WO2011060818A1 - Verfahren und vorrichtung zum angleichen elektrischer spannungen in elektrischen speichereinheiten - Google Patents
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Definitions
- the invention relates to a corresponding electrical memory.
- Matching is called "cell balancing."
- the individual memory units are discharged by means of external wiring measures so that they all have the same electrical voltage after being aligned
- Each memory unit is associated with an ohmic resistor or resistor combination via switches
- the memory units are discharged by means of the resistors until the memory units have the electrical voltage It is disadvantageous that energy stored in the electrical memory is converted into heat by the resistors and Thus, a possibility is needed in which an equalization of the electrical voltages of several storage units with each other is achieved with low energy loss and a substantial improvement in the E ffi ciency of an entire electrical storage system is brought about.
- each adjacent storage unit is associated with a coil.
- the coil charges the other storage unit by opening the switch.
- the closing of the second switch 150 is performed by the control unit 190. It is provided that each memory unit 102 loads two windings 120. By closing the switch 150, the circuit 195 is closed and after a certain time or after reaching a certain current level, which has flowed through the switch 150, reopened.
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Angleichen der elektrischen Spannungen von mindestens zwei in Reihe geschalteten, elektrischen Speichereinheiten (102,106,110,114). Es ist vorgesehen, dass die eine Speichereinheit (102,110) mit der Wicklung (120,136,156) einer Spule (121) zu deren Erregung verbunden wird und dass anschließend mittels der erregten Spule (121) durch Anschließen der Wicklung (120,136,156) an die andere Speichereinheit (102,106,114) diese geladen wird. Ferner betrifft die Erfindung einen entsprechenden elektrischen Speicher (101).
Description
Beschreibung
Titel
Angleichen elektrischer Spannungen elektrischer Speichereinheiten
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Angleichen der elektrischen Spannungen von mindestens zwei in Reihe geschalteten, elektrischen Speichereinheiten.
Ferner betrifft die Erfindung einen entsprechenden elektrischen Speicher.
Stand der Technik
Es zeichnet sich ab, dass in Zukunft sowohl bei stationären Anwendungen wie bei Windkraftanlagen als auch in instationären Anwendungen wie bei Fahrzeugen, beispielsweise bei Hybrid- und Elektrofahrzeugen, vermehrt neue Batteriesysteme zum Einsatz kommen, an die sehr hohe Anforderungen bezüglich Zuverlässigkeit gestellt werden. Hintergrund für diese hohen Anforderungen ist, dass ein Ausfall der Batteriesysteme zu einem Ausfall eines die Anwendung betreffenden Gesamtsystems oder zu einem sicherheitsrelevanten Problem führen kann. Als Beispiel für einen Ausfall ist ein Elektrofahrzeug denkbar, das bei dem Ausfall seiner Traktionsbatterie zu einem sogenannten„Liegenbleiber" wird, da es nicht mehr in der Lage ist, sich weiter fortzubewegen. Als Beispiel für ein sicherheitsrelevantes Problem ist eine Windkraftanlage denkbar, in der elektrische Speicher eingesetzt werden, um bei starkem Wind die Anlage durch eine Rotorblattverstellung vor unzulässigen Betriebszuständen zu schützen. Ein Ausfall dieser elektrischen Speicher kann dann zu sicherheitsrelevanten Problemen führen.
Bei einem Einsatz vieler einzelner in Reihe geschalteter Speichereinheiten, wie beispielsweise Batteriezellen, liegt nicht automatisch eine Gleichheit der einzelnen Speichereinheiten vor. Insbesondere über die Lebensdauer der Speichereinheiten führt dies ohne entsprechende Gegenmaßnahmen zu ungleichen elektrischen Spannungen der einzelnen Speichereinheiten untereinander. Insbesondere bei Lithium-Ionen- Batterien führt ein Überladen oder ein Tiefentladen einzelner Speichereinheiten zu irre-
versiblen Schäden. Ein derartiges Überladen oder Tiefentladen kann daraus resultieren, dass ein Batteriemanagementsystem einen Lade- oder Entladevorgang anhand einer der Speichereinheiten regelt, die nicht repräsentativ für alle Speichereinheiten ist. Aus diesem Grund muss in regelmäßigen Zeitabständen ein Angleichen der elektri- sehen Spannungen der elektrischen Speichereinheiten untereinander erfolgen. Dieses
Angleichen wird als„Zell-Balancing" bezeichnet. Zu diesem Zweck werden die einzelnen Speichereinheiten durch externe Beschaltungsmaßnahmen so entladen, dass sie nach dem Angleichen alle die gleiche elektrische Spannung aufweisen. Es ist bekannt, zu diesem Zweck ein sogenanntes Widerstandsbalancing durchzuführen. Zu diesem Zweck ist jeder Speichereinheit ein Ohmscher Widerstand oder eine Widerstandskombination über Schalter zugeordnet. Die Speichereinheiten werden solange mittels der Widerstände entladen, bis die Speichereinheiten die elektrische Spannung aufweisen. Es ist dabei von Nachteil, dass in dem elektrischen Speicher gespeicherte Energie durch die Widerstände in Wärme umgewandelt und ungenutzt abgeführt wird, um den gewünschten Ladungsausgleich zu erreichen. Somit wird eine Möglichkeit benötigt, bei der ein Angleichen der elektrischen Spannungen mehrerer Speichereinheiten untereinander mit geringem Energieverlust erreicht wird und eine wesentliche Verbesserung der Effi- zienz eines gesamten elektrischen Speichersystems herbeigeführt wird.
