WO2002015363A2 - Stromspeicheranlage mit batterien und kondensatoren, insbesondere superkapazitäten - Google Patents

Stromspeicheranlage mit batterien und kondensatoren, insbesondere superkapazitäten Download PDF

Info

Publication number
WO2002015363A2
WO2002015363A2 PCT/IB2001/001482 IB0101482W WO0215363A2 WO 2002015363 A2 WO2002015363 A2 WO 2002015363A2 IB 0101482 W IB0101482 W IB 0101482W WO 0215363 A2 WO0215363 A2 WO 0215363A2
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
circuit
capacitors
batteries
voltage
series
Prior art date
Application number
PCT/IB2001/001482
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
WO2002015363A3 (de
Inventor
Vinzenz V. HÄRRI
Peter Erni
Goran Marinkovic
Stephan Egger
Original Assignee
Hochschule Technik + Architektur Luzern
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hochschule Technik + Architektur Luzern filed Critical Hochschule Technik + Architektur Luzern
Priority to AU2001276641A priority Critical patent/AU2001276641A1/en
Publication of WO2002015363A2 publication Critical patent/WO2002015363A2/de
Publication of WO2002015363A3 publication Critical patent/WO2002015363A3/de

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/0013—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries acting upon several batteries simultaneously or sequentially
    • H02J7/0014—Circuits for equalisation of charge between batteries
    • H02J7/0018—Circuits for equalisation of charge between batteries using separate charge circuits
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/34—Parallel operation in networks using both storage and other dc sources, e.g. providing buffering
    • H02J7/345—Parallel operation in networks using both storage and other dc sources, e.g. providing buffering using capacitors as storage or buffering devices
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J2207/00—Indexing scheme relating to details of circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J2207/20—Charging or discharging characterised by the power electronics converter
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/70—Energy storage systems for electromobility, e.g. batteries

