DE4014611A1 - Decoupling system for number of batteries - has comparator controlled programme unit to control batteries - Google Patents

Decoupling system for number of batteries - has comparator controlled programme unit to control batteries

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Abstract

The switching circuit (3) is used to control the decoupling of two or more storage batteries (4) that are connected between a charge unit (27) and loads (28). Within the switching circuit are a number of relay stages operated by a control unit (6). The control unit (6) has a comparator (11) that receives reference voltages (8,9) and control inputs (16). Outputs are received by an asynchronous programme switching stage (10) that generates signal (7) to control the relays. ADVANTAGE - Controls charge and discharge cycle. Avoids voltage transients.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Schaltung zur Entkopplung von zwei oder mehr Batterien, wobei die Entkopplung steuerungs­ abhängig ist.The invention relates to a circuit for decoupling of two or more batteries, the decoupling control is dependent.

Grundsätzlich ist es möglich, durch Parallelschaltung von Bat­ terien die Kapazität eines Stromspeichers zu erhöhen, z. B. er­ gibt sich durch die Parallelschaltung einer Batterie von 100 Ah Kapazität mit einer Batterie von 200 Ah Kapazität eine Ge­ samtspeicherkapazität von 300 Ah.Basically, it is possible to connect Bat terien to increase the capacity of a power storage, z. B. he gives itself by the parallel connection of a battery of 100 Ah capacity with a battery of 200 Ah capacity one Ge total storage capacity of 300 Ah.

Eine direkte Parallelschaltung von zwei oder mehr Batterien ist jedoch keineswegs unproblematisch, da aufgrund unterschied­ licher Batterieeigenschaften Ausgleichsströme zwischen den einzelnen Batterien zu erwarten sind.A direct parallel connection of two or more batteries However, it is by no means unproblematic, because it differs due Licher battery characteristics equalizing currents between the individual batteries are to be expected.

Es ist bekannt, daß zur Vermeidung von Ausgleichsströmen paral­ lel geschaltete Batterien zum Laden und Entladen jeweils durch Dioden oder von Hand zu bedienende "Stufenschalter" entkoppelt werden können. (Buch "Solare Stromversorgung", Ökobuch Verlag, Freiburg, 2. Auflage 1987, Seite 65, Seite 118, Seite 125.) Des wei­ teren ist eine Parallelschaltung von Batterien unter der deut­ schen Patentschrift Nr. 26 05 730 bekannt.It is known that to avoid equalizing currents in parallel lel switched batteries for charging and discharging each Diodes or manually operated "tap changers" decoupled can be. (Book "Solar Power Supply", Ökobuch Verlag, Freiburg, 2nd edition 1987, page 65, page 118, page 125.) Des wei teren is a parallel connection of batteries under the German known patent specification No. 26 05 730.

Die Entkopplung mit Dioden hat die Eigenschaft, die Batterie­ spannung sowohl beim Laden als auch beim Entladen möglichst anzugleichen, so daß sich die Lade-Entladeströme bei jedem La­ de-Entladevorgang vorwiegend auf die Batterien verteilen. Fließt nun ein konstanter Entladestrom von einem Ampere und ein schwan­ kender Ladestrom mit einem Effektivwert von einem Ampere, so ist mit einer Betriebsweise zu rechnen, bei der die Batterien im ständigen Wechsel geladen und entladen werden. Ähnliches gilt auch in anderen Betriebsfällen, so daß sich insbesondere beim Be­ trieb in solar- oder windelektrischen Systemen eine Betriebswei­ se einstellt, bei der die Batterien mit hohen Zyklenzahlen "be­ lastet" werden.The decoupling with diodes has the property of the battery voltage when loading as well as when unloading equalize so that the charge-discharge currents with each La Distribute de-discharge process mainly to the batteries. Flows now a constant discharge current of one ampere and a swan charging current with an effective value of one ampere, is to expect an operating mode in which the batteries in constant changes are loaded and unloaded. The same applies also in other operating cases, so that especially when loading operated an operating mode in solar or wind electrical systems se sets, in which the batteries with high cycle numbers "be be burdened ".

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Vergrößerung der Kapazität einer Stromspeicheranlage durch Entkopplung von meh­ reren Batterien zu ermöglichen und gleichzeitig die Lade-Ent­ ladetechnik gegenüber herkömmlichen Anordnungen steuerungsab­ hängig zu gestalten.The invention is based, to enlarge the task Capacity of a power storage system by decoupling meh reren batteries and at the same time the charging ent charging technology compared to conventional arrangements pending design.

Die Aufgabe der Vergrößerung der Kapazität wird erfindungsge­ mäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Weiterbildungen und vorteilhafte Ausbildungen sind in den Un­ teransprüchen angegeben.The task of increasing the capacity is erfindungsge solved according to the characterizing features of claim 1. Further training and advantageous training are in the Un specified claims.

