltete Batterien über Abgriffe aus einer Reihenschaltung von Widerständen zu laden. Allerdings entsteht bei einer solchen Ladeeinrichtung bei häufigem Aufladen und Entladen eine hohe Verlustleistung, die den Energieverbrauch des Fahrzeugs erhöht und damit die Reichweite des Fahrzeugs verringert.It has been shown that the accumulators have different capacities with increasing age, so that they are charged to different degrees. As a result, on the one hand, the existing charging capacity is not fully utilized, on the other hand threaten individual accumulators overloaded and thus to be defective. It is for example from the US 2002/00047686 A1 a battery charger known to load multiple series-connected batteries via taps from a series of resistors. However, in such a charging device with frequent charging and discharging a high power loss, which increases the energy consumption of the vehicle and thus reduces the range of the vehicle.

Es ist somit Aufgabe der Erfindung, ein elektrisches Leichtfahrzeug mit einer elektrische Energieversorgungseinheit bereitzustellen, bei der das Überladen einzelner Akkumulatoren verhindert werden kann. Es ist weiterhin Aufgabe der Erfindung, entsprechende Verfahren zum Laden und zum Entladen von Akkumulatoren dieser elektrischen Leichtfahrzeuge bereitzustellen. Diese Aufgaben werden durch die Gegenstände der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.It is therefore an object of the invention to provide an electric light vehicle with an electrical power supply unit, in which the overcharging of individual batteries can be prevented. It is a further object of the invention to provide corresponding methods for charging and discharging batteries of these light electric vehicles. These objects are achieved by the subject matters of the independent claims. Advantageous embodiments emerge from the subclaims.

Erfindungsgemäß wird ein elektrisches Leichtfahrzeug mit einem elektrischen Antriebssystem bereitgestellt. In diesem ist eine Brennstoffzelle zum Erzeugen einer ersten Spannung vorgesehen. An diese erste Spannung ist eine Reihenschaltung von Akkumulatoren mit mindestens einem ersten Akkumulator und einem zweiten Akkumulator angeschlossen. Ein Übertrager weist einen magnetisierbaren Kern auf, wobei unter magnetisierbar verstanden wird, dass die magnetische Feldstärke dieses Kerns verändert werden kann.According to the invention, an electric light vehicle with an electric drive system is provided. In this, a fuel cell for generating a first voltage is provided. At this first voltage, a series connection of accumulators with at least a first accumulator and a second accumulator is connected. A transformer has a magnetizable core, magnetizable being understood to mean that the magnetic field strength of this core can be changed.

Der Übertrager weist zudem eine Primärspule, eine erste Sekundärspule und eine zweite Sekundärspule auf. Die erste Primärspule ist schaltbar an die erste Spannung anschließbar. Ein erster Sekundärschalter ist zum Parallelschalten der ersten Sekundärspule mit dem ersten Akkumulator vorgesehen. Das elektrische Antriebssystem weist ferner einen zweiten Sekundärschalter zum Parallelschalten der zweiten Sekundärspule mit dem zweiten Akkumulator auf. Der erste Sekundärschalter und der zweite Sekundärschalter sind unabhängig voneinander schaltbar.The transformer also has a primary coil, a first secondary coil and a second secondary coil. The first primary coil is switchably connectable to the first voltage. A first secondary switch is provided for the parallel connection of the first secondary coil to the first accumulator. The electric drive system further comprises a second secondary switch for connecting the second secondary coil in parallel with the second accumulator. The first secondary switch and the second secondary switch are independently switchable.

Die elektrische Energieversorgungseinheit ist so eingerichtet, dass die Akkumulatoren einzeln geladen oder entladen werden können. Zudem ist es möglich, alle Akkumulatoren gleichzeitig aus der in der ersten Spannung gespeicherten Energie zu laden. Dadurch, dass die Primärspule an die erste Spannung anschließbar ist, kann die Energie von einem einzelnen Akkumulator auf die gesamte Reihenschaltung von Akkumulatoren übertragen werden.The electrical power supply unit is set up so that the batteries can be charged or discharged individually. In addition, it is possible to charge all accumulators simultaneously from the energy stored in the first voltage. The fact that the primary coil can be connected to the first voltage, the energy can be transferred from a single accumulator to the entire series circuit of batteries.

Die elektrische Energieversorgungseinheit ermöglicht aber auch, Energie von einer der Sekundärspulen auf eine andere Sekundärspule zu übertragen und somit unterschiedliche Ladezustände direkt auszugleichen. Falls die Sekundärschalter jeweils MOS-Transistoren aufweisen, wird die Verlustleistung verringert. Dadurch wird zusätzlich Energie eingespart. Die eingesparte Energie ermöglicht, dass das Fahrzeug bei gegebener Akkumulatorkapazität und bei gegebenem Vorrat an Betriebsstoff für die Brennstoffzelle seine Reichweite erhöht.However, the electric power supply unit also makes it possible to transfer energy from one of the secondary coils to another secondary coil and thus directly compensate for different states of charge. If the secondary switches each have MOS transistors, the power loss is reduced. This saves additional energy. The energy saved enables the vehicle to increase its range for a given accumulator capacity and for a given supply of fuel cell fuel.

In einer bevorzugten Ausführungsform weist das elektrische Leichtfahrzeug eine Messschaltung zum Messen der Spannung an einem Anschluss der Primärspule oder zum Messen des Stroms in die Primärspule auf. Durch Schalten einer der Sekundärschalter kann die Spannung, die an dem entsprechenden Akkumulator anliegt, auf der Primärseite gemessen werden. Somit können durch diese Messschaltung die Spannungen an allen Akkumulatoren einzeln gemessen werden, ohne dass einzelne Messschaltungen an der Sekundärseite vorgenommen werden müssten. Zudem kann die gleiche Messschaltung genutzt werden, um die Höhe der ersten Spannung zu messen.In a preferred embodiment, the light electric vehicle has a measuring circuit for measuring the voltage at a terminal of the primary coil or for measuring the current in the primary coil. By switching one of the secondary switches, the voltage applied to the corresponding accumulator can be measured on the primary side. Thus, the voltages across all accumulators can be measured individually by this measuring circuit without having to make individual measuring circuits on the secondary side. In addition, the same Measuring circuit can be used to measure the height of the first voltage.

Alternativ oder zusätzlich kann eine Messschaltung zum Messen der Spannung an einem Anschluss einer Sekundärspule oder des Stroms in eine Sekundärspule vorgesehen werden. Die Spannungen, die an den Primärspulen anliegen, und die Spannungen, die an den Sekundärspulen anliegen, können bei entsprechenden Beschalten der Primärschalter und Sekundärschalter die Spannung an dem Anschluss, der mit der Messschaltung verbunden ist, verändern.Alternatively or additionally, a measuring circuit may be provided for measuring the voltage at a terminal of a secondary coil or the current in a secondary coil. The voltages applied to the primary coils and the voltages applied to the secondary coils may change the voltage at the terminal connected to the measurement circuit, as appropriate, for the primary and secondary switches.

In einer weiteren Ausführungsform ist einen Auswahlschalter zum Auswählen mindestens einer Verbindung von der Messschaltung zu einem Anschluss einer der Sekundärspulen vorgesehen. Bei dieser Variante kann durch den Multiplexer eine Spannung an einer Sekundärspule gemessen werden, wobei für die Vielzahl von Spannungen nur eine Messschaltung benötigt wird.In a further embodiment, a selection switch is provided for selecting at least one connection from the measuring circuit to a terminal of one of the secondary coils. In this variant, a voltage at a secondary coil can be measured by the multiplexer, wherein only one measuring circuit is required for the plurality of voltages.