Offenbarung der Erfindung
Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass die eine Speichereinheit mit der Wicklung einer Spule zu deren Erregung verbunden wird und dass anschließend mittels der erregten
Spule durch Anschließen der Wicklung an die andere Speichereinheit diese geladen wird. Es ist vorgesehen, dass dieselbe Wicklung, die zur Erregung der Spule verwendet wird auch zum Laden der anderen Speichereinheit verwendet wird. Auf diese Weise wird ermöglicht, dass die in den Speichereinheiten gespeicherte Energie nicht nur in Wärme umgewandelt, sondern von der einen Speichereinheit zu der anderen Speichereinheit umgeladen wird, sodass die elektrischen Spannungen der Speichereinheiten untereinander angeglichen werden. Ein Laden der anderen Speichereinheit ist so zu verstehen, dass die Spule entregt und durch die auf diese Weise verfügbare elektrische Energie die andere Speichereinheit weiter geladen wird. Unter dem Laden ist also nicht ein vollständiges Aufladen des gesamten elektrischen Speichers zu verstehen,
sondern ein Transport von elektrischer Ladung zum Zwecke des Angleichens der elektrischen Spannungen zwischen den Speichereinheiten und der Spule.
Nach einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die eine Speichereinheit, die mit der Wicklung der Spule zu deren Erregung verbunden wird, eine höhere elektrische Spannung aufweist als die Speichereinheit, die durch Anschließen der Wicklung anschließend geladen wird. Durch dieses Vorgehen kann eine Annäherung der Spannungen von der einen und der anderen Speichereinheit zueinander erreicht werden. Nach einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass als Speichereinheiten jeweils eine Speicherzelle, insbesondere Batteriezelle, verwendet wird.
Nach einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Spule durch Schließen eines Schalters aufgeladen wird. Die Verwendung des Schalters ermöglicht das gezielte Laden mindestens einer Spule. Auf diese Weise kann gezielt das Verfahren auf einzelne Speichereinheiten angewendet werden, ohne dass stets sämtliche Speichereinheit in das Verfahren einbezogen werden müssen.
Nach einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die beiden Speicherein- heiten benachbart zueinander liegen. Unter einem benachbarten Zueinanderliegen wird verstanden, dass die Speichereinheiten direkt in Reihe zueinander geschaltet sind, wobei ein Pluspol einer der Speichereinheiten mit einem Minuspol der anderen Speichereinheit direkt über eine Leitung verbunden ist. Nach einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass jeder benachbarten Speichereinheit eine Spule zugeordnet ist. Im Falle mehrer benachbarter Speichereinheiten ist insbesondere vorgesehen, dass jeder benachbarten Speichereinheit eine eigene Spule mit einer Wicklung zugeordnet ist. Nach einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Spule durch Öffnen des Schalters die andere Speichereinheit auflädt. Durch entsprechende Verschaltung besteht die Möglichkeit, dass durch Öffnen des Schalters das Laden der Spule beendet wird und die Spule durch Rückinduktion, also Entregung, die in ihr gespeicherte Energie zur Verfügung stellt. In diesem Fall gibt die Spule die gespeicherte elektrische E- nergie ab, welche von der anderen Speichereinheit, die geladen wird, aufgenommen wird. Vorteilhaft hierbei ist insbesondere die Kombination aus Schließen des Schalters
zum Laden der Spule und Öffnen des Schalters zum Laden der Speichereinheit, da durch nur zwei Schaltstellungen des Schalters sowohl das Laden der Spule als auch das Laden der Speichereinheit in einfacher Weise nacheinander herbeigeführt werden kann.