Definitions

  • the invention relates to a system in which electrical energy is stored in storage means, which can be batteries and / or capacitors.
  • Such systems use the batteries which have a relatively high energy density, but which can hardly absorb or deliver large amounts of power without damage, primarily for taking up and releasing a substantially constant, not too high basic power, which results in a good efficiency and a relatively long service life Batteries is guaranteed.
  • capacitors in particular those of the new type called supercapacitors (SCAP) are used to apply or absorb short-term power peaks.
  • SCAP supercapacitors
  • Combined storage systems of this type Super Accumulator Module, SAM, which term has been introduced by the applicant
  • SAM Super Accumulator Module
  • Swiss Patent Application No. 1633/97 are to be referred to as hybrid in the following. They require appropriate, usually electronic, circuits to control the loading and unloading of their storage elements.
  • a hybrid system for example, as a power source in an electrically powered vehicle
  • the storage elements will be switched so that the current is supplied by the batteries for a smooth drive, while the capacitors provide the power required for short-term strong accelerations.
  • the batteries are used for longer descents, as well as occasionally at fixed charging points with sigig low power, while the capacitors can absorb the power peaks available when braking sharply.
  • Fig. 1 can be regarded as the simplest type of wiring variant.
  • the number of batteries connected in series does not have to be identical to the number of SCAPs. This also applies to the voltage of the respective series connection.
  • the power electronics used ensure that the output voltage remains constant.
  • This circuit variant has a very high efficiency due to the small current with the same power. However, it has some serious disadvantages. If an element fails in this circuit and produces an interruption, the entire stack is no longer available to the consumer. Produces a Element short circuit, the total voltage is now distributed to (n-1) elements, which results in the risk of overvoltages (higher terminal voltage) of the elements.
  • SCAPs cannot tolerate overvoltages and must therefore be monitored. To make matters worse, a spread of the internal resistances and capacities is to be expected, which can lead to a divergence of the terminal voltages.
  • FIG. 3 Another known circuit is the parallel connection with load control (Fig. 3).
  • the energy stores can be protected according to their parameters.
  • the battery can be limited in power, and an energy store is created which has both a high power density and a high energy density.
  • a modular, customized memory can be built.
  • a DC / DC converter is connected in parallel to each SCAP and connected on the secondary side via an equalizing circuit.
  • These DC / DC converters can be selectively activated if required become.
  • this circuit variant requires a very large amount of hardware. It has the great advantage that the compensating current can be influenced and is therefore particularly suitable for batteries with a large capacity (FIG. 6).
  • the wiring of the memory elements connected in series with so-called symmetry resistors which are mentioned in the above-mentioned document by Schmidt and Siedle, but in which a continuous current flows, which results in a permanent power loss, should be mentioned. So there is only a limited charge balance.
  • the great advantage of the minimal effort only makes sense for low-stress applications that have long periods of rest, such as emergency power systems.
  • the resistors can be designed to be sufficiently high-resistance (FIG. 7).
  • Zener diodes Z diodes
  • FIG. 8 which is comparable with FIG. 7. Only the maximum voltage is kept constant here, namely when the Zener voltage is reached. This circuit does not actually perform charge equalization, but functions as a bypass for the main current flow. The excess charges converted into power loss then indirectly lead to balanced voltages. However, this only ever works with fully loaded SCAPs.
  • the Zener diodes can suitably lie over several SCAPs, with which the known, temperature-compensating combination of several series-connected Z diodes with U z larger and smaller than 6 V can be used.
  • the big advantage here is also the simplicity, which comes at the expense of the limited usability.
  • the "active equalization circuit" according to A. Rufer, Electronique, February 2000, No. 100, s. 81 ff (FIG. 9) each charge equalization between adjacent SCAPs. This makes it very easy to cascade. This balance is between all neighboring used SCAPs and thus ensures the same terminal voltages of all SCAPs. In order to determine which two SCAP voltages are to be compensated and in which direction this should take place, each terminal voltage must be measured and a corresponding clock signal sent to the compensation circuit. This data acquisition is very complex and requires high computing power, which can process this data for an entire SCAP stack. This circuit offers the advantage that two SCAPs can be compensated in a specific direction. However, if two SCAPs with opposite limit values are several positions apart, the same number of charge transfers must be carried out.
  • the aim of the invention is to avoid the shortcomings inherent in the known solutions, in particular the effort for the necessary data processing (often referred to as "intelligence") is kept low and the circuits connected to individual capacitors or capacitor groups can be cascaded, i.e. are executed the same. In addition, the charge equalization between individual storage elements should take place directly from the source to the destination memory in order to avoid additional losses. In order to achieve these goals, the invention is defined as described in the main claims.
  • Such a SCAP circuit ensures, as is sometimes the case with batteries, that no unauthorized states can occur.
  • the efficiency of the circuits is high and the advantages of SCAPs - that is, power density - are used as well as possible.
  • Variations in parameters e.g. manufacturing, general dispersions caused by temperature, should be controlled or rendered harmless. Realization is also of great importance for these technical requirements: A large amount of additional hardware is to be avoided. Reliability should be high and costs should be low.
  • the circuit should also be implemented to save space.
  • the invention can be divided into three aspects, the second and third aspects being very closely related to one another (both can be referred to as "virtual parallel connection").
  • the first aspect of the present invention is a monitored series connection of the memory elements.
  • Second aspect If the energy storage devices are not connected in series, the circuit must ensure that the terminal voltages are balanced. According to a second aspect of the invention, a "virtual parallel connection" is created as the power circuit. It has the advantages that the SCAPs are loaded depending on their performance. With the correct design of the power electronics, neither an overvoltage nor a polarity reversal of the elements can take place. With an adaptation of the circuitry, it is also possible to use energy stores of different technologies (including batteries) in the same storage system. Another advantage is the low susceptibility to faults, since the memory is still available if memory elements or their power electronics fail. The pulse pattern for the power electronics must be adjusted so that the output voltage can be kept constant. Dangerously high voltages cannot occur here.
  • a third aspect of the present invention is therefore the "virtual parallel connection" only as an equalization circuit in a series connection of the memory elements. If the virtual parallel connection is used as an equalization circuit, the series-connected SCAPs are electrically connected in parallel to the power circuit via a power electronics. This means that a permanent and direct charge balance takes place. This means that the SCAPs with high terminal voltage deliver energy to the compensation circuit, those with low terminal voltage absorb energy. This means that there is no unnecessary temporary storage of the energy. No intelligence is required and the circuit can be cascaded as desired.
  • FIG. 10 shows a basic diagram of an embodiment according to the second aspect of the invention, in which the virtual parallel connection is used as a charge / discharge circuit
  • FIG. 11 shows an overview of a vehicle hybrid drive with a device according to FIG. 10;
  • FIG. 12 shows a more detailed diagram of the so-called virtual parallel connection used in FIG. 10;
  • FIG. 13 shows an even more detailed illustration of the charge / discharge circuit
  • FIG. 14 shows the control circuit
  • FIG. 15 shows a basic diagram of an embodiment according to the third aspect of the invention.
  • FIG. 16 shows the device of FIG.
  • FIG. 15 in connection with a vehicle hybrid drive
  • FIG. 17 shows a more detailed illustration of the device for energy compensation in FIGS. 15 and 16;
  • Figure 18 the evaluation of a voltage
  • FIG. 19 shows a series connection of the energy stores according to the first aspect of the invention in connection with a vehicle hybrid drive;
  • Figure 20 the voltage monitoring with the first
  • FIG. 21 shows an evaluation circuit for FIG. 20; and FIG. 22 shows the second voltage monitoring
  • Figure 20 Figures 23a-d show constructive solutions for axial SCAP connections.
  • Figures 1 to 9 which represent the aforementioned prior art, show the corresponding circuits in schematic form with capacitors and / or batteries as energy stores.
  • the first aspect is pure
  • FIG. 19 shows only one SCAP module in a vehicle drive, with of course several modules, also combined with batteries, being provided in such a drive (SAM modules).
  • SAM stands for "Super Accumulator Module", which is a combination of supercapacities and conventional batteries, which is also the subject of Swiss Patent Application No. 1633/97. This combination has the advantage of high performance and high energy density.
  • the proportion of the two storage technologies within SAM can be variable. For simplification, a module that consists only of SCAPs is shown here. Representative of all 10 SAM modules that are used, only one SAM module is indicated here.
  • the synergy of an IPT in this system is a preferred part of the invention.
  • the IPT itself is of conventional construction (for example an IPT from Wampfler AG, Switzerland).
  • This IPT is used to charge the energy storage (SAMs) of the drive, in particular a vehicle drive when it is not in operation. All of the energy is fed into the intermediate circuit 6 and then with the same rectifier fed into the SCAPs la-ln by means of step-down converter 5. It is necessary for each SCAP to be connected to a voltage monitor. This is carried out according to FIG. 20.
  • Each individual SCAP has a maximum voltage monitor 22-25 of the individual SCAP terminal voltage compared to the reference values U ref 1 ... 4 -
  • a bus system for example a CAN bus node
  • SCAP has an overvoltage. If an overvoltage occurs on any SCAP, the SCAP module is separated from the intermediate circuit via the CAN bus via the control system or the step-down converter, or the relevant current setpoint is reduced until several SCAPs respond if necessary, which then leads to a shutdown can lead.
  • the voltage monitoring has a hysteresis that prevents the DC / DC converter from being switched on and off too quickly, which realizes the separation from the intermediate circuit.
  • R B can be designed so that it also acts as a braking resistor if, for example, there is no more free storage capacity during a long descent.
  • the second voltage monitor can of course also monitor a different number of SCAPs, for example 2 to 6 SCAPs. The execution of the voltage monitoring is explained in more detail below.
  • a voltage detector from the S-805 series from Seiko is used for single voltage monitoring.
  • This module does not require its own supply and has an open-drain output. It becomes high-impedance above the voltage threshold of 2V.
  • the signal is isolated with an optocoupler forwarded the logic, which includes, for example, a programmable logic module (GAL) 26 (FIG. 21).
  • GAL programmable logic module
  • the signals generated by the voltage monitoring, as well as the signals from a temperature monitoring, are collected here and forwarded by the logic, which is shown in more detail in FIG. 21, to a bus system, for example the GAN node, via the "DSOUT" output if the appropriate information is desired.
  • a bus system for example the GAN node
  • the addresses of the SCAPs whose values are of interest are read in via the serial input "DSIN" of the shift register.
  • the GAL compares the received address with the addresses of the SCAPs it manages, and forwards the states to the CAN node if they match via "DSOUT".
  • the voltage monitoring of a SCAP group shown in FIG. 22, for example for four SCAPs provides additional security. If the input voltage of this circuit exceeds four times the nominal SCAP voltage, the current is diverted via the power resistors R * 3 . Depending on the power rating in vehicles, these resistors can function as braking resistors if the memories are full and there is a long descent.
  • Temperature monitoring is not included in the principle diagram above. It is e.g. also implemented for four SCAPs at a time, and forwards a message to the logic when the temperature rises and the temperature rises.
  • the SCAPs are connected in series with copper bars.
  • the voltage monitoring including the additional logic for the CAN connection and temperature monitoring is located on a circuit board. It will be preferably a circuit board for four SCAPs.
  • the power resistors with the necessary power semiconductors are placed on a second level. They enable energy to be heated in the event of overvoltage on a group of SCAPs.
  • FIG. 10 shows in a highly simplified manner the second aspect of the present invention, in which the energy stores, which are shown as SCAPs la, lb, lc ... In, are connected in parallel to an AC power circuit 4, via which the The energy stores are charged / discharged, each SCAP being connected to the power circuit via an AC / DC converter 20a-20n.
  • the power circuit 4 is also connected via a further AC / DC converter to a DC voltage circuit 6, not shown.
  • the advantages mentioned above result from the virtual parallel connection shown.
  • several SCAPs are connected in series to each AC / DC converter, preferably 3 or 4 SCAPs in series connection. This results in an improved efficiency, since the efficiency of the virtual parallel connection is relatively poor at low terminal voltages ( ⁇ 5V).
  • FIG. 11 schematically shows a use of the device from FIG. 10, which can be used when driving a hybrid or electric vehicle, a large number of the circuits from FIG. 10 being generally used, but only one being shown in FIG ,
  • the digits la to In again designate a number of storage units, each of which comprises one or more capacitors, usually referred to as SCAP high-performance capacitors.
  • the storage units are connected in parallel to the AC power circuit 4 by means of power electronics 2a to 2n and a transformer 3a to 3n, which together form the AC / DC converters 20a - 20n of FIG.
  • AC power source 10 Auxiliary Power Unit
  • gas engine of a hybrid vehicle can be used to connect via a
  • Vehicle-owned AC / DC converter 9 and the main DC circuit 6 to charge the storage units of the vehicle via the converter 5.
  • Another converter 21 with inductive pickups can be provided for charging the energy stores from an external, stationary source.
  • FIG. 12 shows details of a part of the circuit shown in FIGS. 10, 11, the same elements bearing the same reference number.
  • the capacitors la, b, c their internal resistances 17a, b, c are shown separately here.
  • the transformers 3a, b, c are connected via power semiconductors 14a, b, c and 15a, b, c to the outputs of the individual capacitors la, b, c, the line semiconductors being controlled to convert the direct voltage of the capacitors into a square-wave alternating voltage reshape.
  • the power semiconductors of all capacitors are driven (in a manner not shown) with the same synchronous signal, so that all transformer terminals can be connected in parallel to lines 4 on the high-voltage side.
  • this circuit has a lower efficiency if only one capacitor is connected per parallel circuit. To the losses to keep it small, the current should be reduced. This means that the terminal voltage must be increased for the same output. This can be achieved if instead of one capacitor la, b, c each with a capacitance C and an internal resistance R, a number n of capacitors with the capacitances C / n and the internal resistances nR are connected in series, n preferably equal to 3 or 4 is.
  • Efficiency calculations averaged for charging / discharging result in a maximum efficiency at 2.5V of approx. 92% for a SCAP and of approx. 97% or over 98% for 2 or 4 SCAPs connected in series.
  • the power circuit formed by the lines 4 forms the primary output of the current storage device, and its alternating current is conducted via the converter 5 into the main direct current circuit 6.
  • FIG. 13 shows a further detailed illustration of the charging / discharging circuit on the power circuit 4.
  • the transformer T1 is operated as a push-pull flow transmitter.
  • a ferrite core can transmit up to 50W at 20kHz in this mode. If, for example, a charging current of 15 A is assumed, a maximum power of 37.5W is transmitted.
  • International-Rectifier's IRFR3706, for example, is used as the power FET 14a, 15a, since it has an R D son of only 9m ⁇ .
  • the components Ri, R 2 , Di and V 3 serve to switch off the FET faster.
  • the FETs are to be controlled with the square-wave voltage (signal BD_ANSTEUER by means of the transformer T 2 (potential isolation).
  • capacitor paths 5 ' are alternatively used for coupling.
  • the switching times for the FETs are 14a and 15a of equal size (average DC voltage is zero) Switch-on delay is such that both FETs are never switched on at the same time.
  • a control circuit in the form of a signal source is preferred as an additional circuit which has a sufficiently low internal resistance to guarantee the edge steepness for the control of the FETs.
  • a CPLD programmable module
  • the signal source has a signal generator, a control for the output stage and an output stage.
  • a signal generator supplies the pulse pattern BD_PG, consisting of two separate control signals (BO and B1), which lead to the H-bridge drivers U1 and U2, for example of the type L6385 from ST-Microlectronics.
  • This module provides the driver signals for the H-bridge (FETs VI to V4), which then control signals BD-ANSTEUER (BD_TAKT_STS_L1 and BD_TAKT_STS_L2) for T 2 (or the capacitance paths) from Figure 13 on the wiring prints of the individual SCAPs delivers.
  • the AC circuit 4 only serves to balance the charge between the energy stores or capacitors connected in series to a DC circuit 25 for charging / discharging, but not as an output for the energy storage.
  • the AC circuit 4 is therefore referred to here as a compensation circuit.
  • This again includes the capacitors la, lb,. , , In, which, in contrast to the previous example, are connected in series and which are connected to the compensation circuit 4 via the AC / DC converter.
  • 17 shows obvious that the terminals of each capacitor in turn via power semiconductors 14a, b; 15a, b and transformer; ⁇ ren 3a, b that the transducers 11a - form n 11, are connected to the off ⁇ same circle.
  • the efficiency corresponds to that of the series circuit.
  • the influence of the compensation circuit in this case depends on the compensation current flowing to the compensation circuit and thus on the application itself.
  • the voltage level also has an influence on the efficiency of the compensation circuit. If there is no voltage difference greater than 0.1V and no greater peak compensation current than 5A under the SCAPs, with a terminal voltage of 2.4V for the SCAP with the lower voltage, an efficiency can only be assumed from the compensation circuit itself, which is greater than 90% ( with the same assumptions as under the second aspect).
  • the energy which is shifted by the compensation circuit is less than 10% of the total energy of the memory. This means that the losses of the compensation circuit in relation to the total energy content are approximately 1% (90% • 10%).
  • the efficiency of the series circuit with the virtual parallel circuit as a compensation circuit has an efficiency that is approximately 1% below that of the pure series circuit lies. It can be described as very good and is demonstrably around 97% for loading or unloading.
  • the virtual parallel connection is used as charge equalization.
  • the function remains the same as explained above for the virtual parallel connection in the second aspect.
  • the power to be transmitted here is significantly smaller. For this reason, other, smaller component types can advantageously also be used for the power transformer and the FETs.
  • the control circuit for the entire SCAP stack remains basically the same here as in the virtual parallel circuit according to FIG. 11 and corresponds to FIG. 14.
  • the compensation circuit can be switched on or off depending on the operating state. This can happen, for example, depending on the direction of the current.
  • the current direction can be determined, sent to the evaluation (see below) and, accordingly, a clock signal can preferably only be sent to the FETs of the virtual parallel connection when charging, because only in this case is there a risk of overvoltage.
  • a clock signal can preferably only be sent to the FETs of the virtual parallel connection when charging, because only in this case is there a risk of overvoltage.
  • SCAP polarity reversal when unloading, because never is discharged down to 0V. In this case, no service would be available at all.
  • Usual discharge depths are 50% to 25% of the maximum SCAP voltage.
  • the compensation mechanism does not always have to be effective, but can be switched on as required.
  • the voltage and temperature monitoring can be set up as explained below for the series connection.
  • a large shift register can be set up for signal evaluation. This is described in parallel and read out serially.
  • the signals for reading out the shift register can be generated by an evaluation unit and the data can be evaluated there. If an overvoltage or overtemperature is detected, the evaluation sends the corresponding Failed to disconnect the SCAP stack from the DC link to the DC / DC converter.
  • the evaluation begins as follows. First you put so many logical '1' in the register that all flip-flops have the logical value '1'. Then the 'enable' signal will ensure that if an overvoltage or overtemperature has occurred on a SCAP, the corresponding D flip-flop is reset and thus has a logical '0' as value. Then the data written in parallel in the register are read out serially and at the same time logical '1' is written again. The data are available for evaluation at a clock frequency of 9600Hz and 240 SCAPs per stack within 50ms. This means that the signal for switching off the DC / DC converter can be initiated quickly enough. In addition, the evaluation has information on how often a SCAP had an overvoltage, and can thus inform the service technician which SCAPs are to be replaced. This evaluation or the collection of the
  • Overvoltage and overtemperature signals are shown in Figure 18 and can also be processed in a higher-level control system (e.g. as in the invention by means of CAN bus) for protection and diagnostic purposes.
  • a higher-level control system e.g. as in the invention by means of CAN bus
  • the aim of the mechanical arrangement must be to place all the components that are necessary for wiring the SCAP on a printed circuit board that is not larger than the base area of the SCAP. It is planned to set up charge balancing on the top layer and voltage monitoring on the bottom layer.
  • the necessary terminals should be arranged on the top layer.
  • the printed circuit board should be a circle and have a diameter of 50mm, or a hexagon on the Space of the SCAPs finds space.
  • the SCAPS usually have radial connections at the top.
  • the power circuit is implemented with copper bars or preferably applied directly to the printed circuit board using special processes.
  • SCAPs can also be connected with axial, lateral connections (FIGS. 23a-d).
  • the following four solutions are available in order to be able to tap the voltage U scap :
  • the SCAP manufacturer will provide a construction for this purpose which also makes the connection on one side available as control line 30 on the other side ( Figure 23a).
  • this line can also be provided constructively as line 31 externally of the SCAPs (FIG. 23b).
  • two series SCAPs 32 could always be connected (FIG. 23c).
  • the electronics 33 are placed along the SCAPs, with which the two connections can be tapped (FIG. 23d).
  • Preferred in the constructive implementation of the second and third aspects of the invention is a print layout which is designed such that low-cost solutions with parallel R networks (FIG. 7) or Z-diode circuits (FIG 8) are possible. This leads to a range of circuits that can be used for any application without additional engineering effort and at the same time remains very economical.
  • the solution of the invention according to aspect two and three also includes the control of short circuits and interruptions of the SCAPs (described in "V. Harri: Concept for Control of SCAP Interruptions, Version pavll021, HTA-Luzern, CH-6048 Horw").
  • Hybrid and electric vehicle, golf vehicle, elevator, welding machine, UPS systems and emergency power groups starter batteries (on-board battery for cars, especially new 42V on-board battery technology, as well as starter batteries for large diesel units), engine starters (jets), cordless tools, Flashlight, exit signaling and emergency lighting elements, emergency lighting, site flashing lamp, remote control of devices, portable (cordless) telephone (radio telephone), PSA (person search system), clock, digital multimeter measuring device, calculator, mobile household appliances, toys, applications in the computer area and other battery and battery-powered applications.
  • starter batteries on-board battery for cars, especially new 42V on-board battery technology, as well as starter batteries for large diesel units
  • engine starters (jets) cordless tools
  • Flashlight Flashlight
  • exit signaling and emergency lighting elements emergency lighting, site flashing lamp
  • remote control of devices portable (cordless) telephone (radio telephone), PSA (person search system), clock, digital multimeter measuring device, calculator, mobile household appliances, toys, applications in the computer area and other battery and battery-powered applications.