Zunächst seien einige Möglichkeiten zum Aufbau einer elektro­ nisch steuerbaren Schaltmittelanordnung (3) zur Entkopplung von Batterien gezeigt, bei denen die Batterien (4) über die La­ deleitung (1) von einer Quelle (27) geladen und über die Ent­ ladeleitung (2) von Verbrauchern (28) entladen werden können, wobei als gemeinsamer Bezugspunkt die Klemme (5) dient. Dazu sind zwei Schaltmittelanordnungen bekannt, bei denen sich durch die gegebenen Hauptstromstrukturen keine Ausgleichsströme zwi­ schen den Batterien ergeben. Sofern man sich zur Vermeidung von Ausgleichsströmen nicht auf die Ansteuerung der elektronisch steuerbaren Schaltmittelanordnung (3) allein verlassen will, kann man sich die elektronisch steuerbare Schaltmittelanord­ nung (3) aus den bekannten Schaltmittelanordnungen für jeweils n Batterien nach Zeichnung 2 bzw. 3 ableiten.First, some options for building an electronically controllable switching means arrangement ( 3 ) for decoupling batteries are shown, in which the batteries ( 4 ) are charged via the charging line ( 1 ) from a source ( 27 ) and via the discharge line ( 2 ) from Consumers ( 28 ) can be discharged, the terminal ( 5 ) serving as a common reference point. For this purpose, two switching means are known in which there are no equalizing currents between the batteries due to the given main current structures. If you do not want to rely on the control of the electronically controllable switching arrangement ( 3 ) to avoid compensating currents, you can derive the electronically controllable switching arrangement ( 3 ) from the known switching arrangements for n batteries according to drawings 2 and 3.

Die Schaltmittelanordnung nach Zeichnung 2 zeigt in bekannter Weise alle Hauptstromverbindungen zur Entkopplung von n Bat­ terien für bidirektional leitende Kontakte, gegeben durch jede be­ liebige Schaltstellungskombination der symbolischen Schaltmit­ tel (24, 25), bei der nach Anspruch 2 über die Batterieanschluß­ leitungen (15) maximal eine Batterie an die Ladeleitung (1) und maximal eine Batterie an die Entladeleitung (2) angeschlossen ist. Darin enthalten sind auch Schutzfunktionen, gegeben durch die Schaltstellung 0 des Schaltmittels (24) und/oder die Schalt­ stellung 0 des Schaltmittels (25).The switching device arrangement according to drawing 2 shows, in a known manner, all main power connections for decoupling n batteries for bidirectionally conductive contacts, given by any desired combination of switching positions of the symbolic switching means ( 24 , 25 ), in which lines ( 15 ) according to claim 2 via the battery connection A maximum of one battery is connected to the charging line ( 1 ) and a maximum of one battery to the discharge line ( 2 ). This also includes protective functions, given by the switching position 0 of the switching means ( 24 ) and / or the switching position 0 of the switching means ( 25 ).

Werden Relais bzw. Schütze als Schaltmittel zum Aufbau einer elektronisch steuerbaren Schaltmittelanordnung (3) verwendet, so kann man die Hauptstromkontakte so anordnen, daß bei jeder den Relais bzw. Schützen ermöglichten Schaltstellungskombina­ tion nur eine der nach Zeichnung 2 möglichen Hauptstromverbin­ dungen entsteht. Dabei kann jede der nach Zeichnung 2 möglichen Hauptstromverbindungen verwendet werden, in der Regel wird man sich jedoch im Sinne einer einfachen Realisierung auf eine Aus­ wahl beschränken. Um nur nach Zeichnung 2 mögliche Hauptstrom­ verbindungen zuzulassen, kann man die aus der elektrischen Steu­ erungstechnik bekannten Methoden anwenden.If relays or contactors are used as switching means for the construction of an electronically controllable switching arrangement ( 3 ), the main current contacts can be arranged in such a way that only one of the main current connections possible according to drawing 2 is created for each switching position combination made possible by the relays or contactors. Each of the main power connections possible according to drawing 2 can be used, but as a rule, in the sense of a simple implementation, one will be limited to one choice. In order to allow possible main current connections only according to drawing 2, the methods known from electrical control engineering can be used.

Zeichnung 3 zeigt die bekannte Diodenentkopplung für n Bat­ terien, bei der Ausgleichsströme durch die Halbleitereigenschaf­ ten vermieden werden. Zum Aufbau einer elektronisch steuerbaren Schaltmittelanordnung (3) kann man jede einzelne Diode durch je einen Transistor mit gleicher Durchlaßrichtung ersetzen. Da­ bei kann jede beliebige Schaltstellungskombination der Transis­ toren genutzt werden, so daß auch hier Schutzfunktionen enthal­ ten sind, bei denen keine Batterie an die Ladeleitung (1) und/ oder keine Batterie an die Entladeleitung (2) angeschlossen ist.Drawing 3 shows the known diode decoupling for n bat series, in which equalizing currents through the semiconductor properties are avoided. To set up an electronically controllable switching arrangement ( 3 ), each individual diode can be replaced by a transistor with the same forward direction. Since any switch position combination of the transistors can be used, so that here too protective functions are included, in which no battery is connected to the charge line ( 1 ) and / or no battery to the discharge line ( 2 ).