Nach einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die andere Speichereinheit von der Spule über mindestens eine Diode aufgeladen wird. Dies ist insbesondere dann vorteilhaft, wenn dadurch der Effekt ausgenutzt wird, dass sich ein Stromfluss der beim Laden in die Spule hineinfließt umkehrt und zum Laden der Speichereinheit in umgekehrter Weise aus der Spule wieder herausfließt. Somit kann die Spule gleichzeitig mit zwei Speichereinheiten verbunden sein, wobei das Laden der anderen Speichereinheit davon abhängig ist, ob die Spule geladen wird oder sich entlädt.
Die Erfindung betrifft ferner einen elektrischen Speicher mit mindestens zwei in Reihe geschalteten, elektrischen Speichereinheiten und einer elektrischen Angleichschaltung, insbesondere zur Durchführung des vorstehend beschriebenen Verfahrens, wobei die Angleichschaltung mindestens eine eine Wicklung aufweisende Spule besitzt, deren Wicklung zur Erregung der Spule mit einer der Speichereinheiten verbindbar ist und die Wicklung für ein Laden der anderen Speichereinheiten an diese anschließbar ist.
Nach einer Weiterbildung des erfindungsgemäßen Speichers ist vorgesehen, dass die Angleichschaltung mindestens eine Diode und/oder mindestens einen Schalter aufweist. Nach einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass der Schalter als Halbleiterschalter, insbesondere Transistor, Thyristor oder dergleichen ausgebildet ist. Durch die Verwendung von Halbleiterelementen wird eine sehr einfache Automatisierung mittels elektronischer Komponenten, wie beispielsweise integrierten Schaltkreisen, ermöglicht. Zudem kann auf diese Weise die erfindungsgemäße Vorrichtung platzsparend ausgeführt und auf wirtschaftliche Weise hergestellt werden.
Nach einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass jede der Speichereinheiten mindestens eine Speicherzelle, insbesondere Batteriezelle, ist. Die Zeichnungen veranschaulichen die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels und zwar zeigt:
Figur 1 einen elektrischen Speicher mit einer Angleichschaltung,
Figur 2 den Speicher mit der Angleichschaltung aus der Figur 1 in einem ersten Ver- fahrensschritt und
Figur 3 den Speicher mit der Angleichschaltung aus der Figur 1 in einem zweiten Verfahrensschritt. Die Figur 1 zeigt ausschnittsweise einen elektrischen Speicher 101 bestehend aus drei
Speichereinheiten 102 in Form von Speicherzellen 103, welche benachbart zueinander in Reihe geschaltet sind. Der elektrische Speicher 101 ist als Batterie 104 ausgeführt und die Speicherzellen 103 sind als Batteriezellen 105 ausgeführt. Die Speichereinheiten 102 bilden den elektrischen Speicher 101 dadurch, dass eine erste Speichereinheit 106 über ihren Minuspol 106" und eine Leitung 107 mit einem Knotenpunkt 108 verbunden ist, welcher über eine Leitung 109 zu einem Pluspol 1 10' einer zweiten Speichereinheit 1 10 führt. Die zweite Speichereinheit 1 10 ist ihrerseits über ihren Minuspol 1 10" und eine Leitung 1 1 1 mit einem Knotenpunkt 1 12 verbunden, der über eine Leitung 1 13 zu einem Pluspol 1 14' einer dritten Speichereinheit 1 14 führt. Dem Speicher 101 ist eine Angleichschaltung 1 15 zugeordnet, die in der Figur 1 ausschnittsweise dargestellt ist. Die Angleichschaltung 1 15 ist über eine Leitung 1 16 mit einem Pluspol 106' der ersten Speichereinheit 106 verbunden. Weiter ist sie über eine Leitung 1 17 mit dem Knotenpunkt 108, über eine Leitung 1 18 mit dem Knotenpunkt 1 12 und über eine Leitung 1 19 mit einem Minuspol 1 14" der dritten Speichereinheit 1 14 verbunden. Die Angleichschaltung 1 15 weist mehrere elektrische Spulen 121 mit jeweils einer Wicklung 120 auf. Ferner besitzt die Angleichschaltung 1 15 Dioden 122 und Schalter 123. Die Leitung 1 16 ist über einen Knotenpunkt 124 mit einer weiteren Leitung 125 verbunden, die zu einer ersten Wicklung 126 führt. Die erste Wicklung 126 ist über eine Leitung 127 mit einem Knotenpunkt 128 verbunden, welcher eine weitere Leitung 129 aufweist, die zu einem ersten Schalter 130 führt. Ausgehend von dem ersten Schalter