Abstract

Zur Ladung/Entladung von Energiespeichern (1a, 1b ... 1n) vorzugsweise Superkapazitäten (Ultrakapazitäten), werden diese in Parallelschaltung über eigene AC/DC-Wandler (20) an einen Wechselstromleistungskreis (4) geschaltet. Dieser kann auch bei einer Serieschaltung der Speicher als Ausgleichskreis dienen.

Description

Stromspeicheranlage mit Batterien und Kondensatoren, insbesondere Superkapazitäten
Hintergrund
Die Erfindung betrifft eine Anlage, in welcher elektrische Energie in Speichermitteln, welche Batterien und/oder Kondensatoren sein können, gespeichert wird.
Stand der Technik
Solche Anlagen verwenden die eine relativ hohe Energiedichte aufweisenden Batterien, welche aber kaum ohne Schaden grosse Leistungen aufnehmen oder abgeben können, in erster Linie zur Aufnahme und Abgabe einer im wesentlichen konstanten, nicht allzu hohen Grundleistung, wodurch ein guter Wirkungsgrad und eine relativ lange Lebensdauer der Batterien gewährleistet wird. Gleichzeitig werden Kondensatoren, insbesondere solche des neuen, als Superkapazitäten (SCAP) bezeichneten Typs eingesetzt, um kurzzeitige Leistungsspitzen aufzubringen oder aufzunehmen. Kombinierte Speicheranlagen dieser Art (Super Accu- mulator Module, SAM, welcher Begriff vom Anmelder einge- führt worden ist) , und die auch Gegenstand der CH-Patent- anmeldung Nr. 1633/97 bilden, sollen im folgenden als hybrid bezeichnet werden. Sie verlangen entsprechende, in der Regel elektronische- .Schaltungen, um das Laden und Entladen ihrer Speicherelemente zu steuern. Wenn eine hy- bride Anlage beispielsweise als Stromquelle in einem elektrisch angetriebenen Fahrzeug eingesetzt wird, werden die Speicherelemente so geschaltet werden, dass der Strom für eine gleichmässige Fahrt durch die Batterien geliefert wird, während die Kondensatoren die für kurzzeitige starke Beschleunigungen benötigte Leistung aufbringen. Ebenso werden die Batterien bei längeren Talfahrten, sowie fallweise an ortsfesten Ladestellen mit verhältnismä- ssig kleiner Leistung aufgeladen, während die Kondensatoren etwa die bei scharfem Bremsen verfügbaren Leistungsspitzen aufnehmen können. Einen Überblick über die Anwendung von SCAPs in SAMs gibt der Artikel von V.V. Harri, Superkapazitäten revolutionieren Energiespeicher, Bulletin SEV/VSE 1/1999, S. 25-31, ferner die PSEL-Studie G154, Anwendungspotential von Superkapazitätenspeichern SAM, Juli 2000, HTA-Luzern, Horw, Schweiz, (PSEL = Projekt- und Studienfonds der Elektrizitätswirtschaft) . Die Arbeitsteilung zwischen den Speieherelernenten verlangt eine entsprechende Anordnung der Speicherelemente sowie eine Schaltung, welche deren Auf- und Entladung überwacht und steuert. Dabei müssen Parameterabweichungen der Speicherelemente (Bauteilunterschiede, altersabhängige Vari- anz, Temperaturdrift usw.) in Betracht gezogen werden. Ausserdem müssen weitere Nebenbedingungen wie etwa das Erzielen eines guten Wirkungsgrades beim Auf- und Entladen der Speicherelemente, das Vermeiden von Überspannungen und Umpolung, der Beschaltungsaufwand, die Modulari- tat des Schaltungsaufbaues, seine Betriebssicherheit und anderes mehr berücksichtigt werden. Auch bei einem Ladungsausgleich zwischen Speicherelernenten muss eine Überspannung und ein Umpolen vermieden werden. Bei Kondensatoren ist die Klemmenspannung zudem nicht konstant. Die Parallelschaltung von Seriensträngen
(Fig. 1) kann als die einfachste Art der Beschaltungsva- rianten betrachtet werden. Die Anzahl in Serie geschalteter Batterien muss nicht identisch sein mit der Anzahl SCAPs. Dies gilt auch für die Spannung der jeweiligen Se- rienschaltung. Durch die verwendete Leistungselektronik ist sichergestellt, dass die AusgangsSpannung konstant bleibt. Diese Schaltungsvariante weist aufgrund des bei gleicher Leistung kleinen Stromes einen sehr grossen Wirkungsgrad auf. Sie hat allerdings einige gravierende Nachteile. Fällt in dieser Schaltung ein Element aus und produziert einen Unterbruch, so steht der ganze Stapel dem Verbraucher nicht mehr zur Verfügung. Produziert ein Element einen Kurzschluss, so wird die Gesa tSpannung nun auf (n-1) Elemente verteilt, was die Gefahr von Überspannungen (höhere Klemmenspannung) der Elemente zur Folge hat. SCAPs vertragen aber keine Überspannungen und müssen somit überwacht werden. Erschwerend kommt dazu, dass eine Streuung der Innenwiderstände und Kapazitäten zu erwarten ist, die zu einem divergieren der Klemmenspannungen führen kann.
Verwendet man eine Ladungsausgleich-Einrich- tung oder eine Spannungssymmetrierung (z.B. T. Dietrich, Richtige Beschaltung von UltraCaps, Siemens Components, Juni 99) wirkt man diesem Problem entgegen. Siemens empfiehlt dazu jedem SCAP einen Symmetrierwiderstand parallel zu schalten, oder, in bestimmten Zeitabständen, eine kurzzeitige Zwangssymmetrierung vorzunehmen. Das Frauenhofer-Institut in Freiburg schlägt einen Ladungsausgleich vor, der nachfolgend erwähnt wird.
Eine weitere bekannte hybride Schaltung, welche diese Ziele verfolgt, ist beispielsweise der in A. Rufer, H. Ravokatrasolofo: "Static Converter for co ple- mentary energy storage with battery and supercapacitor" , Proceedings EVS-16, Sept. 1999, beschriebene Vierquadranten Drosselwandler (Figur 2) . Der Vierquadranten Drosselwandler erlaubt es, durch gezieltes Takten der Schaltele- mente die Leistungsaufnahme und Abgabe zu steuern. Diese Schaltung erlaubt den Einsatz verschiedener Speichertechnologien. Die Ausgangsspannung kann durch Anpassen des Pulsmusters konstant gehalten werden. Diese Schaltung ist indes bei einer grossen Anzahl Kondensatoren und/oder Batterien sehr aufwendig.
Eine weitere bekannte Schaltung ist die Parallelschaltung mit Belastungsregelung (Fig. 3) . Bei dieser Variante können die Energiespeicher je nach ihren Parametern geschützt werden. So ist z.B. für die Batterie eine Leistungsbegrenzung realisierbar, und es entsteht ein Energiespeicher, der sowohl eine hohe Leistungsdichte, wie auch eine hohe Energiedichte hat. Mit diesen Ele- menten kann ein modularer, dem Verbraucher angepasster Speicher aufgebaut werden.
In der erwähnten Serieschaltung wird allen Elementen die gleiche Ladungsmenge zugeführt oder entnom- men, dies kann bei Parameterstreuung zu Überspannung oder gar Umpolung des schwächsten Elementes führen. Solche Zustände sind durch Ausgleichsschaltungen zu vermeiden. Im folgenden wird kurz auf verschiedene Arten von Ladungs- ausgleichsschaltungen eingegangen. Die Benennung solcher Schaltungen, die das
Frauenhofer-Institut für Solare Energiesysteme, Freiburg, Deutschland, entwickelte sind von "CHarge EQualizer" und der Art (induktiv, kapazitiv) abgeleitet. Dies sind C- CHEQ, L-CHEQ und T-CHEQ. Die hier beschriebenen AusgleichsSchaltungen können prinzipiell für SCAPs wie auch Batterien verwendet werden. Die als C-CHEQ bezeichnete und in H. Schmidt, C. Siedle: "Der CHarge Equalizer - ein System zum optimalen Betrieb vielzelliger Batterien" Frauenhofer-Institut für Solare Energiesysteme, Freiburg (D) beschriebene Schaltung, bei welcher die in Serie angeordneten Kondensatoren via einem Multiplexer parallel zu einem oder mehreren Ausgleichskondensatoren geschaltet werden, ist in Figur 4 gezeigt. Auch diese Lösung verlangt einen verhältnis äs- sig hohen Aufwand an Datenverarbeitung und an Hardware. Sie ist mit einer, als T-CHEQ bezeichneten, Variante (Figur 5) vergleichbar, bei welcher die einzelnen Speicherelemente transformatorisch verkoppelt sind, was einen hohen Ausgleichstrom auf Kosten eines grossen Material- aufwandes gestattet. Eine dazu ähnlich Schaltung ist in N.H. Kutkut, M. Divan, W. Novotny: "Charge Equalization for Series Connected Battery Strings", IEEE Transaction on industry application, Mai/Juni 1995 vorgeschlagen.
Bei der als L-CHEQ bezeichneten Variante wird jedem SCAP ein DC/DC-Wandler parallel geschaltet und auf der Sekundärseite über einem Ausgleichskreis verbunden. Diese DC/DC-Wandler können bei Bedarf selektiv aktiviert werden. Diese SchaltungsVariante benötigt allerdings einen sehr grossen Hardwareaufwand. Sie hat den grossen Vorteil, dass der Ausgleichsstrom beeinflussbar ist, und eignet sich deshalb vor allem für Batterien mit grosser Kapazität (Figur 6) . Der Vollständigkeit halber sei noch die in obenerwähntem Dokument von Schmidt und Siedle empfohlene Beschaltung der in Serie geschalteten Speicherelemente mit parallel dazu angeordneten sogenannten Sy - metrierwiderständen erwähnt, in denen jedoch ein Dauer- ström fliesst, was eine Dauerverlustleistung zur Folge hat. Es findet also nur bedingt ein Ladungsausgleich statt. Der grosse Vorteil des minimalen Aufwandes macht aber nur für wenig beanspruchte Anwendungen Sinn, die lange Ruhephasen aufweisen, wie z.B. Notstrom-Einrich- tungen. Hier können die Widerstände genügend hochohmig ausgelegt werden (Figur 7) .
Erwähnenswert ist auch die mit Figur 7 vergleichbare Schaltung mit Zener-Dioden (Z-Dioden) gemäss Figur 8. Hier findet nur eine Konstanthaltung der maxima- len Spannung statt, nämlich dann, wenn die Zener-Spannung erreicht wird. Diese Schaltung bewerkstelligt also keinen eigentlichen Ladungsausgleich, sondern funktioniert als Bypass für den Hauptstromfluss . Die in Verlustleistung umgewandelten Überschussladungen führen dann indirekt zu ausgeglichenen Spannungen. Allerdings funktioniert dies immer nur bei vollgeladenen SCAPs . Die Zenerdioden können geeigneterweise über mehreren SCAPs zu liegen kommen, womit die bekannte, temperaturkompensierende Kombination von mehreren in Serie geschalteten Z-Dioden mit Uz grös- ser und kleiner als 6V angewendet werden kann. Der grosse Vorteil ist auch hier die Einfachheit, welche auf Kosten der nur bedingten Einsetzbarkeit geht.
Ferner nimmt die "aktive Ausgleichsschaltung" gemäss A. Rufer, Electronique, Februar 2000, Nr. 100, s. 81 ff (Figur 9) jeweils einen Ladungsausgleich zwischen benachbarten SCAPs vor. Somit ist sie sehr leicht kaska- dierbar. Dieser Ausgleich wird zwischen allen benachbar- ten SCAPs eingesetzt und sorgt so für gleiche Klemmenspannungen aller SCAPs. Um zu ermitteln, welche zwei SCAP-Spannungen auszugleichen sind und in welche Richtung dies geschehen soll, muss jede Klemmenspannung gemessen, und ein entsprechendes Taktsignal an die Ausgleichsschaltung gesandt werden. Diese Datenerfassung ist sehr aufwendig und erfordert eine hohe Rechenleistung, die diese Daten für einen ganzen SCAP-Stapel verarbeiten kann. Diese Beschaltung bietet den Vorteil, dass gezielt zwei SCAP in einer bestimmten Richtung ausgeglichen werden können. Liegen aber nun zwei SCAPs mit gegenüberliegenden Grenzwerten mehrere Positionen auseinander, so müssen ebenso viele Ladungsumlagerungen vorgenommen werden.