Bei der Erstellung der elektronisch steuerbaren Schaltmittel­ anordnung (3) ist nach Anspruch 1 zu beachten, daß den Schalt­ mitteln zumindest die Schaltstellungskombinationen ermöglicht sind, daß gemäß einem zeitlichen Ablauf, d. h. bei einer Ansteue­ rung der Schaltstellenkombinationen nacheinander, zwei Bat­ terien (4) an die Ladeleitung (1) und an die Entladeleitung (2) angeschlossen sind. Bei einer Realisierung nach Anspruch 2 genügt es unter Berücksichtigung von Anspruch 1, wenn den Schaltmitteln nur Schaltstellungskombinationen ermöglicht sind, bei denen maximal eine Batterie (4) an die Ladeleitung (1) und maximal eine Batterie (4) an die Entladeleitung (2) angeschlos­ sen ist. Bei einer Realisierung nach Anspruch 3 ist unter Be­ rücksichtigung von Anspruch 1 bzw. 2 zu beachten, daß den Schalt­ mitteln zumindest die Schaltstellungskombinationen ermöglicht sind, daß gemäß einem zeitlichen Ablauf, d. h. bei einer Ansteue­ rung der Schaltstellungskombinationen nacheinander, jede Bat­ terie (4) an die Ladeleitung (1) und an die Entladeleitung (2) angeschlossen ist.When creating the electronically controllable switching means arrangement ( 3 ) it should be noted according to claim 1 that the switching means at least the switch position combinations are made possible that according to a chronological sequence, that is, when actuating the switch point combinations one after the other, two bat series ( 4 ) the charging line ( 1 ) and to the discharge line ( 2 ) are connected. In an implementation according to claim 2, it is sufficient, taking into account claim 1, that the switching means are only enabled in switch position combinations in which a maximum of one battery ( 4 ) is connected to the charging line ( 1 ) and a maximum of one battery ( 4 ) is connected to the discharge line ( 2 ) is. In an implementation according to claim 3, taking into account claims 1 and 2, it should be noted that the switching means at least the switch position combinations are made possible that according to a chronological sequence, ie when the switch position combinations are activated one after the other, each battery ( 4 ) is connected to the charging line ( 1 ) and to the discharge line ( 2 ).

Im folgenden werden einige Weiterbildungen und vorteilhafte Ausbildungen der Erfindung anhand von Zeichnung 1 erläutert.The following are some further developments and advantageous Embodiments of the invention explained with reference to drawing 1.

Um den zeitlichen Ablauf der Lade-Entladetechnik nach Programm abhängig von erreichten Ladezuständen der Batterien (4) zu ge­ stalten, wird in weiteren Ausbildungen der Erfindung davon aus­ gegangen, daß aus dem Ladezustand jeder Batterie (4) je eine Steuerspannung (16) in bekannter Weise abgeleitet ist, bei­ spielsweise aus der Batteriespannung oder aus den eingespei­ sten bzw. entnommenen Amperestunden.In order to design the timing of the charge-discharge technology according to the program depending on the state of charge of the batteries ( 4 ), in further developments of the invention it is assumed that from the state of charge of each battery ( 4 ) a control voltage ( 16 ) in a known manner Way is derived, for example, from the battery voltage or from the most injected or removed ampere hours.

Durch eine Ladeschlußreferenzspannung (9) und/oder eine Entla­ deschlußreferenzspannung (8) läßt sich der Ladezustandsbereich in bekannter Weise in zulässige und in unzulässige Ladezustands­ bereiche einteilen.By a final charge reference voltage ( 9 ) and / or a discharge final reference voltage ( 8 ), the state of charge range can be divided in a known manner into permissible and impermissible state of charge ranges.

In einer Vergleichsschaltung (11) wird jede eingeführte Refe­ renzspannung (8, 9) mit jeder Steuerspannung (16) verglichen, so daß sich beispielsweise bei einer Ausführung mit fünf Batterien (4) und zwei Referenzspannungen (8, 9) zehn Vergleichsoperatio­ nen mit zehn binären Ergebnissen (14) ergeben.In a comparison circuit ( 11 ) each introduced reference voltage ( 8 , 9 ) is compared with each control voltage ( 16 ), so that for example in an embodiment with five batteries ( 4 ) and two reference voltages ( 8 , 9 ) ten comparison operations with ten binary results ( 14 ).

Es ist vorteilhaft, eine einzelne Vergleichsoperation mit einer geringen Schalthysterese auszuführen, so daß ein Vergleich auf größer bzw. kleiner genügt und immer ein eindeutiges binäres Vergleichsergebnis vorliegt. Eine einzelne Vergleichsoperation kann in bekannter Weise mit einem als Komparator mit Schalt­ hysterese beschalteten Operationsverstärker durchgeführt werden. Es ist dann nur noch die Zuordnung der Logik zur Ausgangsspannung des Operationsverstärkers zu vereinbaren.It is advantageous to perform a single comparison operation with a low switching hysteresis, so that a comparison bigger or smaller is enough and always a clear binary Comparative result is available. A single comparison operation can in a known manner with a as a comparator with switching hysteresis-connected operational amplifiers can be performed. It is then only the assignment of the logic to the output voltage of the operational amplifier to be agreed.

Die binären Ergebnisse der Vergleichsoperationen (14) werden auf die Eingänge eines Programmes (10) geführt und zeigen diesem an, in welchem Ladezustandsbereich sich die Ladezustän­ de der einzelnen Batterien (4) befinden. Das Programm (10) hat die Aufgabe, über seine binären Ausgänge die Steuereingänge (7) der elektronisch steuerbaren Schaltmittelanordnung (3) so an­ zusteuern, daß die Batterien (4) mit einer den entsprechenden Wünschen angepaßten Lade-Entladetechnik verwaltet werden.The binary results of the comparison operations ( 14 ) are fed to the inputs of a program ( 10 ) and show this in which state of charge the state of charge of the individual batteries ( 4 ) are. The program ( 10 ) has the task of controlling the control inputs ( 7 ) of the electronically controllable switching means arrangement ( 3 ) via its binary outputs in such a way that the batteries ( 4 ) are managed with a charging / discharging technology which is adapted to the corresponding requirements.