In einer Ausführungsform ist ein Gleichspannungswandler zwischen der Brennstoffzelle und der ersten Spannung vorgesehen. Dies empfiehlt sich besonders, falls die verwendete Brennstoffzelle eine Spannung zur Verfügung stellt, die niedriger als die für den Motor am besten geeignete Spannung ist. Bspw. stellt eine übliche Methanolbrennstoffzelle eine Spannung von 24 V zur Verfügung. Zum Betrieb des Motors werden aber höhere Spannungen bevorzugt, damit die Energieübertragung von dem Energiespeicher zum Motor möglichst verlustarm erfolgt. Der Gleichspannungswandler ermöglicht dadurch, die Spannung an die gewünschte Betriebsspannung des Elektromotors anzupassen.In one embodiment, a DC-DC converter is provided between the fuel cell and the first voltage. This is particularly recommended if the fuel cell used provides a voltage that is lower than the voltage most suitable for the motor. For example. For example, a typical methanol fuel cell provides a voltage of 24V. However, higher voltages are preferred for operating the motor, so that the energy transfer from the energy store to the motor takes place with as little loss as possible. The DC-DC converter thereby makes it possible to adapt the voltage to the desired operating voltage of the electric motor.

Falls die erste Spannung an einem Stack einer Brennstoffzelle anliegt, werden die bei einer Brennstoffzelle üblicherweise vorgesehenen Pumpen überflüssig. Ein Stack besteht einer Vielzahl von Metalllagen. An den beiden äußeren Metalllagen wird die erzeugte Spannung bereitgestellt. Die erzeugte Spannung ist üblicherweise sehr lastabhängig, der vorgestellte Übertrager ermöglicht aber eine direkte Ansteuerung des Stacks. Besonders geeignet ist die Schaltung für Wasserstoffbrennstoffzellen.If the first voltage is applied to a stack of a fuel cell, the pumps usually provided in a fuel cell become superfluous. A stack consists of a variety of metal layers. At the two outer metal layers, the generated voltage is provided. The voltage generated is usually very load-dependent, but the presented transformer allows direct control of the stack. Particularly suitable is the circuit for hydrogen fuel cells.

In einer Ausführungsform ist zusätzlich eine Ladeschaltung zum Laden der Akkumulatoren und/oder zum Laden der Brennstoffzelle aus einer externen elektrischen Energiequelle vorgesehen. Mittels der Ladeschaltung kann bspw. aus einem Versorgungsnetzwerk effizient erzeugte Energie zum Laden der Akkumulatoren oder der Brennstoffzelle verwendet werden. Falls zusätzliche Energie in der Brennstoffzelle transportiert und dort gespeichert werden soll, muss es sich um eine reversible Brennstoffzelle handeln.In one embodiment, a charging circuit is additionally provided for charging the batteries and / or for charging the fuel cell from an external electrical energy source. By means of the charging circuit can be used, for example, from a supply network efficiently generated energy for charging the batteries or the fuel cell. If additional energy is to be transported and stored in the fuel cell, it must be a reversible fuel cell.

Falls die Akkumulatoren jeweils als Lithium-Ionen-Akkumulatoren ausgeführt sind, kann auf relativ kleinem Raum viel Energie gespeichert werden. Allerdings muss dabei besonders darauf geachtet werden, dass keiner der Akkumulatoren überladen wird. In einer Ausführungsform gehört auch eine Steuerschaltung zum Schalten der Sekundärschalter.If the accumulators are each designed as lithium-ion accumulators, a lot of energy can be stored in a relatively small space. However, special care must be taken to ensure that none of the accumulators is overloaded. In one embodiment, a control circuit is also included for switching the secondary switches.

Besonders eignet sich die Erfindung bei einem pedalbetätigten Fahrzeug mit elektrischer Unterstützung, insbesondere Fahrrad. Bei einem solchen ist ein durch menschliche Leistung betriebenes Antriebssystem und ein elektrisches Antriebssystem vorgesehen, wobei eine Leistungsabgabe des elektrischen Antriebssystems in Übereinstimmung mit den Änderungen des Ausgangs des durch menschliche Leistung betriebenen Antriebssystems gesteuert wird. Bei solchen Fahrrädern mit Hilfsmotor ist der Platz für den Brennstoff besonders begrenzt und eine energiesparende Übertragung von Energie in die Akkumulator erhöht die Reichweite des Fahrzeugs signifikant.Particularly, the invention is in a pedal-operated vehicle with electrical assistance, especially bicycle. In such, there is provided a human-powered drive system and an electric drive system, wherein a power output of the electric drive system is controlled in accordance with the changes of the output of the power-driven drive system. In such auxiliary-powered bicycles, the space for the fuel is particularly limited, and energy-efficient transmission of energy into the accumulator significantly increases the range of the vehicle.

Die Erfindung stellt außerdem ein Verfahren zum Laden von Akkumulatoren eines erfindungsgemäßen elektrischen Leichtfahrzeugs bereit. Bei diesem Verfahren wird zunächst die Spannung am ersten Akkumulator und die Spannung am zweiten Akkumulator gemessen. Anschließend wird der Primärschalter geschlossen und der Sekundärschalter für denjenigen Akkumulator geschlossen, dessen Spannung als zu niedrig bewertet wurde. Damit kann selektiv Energie aus der Reihenschaltung von Akkumulatoren auf einen einzelnen Akkumulator übertragen werden.The invention also provides a method for charging accumulators of an electric light vehicle according to the invention. In this method, first the voltage at the first accumulator and the voltage at the second accumulator is measured. Subsequently, the primary switch is closed and the secondary switch closed for that accumulator whose voltage was rated as too low. This can selectively transfer energy from the series connection of accumulators to a single accumulator.

In einer Ausführungsform wird die Messung derart durchgeführt, dass die Spannung am ersten Akkumulator durch Messen der Spannung an einem Anschluss der Primärspule oder durch Messen des Stroms in die Primärspule gemessen wird. Dadurch können sämtliche Spannungen an den Akkumulator mit einer einzigen Messschaltung gemessen werden. Gegenüber Vorrichtungen mit mehreren Messschaltungen ergibt sich der Vorteil, dass keine Produktionsunterschiede zwischen den verschiedenen Messschaltungen Messfehler hervorrufen können.In one embodiment, the measurement is performed such that the voltage at the first accumulator is measured by measuring the voltage at a terminal of the primary coil or by measuring the current into the primary coil. As a result, all voltages to the accumulator can be measured with a single measuring circuit. Compared to devices with multiple measurement circuits, there is the advantage that no production differences between the different measurement circuits can cause measurement errors.

In einer weiteren Ausführungsform enthält das Energieversorgungssystem mindestens eine weitere Reihenschaltung von Akkumulatoren. Eine weitere Spule ist vorgesehen, die mit der an die Spannung, die an der erste Reihenschaltung von Akkumulatoren anliegt, anschließbar ist. Somit kann auch die Spannung zusätzlich von einem Akkumulator auf eine einzelne von mehreren Reihenschaltungen übertragen werden, falls nur die Spannung, die an dieser Reihenschaltung anliegt, zu gering ist.In a further embodiment, the energy supply system includes at least one further series connection of accumulators. Another coil is provided which is connectable to the voltage applied to the first series of accumulators. Thus, the voltage can be additionally transferred from an accumulator to a single one of several series circuits, if only the voltage applied to this series circuit is too low.

Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zum Entladen eines Akkumulators eines elektrischen Leichtfahrzeugs mit folgenden Schritten: Es wird die Spannung am ersten Akkumulator und die Spannung, die am zweiten Akkumulator anliegt, gemessen. Falls die Spannung an dem ersten Akkumulator zu hoch ist, wird der erste Sekundärschalter geschlossen und anschließend der Primärschalter geschlossen. Damit kann effizient die Energie von einem einzelnen Akkumulator auf die Reihenschaltung von Akkumulatoren übertragen werden. The invention also relates to a method for discharging a rechargeable battery of an electric light vehicle with the following steps: The voltage at the first rechargeable battery and the voltage applied to the second rechargeable battery are measured. If the voltage on the first accumulator is too high, the first secondary switch is closed and then the primary switch is closed. Thus, the energy can be efficiently transferred from a single accumulator to the series connection of accumulators.