Darstellung der Erfindung
Ziel der Erfindung ist es, die den bekannten Lösungen anhaftenden Mängel zu vermeiden, wobei insbesondere der Aufwand für die nötige Datenverarbeitung (oft als "Intelligenz" bezeichnet) niedrig gehalten wird und die mit einzelnen Kondensatoren oder Kondensatorgruppen verbundene Schaltungen kaskadierbar, d.h. gleich ausgeführt sind. Zudem soll der Ladungsausgleich zwischen einzelnen Speicherelementen direkt vom Ausgangs- zum Ziel- Speicher erfolgen, um zusätzliche Verluste zu vermeiden. Um diese Ziele zu erreichen, ist die Erfindung, wie in den Hauptansprüchen beschrieben, definiert.
Eine derartige SCAP-Beschaltung sorgt dafür, wie dies teilweise auch bei Batterien der Fall ist, dass keine unerlaubten Zustände auftreten können. Das bedeutet für SCAPs, dass die Klemmenspannungen aller in einem SCAP-Modul, ob diese nun in Serie geschaltet sind oder eine andere Beschaltungsart gewählt wird, keine Überspannung und keine Umpolung aufweisen. Im Weiteren ist der Wirkungsgrad der Schaltungen hoch und die Vorteile der SCAPs - sprich Leistungsdichte - werden möglichst gut genutzt. Parameterstreuungen (z.B. herstellungsmässig, al- tersmässig, temperaturabhängig bedingte Streuungen) sollen beherrscht werden bzw. unschädlich gemacht werden. Zu diesen technischen Anforderungen ist auch die Realisation von grosser Bedeutung: Es ist ein grosser zusätzlicher Hardwareaufwand zu vermeiden. Die Zuverlässigkeit soll hoch und die Kosten sollen niedrig sein. Weiter soll die Beschaltung platzsparend realisiert werden.
Um diese Ziele zu erreichen, ist darauf geachtet worden, dass möglichst wenig Intelligenz zum Be- treiben der Schaltung notwendig ist. Die Schaltungen wiederholen sich pro SCAP oder SCAP-Gruppe (Kaskadierbar- keit) und können dadurch immer gleich ausgeführt werden. Bei einem Ladungsausgleich ist von bedeutendem Vorteil, dass der Ladungsausgleich direkt erfolgt, das heisst die Energie wird direkt vom Ausgangs- zum Zielspeicher verlagert. Somit werden zusätzliche Verluste vermieden.
Die Erfindung lässt sich in drei Aspekte gliedern, wobei der zweite und dritte Aspekt sehr verwandt miteinander sind (beide können als "Virtuelle Par- allelschaltung" bezeichnet werden) .
Der erste Aspekt der vorliegenden Erfindung ist eine überwachte Serieschaltung der Speicherelemente.
Zweiter Aspekt: Werden die Energiespeicher nicht in Serie geschaltet, so muss die Schaltung dafür sorgen, dass die Klemmenspannungen ausgeglichen sind. Gemäss einem zweiten Aspekt der Erfindung wird dazu eine "virtuelle Parallelschaltung" als Leistungsbeschaltung geschaffen. Sie hat die Vorteile, dass die SCAPs je nach ihrem Leistungsvermögen belastet werden. Bei richtiger Auslegung der Leistungselektronik kann weder eine Überspannung noch ein Umpolen der Elemente erfolgen. Ebenso ist es mit einer Anpassung der Beschaltung möglich, Energiespeicher verschiedener Technologien (auch Batterien) in demselben Speichersystem zu verwenden. Als weiterer Vorteil gilt die geringe Störanfälligkeit, da der Speicher auch weiterhin zur Verfügung steht, wenn Speicherelemente oder deren Leistungselektronik ausfallen. Damit die AusgangsSpannung konstant gehalten werden kann, ist das Pulsmuster für die Leistungselektronik anzupassen. Es können hier keine gefährlich hohen Spannungen auftreten. Dritter Aspekt: Wird eine Serieschaltung verwendet, so ist, wie oben schon erwähnt, eine Ausgleichsschaltung notwendig. Die Ausgleichsschaltung gemäss der Erfindung ermöglicht es, innerhalb kurzer Zeit die Klemmenspannungsdifferenzen in einem SCAP-Modul automatisch und ohne grossen Hardware-Aufwand auf ein bestimmtes ΔU zu reduzieren. Ein dritter Aspekt der vorliegenden Erfindung ist daher die "virtuelle Parallelschaltung" nur als Ausgleichsschaltung bei einer Serieschaltung der Speicherelemente . Wird die virtuelle Parallelschaltung als Ausgleichsschaltung verwendet, so werden die seriegeschalteten SCAPs zusätzlich zum Leistungskreis über eine Leistungselektronik potentialgetrennt parallel geschaltet. Dies bewirkt, dass ein permanenter und direkter Ladungs- ausgleich stattfindet. Das heisst, die SCAPs mit hoher Klemmenspannung geben Energie an den Ausgleichskreis ab, jene mit tiefer Klemmenspannung nehmen Energie auf. Somit wird kein unnötiges Zwischenspeichern der Energie vorgenommen. Es ist keine Intelligenz nötig und die Schaltung kann beliebig kaskadiert werden.
Die Verwandtschaft zum zweiten Aspekt der Erfindung zeigt sich insofern, als der zusätzliche Ausgleichspfad beim dritten Aspekt dem Leistungspfad des zweiten Aspekts entspricht, womit dort der Ladungsaus- gleich direkt über den Hauptstromkreis erfolgt.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen Im Folgenden sollen die Erfindungen anhand von Ausführungsbeispielen und mit Hilfe der Zeichnungen näher erläutert werden. Es zeigen Figuren 1-9 die erwähnten Lösungen für Lade/ Entladeschaltungen und Ausgleichsschaltungen bei der Serieschaltung von Speichern gemäss Stand der Technik.
Figur 10 ein Prinzipschema einer Ausführungs- form gemäss dem zweiten Aspekt der Erfindung, bei welcher die virtuelle Parallelschaltung als Lade-/Entlade-Schal- tung verwendet wird;
Figur 11 eine Übersichtsdarstellung eines Fahrzeug-Hybridantriebes mit einer Einrichtung nach Figur 10;
Figur 12 ein detaillierteres Schema der in Figur 10 verwendeten, sogenannten virtuellen Parallelschaltung;
Figur 13 eine noch detailliertere Darstellung der Lade-/Entladeschaltung;
Figur 14 eine Darstellung der Ansteuerschaltung;
Figur 15 ein Prinzipschema einer Ausführungsform gemäss dem dritten Aspekt der Erfindung; Figur 16 eine Darstellung der Einrichtung von
Figur 15 im Zusammenhang mit einem Fahrzeug-Hybridantrieb;
Figur 17 eine detailliertere Darstellung der Einrichtung zum Energieausgleich der Figuren 15 und 16; Figur 18 die Auswertung einer Spannungs- und
Temperaturüberwachung;
Figur 19 eine Serieschaltung der Energiespeicher gemäss dem ersten Aspekt der Erfindung in Verbindung mit einem Fahrzeug-Hybridantrieb; Figur 20 die Spannungsüberwachung mit erster
Überwachung von einzelnen SCAPs und zweiter Überwachung einer Gruppe von SCAPs;
Figur 21 eine Auswertschaltung zu Figur 20; und Figur 22 die zweite Spannungsüberwachung zu
Figur 20. Figuren 23a-d zeigen konstruktive Lösungen für axiale SCAP-Anschlüsse.
Wege zur Ausführung der Erfindungen
Die den erwähnten Stand der Technik darstellenden Figuren 1 bis 9 zeigen die entsprechenden Schaltungen in schematischer Form mit Kondensatoren und/oder Batterien als Energiespeicher. Es wird zunächst als erster Aspekt die reine
Serieschaltung gemäss der Erfindung beschrieben, bei der eine Spannungsüberwachung und allenfalls eine Temperaturüberwachung erfolgt. Figur 19 zeigt nur ein SCAP-Modul bei einem Fahrzeugantrieb, wobei natürlich bei einem sol- chen Antrieb in der Regel mehrere Module, auch kombiniert mit Batterien, vorgesehen sind (SAM-Module) .
So können z.B. 10 SAM-Module verwendet werden. SAM steht für "Super Accumulator Modul", was eine Kombination von Superkapazitäten und herkömmlichen Batte- rien ist, was auch den Gegenstand der CH-Patentanmeldung Nr. 1633/97 bildet. Diese Kombination hat den Vorteil von hoher Leistungs- und hoher Energiedichte. Der Anteil der beiden Speichertechnologien innerhalb von SAM kann variabel sein. Hier wird zur Vereinfachung ein Modul, der nur aus SCAPs besteht, gezeigt. Stellvertretend für alle 10 SAM-Module, die eingesetzt werden, ist hier nur ein SAM- Modul angedeutet.
Die Abnehmer 1 bis n der induktiven Leistungsübertragung (IPT = Inductive Power Transfer) 21 sind alle in Serie geschaltet. Die Synergienutzung einer IPT in diesem System ist ein bevorzugter Teil der Erfindung. Die IPT selber ist von herkömmlicher Bauweise (z.B. eine IPT der Fa. Wampfler AG, Schweiz) . Diese IPT dient zum Aufladen der Energiespeicher (SAMs) des Antriebes, insbesondere eines Fahrzeugantriebes, wenn dieser nicht in Betrieb ist. Die gesamte Energie wird mit demselben Gleichrichter in den Zwischenkreis 6 und anschliessend mittels Abwärtswandler 5 in die SCAPs la-ln gespiesen. Dabei ist es nötig, dass jeder SCAP mit einer Spannungsüberwachung beschaltet wird. Diese ist gemäss Figur 20 ausgeführt . Dabei hat jeder einzelne SCAP eine Maximal- spannungs-Überwachung 22-25 der Einzel-SCAP-Klemmenspan- nung gegenüber den Referenzwerten Uref 1...4-
Diese sendet eine Meldung an eine Logik, die wiederum an ein Bus-System, z.B. an einen CAN-Bus Knoten, meldet, welcher SCAP eine Überspannung aufweist. Tritt an irgend einem SCAP eine Überspannung auf, wird das SCAP- Modul via CAN-Bus über die Leittechnik bzw. den Abwärts- wandler vom Zwischenkreis getrennt, oder es wird der massgebende Stromsollwert reduziert bis gegebenenfalls mehrere SCAPs ansprechen, was erst dann zu einer Abschaltung führen kann. Die Spannungsüberwachung verfügt über eine Hysterese, die ein zu rasches Ein- und Ausschalten des DC/DC-Wandlers, der die Trennung vom Zwischenkreis realisiert, verhindert. Reagiert dieser Mechanismus nicht, so wird die Energie eines Viererpakets bei Auftreten einer Überspannung am 4er SCAP-Pack (Vergleich mit Uref B und zünden des Transistors Q) über einen Parallelwiderstand RB in Wärme umgesetzt. Die Auslegung von RB kann dabei so erfolgen, dass er gerade auch als Bremswider- stand dient, wenn z.B. bei längerer Talfahrt keine Speicherkapazität mehr frei ist. Anstelle der Überwachung 28 von 4 SCAPs kann die zweite Spannungsüberwachung natürlich auch eine andere Anzahl SCAPs, z.B. 2 bis 6 SCAPs überwachen . Im folgenden wird die Ausführung der Spannungsüberwachung genauer erläutert.
Für die Einzelspannungsüberwachung wird beispielsweise ein Voltage-Detector der S-805-Serie des Herstellers Seiko verwendet. Dieser Baustein benötigt keine eigene Speisung und hat einen Open-Drain Ausgang. Er wird oberhalb der Spannungsschwelle von 2V hochohmig. Mit einem Optokoppler wird das Signal potentialgetrennt an die Logik weitergeleitet, die z.B. einen programmierbaren Logikbaustein (GAL) 26 (Figur 21) umfasst.