Im weiteren wird davon ausgegangen, daß das Programm (10) als asynchrones Schaltwerk vom Typ Moore ausgeführt ist, deshalb wird das Programm (10) als Schaltwerk bezeichnet.It is further assumed that the program ( 10 ) is designed as an asynchronous switching mechanism of the Moore type, which is why the program ( 10 ) is referred to as a switching mechanism.

Bei der Schaltwerksynthese des Schaltwerkes (10) ergibt sich die Anzahl der Eingänge aus der Anzahl der binären Ergebnisse der Vergleichsoperationen (14). Bei Verwendung von zwei Refe­ renzspannungen (8, 9) sind unter den möglichen Eingangsvektoren auch Eingangsvektoren enthalten, die von den Vergleichsergeb­ nissen (14) her nicht vorkommen, so daß sich die Anzahl der Ein­ gangsvektoren reduzieren läßt.In the switching mechanism synthesis of the switching mechanism ( 10 ), the number of inputs results from the number of binary results of the comparison operations ( 14 ). If two reference voltages ( 8 , 9 ) are used, the possible input vectors also contain input vectors which do not occur from the comparison results ( 14 ), so that the number of input vectors can be reduced.

Jeder erwünschten Schaltstellungskombination der Schaltmittel der elektronisch steuerbaren Schaltmittelanordnung (3) wird ein Zustand des Schaltwerkes (10) zugeordnet. Nach Anspruch 1 ist dabei zu beachten, daß zumindest die Zustände enthalten sind, daß gemäß einem zeitlichen Ablauf, d. h. bei einer Ansteuerung der den Zuständen zugeordneten Schaltstellungskombinationen nach­ einander, zwei Batterien (4) an die Ladeleitung (1) und an die Entladeleitung (2) angeschlossen sind. Soll eine Schaltung nach dem Anspruch 2 realisiert werden, so ist unter Berücksichtigung von Anspruch 1 darauf zu achten, daß nur Zustände enthalten sind, bei denen durch die zugeordneten Schaltstellungskombina­ tionen maximal eine Batterie (4) an die Ladeleitung (1) und maxi­ mal eine Batterie (4) an die Entladeleitung (2) angeschlossen ist. Bei einer Realisierung nach Anspruch 3 ist unter Berück­ sichtigung von Anspruch 1 bzw. 2 zu beachten, daß zumindest die Zustände enthalten sind, daß durch die zugeordneten Schaltstel­ lungskombinationen gemäß einem zeitlichen Ablauf, d. h. bei einer Ansteuerung der Schaltstellungskombinationen nacheinander, jede Batterie (4) an die Ladeleitung (1) und an die Entladeleitung (2) angeschlossen ist.A state of the switching mechanism ( 10 ) is assigned to each desired switching position combination of the switching means of the electronically controllable switching means arrangement ( 3 ). According to claim 1, it should be noted that at least the states are contained, that according to a chronological sequence, that is to say when the switching position combinations assigned to the states are activated one after the other, two batteries ( 4 ) on the charging line ( 1 ) and on the discharging line ( 2 ) are connected. If a circuit according to claim 2 is to be realized, taking into account claim 1, care must be taken that only states are included in which a maximum of one battery ( 4 ) to the charging line ( 1 ) and a maximum of one due to the associated switching position combinations Battery ( 4 ) is connected to the discharge line ( 2 ). In the case of an implementation according to claim 3, taking into account claims 1 and 2, it should be noted that at least the states are contained in that each battery ( 4 ) is determined by the assigned switch position combinations according to a chronological sequence, that is to say when the switch position combinations are actuated one after the other. is connected to the charging line ( 1 ) and to the discharge line ( 2 ).

Jedem Zustand und damit jeder Schaltstellungskombination wird ein Ausgangsvektor zugeordnet. Jedem einzelnen binären Ausgang ist ein einzelnes Schaltmittel der elektronisch steuerbaren Schaltmittelanordnung (3) zugeordnet, so daß sich bei einer An­ steuerung der Steuereingänge (7) durch die binären Ausgänge die zugeordnete Schaltstellungskombination einstellt.An output vector is assigned to each state and thus to each switch position combination. Each individual binary output is assigned a single switching means of the electronically controllable switching means arrangement ( 3 ), so that when the control inputs ( 7 ) are controlled by the binary outputs, the assigned switching position combination is set.