Bei einem Verfahren zum Laden eines Akkumulators einer elektrischen Antriebseinheit wird die Spannung am ersten Akkumulator und die Spannung, die am zweiten Akkumulator anliegt, ebenfalls gemessen. Falls die Spannung am ersten Akkumulator einen Schwellwert unterschreitet, wird der Primärschalter geschlossen und anschließend der Sekundärschalter geschlossen. Damit kann gezielt Energie zu einem einzelnen Akkumulator übertragen werden.In a method for charging a rechargeable battery of an electric drive unit, the voltage at the first rechargeable battery and the voltage applied to the second rechargeable battery are also measured. If the voltage at the first accumulator falls below a threshold value, the primary switch is closed and then the secondary switch is closed. This can be specifically transferred energy to a single accumulator.

In einer Ausführungsform wir der Schwellwert anhand der an den Akkumulatoren der Reihenschaltung anliegenden Spannungen bereichnet, womit die Akkumulatoren gleichmäßig geladen werden.In one embodiment, the threshold value is determined based on the voltages applied to the accumulators of the series connection, whereby the accumulators are charged uniformly.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im Folgenden anhand der beigefügten Figuren näher erläutert. Dabei zeigtEmbodiments of the invention are explained in more detail below with reference to the accompanying figures. It shows

1 ein pedalgetriebenes Fahrzeug; 1 a pedal-driven vehicle;

2 ein elektrisches Antriebsystem des Fahrzeugs aus 1; 2 an electric drive system of the vehicle 1 ;

3 das Entladen eines Akkumulators des elektrischen Antriebssystems; 3 the discharge of a battery of the electric drive system;

4 den Signalverlauf zum Entladen des Akkumulators; 4 the waveform for discharging the accumulator;

5 das Laden eines Akkumulators des elektrischen Antriebssystems; 5 the charging of an accumulator of the electric drive system;

6 die Signalverläufe zum Laden des Akkumulators; 6 the waveforms for charging the accumulator;

7 ein Prinzipschaubild zum Messen der Ladezustände der Akkumulatoren; 7 a schematic diagram for measuring the charge states of the accumulators;

8 ein weiteres Ausführungsbeispiel eines elektrischen Antriebssystems; 8th another embodiment of an electric drive system;

9 den Stromverbrauch zum Laden und Entladen der Akkumulatoren. 9 the power consumption for charging and discharging the accumulators.

10 zeigt einen Leistungsvergleich zwischen einer herkömmlichen und einer erfindungsgemäßen Lademethode. 10 shows a performance comparison between a conventional and a charging method according to the invention.

11 zeigt einen Ausschnitt aus dem elektrischen Antriebssystem gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel. 11 shows a section of the electric drive system according to another embodiment.

1 zeigt in der Seitenansicht den prinzipiellen Aufbau eines erfindungsgemäßen Fahrrads 1 mit Pedalen, die durch menschliche Leistung betrieben werden, und mit einer elektrischen Antriebseinheit 3. Die Pedale 2 und die elektrische Antriebseinheit 3 bewirken beide die Bewegung einer Kette 4 und damit des Hinterrads 5. Das pedalgetriebene Fahrzeug ist ein Beispiel für ein elektrisches Leichtfahrzeug, es kann sich aber beispielsweise auch um einen Rollstuhl oder einen Motorroller handeln. 1 shows a side view of the basic structure of a bicycle according to the invention 1 with pedals operated by human power and with an electric drive unit 3 , The pedals 2 and the electric drive unit 3 both cause the movement of a chain 4 and thus the rear wheel 5 , The pedal-powered vehicle is an example of an electric light vehicle, but it may also be, for example, a wheelchair or a scooter.

2 zeigt in einem Schaltbild das elektrische Antriebssystem 3. Das elektrische Antriebssystem 3 weist einen AC/DC-Wandler 9, einen Übertrager 12, einen Mikroprozessor 13, einen Gleichspannungswandler 14, eine Brennstoffzelle 10, eine Spannungsmessschaltung 15, eine Strommessschaltung 16 und einen Motor 17 auf. Die Brennstoffzelle 10, die bspw. als Methanolbrennstoffzelle ausgeführt ist, erzeugt eine Spannung UB von 24 V. Der Gleichspannungswandler 14 erzeugt aus dieser Spannung die sogenannte erste Spannung U1 von 40 V, die zwischen einem Knoten K und der Masse 36 anliegt. Diese erste Spannung U1 liegt auch am Motor 17 an, damit er bei einer Drehmomentanforderung das Fahrzeug antreibt. 2 shows a schematic diagram of the electric drive system 3 , The electric drive system 3 has an AC / DC converter 9 , a transformer 12 , a microprocessor 13 , a DC-DC converter 14 , a fuel cell 10 , a voltage measuring circuit 15 , a current measuring circuit 16 and a motor 17 on. The fuel cell 10 , which is designed, for example, as a methanol fuel cell, generates a voltage U B of 24 V. The DC-DC converter 14 generates from this voltage, the so-called first voltage U1 of 40 V, which is between a node K and the ground 36 is applied. This first voltage U1 is also due to the motor 17 so that he drives the vehicle in a torque request.

Ebenfalls an die erste Spannung U1 ist die Spannungsmessschaltung 15, die auch Schaltungen zum Energiemanagement enthält, angeschlossen. Diese Spannungsmessschaltung 15 misst die erste Spannung U1 und erhält Informationen über den zu erwartenden Verbrauch. Entsprechend der Höhe der ersten Spannung U1 und der Höhe des erwarteten Verbrauchs steuert die Spannungsmessschaltung 15 die Brennstoffzelle 10 an, um die Spannung U1 zu erhöhen.Also to the first voltage U1 is the voltage measuring circuit 15 , which also contains circuits for energy management, connected. This voltage measuring circuit 15 measures the first voltage U1 and receives information about the expected consumption. The voltage measuring circuit controls in accordance with the magnitude of the first voltage U1 and the level of the expected consumption 15 the fuel cell 10 to increase the voltage U1.

Die von der Brennstoffzelle 10 bereitgestellte Energie wird in der Reihenschaltung der Akkumulatoren C1 bis Cn gespeichert. Dabei ist ein erster Anschluss des Akkumulators C1 mit der Masse 36 verbunden, während sein zweiter Anschluss mit dem ersten Anschluss des zweiten Akkumulators C2 verbunden ist. Ein zweiter Anschluss des zweiten Akkumulators C2 ist mit dem ersten Anschluss des Akkumulators C3 verbunden, woran sich die Serie der übrigen Akkumulatoren anschließt. In einem gewählten Ausführungsbeispiel ist die Anzahl an Akkumulatoren n = 10, sodass jeder der Akkumulatoren C1 bis Cn die elektrische Ladung bei einer Spannung von jeweils 4 V speichert.The fuel cell 10 Provided energy is stored in the series connection of the accumulators C1 to Cn. In this case, a first connection of the accumulator C1 to the ground 36 while its second terminal is connected to the first terminal of the second accumulator C2. A second terminal of the second accumulator C2 is connected to the first terminal of the accumulator C3, followed by the series of remaining accumulators. In a selected embodiment, the number of accumulators n = 10, so that each of the accumulators C1 to Cn stores the electric charge at a voltage of 4V each.

Bei einigen Typen von Akkumulatoren, bspw. Lithium-Ionen-Akkumulatoren, muss besonders darauf geachtet werden, dass eine einzelne Zelle nicht überladen wird. Liegt an einem der Akkumulatoren eine zu hohe Spannung an, so wird der Akkumulator defekt, sodass in der gesamten Reihenschaltung aus Akkumulatoren keine Energie mehr gespeichert wird.For some types of rechargeable batteries, such as lithium-ion batteries, special care must be taken not to allow a single cell is overloaded. If too high a voltage is applied to one of the accumulators, the accumulator is defective, so that no energy is stored in the entire series of accumulators.