Die von der Spannungsüberwachung erzeugten Signale, sowie die Signale einer Temperaturüberwachung, werden hier eingesammelt und von der Logik, die in Figur 21 genauer dargestellt ist, über den Ausgang "DSOUT" an ein Bus-System, beispielsweise den GAN-Knoten, weitergeleitet, wenn die entsprechende Information gewünscht wird. Jeder SCAP im vorhandenen SCAP-Modul hat eine
Adresse in Form einer fortlaufenden Nummer. Über den seriellen Eingang "DSIN" des Schieberegisters werden die Adressen der SCAPs, deren Werte von Interesse sind, eingelesen. Das GAL vergleicht die empfangene Adresse mit den Adressen der von ihm verwalteten SCAPs, und leitet die Zustände bei Übereinstimmung via "DSOUT" an den CAN- Knoten.
Funktioniert der oben aufgezeigte Mechanismus nicht, so ist mit der Spannungsüberwachung einer SCAP- Gruppe, die in Figur 22 gezeigt ist, z.B. für vier SCAPs, eine weitere Sicherheit vorhanden. Übersteigt die Eingangsspannung dieser Schaltung die vierfache SCAP-Nenn- spannung so wird der Strom über die Leistungswiderstände R*3 umgeleitet. Diese Widerstände können je nach Lei- stungsauslegung in Fahrzeugen als Bremswiderstand funktionieren, wenn die Speicher voll sind und eine längere Talfahrt ansteht.
Die Temperaturüberwachung ist im obigen Prinzipschema nicht enthalten. Sie ist z.B. ebenfalls für je- weils vier SCAPs realisiert, und gibt eine Meldung bei erhöhter Temperatur und bei Übertemperatur an die Logik weiter.
Die SCAPs werden mit Kupferschienen in Serie geschaltet. Auf einer Leiterplatte befindet sich die Spannungsüberwachung inkl. der zusätzlichen Logik für die CAN-Anbindung und die Temperaturüberwachung. Es wird be- vorzugt eine Leiterplatte für jeweils vier SCAPs realisiert.
Auf einer zweiten Ebene sind die Leistungswiderstände mit den nötigen Leistungshalbleitern pla- ziert. Sie ermöglichen das Verheizen der Energie bei Überspannung an einer Gruppe von SCAPs .
Figur 10 zeigt in stark vereinfachter Weise den zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung, bei wel- ehern die Energiespeicher, die als SCAPs la, lb, lc ... In dargestellt sind, in Parallelschaltung an einen Wechselstrom-Leistungskreis 4 geschaltet sind, über welchen die Ladung/Entladung der Energiespeicher erfolgt, wobei jeder SCAP über einen AC/DC-Wandler 20a-20n an den Leistungs- kreis angeschlossen ist. Der Leistungskreis 4 ist ferner über einen weiteren AC/DC-Wandler an einen nicht weiter dargestellten Gleichspannungskreis 6 angeschlossen. Durch die gezeigte virtuelle Parallelschaltung ergeben sich die vorstehend bereits genannten Vorteile. Bevorzugterweise werden jeweils mehrere SCAPs in Serie an jeden AC/DC-Wandler angeschlossen, bevorzugterweise 3 oder 4 SCAPs in Serieschaltung. Dies ergibt einen verbesserten Wirkungsgrad, da der Wirkungsgrad der virtuellen Parallelschaltung bei niederen Klemmenspannun- gen (< 5V) elativ schlecht ist.
Ist nur ein SCAP pro virtuelle Parallelschaltung angeschlossen, so kann am SCAP keine Überspannung anliegen, solange die maximale Spannung im Leistungskreis nicht überschritten wird. Ebenso kann ein einzelner SCAP nicht umgepolt werden. Werden zwei oder mehrere SCAPs pro virtuelle Parallelschaltung in Serie geschaltet, so tritt die Überspannungsproblematik-Problematik zwar grundsätzlich auf, die Parameterdifferenz von zwei SCAPs werden aber durchschnittlich nicht so gross sein, wie die maxi- male Differenz bei z.B. 240 SCAPs. Somit werden die Klemmenspannungen bei nur zwei, drei oder vier SCAPs weniger auseinander laufen. Da nur die Amplitude des Kreises 4 zu überwachen ist, ist die Spannungsüberwachung sehr einfach. Dies unter der Bedingung, dass pro virtuelle Parallelschaltung nur ein SCAP angeschlossen wird. Sind mehrere SCAPs pro virtuelle Parallelschaltung in Serie geschaltet, so kann, wie schon erwähnt, eine Überspannung auftreten. Es ist aber fraglich, ob in diesem Fall eine Spannungsüberwachung an jedem einzelnen SCAP überhaupt nötig ist, da der Speicher nach dem Ausfall eines Teils trotzdem noch ver- fügbar ist. Wird nur ein SCAP an eine virtuelle Parallelschaltung angeschlossen, so ist es egal, welche Kapazi- täts- und Innenwiderstandswerte dieser Typ hat. Es können verschiedene SCAPs verwendet werden, was einen zusätzlichen Vorteil darstellt. Sind mehrere SCAPs pro virtuelle Parallelschaltung in Serie verwendet, so müssen die Anforderungen der Serieschaltung von den SCAPs erfüllt werden, die an derselben virtuellen Parallelschaltung angeschlossen sind. Es können beliebig viele SCAPs mit der virtuellen Parallelschaltung zu einem Modul verschaltet werden. Somit ist die Modularität gewährleistet. Die Zuverlässigkeit des gesamten Speichers ist verglichen mit einer Serieschaltung der Speicher sehr hoch. Zudem hat der Ausfall eines SCAPs ausser der Verringerung der Spei- chergrösse keinen Einfluss auf den Energiespeicher. So- bald das Taktsignal von der Signalquelle an die virtuellen Parallelschaltungen unterbrochen ist, ist keine höhere Spannung als die Klemmenspannung der SCAP mehr vorhanden, was eine grosse Sicherheit für Personen ergibt. Sind n SCAPs in Serie geschaltet, so beträgt die maximale Spannung n * Unenn. Somit sind keine grossen Spannungen mehr vorhanden.
Die Figur 11 zeigt schematisch eine Verwendung der Einrichtung von Figur 10, die beim Antrieb eines Hybrid- oder Elektro-Fahrzeuges verwendet werden kann, wobei in der Regel eine Vielzahl der Schaltungen von Figur 10 eingesetzt werden, in der Figur 11 aber nur eine dargestellt ist. In der Figur 11 bezeichnen die Ziffern la bis In wiederum eine Anzahl von Speichereinheiten, von denen jede einen oder mehrere Kondensatoren, in der Regel als SCAP bezeichnete Hochleistungskapazitäten umfasst. Die Speichereinheiten sind mittels je einer Leistungselektronik 2a bis 2n und einem Transformator 3a bis 3n, die zusammen die AC/DC-Wandler 20a - 20n von Figur 10 bilden, parallel an den Wechselspannungs-Leistungskreis 4 angeschlossen. Dieser ist über einen bidirektional arbeiten- den AC/DC-Wandler 5 mit dem Haupt-Gleichstromkreis 6 verbunden, von dem aus über einen DC/AC-Wandler 7 beispielsweise der Motor 8 eines (nicht dargestellten) Fahrzeuges angetrieben werden kann. Eine Wechselstromquelle 10 (APU = Auxiliary Power Unit) , z.B. der Gasmotor eines Hybrid- fahrzeuges, kann verwendet werden, um über einen zum
Fahrzeug gehörenden AC/DC-Wandler 9 und den Haupt-Gleichstromkreis 6 die Speichereinheiten des Fahrzeuges über den Wandler 5 aufzuladen. Ein weiterer Wandler 21 mit induktiven Abnehmern kann zur Ladung der Energiespeicher aus einer externen, stationären Quelle vorgesehen sein.
Figur 12 zeigt Einzelheiten eines Teiles der in Fig. 10, 11 dargestellten Schaltung, wobei gleiche Elemente dieselbe Kennziffer tragen. Zusätzlich zu den Kondensatoren la, b, c sind deren innere Widerstände 17a, b, c hier bildlich getrennt dargestellt. Die Transformatoren 3a, b, c sind über Leistungshalbleiter 14a, b, c und 15a, b, c an die Ausgänge der einzelnen Kondensatoren la, b, c angeschlossen, wobei die Leitungshalbleiter gesteuert sind, um die Gleichspannung der Kondensatoren in eine rechteckför ige Wechselspannung umzuformen. Dabei werden die Leistungshalbleiter aller Kondensatoren (in nicht gezeigter Weise) mit demselben synchronen Signal angesteuert, so dass alle Trafoklemmen an die Leitungen 4 auf der Oberspannungsseite parallel angeschlossen werden können. Diese Schaltung weist - wie erwähnt - einen geringeren Wirkungsgrad auf, wenn nur ein Kondensator pro Parallelschaltung angeschlossen wird. Um die Verluste klein zu halten, sollte der Strom reduziert werden. Dies bedeutet, dass bei gleicher Leistung die Klemmenspannung erhöht werden muss. Dies kann erreicht werden, wenn an Stelle je eines Kondensators la, b, c mit einer Kapazität C und einem Innenwiderstand R eine Anzahl n von Kondensatoren mit den Kapazitäten C/n und den Innenwiderständen n-R in Serie geschaltet werden, wobei n bevorzugterweise gleich 3 oder 4 ist. Für das Laden/Entladen gemittelte Wirkungsgradberechnungen ergeben einen maximalen Wir- kungsgrad bei 2.5V von ca. 92% bei einem SCAP und von ca. 97 % bzw. über 98 % bei 2 bzw. 4 in Serie geschalteten SCAPs .
Dafür und für die nachfolgenden Betrachtungen wird exemplarisch von folgenden Annahmen ausgegangen: SCAP mit Umax =2.5V, 800F und Innenwiderstand 2.5m Ohm.
In dieser Ausführungsform der Erfindung bildet, wie aus Figur 11 ersichtlich, der durch die Leitungen 4 gebildete Leistungskreis den primären Ausgang des Strom-Speichers, und sein Wechselstrom wird über den Wandler 5 in den Haupt-Gleichstromkreis 6 geleitet.
Figur 13 zeigt eine weiter detaillierte Darstellung der Lade-/Entladeschaltung am Leistungskreis 4. Der Transformator Tl wird als Gegentaktdurchflussübertra- ger betrieben. Ein Ferritkern kann in dieser Betriebsart bis zu 50W bei 20kHz übertragen. Wird z.B. ein Ladestrom von 15 A angenommen, so wird eine maximale Leistung von 37.5W übertragen. Als Leistungs-FET 14a, 15a kommt z.B. der IRFR3706 von International-Rectifier zum Einsatz, da dieser ein RDson von nur 9mΩ aufweist. Die Bauteile Ri, R2, Di und V3 dienen dazu, den FET schneller auszuschalten. Die Ansteuerung der FETs soll mit der Rechteckspannung (Signal BD_ANSTEUER mittels des Transformators T2 (Potentialtrennung) realisiert werden. Bei einer bevorzugten Ausführung der Erfindung wer- den zur Einkopplung alternativ Kondensatoren-Pfade 5 ' verwendet. Die Schaltzeiten für die FETs 14a und 15a sind gleich gross (Gleichspannungsmittelwert ist null) . Die Einschaltverzögerung ist so, dass nie beide FETs gleichzeitig eingeschaltet sind.
Als Zusatzbeschaltung ist bei der virtuellen Parallelschaltung pro SCAP-Stapel eine Ansteuerschaltung in Form einer Signalquelle bevorzugt, die einen genügend kleinen Innenwiderstand hat um die Flankensteilheit für die Ansteuerung der FETs zu garantieren. Eine solche wurde realisiert. Dabei wurde ein CPLD (programmierbarer Baustein) verwendet, der es erlaubt verschiedene Frequen- zen mit verschiedenen Delayzeiten zwischen den Impulsen zu realisieren. Die Signalquelle weist dabei einen Signalgenerator, eine Ansteuerung für die Ausgangsstufe und eine Ausgangsstufe auf.
Die mögliche Realisation einer solchen An- Steuerschaltung zeigt exemplarisch Figur 14. Ein Signalgenerator liefert das Pulsmuster BD_PG, bestehend aus zwei getrennten Ansteuersignalen (BO und Bl) , welche auf die H-Brückentreiber Ul und U2 z.B. der Art L6385 von ST- Microlectronics führen. Dieser Baustein stellt die Trei- bersignale für die H-Brücke (FETs VI bis V4) zur Verfügung, die dann die Ansteuersignale BD-ANSTEUER (BD_TAKT_STS_L1 und BD_TAKT_STS_L2) für T2 (bzw. die Kapazitätenpfade) von Figur 13 auf den Beschaltungsprints der einzelnen SCAPs liefert.