Die Folgezustände können nach der erwünschten Lade-Entladetech­ nik eingetragen werden. Grundsätzlich sollte man die Folgezu­ stände so auswählen, daß keine Batterie (4) den zulässigen Lade­ zustandsbereich verläßt. Dazu sollte man eine an die Ladeleitung (1) angeschlossene Batterie (4), deren Ladezustand durch den Ver­ gleich mit der Ladeschlußreferenzspannung (9) als "voll geladen" erkannt wird, von der Ladeleitung (1) trennen. Ebenfalls sollte man eine an die Entladeleitung (2) angeschlossene Batterie (4), deren Ladezustand durch den Vergleich mit der Entladeschlußrefe­ renzspannung (8) als "voll entladen" erkannt wird, von der Entla­ deleitung (2) trennen.The subsequent states can be entered according to the desired charging / discharging technology. Basically, one should select the subsequent states so that no battery ( 4 ) leaves the permissible state of charge. To do this, one should disconnect a battery ( 4 ) connected to the charging line ( 1 ), the charge status of which is recognized by the comparison with the end-of-charge reference voltage ( 9 ) as "fully charged", from the charging line ( 1 ). Likewise, one should disconnect a battery ( 4 ) connected to the discharge line ( 2 ), the state of charge of which is recognized as "fully discharged" by comparison with the discharge end reference voltage ( 8 ), from the discharge line ( 2 ).

Bei einer Minimierung der Zyklenzahl sollten die Folgezustände nun vornehmlich so eingetragen werden, daß der Ladezustand einer jeden Batterie (4) den zulässigen Ladezustandsbereich ohne Unter­ brechung möglichst weit und nur in einer Richtung durchläuft.When the number of cycles is minimized, the subsequent states should now primarily be entered in such a way that the state of charge of each battery ( 4 ) runs through the permissible state of charge as far as possible without interruption and only in one direction.

Die Vorteile der Erfindung liegen in der steuerungsabhängigen Entkopplung von Batterien. Hier ist insbesondere die in weiteren Ausbildungen der Erfindung beschriebene programmabhängige Ansteue­ rung mit einer Minimierung der Zyklenzahlen zu erwähnen.The advantages of the invention lie in the control-dependent Decoupling of batteries. Here is the one in particular Embodiments of the invention described program-dependent control ment with a minimization of the number of cycles.

Die Erfindung wird anhand eines Ausführungsbeispieles näher erläutert. The invention is illustrated by an embodiment explained.  

Die Zeichnung 4 zeigt ein Ausführungsbeispiel der erfindungs­ gemäßen Schaltung mit einer elektronisch steuerbaren Schaltmit­ telanordnung (3) für drei Batterien (4) B1, B2, B3, wobei jede Batterie (4) an eine gemeinsame Klemme (5) und an die elektro­ nisch steuerbare Schaltmittelanordnung (3) angeschlossen ist. Zum Anschluß von drei Batterien wurde die im Anspruch 10 be­ schriebene und in Zeichnung 1 eingetragene Leitung (22) durch den Umschaltkontakt eines Relais (26) in zwei Anschlußleitun­ gen aufgespalten. Da jedem Relais (20, 26) zwei Schaltstellungen ermöglicht sind, ergeben sich insgesamt vier mögliche Schalt­ stellungskombinationen, wobei durch die gegebenen Schaltstel­ lungskombinationen jede Batterie (4) gemäß einem zeitlichen Ab­ lauf an die Ladeleitung (1) und an die Entladeleitung (2) ange­ schlossen werden kann. Bei jeder Schaltstellungskombination ist genau eine Batterie (4) an die Ladeleitung (1) und genau eine Batterie (4) an die Entladeleitung (2) angeschlossen, so daß kei­ ne Schutzfunktion enthalten ist. Die Steuerschaltung (6) wird über die Leitungen (12, 13) aus der Batterie B1 versorgt.The drawing 4 shows an embodiment of the circuit according to the Invention with an electronically controllable Schaltmit telanordnung ( 3 ) for three batteries ( 4 ) B1, B2, B3, with each battery ( 4 ) to a common terminal ( 5 ) and to the electronically controllable Switching device arrangement ( 3 ) is connected. To connect three batteries, the line ( 22 ) described in claim 10 and entered in drawing 1 was split by the changeover contact of a relay ( 26 ) into two connecting lines. Since each relay ( 20 , 26 ) has two switch positions, there are a total of four possible switch position combinations, with the given switch position combinations giving each battery ( 4 ) to the charging line ( 1 ) and the discharge line ( 2 ) according to a time sequence. can be connected. In each switch position combination, exactly one battery ( 4 ) is connected to the charging line ( 1 ) and exactly one battery ( 4 ) to the discharge line ( 2 ), so that no protective function is included. The control circuit ( 6 ) is supplied from the battery B1 via the lines ( 12 , 13 ).

Die drei Steuerspannungen (16) UB1, UB2 und UB3 seien propor­ tional zu den Batteriespannungen abgeleitete Spannungen. Eine Entladeschlußreferenzspannung (8) wird mit jeder Steuerspannung (16) in einer Vergleichsschaltung (11) verglichen, so daß sich drei binäre Ergebnise X1, X2 und X3 ergeben, die die Eingänge des Schaltwerkes (10) bilden. Des weiteren gelte, daß ein einzel­ nes binäres Ergebnis nur dann binär "1" ist, wenn die betreffende Steuerspannung (16) kleiner als die Entladeschlußrefe­ renzspannung (8) ist und damit die betreffende Batterie (4) als "voll entladen" angenommen wird, andernfalls ist ein einzelnes Ergebnis binär "0". Dabei ist das binäre Ergebnis X1 der Steuerspannung UB1, das binäre Ergebnis X2 der Steuerspannung UB2 und das binäre Ergebnis X3 der Steuerspannung UB3 zuge­ ordnet.The three control voltages ( 16 ) UB1, UB2 and UB3 are proportional to the voltages derived from the voltages. A final discharge reference voltage ( 8 ) is compared with each control voltage ( 16 ) in a comparison circuit ( 11 ), so that there are three binary results X1, X2 and X3, which form the inputs of the switching mechanism ( 10 ). Furthermore, it applies that a single binary result is only binary "1" if the control voltage ( 16 ) in question is less than the discharge end reference voltage ( 8 ) and the battery ( 4 ) in question is therefore assumed to be "fully discharged", otherwise a single result is binary "0". The binary result X1 of the control voltage UB1, the binary result X2 of the control voltage UB2 and the binary result X3 of the control voltage UB3 are assigned.