Um dafür zu sorgen, dass die Akkumulatoren C1 bis Cn gleichmäßig aufgeladen werden, ist der Übertrager 12 vorgesehen. Der Übertrager 12 weist einen magnetisierbaren Kern 11 auf. Um diesen Kern 11 ist eine Primärspule Np gewickelt, die in dem Ausführungsbeispiel 90 Wicklungen aufweist. Ein erster Anschluss A1 der Primärspule Np ist mit dem Knoten K verbunden, während ein zweiter Anschluss A2 der Primärspule mit einem ersten Anschluss eines Primärschalters Sp1 verbunden ist, dessen zweiter Anschluss mit der Masse 36 verbunden ist. Der Primärschalter Sp1 weist zudem einen Schalteingang auf. In Abhängigkeit dieses Schalteingangs wird eine Verbindung zwischen dem ersten Anschluss und dem zweiten Anschluss geschlossen bzw. geöffnet.In order to ensure that the accumulators C1 to Cn are evenly charged, the transformer is 12 intended. The transformer 12 has a magnetizable core 11 on. To this core 11 a primary coil Np is wound, which has 90 windings in the embodiment. A first terminal A1 of the primary coil Np is connected to the node K, while a second terminal A2 of the primary coil is connected to a first terminal of a primary switch Sp1, whose second terminal is connected to ground 36 connected is. The primary switch Sp1 also has a switching input. Depending on this switching input, a connection between the first connection and the second connection is closed or opened.

Der Übertrager 12 weist zudem n Sekundärspulen auf. In der 2 sind die erste Sekundärspule N1, die zweite Sekundärspule N2, die dritte Sekundärspule N3, sowie die n-te Sekundärspulen Nn explizit eingezeichnet. Diese Sekundärspulen N1 bis Nn weisen jeweils drei Wicklungen auf, die um den Kern 11 gelegt sind. Der Kern 11 ist magnetisierbar und dient zur Energieübertragung von der Primärspule Np auf eine Sekundärspule oder auf mehrere der Sekundärspulen N1 bis Nn. Jeder der Sekundärspulen ist zu einem der Akkumulatoren C1 bis Cn parallel schaltbar.The transformer 12 also has n secondary coils. In the 2 the first secondary coil N1, the second secondary coil N2, the third secondary coil N3, and the nth secondary coils N n are explicitly drawn. These secondary coils N1 to Nn each have three windings around the core 11 are laid. The core 11 is magnetizable and is used to transfer energy from the primary coil Np to a secondary coil or to a plurality of secondary coils N1 to Nn. Each of the secondary coils can be connected in parallel with one of the accumulators C1 to Cn.

Die Sekundärspulen N1 bis Nn weisen jeweils einen ersten und einen zweiten Anschluss auf, die sich jeweils an einem Ende der Gesamtheit der Windungen befinden. Der erste Anschluss einer Sekundärspule ist mit dem zweiten Anschluss eines Akkumulators verbunden, während der zweite Anschluss der Sekundärspule mit einem ersten Anschluss eines Sekundärschalters verbunden ist, dessen zweiter Anschluss mit dem ersten Anschluss des Akkumulators verbunden ist. Ein Schalteingang des Sekundärschalters steuert, ob die elektrische Verbindung des ersten Anschlusses mit dem zweiten Anschluss des Sekundärschalters geschlossen ist.The secondary coils N1 to Nn each have a first and a second terminal, which are located at one end of the entirety of the turns. The first terminal of a secondary coil is connected to the second terminal of an accumulator, while the second terminal of the secondary coil is connected to a first terminal of a secondary switch whose second terminal is connected to the first terminal of the accumulator. A switching input of the secondary switch controls whether the electrical connection of the first terminal to the second terminal of the secondary switch is closed.

Der zweite Anschluss des ersten Akkumulators C1 ist mit dem ersten Anschluss der ersten Spule N1 verbunden, deren zweiter Anschluss mit dem ersten Anschluss des ersten Schalters S1 verbunden ist. Der zweite Anschluss des Schalters S1 ist mit dem ersten Anschluss des Akkumulators C1 verbunden. Desgleichen ist der zweite Anschluss des zweiten Akkumulators C2 mit dem ersten Anschluss der zweiten Sekundärspule N2 verbunden. Der erste Anschluss des zweiten Schalters S2 ist mit dem zweiten Anschluss der zweiten Sekundärspule N2 verbunden und sein zweiter Anschluss ist mit dem ersten Anschluss des zweiten Akkumulators C2 verbunden. Die Verbindungen zwischen den Akkumulatoren, Sekundärspulen und Schaltern erfolgt für die restlichen Akkumulatoren C3 bis Cn auf die gleiche Weise. Der Mikrocontroller 13 steuert die Schalter Sp1 und S1 bis Sn des Übertragers 12 jeweils an. Durch Schließen eines der Sekundärschalters S1 bis Sn wird eine Sekundärspule mit einem Akkumulator parallel geschaltet.The second terminal of the first accumulator C1 is connected to the first terminal of the first coil N1, whose second terminal is connected to the first terminal of the first switch S1. The second terminal of the switch S1 is connected to the first terminal of the accumulator C1. Similarly, the second terminal of the second accumulator C2 is connected to the first terminal of the second secondary coil N2. The first terminal of the second switch S2 is connected to the second terminal of the second secondary coil N2 and its second terminal is connected to the first terminal of the second accumulator C2. The connections between the accumulators, secondary coils and switches takes place in the same way for the remaining accumulators C3 to Cn. The microcontroller 13 controls the switches Sp1 and S1 to Sn of the transformer 12 each on. By closing one of the secondary switches S1 to Sn, a secondary coil is connected in parallel with an accumulator.

Die Akkumulatoren können alternativ auch von der Ladeschaltung 9, die mit einem Stecker mit einem externen Wechselstromnetz bspw. von 110 oder 230 V angeschlossen wird, geladen werden. Dazu wird der Ladeschalter SL1 geschlossen, womit die Reihenschaltung aus Ladeschalter SL1 und Ladeschaltung 11 mit der Reihenschaltung aus Akkumulatoren C1 bis Cn verbunden wird, die dadurch geladen werden. Dabei wird die Brennstoffzelle 10 ausgeschaltet. Dieses Laden ist sinnvoll, wenn Energie aus der Steckdose billiger als die Energie aus der Brennstoffzelle ist.The accumulators can alternatively also by the charging circuit 9 , which is connected with a plug with an external AC power supply, for example, 110 or 230 V can be charged. For this purpose, the charging switch SL1 is closed, whereby the series circuit of charging switch SL1 and charging circuit 11 is connected to the series circuit of accumulators C1 to Cn which are thereby charged. At the same time the fuel cell becomes 10 switched off. This charging is useful when power from the outlet is cheaper than the energy from the fuel cell.

Falls es sich bei der Brennstoffzelle 10 über eine reversible Brennstoffzelle handelt, ist es auch möglich, überschüssige elektrische Energie in der Brennstoffzelle 10 in chemische Energie in der Brennstoffzelle 10 umzuwandeln, um sie dort zu speichern.If it is the fuel cell 10 is about a reversible fuel cell, it is also possible excess electrical energy in the fuel cell 10 into chemical energy in the fuel cell 10 to convert them there to save them.

3 veranschaulicht den Entladevorgang eines der Akkumulatoren in zwei Phasen. Rechts neben den Akkumulatoren C1 bis C6 sind jeweils die Ladezustände der Akkumulatoren gezeigt. Die Akkumulatoren C1, C3, C4 und C6 sind jeweils zu 90% geladen, der zweite Akkumulator C2 ist zu 70% aufgeladen, während der fünfte Akkumulator C5 zu 100% aufgeladen ist. Der fünfte Akkumulator C5 droht bei Überschreiten der 100% defekt zu werden. 3 illustrates the discharge process of one of the accumulators in two phases. To the right of the accumulators C1 to C6, respectively, the states of charge of the accumulators are shown. The accumulators C1, C3, C4 and C6 are each 90% charged, the second accumulator C2 is charged to 70%, while the fifth accumulator C5 is charged to 100%. The fifth accumulator C5 threatens to become defective when the 100% is exceeded.