Die Fig. 15, 16 und 17 veranschaulichen eine weitere Ausführungsform gemäss dem dritten Aspekt der Erfindung, bei welcher der Wechselstromkreis 4 nur dem Ladungsausgleich zwischen den in Serie an einem Gleich- Stromkreis 25 zum Laden/Entladen angeschlossenen Energiespeichern bzw. Kondensatoren dient, nicht aber als Ausgang für den Energiespeicher. Der Wechselstromkreis 4 wird daher hier als Ausgleichskreis bezeichnet. Dieser umfasst wieder die Kondensatoren la, lb, . . . In, welche hier im Gegensatz zum vorhergehenden Beispiel in Serie geschaltet sind, und welche über die AC/DC-Wandler an den Ausgleichskreis 4 angeschlossen sind. Aus Fig. 17 ist er- sichtlich, dass die Klemmen jedes Kondensators wiederum über Leistungshalbleiter 14a, b; 15a, b und Transformato¬ ren 3a, b, die die Wandler 11a - 11 n bilden, an den Aus¬ gleichskreis 4 angeschlossen sind. Sobald an den Lei- stungshalbleitern ein Taktsignal anliegt, findet ein direkter Ladungsausgleich zwischen allen am Ausgleichskreis 4 angeschlossenen Kondensatoren statt. Bei dieser Anordnung sind eine Spannungsüberwachung und ein Umpolschutz bevorzugt. Diese Funktionen werden von einer Logik-Schal- tung 13 und den mit einer Referenzspannung URef gespiese- nen Komparatoren mit Schmitt-Triggern 12a, b übernommen.
Für die Berechnung des Wirkungsgrades kann in diesem Fall angenommen werden, dass der Wirkungsgrad demjenigen der Serieschaltung entspricht. Der Einfluss der Ausgleichsschaltung hängt in diesem Falle vom Ausgleichsstrom, der auf den Ausgleichskreis fliesst, und damit von der Anwendung selbst ab. Ebenso hat das Spannungsniveau einen Einfluss auf den Wirkungsgrad der Ausgleichsschaltung. Tritt unter den SCAPs keine grössere Spannungsdifferenz als 0.1V und kein grösserer Ausgleichsspitzenstrom als 5A auf so kann bei einer Klemmenspannung von 2.4V beim SCAP mit der tieferen Spannung von einem Wirkungsgrad nur von der Ausgleichsschaltung selbst, der grosser als 90% ist, ausgegangen werden (bei gleichen Annahmen wie unter dem zweiten Aspekt) .
Liegt die Parameterstreuung der SCAPs, die im gleichen SCAP-Stapel verwendet werden, innerhalb 10%, so kann angenommen werden, dass die Energie, die durch die Ausgleichsschaltung verschoben wird, kleiner als 10% der gesamten Energie des Speichers ist. Dies bedeutet, dass die Verluste der Ausgleichsschaltung bezogen auf den gesamten Energieinhalt ungefähr 1% betragen (90% • 10%) . Somit kann als grobe Abschätzung gesagt werden, dass der Wirkungsgrad der Serieschaltung mit der virtuellen Parallelschaltung als Ausgleichsschaltung einen Wirkungsgrad hat, der ca. 1% unterhalb dem der reinen Serieschaltung liegt. Er ist als sehr gut zu bezeichnen und beträgt dabei nachweislich ca. 97% für das Laden oder das Entladen.
Als Ladungsausgleich wird wie schon erwähnt die virtuelle Parallelschaltung verwendet. Die Funktion bleibt dieselbe, wie vorstehend bei der virtuellen Parallelschaltung unter dem zweiten Aspekt erklärt. Die hier zu übertragende Leistung ist aber deutlich kleiner. Aus diesem Grund können auch vorteilhafterweise andere, kleinere Bauteiltypen für den Leistungstransformator und die FETs verwendet werden.
Die Ansteuerschaltung für den ganzen SCAP- Stapel bleibt sich auch hier prinzipiell gleich wie bei der virtuellen Parallelschaltung gemäss Figur 11 und entspricht dabei Figur 14. Zusätzlich kann die Ausgleichs- schaltung je nach Betriebszustand ein- oder ausgeschaltet werden. Dies kann zum Beispiel in Abhängigkeit der Stromrichtung geschehen. Mit Hilfe eines LEM-Stromwandlers kann die Stromrichtung ermittelt, der Auswertung (siehe unten) zugeführt und entsprechend bevorzugterweise nur beim Laden ein Taktsignal an die FETs der virtuellen Parallelschaltung gesendet werden, weil nur in diesem Fall die Gefahr einer Überspannung besteht. Beim Entladen besteht kaum die Gefahr einer SCAP-Umpolung, weil nie bis hinunter gegen 0V entladen wird. In diesem Fall würde gar keine Leistung mehr zur Verfügung stehen. Übliche Entladungstiefen sind 50% bis 25% der maximalen SCAP Spannung. Der Ausgleichsmechanismus muss also nicht immer wirksam sein, sondern kann bedarfsabhängig zugeschaltet werden. Die Spannungs- und Temperaturüberwachung kann, wie nachfolgend bei der Serieschaltung erläutert, aufgebaut werden. Für die Signalauswertung kann z.B. ein grosses Schieberegister aufgebaut werden. Dieses wird parallel beschrieben und seriell ausgelesen. Die Signale zum Auslesen des Schieberegisters können von einer Aus- wertungseinheit generiert und die Daten dort ausgewertet werden. Wird eine Überspannung oder eine Übertemperatur detektiert, sendet die Auswertung den entsprechenden Be- fehl zum Trennen des SCAP-Stapels vom Zwischenkreis an den DC/DC-Wandler.
Die Auswertung beginnt wie folgt. Zuerst schiebt man so viele logische ' 1 ' in das Register, dass alle Flip-Flops den logischen Wert '1' haben. Danach wird das Signal 'enable' dafür sorgen, dass wenn an einem SCAP eine Überspannung oder Übertemperatur aufgetreten ist, das entsprechende D-Flip-Flop zurückgesetzt wird und somit eine logische '0' als Wert hat. Danach werden die so parallel ins Register geschriebenen Daten seriell ausgelesen und gleichzeitig wieder logische ' 1 ' eingeschrieben. Der Auswertung stehen die Daten bei einer Clock- Frequenz von 9600Hz und 240 SCAPs pro Stack innerhalb 50ms zur Verfügung. Damit kann so das Signal für das Aus- schalten des DC/DC-Wandlers genügend schnell veranlasst werden. Zudem verfügt die Auswertung über die Informationen, wie häufig ein SCAP eine Überspannung hatte, und kann so den Servicemonteur informieren, welche SCAPs auszuwechseln sind. Diese Auswertung bzw. das Einsammeln der
Überspannungs- und Übertemperatursignale ist in Figur 18 gezeigt und kann auch in einem übergeordneten Leitsystem (z.B. wie in der Erfindung mittels CAN-Bus) zu Schutz- und Diagnosezwecken weiterverarbeitet werden.
Konstruktive Betrachtungen zum zweiten und dritten Aspekt der Erfindung:
Ziel bei der mechanischen Anordnung muss es sein, alle Komponenten, die für die Beschaltung des SCAPs nötig sind auf einer Printplatte, die nicht grosser als die Grundfläche des SCAPs ist, zu plazieren. Dabei ist vorgesehen, den Ladungsausgleich auf dem Top-Layer, die Spannungsüberwachung auf dem Bottom-Layer aufzubauen. Zusätzlich sollen die nötigen Klemmen auf dem Top-Layer an- geordnet werden. Die Printplatte soll beispielsweise für einen 800F SCAP-Typ ein Kreis sein und einen Durchmesser von 50mm haben, oder ein Sechseck sein, das auf der Grundfläche des SCAPs Platz findet. Die SCAPS weisen dabei üblicherweise obenliegende radiale Anschlüsse auf . Der Leistungskreis wird mit Kupferschienen realisiert oder vorzugsweise durch Spezialverfahren direkt auf die Printplatte aufgebracht.
Ein bevorzugter Teil der Erfindung ist es, dass auch SCAPs mit axialen, seitlichen Anschlüssen beschaltet werden können (Figuren 23a-d) . Hier bieten sich konstruktiv folgende vier Lösungen an, um die Spannung Uscap abgreifen zu können: Erstens wird der SCAP-Herstel- ler hierzu eine Konstruktion vorsehen, welche den An- schluss der einen Seite auch als Steuerleitung 30 auf der anderen Seite verfügbar macht (Figur 23a) . Diese Leitung kann als Leitung 31 zweitens auch extern der SCAPs kon- struktiv vorgesehen werden (Figur 23b) . Drittens könnten immer zwei Serie-SCAPs 32 beschaltet werden (Figur 23c) . Als vierte Variante wird die Elektronik 33 längs der SCAPs plaziert, womit die beiden Anschlüsse abgegriffen werden können (Figur 23d) . Bevorzugt an der konstruktiven Ausführung des zweiten und dritten Aspekts der Erfindung ist ein Printlayout, das so gestaltet ist, dass durch Variantbestük- kung der Bauteile mit demselben Printlayout auch LowCost- Lösungen mit parallelen R-Netzwerken (Figur 7) oder Z- Diodenbeschaltungen (Figur 8) möglich sind. Damit kommt man zu einem Sortimentsangebot von Beschaltungen, welches jeder Anwendung ohne zusätzlichen Engineering-Aufwand gerecht werden kann und gleichzeitig sehr wirtschaftlich bleibt. Die Lösung der Erfindung nach Aspekt zwei und drei beinhaltet auch das Beherrschen von Kurzschlüssen und Unterbrüchen der SCAPs (beschrieben in "V. Harri: Konzept für Beherrschung von SCAP-Unterbrüchen, Version pavll021, HTA-Luzern, CH-6048 Horw" ) . Während bei Kurz- Schlüssen nur der Trafokurzschlussstrom beherrscht werden muss (Figur 13: Tl) , was unproblematisch ist, sind Unterbrüche wegen den möglichen hohen Spannungen in einer Se- rieschaltungen problematischer. Hier wird zwischen drei Varianten unterschieden: Variante 1: im zweiten Aspekt der Erfindung muss gar nichts unternommen werden, da sich in dieser Struktur der SCAP einfach am Leistungspfad ab- hängt . Variante 2 : es wird ein kontrolliertes Herunterfahren in kurzer Zeit realisiert. Dies lässt die Zusatzelektronik klein. Variante 3: führen des vollen Betriebsstromes. Dies verlangt bedeutenden Zusatz-Hardwareaufwand, um eine maximale Verfügbarkeit des SCAP-Moduls zu erreichen.
Die allgemeinen Eigenschaften des Systemzusammenspiels, wie sie anhand der reinen Serieschaltung gemäss Fig. 19 beschrieben sind, können sinngemäss auch für die "virtuelle Parallelschaltung im Leistungskreis" (gemäss Fig. 11) bzw. auf die "virtuelle Parallelschaltung mit Ausgleichskreis" (gemäss Fig. 16) zum Einsatz kommen.
Alle Inhalte der Erfindungen, welche für das System des Hybrid- und Elektrofahrzeuges beschrieben wur- den, können sinngemäss auf alle Anwendungen mit traditionellen Energiespeichern übertragen werden. Diese können sein:
Hybrid- und Elektrofahreuge, Golffahrzeug, Aufzug, Schweissgerät, USV-Anlagen und Notstromgruppen, Starterbatterien (Bordbatterie für Autos, insbesondere neue 42V Bordbatterien-Technologie, sowie Anlasser-Akkus für grosse Dieselaggregate) , Triebwerk-Anlasser (Jets) , Akku-Werkzeuge, Taschenlampe, Exit-Signalisationen und Notlichtelemente, Notbeleuchtung, Baustellenblinklampe, Fernbedienungen von Geräten, Portables (schnurloses) Telefon (Funktelefon) , PSA (Personensuchanlage) , Uhre, Di- gital-Multimeter Messgerät, Taschenrechner, mobile Haushaitgeräte, Spielzeuge, Anwendungen im Computerbereich und weitere Batterie- und Akku-betriebene Anwendungen.