Zeichnung 5 zeigt für das Ausführungsbeispiel ein Beispiel für ein Schaltwerk (10) zur Minimierung der Zyklenzahl, gegeben durch die allgemeine Z-A-Matrix. Jedem der vier Zustände Z0 bis Z3 des Schaltwerkes (10) ist eine Schaltstellungskombination der Relais (20, 26) zugeordnet, so daß gemäß einem zeitlichen Ab­ lauf jede der Batterien (4) an die Ladeleitung (1) und an die Entladeleitung (2) angeschlossen ist.Drawing 5 shows an example of a switching mechanism ( 10 ) for minimizing the number of cycles given by the general ZA matrix for the exemplary embodiment. Each of the four states Z0 to Z3 of the switching mechanism ( 10 ) is assigned a switching position combination of the relays ( 20 , 26 ), so that each of the batteries ( 4 ) is connected to the charging line ( 1 ) and to the discharge line ( 2 ) according to a time sequence. connected.

Es sei vereinbart, daß die Relais (20, 26) bei einer Ansteuerung mit einer binären "0" die Schaltstellung 0 einnehmen und daß sie bei einer Ansteuerung mit einer binären "1" die Schalt­ stellung 1 einnehmen, wobei der Spule des Relais (20) der Aus­ gang Y1 und der Spule des Relais (26) der Ausgang Y2 des Schaltwerkes (10) zugeordnet ist.It is agreed that the relays ( 20 , 26 ) assume the switch position 0 when activated with a binary "0" and that they assume the switch position 1 when activated with a binary "1", the coil of the relay ( 20 ) the output Y1 and the coil of the relay ( 26 ) the output Y2 of the switching mechanism ( 10 ) is assigned.

Z0 sei durch die Schaltstellung 0 beider Relais (20, 26) cha­ rakterisiert, d. h. B1 ist an die Ladeleitung (1) angeschlossen, B2 befindet sich in Parkstellung, und B3 ist an die Entlade­ leitung (2) angeschlossen. Z0 is characterized by the switching position 0 of both relays ( 20 , 26 ), ie B1 is connected to the charging line ( 1 ), B2 is in the park position, and B3 is connected to the discharge line ( 2 ).

Z1 sei durch die Schaltstellung 0 des Relais (20) und durch die Schaltstellung 1 des Relais (26) charakterisiert, d. h. B1 befindet sich in Parkstellung, B2 ist an die Ladeleitung (1) angeschlossen, und B3 ist an die Entladeleitung (2) angeschlos­ sen.Z1 is characterized by the switch position 0 of the relay ( 20 ) and by the switch position 1 of the relay ( 26 ), ie B1 is in the park position, B2 is connected to the charging line ( 1 ), and B3 is connected to the discharging line ( 2 ) sen.

Z2 sei durch die Schaltstellung 1 von Relais (20) und durch die Schaltstellung 0 von Relais (26) charakterisiert, d. h. B1 ist an die Entladeleitung (2) angeschlossen, B2 befindet sich in Parkstellung, und B3 ist an die Ladeleitung (1) angeschlos­ sen.Z2 is characterized by switch position 1 of relay ( 20 ) and switch position 0 by relay ( 26 ), ie B1 is connected to the discharge line ( 2 ), B2 is in the park position, and B3 is connected to the charge line ( 1 ) sen.

Z3 sei durch die Schaltstellung 1 von Relais (20) und durch die Schaltstellung 1 von Relais (26) charakterisiert, d. h. B1 befindet sich in Parkstellung, B2 ist an die Entladeleitung (2) angeschlossen, und B3 ist an die Ladeleitung (1) angeschlossen.Z3 is characterized by the switch position 1 of relay ( 20 ) and by switch position 1 of relay ( 26 ), ie B1 is in the park position, B2 is connected to the discharge line ( 2 ), and B3 is connected to the charge line ( 1 ) .

In der Z-A-Matrix nach Zeichnung 5 sind die vier Zustände Z0 bis Z3 und die den Zuständen bzw. Schaltstellungskombinationen zugeordneten Ausgänge Y1, Y2 sowie die acht möglichen Eingangs­ kombinationen aus den binären Eingängen X3, X2, X1 eingetragen.In the Z-A matrix according to drawing 5, the four states are Z0 to Z3 and the states or switch position combinations assigned outputs Y1, Y2 and the eight possible inputs combinations entered from the binary inputs X3, X2, X1.