Zunächst wurden von dem Mikroprozessor 13 die Ladezustände der einzelnen Akkumulatoren C1 bis C6 gemessen, indem jeweils ein Sekundärschalter S1 bis Sn geschlossen wird. Anschließend wird die Spannung am zweiten Anschluss A2 der Primärspule gemessen, woraus auf die Ladezustände der einzelnen Akkumulatoren C1 bis C6 geschlossen wird.At first were from the microprocessor 13 the charge states of the individual accumulators C1 to C6 measured by a secondary switch S1 to Sn is closed in each case. Subsequently, the voltage at the second terminal A2 of the primary coil is measured, from which it is concluded that the charge states of the individual accumulators C1 to C6.

Bei der Messung wird festgestellt, dass der fünfte Akkumulator C5 entladen werden muss. In einer ersten Phase, die links in der Figur gezeigt wird, wird der fünfte Sekundärschalter S5 geschlossen, wodurch sich der Strom in der fünften Sekundärspule N5 erhöht. Dadurch wird das in dem Kern 11 vorhandene Magnetfeld verändert, wobei Energie von der fünften Sekundärspule N5 auf den Kern 11 übertragen wird.During the measurement it is determined that the fifth accumulator C5 has to be discharged. In a first phase, which is shown on the left in the figure, the fifth secondary switch S5 is closed, whereby the current in the fifth secondary coil N5 increases. This will do that in the core 11 existing magnetic field changes, with energy from the fifth secondary coil N5 on the core 11 is transmitted.

In einer zweiten Phase, der rechts in der Figur dargestellt wird, wird zunächst der fünfte Sekundärschalter S5 wieder geöffnet, bevor der Primärschalter Sp1 geschlossen wird. Das Magnetfeld im Kern 11 induziert eine Spannung in der Primärspule Np, die die über der Reihenschaltung der Akkumulatoren C1 bis C6 anliegende erste Spannung U1 erhöht. Da nur einer der Akkumulatoren C1 bis C6 entladen wird, wird relativ wenig Ladung umgeladen, so dass die Erhöhung der ersten Spannung U1 nicht so groß ist, dass dies eine Gefahr für das elektrische Antriebssystem 3 bedeuten würde. In a second phase, which is shown on the right in the figure, first the fifth secondary switch S5 is opened again before the primary switch Sp1 is closed. The magnetic field in the core 11 induces a voltage in the primary coil Np which increases the first voltage U1 applied across the series connection of the accumulators C1 to C6. Since only one of the accumulators C1 to C6 is discharged, relatively little charge is reloaded, so that the increase of the first voltage U1 is not so great that this is a danger for the electric drive system 3 would mean.

4 zeigt ausgewählte Signalformen der Spannungen und Ströme aus 3. Die Signalverläufe sind für eine Periode tcycle von 40 μs dargestellt. Die Periode unterteilt sich in eine Sekundärphase PS, eine Primärphase PP und eine Pause. 4 shows selected waveforms of the voltages and currents 3 , The signal curves are shown for a period t cycle of 40 μs. The period is divided into a secondary phase PS, a primary phase PP and a break.

Der Primärschalter SP1 und der fünfte Sekundärschalter S5 sind jeweils als NMOS-Transistoren ausgebildet. Ihre jeweilige Verbindung wird geschlossen, wenn die Spannung an ihrem Steuereingang 2 V überschreitet. Während des Sekundärpulses PS wird der fünfte Sekundärschalter S5 durch Anlegen einer Spannung von 5 V am Gate des fünften Sekundärschalters S5 geschlossen. Dadurch steigt der Strom IDS durch die fünfte Sekundärspule N5 von 0 A auf etwa 18 A. Dadurch wird Energie auf den Kern 11 übertragen. Zu Beginn der auf die Sekundärphase folgende Primärphase wird die Spannung am Gate des fünften Schalters S5 auf 0 V reduziert. Zudem wird die Spannung am Gate des Primärschalters SP1 von 0 auf 5 V erhöht, sodass der Primärschalter SP1 geschlossen wird.The primary switch SP1 and the fifth secondary switch S5 are each formed as NMOS transistors. Their respective connection is closed when the voltage at their control input exceeds 2V. During the secondary pulse PS, the fifth secondary switch S5 is closed by applying a voltage of 5 V at the gate of the fifth secondary switch S5. As a result, the current IDS through the fifth secondary coil N5 increases from 0 A to about 18 A. As a result, energy is applied to the core 11 transfer. At the beginning of the primary phase following the secondary phase, the voltage at the gate of the fifth switch S5 is reduced to 0V. In addition, the voltage at the gate of the primary switch SP1 is increased from 0 to 5 V, so that the primary switch SP1 is closed.

In der Primärspule NP wird nun Spannung induziert, sodass ein Strom von anfangs 5 A, der anschließend linear auf 0 A abfällt, erzeugt wird. Dieser erhöht die erste Spannung U1. Am Ende des Primärpulses wird auch die Spannung am Gate des Primärschalters SP1 auf 0 V gesenkt, sodass während der Pause keiner der Schalter SP, S1 bis S6 geöffnet ist.In the primary coil NP voltage is now induced so that a current of 5 A initially, which then drops linearly to 0 A, is generated. This increases the first voltage U1. At the end of the primary pulse and the voltage at the gate of the primary switch SP1 is lowered to 0 V, so that during the pause none of the switches SP, S1 to S6 is open.

Nach der Pause schließt sich wieder eine Sekundärphase an, falls noch einer der Akkumulatoren C1 bis C6 entladen werden soll.After the pause, a secondary phase closes again, if one of the accumulators C1 to C6 is to be discharged.

5 veranschaulicht das Laden eines der Akkumulatoren in zwei Phasen. Die Akkumulatoren C1 bis C6 sind in der ersten Phase genauso aufgeladen wie während der ersten Phase in 3. Die Steuerschaltung hat erkannt, dass der zweite Akkumulator C2 nicht genügend aufgeladen wurde. Aus diesem Grund wird das Verfahren zum selektiven Aufladen des Akkumulators C2 gestartet. Während der ersten Phase wird der erste Primärschalter SP1 geschlossen, sodass sich ein Spannungsabfall über die Primärspule NP ergibt. Der dadurch erzeugte Strom bewirkt eine Änderung des Magnetfeldes im Kern 11, wodurch Energie in den Kern 11 übertragen wird. 5 illustrates the charging of one of the accumulators in two phases. The accumulators C1 to C6 are charged in the same way in the first phase as during the first phase in 3 , The control circuit has recognized that the second accumulator C2 has not been charged enough. For this reason, the method for selectively charging the secondary battery C2 is started. During the first phase, the first primary switch SP1 is closed, resulting in a voltage drop across the primary coil NP. The current generated thereby causes a change in the magnetic field in the core 11 , which puts energy in the nucleus 11 is transmitted.

Bei der, in 5 auf der rechten Seite dargestellt, zweiten Phase wird der Primärschalter SP1 zunächst geöffnet, bevor der zweite Sekundärschalter S2 geschlossen wird. Dadurch wird die zweite Sekundärspule N2 parallel zum zweiten Akkumulator C2 geschaltet. In der zweiten Sekundärspule N2 wird nun eine Spannung aufgebaut, die anschließend durch einen Entladestrom verringert wird. Dieser Entladestrom I2 bewirkt, dass der zweite Akkumulator C2 auf einen Wert 70% + x der Ladekapazität aufgeladen wird.In the, in 5 shown on the right side, second phase, the primary switch SP1 is first opened before the second secondary switch S2 is closed. As a result, the second secondary coil N2 is connected in parallel to the second accumulator C2. In the second secondary coil N2 now a voltage is built up, which is then reduced by a discharge current. This discharge current I2 causes the second secondary battery C2 to be charged to a value of 70% + x of the charge capacity.