Claims

Patentansprüche
1. Einrichtung zur Speicherung und Abgabe elektrischer Energie durch die Ladung und Entladung von mehreren Kondensatoren (la - In) und/oder Batterien, wobei die Kondensatoren bzw. Batterien zur Ladung/Entladung in Serie in einen Gleichstromkreis geschaltet sind, dadurch gekennzeichnet, dass erste Spannungsüberwachungs- Schaltungen (22-25) für einzelne Kondensatoren bzw. Batterien vorgesehen sind und zusätzlich mindestens eine zweite Spannungsüberwachungsschaltung (28) vorgesehen ist, welche mehrere der einzelweise überwachten Kondensatoren bzw. Batterien überwacht.
2.Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass jeweils ein Modul von Kondensatoren (la - In) oder Batterien in Serie über einen Wandler (5) an einen Zwischenkreis (6) angeschlossen ist.
3. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch ge- kennzeichnet, dass die Trennung eines Moduls vom Zwischenkreis (6) in Abhängigkeit von Ausgangssignalen der ersten Spannungsüberwachungsschaltungen erfolgt.
4. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Energie der mehreren Kondensatoren bzw. Batterien in Abhängigkeit von der zweiten Spannungsüberwachungsschaltung an einen Widerstand (R-ß) anlegbar ist.
5. Einrichtung zur Speicherung und Abgabe elektrischer Energie durch die Ladung und Entladung von mehreren Kondensatoren (la-ln) und/oder Batterien, insbesondere nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Kondensatoren bzw. Batterien zur Ladung/Entladung einzeln oder in seriegeschalteten Gruppen in Parallelschaltung über AC/DC-Wandler (2a-2n, 3a-3n) an einen Wechselstrom-Leistungskreis (4) geschaltet sind, der die elektrische Energie führt ("virtuelle Parallelschaltung am Leistungskreis").
6. Einrichtung zur Speicherung und Abgabe elektrischer Energie durch die Ladung und Entladung von mehreren Kondensatoren (la-ln) und/oder Batterien, wobei die Kondensatoren bzw. Batterien zur Ladung/Entladung in Serie in einen Gleichstromkreis (25') geschaltet sind, insbesondere nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Kondensatoren bzw. Batterien über DC/AC-Wandler (lla-lln) mit einem gemeinsamen Aus- gleichswechselspannungskreis (41) verbunden sind ("virtu- eile Parallelschaltung als Ausgleichskreis").
7. Einrichtung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass ein gemeinsames Taktsignal für alle Wandler vorgesehen ist, wodurch ein automatischer Ladungsausgleich erfolgt .
8. Einrichtung nach einem der Ansprüche 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass diese einen Wandler (5) zum Anschluss an einen Gleichstromzwischenkreis (6) umfasst .
9. Einrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kondensatoren Superkapazitäten sind.
10. Einrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Superkapazitäten mit elektrischen Anschlüssen auf nur einer Seite versehen sind und die Schaltungsteile der Einrichtung an einer Printplatte oberhalb der Anschlussseite der Superkapazitäten angeordnet sind.
11. Einrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Superkapazitäten beidseits axial austretende Anschlüsse aufweisen, und dass zur Abnahme der Spannung einer Superkapazität eine zusätzliche Steuerleitung (30, 31) vorgesehen wird, oder dass die Schaltungsteile auf einer sich von der einen zur anderen An- schlusseite erstreckenden Printplatte (33) angeordnet ist, oder dass zur Abnahme der doppelten Spannung einer Superkapazität zwei Superkapazitäten (32) in Serie geschaltet werden.
12. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Printplatte zur Aufnahme der Schaltungsteile zusätzlich zur Aufnahme einer Lade/Entladeschaltung mit parallelen Widerstandsnetz- werken oder Zenerdiodennetzwerken ausgestaltet ist.
13. Verwendung der Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12 bei einer eine Zwischenkreisstruktur mit Quelle, Last und Energiespeicher aufweisenden Anwendung.
14. Verwendung nach Anspruch 13 , bei einem
Hybrid- oder Elektrofahrzeug, oder einem Aufzug, oder einer Bordbatterie für Fahrzeuge oder einer unterbrechungs- freien Stromversorgung oder NotStromgruppe oder einem Akku-Werkzeug oder einer Taschenlampe.
PCT/IB2001/001482 2000-08-18 2001-08-17 Stromspeicheranlage mit batterien und kondensatoren, insbesondere superkapazitäten WO2002015363A2 (de)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
AU2001276641A AU2001276641A1 (en) 2000-08-18 2001-08-17 Current-accumulator module comprising batteries and capacitors, in particular, supercapacitors

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CH16052000 2000-08-18
CH1605/00 2000-08-18

Publications (2)

Publication Number Publication Date
WO2002015363A2 true WO2002015363A2 (de) 2002-02-21
WO2002015363A3 WO2002015363A3 (de) 2002-12-12

Family

ID=4565632

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/IB2001/001482 WO2002015363A2 (de) 2000-08-18 2001-08-17 Stromspeicheranlage mit batterien und kondensatoren, insbesondere superkapazitäten

Country Status (2)

Country Link
AU (1) AU2001276641A1 (de)
WO (1) WO2002015363A2 (de)

Cited By (26)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2408630A (en) * 2003-11-03 2005-06-01 Martin Lister Quick recharge capacitor
DE102005014285A1 (de) * 2005-03-24 2006-10-05 Siemens Ag Vorrichtung und Verfahren zum Ladungsausgleich von in Reihe angeordneten einzelnen Zellen eines Energiespeichers
DE102005018339A1 (de) * 2005-04-20 2006-10-26 Siemens Ag Anordnung mit einem Kondensatormodul und Verfahren zu dessen Betrieb
WO2007073726A2 (de) * 2005-12-27 2007-07-05 P21 - Power For The 21St Century Gmbh Vorrichtung zum speichern von energie sowie verwendung einer derartigen vorrichtung zum speichern von energie
DE102006021340A1 (de) * 2006-05-05 2007-11-15 Power Innovation Stromversorgungstechnik Gmbh Schaltungsaufbau zur optimierten Steuerung von UltraCap-Kondensatoren, zum Einsatz für die Konstanthaltung von Spannung und Stromversorgung mit integriertem Kurzzeit-Ausfallschutz in Stromverbrauchersystemen
WO2008092756A2 (de) * 2007-01-30 2008-08-07 Robert Bosch Gmbh Batterie mit z-dioden-spannungsbegrenzungsschaltung
US7414334B2 (en) 2004-06-21 2008-08-19 Inventio Ag Circuit arrangement for limitation of over-voltages in energy storage modules
DE102007011004A1 (de) * 2007-03-05 2008-09-11 Bernhardt Brehm Verfahren und Vorrichtung zur kontinuierlichen und stabilen Spannungsversorgung eines elektrischen Verbrauchers
US7560904B2 (en) 2005-10-03 2009-07-14 Lear Corporation Method and system of managing power distribution in switch based circuits
WO2010023044A1 (de) * 2008-08-29 2010-03-04 Siemens Aktiengesellschaft Vorrichtung und verfahren zur erzeugung, speicherung und übertragung von elektrischer energie
DE102009039160A1 (de) * 2009-08-27 2011-03-17 Voith Patent Gmbh System zur Speicherung elektrischer Energie
DE102009035862A1 (de) * 2009-07-31 2011-03-31 Voith Patent Gmbh Vorrichtung zur Speicherung von elektrischer Energie
DE102010009260A1 (de) * 2010-02-25 2011-08-25 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V., 80686 Einrichtung zur Versorgung eines Bordnetzes
WO2011082854A3 (de) * 2009-12-17 2011-10-13 Robert Bosch Gmbh Umrichter für ein energiespeichersystem und verfahren zum ladungsdifferenzenausgleich zwischen speichermodulen eines energiespeichersystems
DE102010029427A1 (de) * 2010-05-28 2011-12-01 Siemens Aktiengesellschaft Energiespeicheranordnung
DE102010026608A1 (de) * 2010-07-09 2012-01-12 Magna Steyr Fahrzeugtechnik Ag & Co. Kg Energieversorgungs-Modul und Anschlußvorrichtung hierfür
DE102011002673A1 (de) * 2011-01-13 2012-07-19 Zentrum für Sonnenenergie- und Wasserstoff-Forschung Baden-Württemberg Gemeinnützige Stiftung Anordnung und Verfahren zum Betreiben verschalteter Energiespeichersysteme
WO2012110185A1 (de) * 2011-02-16 2012-08-23 Sew-Eurodrive Gmbh & Co. Kg Vorrichtung, insbesondere elektrofahrzeug, hubwerk, regalbediengerät mit hubwerk oder gabelstapler, mit energiespeicher
DE102011053013A1 (de) * 2011-08-26 2013-02-28 Refusol Gmbh Vorrichtung und Verfahren zur Symmetrierung der Spannungsaufteilung von in Reihe geschalteten Energiespeichern
DE102012203309A1 (de) * 2012-03-02 2013-09-05 Robert Bosch Gmbh Mehrphasig modulare Energiespeichereinrichtung und Verfahren zum Bereitstellen einer Versorgungsspannung
DE102013009823A1 (de) * 2013-06-11 2014-12-11 Liebherr-Components Biberach Gmbh Elektrisches Antriebssystem sowie Engergiespeichervorrichtung hierfür
DE102014200336A1 (de) * 2014-01-10 2015-07-16 Robert Bosch Gmbh Elektrochemischer Speicherverbund
EP2721717A4 (de) * 2011-06-15 2015-09-02 Balancell Pty Ltd Kapazitiv gekoppelte zellausgleicher mit einem herkömmlichen ac-bus
US9166415B2 (en) 2005-11-24 2015-10-20 Komatsu Ltd. AC link bidirectional DC-DC converter, hybrid power supply system using the same and hybrid vehicle
EP3131192A1 (de) * 2015-08-14 2017-02-15 Thales Deutschland GmbH Steuervorrichtung und verfahren zur steuerung einer sicherheitsrelevanten komponente
EP4109702A1 (de) * 2021-06-23 2022-12-28 Hilti Aktiengesellschaft Werkzeugmaschine mit mindestens zwei akkumulatoren und verfahren zur durchführung eines ladungsausgleichs zwischen den mindestens zwei akkumulatoren der werkzeugmaschine

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3956638A (en) * 1974-12-20 1976-05-11 Hughes Aircraft Company Battery paralleling system
DE4010343A1 (de) * 1990-03-29 1991-10-02 Eab En Anlagen Berlin Gmbh Schaltungsanordnung fuer die verbindungsleitung zwischen einer batteriespeicheranlage und einem gleichstromnetz
US5754028A (en) * 1995-06-16 1998-05-19 Smh Management Services Ag Charger for electrical energy accumulator
US5850113A (en) * 1997-04-15 1998-12-15 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Air Force Super capacitor battery clone
EP0902547A2 (de) * 1997-09-15 1999-03-17 Research In Motion Limited Stromversorgungssystem für paketvermittelten Radiosender
US6046573A (en) * 1995-10-31 2000-04-04 Xicon Battery Electronics Ab System for equalizing the level of charge in batteries
US6104164A (en) * 1998-10-20 2000-08-15 Denso Corporation Cell voltage detecting device for combination battery