Bei der Eingangskombination "000" wird keine Batterie (4) als "voll entladen" erkannt, deshalb wird jeder Zustand beibehalten.With the input combination "000", no battery ( 4 ) is recognized as "fully discharged", which is why every state is retained.

Bei den Eingangskombinationen "001", "010" und "100" wird jeweils eine Batterie (4) als "voll entladen" erkannt, deshalb sind die Folgezustände so ausgewählt, daß die betreffende Bat­ terie von der Entladeleitung (2) genommen wird und daß im Hin­ blick einer minimalen Zyklenzahl die an der Ladeleitung (1) an­ geschlossene Batterie davon möglichst nicht beeinflußt wird.In the input combinations "001", "010" and "100" each a battery ( 4 ) is recognized as "fully discharged", therefore the subsequent conditions are selected so that the battery in question is taken from the discharge line ( 2 ) and that in view of a minimum number of cycles which is not affected by the closed battery on the charging line ( 1 ) if possible.

Bei den Eingangskombinationen "011", "101" und "110" wer­ den jeweils zwei Batterien (4) als "voll entladen" erkannt, des­ halb sind die Folgezustände so ausgewählt, daß beide "voll ent­ ladenen" Batterien von der Entladeleitung (2) getrennt werden. Bei den gegebenen Zuständen wird man eine "voll entladene" Bat­ terie an die Ladeleitung (1) anschließen und die andere "voll entladene" Batterie in die Parkstellung schalten.With the input combinations "011", "101" and "110", whoever recognized the two batteries ( 4 ) as "fully discharged", the following conditions are selected so that both "fully discharged" batteries from the discharge line ( 2nd ) be separated. Under the given conditions, one will connect a "fully discharged" battery to the charging line ( 1 ) and switch the other "fully discharged" battery to the park position.

Bei der Eingangskombination "111" werden alle drei Batterien (4) als "voll entladen" erkannt. Da in jedem Zustand eine Batte­ rie an die Entladeleitung (2) angeschlossen ist, wird jeder Zu­ stand beibehalten.With the input combination "111", all three batteries ( 4 ) are recognized as "fully discharged". Since a battery is connected to the discharge line ( 2 ) in every state, every state is maintained.

Würde man die Leitung (18) nach Zeichnung 4 wie in Zeichnung 1 über den Kontakt eines Entladeschutzrelais (21) anschließen, so wäre es bei der Eingangskombination "111" sinnvoll, die Lei­ tung (18) von der Entladeleitung (2) durch das Relais (21) zu trennen. Dazu könnte man das Schaltwerk nach Zeichnung 5 auf acht Zustände erweitern, entsprechend den acht Schaltstellungs­ kombinationen der Relais (20, 26, 21). Durch die hauptstrommäßig getrennte Anordnung der Schutzfunktion durch das Relais (21) wäre aber auch eine separate Ansteuerung der Schutzfunktion denkbar.Would you connect the line ( 18 ) according to drawing 4 as in drawing 1 via the contact of a discharge protection relay ( 21 ), it would make sense for the input combination "111", the line ( 18 ) from the discharge line ( 2 ) through the relay ( 21 ) to separate. To this end, the switching mechanism according to drawing 5 could be expanded to eight states, corresponding to the eight switching position combinations of the relays ( 20 , 26 , 21 ). Due to the arrangement of the protective function by the relay ( 21 ) which is separated from the main current, a separate activation of the protective function would also be conceivable.

Claims (12)