6 zeigt die Signalverläufe an ausgewählten Knoten während der zwei in 5 dargestellten Phasen. Die Periode tcycle ist unterteilt in eine Primärphase, eine Sekundärphase und eine Pause, die nacheinander abfolgen. 6 shows the waveforms at selected nodes during the two in 5 illustrated phases. The period t cycle is divided into a primary phase, a secondary phase and a pause, which follow one after the other.

Während der Primärphase wird das Gate des Primärschalters SP1 mit einer Spannung von 5 V angesteuert, sodass der Primärschalter SP1 schließt. Dadurch steigt der Strom in der Primärspule Np von 0 A auf etwa 4 A an. Zu Beginn der Sekundärphase wird die Spannung am Gate des Sekundärschalters SP1 auf Null gesenkt und anschließend die Spannung am Gate des zweiten Sekundärschalters S2 auf 5 V erhöht. Der sich ergebende Strom von Anfang 15 A sinkt innerhalb von 12 μs auf 0 A ab.During the primary phase, the gate of the primary switch SP1 is driven with a voltage of 5 V, so that the primary switch SP1 closes. As a result, the current in the primary coil Np increases from 0 A to approximately 4 A. At the beginning of the secondary phase, the voltage at the gate of the secondary switch SP1 is lowered to zero and then the voltage at the gate of the second secondary switch S2 is increased to 5V. The resulting current from the beginning of 15 A drops to 0 A within 12 μs.

7 zeigt die Schaltung zum Messen der Ladungskapazitäten der Akkumulatoren C1 bis Cn. Der Mikrocontroller 13 steuert nacheinander selektiv die Sekundärschalter S1, S2, S3 bis Sn an, um sie nacheinander für jeweils eine kurze Zeit einzuschalten. Durch das Einschalten wird eine Spannung in einer der Sekundärspulen N1 bis Nn erzeugt, die eine Änderung der Spannung an dem zweiten Anschluss A2 der Primärspule Np bewirkt. Die Spannung liegt an dem Eingang des Tiefpassfilters 22 an, dessen Ausgang mit dem Eingang ADCin des Mikrocontrollers 13 verbunden ist. Dieser Eingang ist der Eingang eines Analog-Digital-Wandlers, mit dessen Hilfe die gefilterte Spannung zunächst analog gewandelt und anschließend digital weiterverarbeitet wird. 7 shows the circuit for measuring the charge capacities of the accumulators C1 to Cn. The microcontroller 13 selectively sequentially controls the secondary switches S1, S2, S3 to Sn to turn them on one by one for a short time each. By turning on a voltage in one of the secondary coils N1 to Nn is generated, which causes a change in the voltage at the second terminal A2 of the primary coil Np. The voltage is at the input of the low pass filter 22 whose output is connected to the input ADCin of the microcontroller 13 connected is. This input is the input of an analog-to-digital converter, with the aid of which the filtered voltage is first converted analogously and then further processed digitally.

Je nachdem, wie groß die Spannung am Akkumulator ist, ist die Spannung am zweiten Anschluss A2 der Primärspule NP größer oder kleiner. Mittels der beschriebenen Vorrichtungen werden die Spannungen über den Akkumulatoren C1 bis Cn gemessen und verglichen. Ist eine der Spannungen größer als 5% des Mittelwerts aller Spannungen, so wird der entsprechende Akkumulator entladen. Ist dagegen die Spannung an einem der Akkumulatoren kleiner als 5% des Mittelwerts aller über den Akkumulatoren anliegenden Spannungen, so wird dieser Akkumulator geladen.Depending on how great the voltage on the accumulator, the voltage at the second terminal A2 of the primary coil NP is greater or smaller. By means of the described devices, the voltages across the accumulators C1 to Cn are measured and compared. If one of the voltages is greater than 5% of the average of all voltages, the corresponding accumulator is discharged. If, on the other hand, the voltage at one of the accumulators is less than 5% of the mean value of all the voltages present across the accumulators, this accumulator is charged.

Dadurch wird während sämtlicher Lade- und Entladevorgänge dafür gesorgt, dass die Akkumulatoren jeweils in etwa gleich viel geladen sind, wodurch ein Überladen eines Akkumulators verhindert wird und die Akkumulatoren gleichmäßig geladen werden. As a result, it is ensured during all charging and discharging processes that the accumulators are each charged approximately the same, which prevents overcharging of an accumulator and the accumulators are charged uniformly.

Es ist auch möglich, zusätzlich zu den einzelnen Ladevorgängen alle Akkumulatoren C1 bis Cn gleichzeitig zu laden bzw. zu entladen, indem alle Sekundärschalter S1 bis Sn gleichzeitig geschlossen werden. Dies ist in der gewählten Ausführungsform nur für kurze Zeiträume vorgesehen. Nach diesen kurzen Zeiträumen werden wieder die Spannungen gemessen und die Akkumulatoren selektiv je nach Bedarf geladen bzw. entladen.It is also possible, in addition to the individual charging processes, to simultaneously charge or discharge all accumulators C1 to Cn by simultaneously closing all secondary switches S1 to Sn. This is provided in the selected embodiment only for short periods. After these short periods, the voltages are again measured and the accumulators selectively charged or discharged as needed.

Ein in 2 gezeigter Block von zehn Akkumulatoren hat eine Kapazität von 10 bis 20 Ah. Der Übertrager ist etwa 4 cm × 4 cm × 1 cm groß und vermag etwa 10 A zu übertragen. Die Effizienz liegt bei 98%, d. h., lediglich 2% der Leistung wird in Verlustwärme umgewandelt.An in 2 shown block of ten accumulators has a capacity of 10 to 20 Ah. The transformer is about 4 cm × 4 cm × 1 cm in size and able to transmit about 10 A. The efficiency is 98%, ie only 2% of the power is converted into heat loss.

8 zeigt eine weitere Ausführungsform eines Übertragers. Über den Kern 11 ist zusätzlich eine Tertiärspule Nhv gewickelt. Es ist somit möglich, die Energie auch an eine weitere Reihenschaltung von Akkumulatoren zu übertragen. Eine Reihenschaltung von Akkumulatoren wird im Folgenden auch als Block bezeichnet. 8th shows a further embodiment of a transformer. About the core 11 In addition, a tertiary coil Nhv is wound. It is thus possible to transfer the energy also to a further series connection of accumulators. A series connection of accumulators is also referred to below as a block.

So kann Energie von der Primärspule Np auf die Tertiärspule Nhv oder umgekehrt übertragen werden. Alternativ kann Energie- auch von den Sekundärspulen N1 bis Nn auf die Tertiärspule Nhv geschaltet werden.Thus, energy can be transferred from the primary coil Np to the tertiary coil Nhv or vice versa. Alternatively, energy can also be switched from the secondary coils N1 to Nn to the tertiary coil Nhv.

9 zeigt ein Ausführungsbeispiel mit zwei Blöcken 120 und 121, die jeweils eine Reihenschaltung aus Akkumulatoren C1 bis Cn, sowie dazu parallel geschaltete Übertrager 12 aufweisen. Der Block 120 ist mit seinem negativen Pol an die Masse 36 angeschlossen und mit seinem positiven Pol an den negativen Pol des Blocks 121 angeschlossen, dessen positiver Pol mit dem Knoten K verbunden ist. Es ist auch möglich, weitere Blöcke in Serie mit den Blöcken 120 und 121 zu schalten. 9 shows an embodiment with two blocks 120 and 121 , each a series circuit of accumulators C1 to Cn, as well as parallel connected transformer 12 exhibit. The block 120 is with its negative pole to the mass 36 connected and with its positive pole to the negative pole of the block 121 connected, whose positive pole is connected to the node K. It is also possible to add more blocks in series with the blocks 120 and 121 to switch.