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3956638A (en) * 1974-12-20 1976-05-11 Hughes Aircraft Company Battery paralleling system
DE4010343A1 (de) * 1990-03-29 1991-10-02 Eab En Anlagen Berlin Gmbh Schaltungsanordnung fuer die verbindungsleitung zwischen einer batteriespeicheranlage und einem gleichstromnetz
US5754028A (en) * 1995-06-16 1998-05-19 Smh Management Services Ag Charger for electrical energy accumulator
US6046573A (en) * 1995-10-31 2000-04-04 Xicon Battery Electronics Ab System for equalizing the level of charge in batteries
US5850113A (en) * 1997-04-15 1998-12-15 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Air Force Super capacitor battery clone
EP0902547A2 (de) * 1997-09-15 1999-03-17 Research In Motion Limited Stromversorgungssystem für paketvermittelten Radiosender
US6104164A (en) * 1998-10-20 2000-08-15 Denso Corporation Cell voltage detecting device for combination battery

Cited By (34)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2408630A (en) * 2003-11-03 2005-06-01 Martin Lister Quick recharge capacitor
US7414334B2 (en) 2004-06-21 2008-08-19 Inventio Ag Circuit arrangement for limitation of over-voltages in energy storage modules
DE102005014285A1 (de) * 2005-03-24 2006-10-05 Siemens Ag Vorrichtung und Verfahren zum Ladungsausgleich von in Reihe angeordneten einzelnen Zellen eines Energiespeichers
US7812572B2 (en) 2005-03-24 2010-10-12 Continental Automotive Gmbh Device and method for charge equalization of series-connected individual cells of an energy accumulator
DE102005018339A1 (de) * 2005-04-20 2006-10-26 Siemens Ag Anordnung mit einem Kondensatormodul und Verfahren zu dessen Betrieb
DE102006041079B4 (de) * 2005-10-03 2010-02-18 Lear Corp., Southfield Verfahren und System zur Verwaltung der Stromverteilung in auf Schaltern basierenden Schaltkreisen
US7560904B2 (en) 2005-10-03 2009-07-14 Lear Corporation Method and system of managing power distribution in switch based circuits
US9166415B2 (en) 2005-11-24 2015-10-20 Komatsu Ltd. AC link bidirectional DC-DC converter, hybrid power supply system using the same and hybrid vehicle
WO2007073726A2 (de) * 2005-12-27 2007-07-05 P21 - Power For The 21St Century Gmbh Vorrichtung zum speichern von energie sowie verwendung einer derartigen vorrichtung zum speichern von energie
WO2007073726A3 (de) * 2005-12-27 2007-12-21 P21 Power For The 21St Century Vorrichtung zum speichern von energie sowie verwendung einer derartigen vorrichtung zum speichern von energie
DE102006021340A1 (de) * 2006-05-05 2007-11-15 Power Innovation Stromversorgungstechnik Gmbh Schaltungsaufbau zur optimierten Steuerung von UltraCap-Kondensatoren, zum Einsatz für die Konstanthaltung von Spannung und Stromversorgung mit integriertem Kurzzeit-Ausfallschutz in Stromverbrauchersystemen
WO2008092756A2 (de) * 2007-01-30 2008-08-07 Robert Bosch Gmbh Batterie mit z-dioden-spannungsbegrenzungsschaltung
WO2008092756A3 (de) * 2007-01-30 2008-10-02 Bosch Gmbh Robert Batterie mit z-dioden-spannungsbegrenzungsschaltung
DE102007011004A1 (de) * 2007-03-05 2008-09-11 Bernhardt Brehm Verfahren und Vorrichtung zur kontinuierlichen und stabilen Spannungsversorgung eines elektrischen Verbrauchers
WO2010023044A1 (de) * 2008-08-29 2010-03-04 Siemens Aktiengesellschaft Vorrichtung und verfahren zur erzeugung, speicherung und übertragung von elektrischer energie
DE102009035862A1 (de) * 2009-07-31 2011-03-31 Voith Patent Gmbh Vorrichtung zur Speicherung von elektrischer Energie
DE102009039160A1 (de) * 2009-08-27 2011-03-17 Voith Patent Gmbh System zur Speicherung elektrischer Energie
WO2011082854A3 (de) * 2009-12-17 2011-10-13 Robert Bosch Gmbh Umrichter für ein energiespeichersystem und verfahren zum ladungsdifferenzenausgleich zwischen speichermodulen eines energiespeichersystems
DE102010009260A1 (de) * 2010-02-25 2011-08-25 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V., 80686 Einrichtung zur Versorgung eines Bordnetzes
DE102010029427A1 (de) * 2010-05-28 2011-12-01 Siemens Aktiengesellschaft Energiespeicheranordnung
US9053869B2 (en) 2010-05-28 2015-06-09 Siemens Aktiengesellschaft Energy storage apparatus
DE102010026608A1 (de) * 2010-07-09 2012-01-12 Magna Steyr Fahrzeugtechnik Ag & Co. Kg Energieversorgungs-Modul und Anschlußvorrichtung hierfür
DE102011002673A1 (de) * 2011-01-13 2012-07-19 Zentrum für Sonnenenergie- und Wasserstoff-Forschung Baden-Württemberg Gemeinnützige Stiftung Anordnung und Verfahren zum Betreiben verschalteter Energiespeichersysteme
WO2012110185A1 (de) * 2011-02-16 2012-08-23 Sew-Eurodrive Gmbh & Co. Kg Vorrichtung, insbesondere elektrofahrzeug, hubwerk, regalbediengerät mit hubwerk oder gabelstapler, mit energiespeicher
EP2721717A4 (de) * 2011-06-15 2015-09-02 Balancell Pty Ltd Kapazitiv gekoppelte zellausgleicher mit einem herkömmlichen ac-bus
DE102011053013A1 (de) * 2011-08-26 2013-02-28 Refusol Gmbh Vorrichtung und Verfahren zur Symmetrierung der Spannungsaufteilung von in Reihe geschalteten Energiespeichern
DE102012203309A1 (de) * 2012-03-02 2013-09-05 Robert Bosch Gmbh Mehrphasig modulare Energiespeichereinrichtung und Verfahren zum Bereitstellen einer Versorgungsspannung
DE102013009823A1 (de) * 2013-06-11 2014-12-11 Liebherr-Components Biberach Gmbh Elektrisches Antriebssystem sowie Engergiespeichervorrichtung hierfür
US9735724B2 (en) 2013-06-11 2017-08-15 Liebherr-Components Biberach Gmbh Electrical drive system and energy storage apparatus therefor
US10224856B2 (en) 2013-06-11 2019-03-05 Liebherr-Components Biberch GmbH Electrical drive system and energy storage apparatus therefor
DE102014200336A1 (de) * 2014-01-10 2015-07-16 Robert Bosch Gmbh Elektrochemischer Speicherverbund
US10232728B2 (en) 2014-01-10 2019-03-19 Robert Bosch Gmbh Electrochemical composite storage system
EP3131192A1 (de) * 2015-08-14 2017-02-15 Thales Deutschland GmbH Steuervorrichtung und verfahren zur steuerung einer sicherheitsrelevanten komponente
EP4109702A1 (de) * 2021-06-23 2022-12-28 Hilti Aktiengesellschaft Werkzeugmaschine mit mindestens zwei akkumulatoren und verfahren zur durchführung eines ladungsausgleichs zwischen den mindestens zwei akkumulatoren der werkzeugmaschine

Also Published As

Publication number Publication date
AU2001276641A1 (en) 2002-02-25
WO2002015363A3 (de) 2002-12-12

Similar Documents

Publication Publication Date Title
WO2002015363A2 (de) Stromspeicheranlage mit batterien und kondensatoren, insbesondere superkapazitäten
DE102008021090B4 (de) Schaltungsanordnung und Verfahren zum Austausch elektrischer Ladung zwischen Akkumulatoren einer Akkumulatoranordnung
EP1861910B1 (de) Vorrichtung und verfahren zum ladungsausgleich von in reihe angeordneten einzelnen zellen eines energiespeichers
EP1829185B1 (de) Ladungsumverteilungsschaltung
EP1908160B1 (de) Energiespeicher
DE602004009347T2 (de) Topologie eines Leistungsmanagements
EP1670663B1 (de) Schaltvorrichtung zum bidirektionalen ladungsausgleich zwischen energiespeichern und verfahren
EP3172824A1 (de) Modulares energiespeicher-direktumrichtersystem
DE102007048342B4 (de) Bordnetz für ein Kraftfahrzeug
DE102016125720A1 (de) Niedervoltauskopplung aus einem modularen Energiespeicher-Umrichtersystem
DE102011075927A1 (de) Multifunktionaler stromrichter von gleichspannung zu gleichspannung, von gleichspannung zu wechselspannung und von wechselspannung zu gleichspannung
DE102011054790A1 (de) Batterie mit mehreren Akkumulator-Zellen und Verfahren zum Betreiben einer solchen
DE102006028503A1 (de) Vorrichtung und Verfahren zum Laden eines Energiespeichers
WO2015110591A1 (de) Bordnetz und verfahren zum betrieb eines bordnetzes
DE102014201358A1 (de) Bordnetz und Verfahren zum Betrieb eines Bordnetzes
WO2013124078A1 (de) Austauschbare energiespeichereinrichtung
WO2012146463A1 (de) Energiespeichervorrichtung, umfassend mehrere speichermodule für elektrische energie
WO2015110407A1 (de) Verfahren zum betrieb eines bordnetzes
EP1641650B1 (de) Berspannungsbegrenzer für einen traktionsstromrichter
DE102013219965A1 (de) Traktionsbatterie mit integrierter Bordnetzbatterie
WO2018233954A1 (de) Elektrische energieliefervorrichtung mit stromschienenmatrix sowie verfahren zum betreiben der energieliefervorrichtung
EP3173280B1 (de) Batterie, fahrzeug mit einer solchen batterie und verwendung einer solchen batterie
DE102017221621A1 (de) Vorrichtung zur redundanten Energieversorgung zumindest eines Verbrauchers eines Kraftfahrzeugs aus einem Bordnetz, Bordnetz sowie Kraftfahrzeug
EP3257145B1 (de) Dc/dc-wandler mit fliegendem kondensator
EP2471156A1 (de) System zur speicherung elektrischer energie

Legal Events

Date Code Title Description
AK Designated states

Kind code of ref document: A2

Designated state(s): AE AG AL AM AT AU AZ BA BB BG BR BY BZ CA CH CN CO CR CU CZ DE DK DM DZ EC EE ES FI GB GD GE GH GM HR HU ID IL IN IS JP KE KG KP KR KZ LC LK LR LS LT LU LV MA MD MG MK MN MW MX MZ NO NZ PL PT RO RU SD SE SG SI SK SL TJ TM TR TT TZ UA UG US UZ VN YU ZA ZW

AL Designated countries for regional patents

Kind code of ref document: A2

Designated state(s): GH GM KE LS MW MZ SD SL SZ TZ UG ZW AM AZ BY KG KZ MD RU TJ TM AT BE CH CY DE DK ES FI FR GB GR IE IT LU MC NL PT SE TR BF BJ CF CG CI CM GA GN GQ GW ML MR NE SN TD TG

121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application
DFPE Request for preliminary examination filed prior to expiration of 19th month from priority date (pct application filed before 20040101)
AK Designated states

Kind code of ref document: A3

Designated state(s): AE AG AL AM AT AU AZ BA BB BG BR BY BZ CA CH CN CO CR CU CZ DE DK DM DZ EC EE ES FI GB GD GE GH GM HR HU ID IL IN IS JP KE KG KP KR KZ LC LK LR LS LT LU LV MA MD MG MK MN MW MX MZ NO NZ PL PT RO RU SD SE SG SI SK SL TJ TM TR TT TZ UA UG US UZ VN YU ZA ZW

AL Designated countries for regional patents

Kind code of ref document: A3

Designated state(s): GH GM KE LS MW MZ SD SL SZ TZ UG ZW AM AZ BY KG KZ MD RU TJ TM AT BE CH CY DE DK ES FI FR GB GR IE IT LU MC NL PT SE TR BF BJ CF CG CI CM GA GN GQ GW ML MR NE SN TD TG

REG Reference to national code

Ref country code: DE

Ref legal event code: 8642

122 Ep: pct application non-entry in european phase
NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: JP