1. Schaltung zur Entkopplung von zwei oder mehr Batterien, da­ durch gekennzeichnet, daß jede Batterie (4) an eine gemein­ same Klemme (5) und über eine Batterieanschlußleitung (15) an eine elektronisch steuerbare Schaltmittelanordnung (3) angeschlossen ist und daß zumindest zwei der Batterien (4) gemäß einem zeitlichen Ablauf über die elektronisch steuer­ bare Schaltmittelanordnung (3) an die Ladeleitung (1) und an die Entladeleitung (2) angeschlossen sind, wobei die Steuer­ eingänge (7) der elektronisch steuerbaren Schaltmittelan­ ordnung (3) von einer Steuerschaltung (6) angesteuert wer­ den.1. Circuit for decoupling two or more batteries, characterized in that each battery ( 4 ) is connected to a common terminal ( 5 ) and via a battery connection line ( 15 ) to an electronically controllable switching means arrangement ( 3 ) and that at least two the batteries ( 4 ) are connected according to a chronological sequence via the electronically controllable switching means arrangement ( 3 ) to the charging line ( 1 ) and to the discharging line ( 2 ), the control inputs ( 7 ) of the electronically controllable switching means arrangement ( 3 ) from a control circuit ( 6 ) driven who. 2. Schaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zu je­ dem beliebigen Zeitpunkt maximal eine der Batterien (4) an die Ladeleitung (1) und maximal eine der Batterien (4) an die Entladeleitung (2) angeschlossen ist.2. Circuit according to claim 1, characterized in that at any one time at most one of the batteries ( 4 ) to the charging line ( 1 ) and at most one of the batteries ( 4 ) is connected to the discharge line ( 2 ). 3. Schaltung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß über eine elektronisch steuerbare Schaltmittelanordnung (3) jede der Batterien (4) gemäß einem zeitlichen Ablauf an die Ladeleitung (1) und an die Entladeleitung (2) ange­ schlossen ist.3. Circuit according to claim 1 and 2, characterized in that via an electronically controllable switching means arrangement ( 3 ) each of the batteries ( 4 ) is connected according to a time sequence to the charging line ( 1 ) and to the discharge line ( 2 ). 4. Schaltung nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der zeitliche Ablauf durch die Steuerschaltung (6) nach Programm abhängig von erreichten Ladezuständen der Batte­ rien (4) gesteuert wird.4. A circuit according to claim 1 to 3, characterized in that the time sequence is controlled by the control circuit ( 6 ) according to the program depending on the charging states of the batteries ( 4 ). 5. Schaltung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß aus dem Ladezustand einer jeden Batterie (4) in bekannter Weise je eine Steuerspannung (16) abgeleitet ist und daß jede dieser Steuerspannungen (16) mit einer Ladeschlußreferenz­ spannung (9) und/oder mit einer Entladeschlußreferenzspan­ nung (8) in einer Vergleichsschaltung (11) verglichen wird, wobei die daraus gewonnenen binären Vergleichsergebnisse (14) auf die Eingänge eines Programmes (10) geführt wer­ den, aus dessen binären Ausgängen die Steuereingänge (7) abgeleitet werden.5. A circuit according to claim 4, characterized in that a control voltage ( 16 ) is derived from the state of charge of each battery ( 4 ) in a known manner and that each of these control voltages ( 16 ) with a charging reference voltage ( 9 ) and / or with a discharge reference voltage ( 8 ) is compared in a comparison circuit ( 11 ), the binary comparison results ( 14 ) obtained therefrom being fed to the inputs of a program ( 10 ), from whose binary outputs the control inputs ( 7 ) are derived. 6. Schaltung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Programm (10) als asynchrones Schaltwerk vom Typ Moore ausgeführt ist, wobei jeder Schaltstellenkombination der Schaltmittel der elektronisch steuerbaren Schaltmittelan­ ordnung (3) genau ein innerer Zustand des Schaltwerkes zugeordnet ist.6. A circuit according to claim 5, characterized in that the program ( 10 ) is designed as an asynchronous switching mechanism of the Moore type, with each switching point combination of the switching means of the electronically controllable switching means arrangement ( 3 ) being assigned exactly one internal state of the switching mechanism. 7. Schaltung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerspannungen (16) aus der jeweiligen Batteriespannung einer jeden Batterie (4) abgeleitet sind. 7. Circuit according to claim 5, characterized in that the control voltages ( 16 ) are derived from the respective battery voltage of each battery ( 4 ). 8. Schaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerschaltung (6) aus einer der Batterien (4) über zwei Leitungen (12, 13) versorgt wird.8. Circuit according to claim 1, characterized in that the control circuit ( 6 ) from one of the batteries ( 4 ) via two lines ( 12 , 13 ) is supplied. 9. Schaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die elektronisch steuerbare Schaltmittelanordnung (3) durch ein oder mehrere monostabile oder bistabile Relais bestimmt ist.9. Circuit according to claim 1, characterized in that the electronically controllable switching means arrangement ( 3 ) is determined by one or more monostable or bistable relays. 10. Schaltung nach Anspruch 9 für zwei Batterien, dadurch ge­ kennzeichnet, daß zur Entkopplung von zwei Leitungen (17, 18) zwei mechanisch gekoppelte Umschalter eines Relais (20) be­ nutzt werden, wobei die Leitung (17) direkt oder über den Kontakt eines Ladeschutzrelais (19) an die Ladeleitung (1) angeschlossen ist und die Leitung (18) direkt oder über den Kontakt eines Entladeschutzrelais (21) an die Entladelei­ tung (2) angeschlossen ist und daß eine Batterieanschlußlei­ tung (15) an die Leitung (22) und die jeweils andere Batte­ rieanschlußleitung (15) an die Leitung (23) angeschlossen ist.10. A circuit according to claim 9 for two batteries, characterized in that for the decoupling of two lines ( 17 , 18 ) two mechanically coupled switches of a relay ( 20 ) be used, the line ( 17 ) directly or via the contact of a Charge protection relay ( 19 ) is connected to the charging line ( 1 ) and the line ( 18 ) is connected directly or via the contact of a discharge protection relay ( 21 ) to the discharge line ( 2 ) and that a battery connection line ( 15 ) is connected to the line ( 22 ) and the other battery connection line ( 15 ) is connected to the line ( 23 ). 11. Schaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die elektronisch steuerbare Schaltmittelanordnung (3) struktur­ gleich zu einer in bekannter Weise aufgebauten Diodenent­ kopplung angelegt ist, wobei die Dioden durch Transistoren ersetzt sind.11. The circuit according to claim 1, characterized in that the electronically controllable switching means arrangement ( 3 ) structure is applied in the same way to a diode decoupling constructed in a known manner, the diodes being replaced by transistors. 12. Schaltung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Ergebnis einer einzelnen binären Vergleichsoperation (14) aus dem Ausgang eines als Komparator mit Schalthysterese beschalteten Operationsverstärkers gewonnen wird.12. Circuit according to claim 5, characterized in that the result of a single binary comparison operation ( 14 ) is obtained from the output of an operational amplifier connected as a comparator with switching hysteresis.
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