Der Block 120 stellt eine Spannung U120 zur Verfügung, während der Block 121 eine Spannung U121 zur Verfügung stellt. Die beiden Spannungen U120 und U121 addieren sich zu der ersten Spannung U1. Die Primärspulen Np dienen zum Übertragen von Energie aus einem Akkumulator auf einen gesamten Block 120 bzw. 121. Der Block 121 enthält eine Tertiärschalter St1, eine Sekundärspule Nt1, sowie eine Diode D1. Der erste Anschluss des Tertiärschalters St1 ist mit der Masse 36 verbunden, während sein zweiter Anschluss mit einem ersten Anschluss der Tertiärspule Nt1 verbunden ist, deren zweiter Anschluss mit der Anode der Diode D1 verbunden ist. Die Kathode der Diode ist mit dem Knoten K verbunden.The block 120 provides a voltage U120 while the block 121 provides a voltage U121. The two voltages U120 and U121 add up to the first voltage U1. The primary coils Np are for transferring energy from an accumulator to an entire block 120 respectively. 121 , The block 121 includes a tertiary switch St1, a secondary coil Nt1, and a diode D1. The first connection of the tertiary switch St1 is with the ground 36 while its second terminal is connected to a first terminal of the tertiary coil Nt1 whose second terminal is connected to the anode of the diode D1. The cathode of the diode is connected to the node K.

Ebenfalls in Reihenschaltung sind der Tertiärschalter St2, die Tertiärspule Nt2, sowie die Diode D2 miteinander verschaltet. Ein erster Anschluss des Schalters St2 ist mit der Masse verbunden, sein zweiter Anschluss ist mit einem ersten Anschluss der Tertiärspulen Nt2 verbunden. Der zweite Anschluss der Tertiärspule Nt2 ist mit der Anode der Diode D2 verbunden, deren Kathode auf dem Potenzial der Spannung U1 liegt.The tertiary switch St2, the tertiary coil Nt2 and the diode D2 are also interconnected in series connection. A first terminal of the switch St2 is connected to ground, its second terminal is connected to a first terminal of the tertiary coils Nt2. The second terminal of the tertiary coil Nt2 is connected to the anode of the diode D2 whose cathode is at the potential of the voltage U1.

Mittels der Tertiärspulen Nt1 und Nt2 kann Energie, die durch die erste Spannung U1 bereitgestellt wird, in einzelne Akkumulatoren C1 bis Cn der Blöcke 120 und 121 geladen werden.By means of the tertiary coils Nt1 and Nt2, energy provided by the first voltage U1 can be divided into individual accumulators C1 to Cn of the blocks 120 and 121 getting charged.

10 zeigt einen Vergleich der Leistungsaufnahme einer aus dem Stand der Technik bekannten Ladeschaltung mit der vorgestellten aktiven Ladeschaltung. Die einzelnen Akkumulatoren haben eine Zielspannung von jeweils 3,6 V. Die mit I gekennzeichnete Ladeschaltung weist eine Serienschaltung von Widerständen auf, deren Verbindungsknoten selektiv mit einem Anschluss eines Akkumulators verbunden werden. Die Verlustleistung für das Laden und Entladen der Akkumulatoren ist entsprechend groß, sodass eine Leistungsaufnahme von 18,5 W simuliert wurde, wobei 18 W durch den tatsächlichen Umladevorgang bedingt sind und 0,5 W von der Steuerschaltung verbraucht werden. Die mit II gezeigte Ladeschaltung entspricht einer der oben vorgestellten aktiven Ladeschaltung eines elektrischen Antriebssystems. 10 shows a comparison of the power consumption of a known from the prior art charging circuit with the presented active charging circuit. The individual accumulators have a target voltage of 3.6 V. The charging circuit marked with I has a series connection of resistors whose connection nodes are selectively connected to a terminal of a rechargeable battery. The power loss for charging and discharging the accumulators is correspondingly large, so that a power consumption of 18.5 W was simulated, wherein 18 W are due to the actual recharging and 0.5 W are consumed by the control circuit. The charging circuit shown with II corresponds to one of the above-presented active charging circuit of an electric drive system.

Die Leistungsaufnahme für die aktive Ladungsschaltung beträgt 2 W, wobei wieder 0,5 W auf die Steuerschaltung, die im Wesentlichen in dem Mikrocontroller realisiert ist, entfällt.The power consumption for the active charging circuit is 2 W, with again 0.5 W attributable to the control circuit, which is realized substantially in the microcontroller.

11 zeigt einen Ausschnitt aus dem elektrischen Antriebssystem gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel. In der Figur sind die Reihenschaltung von Akkumulatoren C1 bis Cn, die Sekundärspulen S1 bi Sn und die Sekundärspulen N1 bis Nn gezeigt, wie sie aus beispielsweise 2 bekannt sind. Ein Unterschied ergibt sich bezüglich der Messschaltung 13. Es ist ein n:1 Mulitplexer vorgesehen, der einen der Zwischenknoten zwischen den Kondensatoren C1 bis Cn auf den Eingang des Tiefpassfilters schaltet, dessen Ausgang mit dem Eingang ADCin des Mikroprozessors 13 verbunden ist. Die Messung erfolgt im Mikroprozessor 13 analog wie in dem Ausführungsbeispiel nach 7. 11 shows a section of the electric drive system according to another embodiment. In the figure, the series connection of accumulators C1 to Cn, the secondary coils S1 to Sn and the secondary coils N1 to Nn are shown, as shown for example 2 are known. There is a difference with regard to the measuring circuit 13 , An n: 1 multiplexer is provided, which switches one of the intermediate nodes between the capacitors C1 to Cn to the input of the low-pass filter, the output of which is connected to the input ADCin of the microprocessor 13 connected is. The measurement takes place in the microprocessor 13 analogous as in the embodiment according to 7 ,

Bezugszeichenliste LIST OF REFERENCE NUMBERS

11
Fahrradbicycle
22
Pedalepedals
33
elektrische Antriebseinheitelectric drive unit
99
Kerncore
1010
Brennstoffzellefuel cell
1111
AC/DC-WandlerAC / DC converter
1212
Übertragerexchangers
1313
Mikrocontrollermicrocontroller
1414
GleichspannungswandlerDC converter
1515
SpannungsmessschaltungVoltage measuring circuit
1616
StrommessschaltungCurrent measurement circuit
1717
Motorengine
2222
TiefpassfilterLow Pass Filter
C1C1
erster Akkumulatorfirst accumulator
C2C2
zweiter Akkumulatorsecond accumulator
C3C3
dritter Akkumulatorthird accumulator
S1S1
erster Schalterfirst switch
S2S2
zweiter Schaltersecond switch
S3S3
dritter Schalterthird switch
N1N1
erste Sekundärspulefirst secondary coil
N2N2
zweite Sekundärspulesecond secondary coil
N3N3
dritte Sekundärspulethird secondary coil
Npnp
Primärspuleprimary coil
Sp1Sp1
Primärschalterprimary switch
U1U1
erste Spannungfirst tension
U120U120
erste Teilspannungfirst partial tension
U121U121
zweite Teilspannungsecond partial voltage
UBUB
Brennstoffzellenspannungfuel cell voltage
SL1SL1
LadeschaltungsschalterCharging circuit switch

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • DE 202005006684 U1 [0001] DE 202005006684 U1 [0001]
  • US 2002/00047686 A1 [0003] US 2002/00047686 A1 [0003]

Claims (13)

Elektrisches Leichtfahrzeug mit einer elektrischen Energieversorgungseinheit (3), folgendes aufweisend: – eine Brennstoffzelle (10) zum Erzeugen einer ersten Spannung (U1), – eine an die erste Spannung (U1) angeschlossene Reihenschaltung von Akkumulatoren (C1, C2, C3, Cn) mit mindestens einem ersten Akkumulator (C1) und einem zweiten Akkumulator (C2), – einen Übertrager (12), der einen magnetisierbaren Kern (11), eine Primärspule (Np), eine erste Sekundärspule (N1) und eine zweite Sekundärspule (N2) aufweist, wobei die Primärspule (Np) schaltbar an die erste Spannung (U1) anschließbar ist, – einen ersten Sekundärschalter (S1) zum Parallelschalten der ersten Sekundärspule (N1) mit dem ersten Akkumulator (C1) und einen zweiten Sekundärschalter (S2) zum Parallelschalten der zweiten Sekundärspule (N2) mit dem zweiten Akkumulator (C2), wobei der erste Sekundärschalter (S1) und der zweite Sekundärschalter (S2) unabhängig voneinander schaltbar sind.Electric light vehicle with an electrical power unit ( 3 ), comprising: - a fuel cell ( 10 ) for generating a first voltage (U1), - connected to the first voltage (U1) series circuit of accumulators (C1, C2, C3, Cn) with at least a first accumulator (C1) and a second accumulator (C2), - a Transformer ( 12 ), which has a magnetizable core ( 11 ), a primary coil (Np), a first secondary coil (N1) and a second secondary coil (N2), wherein the primary coil (Np) is switchably connectable to the first voltage (U1), - a first secondary switch (S1) for the parallel connection of first secondary coil (N1) to the first accumulator (C1) and a second secondary switch (S2) for parallel connection of the second secondary coil (N2) with the second accumulator (C2), wherein the first secondary switch (S1) and the second secondary switch (S2) independently are switchable from each other. Elektrisches Leichtfahrzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Sekundärschalter jeweils als MOS-Transistoren ausgebildet sind.Electric light vehicle according to claim 1, characterized in that the secondary switches are each designed as MOS transistors. Elektrisches Leichtfahrzeug nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch eine Messschaltung zum Messen der Spannung an einem Anschluss (A2) der Primärspule (Np) oder des Stroms in der Primärspule (Np).Electric light vehicle according to claim 1 or 2, characterized by a measuring circuit for measuring the voltage at a terminal (A2) of the primary coil (Np) or the current in the primary coil (Np). Elektrisches Leichtfahrzeug nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch eine Messschaltung zum Messen der Spannung an einem Anschluss einer Sekundärspule (N1, N2) oder des Stroms in einer Sekundärspule (N1, N2).Electric light vehicle according to claim 1 or 2, characterized by a measuring circuit for measuring the voltage at a terminal of a secondary coil (N1, N2) or the current in a secondary coil (N1, N2). Elektrisches Leichtfahrzeug nach Anspruch 4, gekennzeichnet durch einen Auswahlschalter (110) zum Auswählen einer Verbindung von der Messschaltung zu einem Anschluss einer der Sekundärspulen (N1, N2).Light electric vehicle according to claim 4, characterized by a selector switch ( 110 ) for selecting a connection from the measuring circuit to a terminal of one of the secondary coils (N1, N2). Elektrisches Leichtfahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass ein Gleichspannungswandler (14) zwischen der Brennstoffzelle (10) und der ersten Spannung (U1) vorgesehen ist.Light electric vehicle according to one of claims 1 to 5, characterized in that a DC-DC converter ( 14 ) between the fuel cell ( 10 ) and the first voltage (U1) is provided. Elektrisches Leichtfahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass eine Ladeschaltung (9) zum Laden der Akkumulatoren (C1, C2, C3, Cn) und/oder der Brennstoffzelle (10) aus einer externen elektrischen Energiequelle vorgesehen ist.Electric light vehicle according to one of claims 1 to 6, characterized in that a charging circuit ( 9 ) for charging the accumulators (C1, C2, C3, Cn) and / or the fuel cell ( 10 ) is provided from an external electrical energy source. Elektrisches Leichtfahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Akkumulatoren (C1, C2, C3, Cn) jeweils als Lithium-Ionen-Akkumulatoren ausgeführt sind.Electric light vehicle according to one of claims 1 to 7, characterized in that the accumulators (C1, C2, C3, Cn) are each designed as lithium-ion accumulators. Elektrisches Leichtfahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 8, gekennzeichnet durch eine Steuerschaltung (13) zum Schalten der Sekundärschalter (S1, S2, S3, Sn).Light electric vehicle according to one of Claims 1 to 8, characterized by a control circuit ( 13 ) for switching the secondary switches (S1, S2, S3, Sn). Elektrisches Leichtfahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 9, gekennzeichnet durch eine Spannungsmessschaltung (15) zum Messen der ersten Spannung (U1).Electric light vehicle according to one of Claims 1 to 9, characterized by a voltage measuring circuit ( 15 ) for measuring the first voltage (U1). Elektrisches Leichtfahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine weitere Reihenschaltung (121) von Akkumulatoren vorgesehen ist und eine weitere Spule (Np1) vorgesehen ist, die an die Teilspannung (U120), die an der ersten Reihenschaltung von Akkumulatoren anliegt, anschließbar ist.Light electric vehicle according to one of claims 1 to 10, characterized in that at least one further series circuit ( 121 ) of accumulators is provided and a further coil (Np1) is provided, which is connectable to the partial voltage (U120), which is applied to the first series circuit of accumulators. Elektrisches Leichtfahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Spannung (U1) an einem Stack einer Brennstoffzelle anliegt.Electric light vehicle according to one of claims 1 to 10, characterized in that the first voltage (U1) is applied to a stack of a fuel cell. Elektrisches Leichtfahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass es sich um ein pedalbetätigtes Fahrzeug mit elektrischer Unterstützung, insbesondere Fahrrad, mit einem durch menschliche Leistung betriebenen Antriebssystem und einem elektrischen Antriebssystem handelt, wobei eine Leistungsabgabe des elektrischen Antriebssystems in Übereinstimmung mit den Änderungen des Ausgangs des durch menschliche Leistung betriebenen Antriebssystems gesteuert wird.Electric light vehicle according to one of claims 1 to 12, characterized in that it is a pedal-operated vehicle with electrical assistance, in particular bicycle, with a powered by human power drive system and an electric drive system, wherein a power output of the electric drive system in accordance with Changes the output of the powered by human power drive system is controlled.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107453463A (en) * 2016-05-30 2017-12-08 巨大机械工业股份有限公司 Charging system and charging method
CN111082503A (en) * 2020-01-18 2020-04-28 金华阳学汽车科技有限公司 Sharing bicycle power storage device that rides based on conductor

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20020047686A1 (en) 2000-10-23 2002-04-25 Shindengen Electric Manufacturing Co., Ltd. Battery charging apparatus
DE202005006684U1 (en) 2005-04-25 2005-08-25 Sun & Cycle GmbH Innovative Fahrzeugsysteme Electric drive mechanism for a vehicle like an electrically driven bicycle has a user's operating device for working a vehicle and an auxiliary motor influenced by a control device

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20020047686A1 (en) 2000-10-23 2002-04-25 Shindengen Electric Manufacturing Co., Ltd. Battery charging apparatus
DE202005006684U1 (en) 2005-04-25 2005-08-25 Sun & Cycle GmbH Innovative Fahrzeugsysteme Electric drive mechanism for a vehicle like an electrically driven bicycle has a user's operating device for working a vehicle and an auxiliary motor influenced by a control device

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107453463A (en) * 2016-05-30 2017-12-08 巨大机械工业股份有限公司 Charging system and charging method
US10647382B2 (en) 2016-05-30 2020-05-12 Giant Manufacturing Co., Ltd. Charge system and charge method
CN107453463B (en) * 2016-05-30 2021-06-15 巨大机械工业股份有限公司 Charging system and charging method
CN111082503A (en) * 2020-01-18 2020-04-28 金华阳学汽车科技有限公司 Sharing bicycle power storage device that rides based on conductor

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