130 verläuft eine Leitung 131 zu einem Knotenpunkt 132. Vom Knotenpunkt 132 verläuft eine Leitung 133 zu einem weiteren Knotenpunkt 134, der seinerseits über eine Leitung 135 mit einer zweiten Wicklung 136 verbunden ist. Die zweite Wicklung 136 ist über eine Leitung 137 mit einem Knotenpunkt 138 verbunden, welche über eine Lei- tung 139 mit einem weiteren Knotenpunkt 140 zusammengeschlossen ist. Der Knotenpunkt 140 ist zudem an die Leitung 1 17 angeschlossen. Über eine Leitung 141 ist eine
erste Diode 142 an den Knotenpunkt 140 angeschlossen. Die Diode 142 ist zudem ü- ber eine Leitung 143 mit dem Knotenpunkt 128 verbunden. Die Diode 142 ist dabei derart zwischen den Leitungen 141 und 143 angeordnet, dass sie eine Durchlassrichtung von der Leitung 141 zu der Leitung 143 besitzt. Der Knotenpunkt 134 ist über eine Leitung 144 mit einer zweiten Diode 145 verbunden, die ihrerseits über eine Leitung
146 mit dem Knotenpunkt 124 verbunden ist. Die zweite Diode 145 besitzt eine Durchlassrichtung von der Leitung 144 zu der Leitung 146. Ausgehend von Knotenpunkt 132 verläuft
eine weitere Leitung 149, die zu einem zweiten Schalter 150 führt. Ausgehend von dem Schalter 150 verläuft eine Leitung 151 zu einem Knotenpunkt 152. Vom Knotenpunkt 152 verläuft eine Leitung 153 zu einem weiteren Knotenpunkt 154, der seinerseits über eine Leitung 155 mit einer dritten Wicklung 156 verbunden ist. Die Wicklung 156 ist über eine Leitung 157 mit einem Knotenpunkt 158 verbunden, welche über eine Leitung 159 mit einem weiteren Knotenpunkt 160 zusammengeschlossen ist. Der Kno- tenpunkt 160 ist zudem an der Leitung 1 18 angeschlossen. Über eine Leitung 161 ist eine dritte Diode 162 an den Knotenpunkt 160 angeschlossen. Die Diode 162 ist zudem über eine Leitung 163 mit dem Knotenpunkt 134 verbunden. Die Diode 162 ist dabei derart zwischen den Leitungen 161 und 163 angeordnet, dass sie eine Durchlassrichtung von der Leitung 161 zu der Leitung 163 besitzt. Der Knotenpunkt 154 ist über eine Leitung 164 mit einer vierten Diode 165 verbunden, die ihrerseits über eine
Leitung 166 mit dem Knotenpunkt 138 verbunden ist. Die vierte Diode 165 besitzt eine Durchlassrichtung von der Leitung 164 zu der Leitung 166. Ausgehend vom Knotenpunkt 152 verläuft eine weitere Leitung 169, die zu einem dritten Schalter 170 führt. Ausgehend von dem Schalter 170 verläuft eine Leitung 171 zu einem Knotenpunkt 174. Der Knotenpunkt 174 ist seinerseits über eine Leitung 175 mit einer vierten Wicklung 176 verbunden. Die Wicklung 176 ist über eine Leitung 177 mit einem Knotenpunkt 180 verbunden. Der Knotenpunkt 180 ist zudem an die Leitung 1 19 angeschlossen. Über eine Leitung 181 ist eine fünfte Diode 182 an den Knotenpunkt 180 angeschlossen. Die Diode 182 ist zudem über eine Leitung 183 mit dem Knotenpunkt 154 verbunden. Die Diode 182 ist dabei derart zwischen den Leitungen 181 und 183 angeordnet, dass sie eine Durchlassrichtung von der Leitung 181 zu der Leitung 183 besitzt. Der Knotenpunkt 174 ist über eine Leitung 184 mit einer sechsten Diode 185 verbunden, die ihrerseits über eine Leitung 186 mit dem Knotenpunkt 158 verbunden ist. Die sechste Diode 185 besitzt eine Durchlassrichtung von der Leitung 184 zu der Leitung 186. Die Schalter 123 sind einer elektronischen Steuereinheit 190 zugeordnet. Sie sind zu diesem Zweck als Halbleiterschalter 191 in Form von Transistoren 192 ausgeführt,
sodass die Steuereinheit 190 einen integrierten Schaltkreis 193 bildet. Gestrichelte Linien 179 zeigen an, dass sowohl der elektrische Speicher 101 als auch die Angleich- schaltung 1 15 in Richtung der Linien 179 logisch weitergeführt ist. Die Figur 2 zeigt den elektrischen Speicher 101 und die Angleichschaltung 1 15 der Figur 1 mit all ihren Merkmalen. Im Unterschied zu Figur 1 ist der zweite Schalter 150 in Figur 2 geschlossen, um einen ersten Verfahrensschritt durchzuführen. Zudem weist die Speichereinheit 1 10 eine höhere Spannung auf, als die anderen Speichereinheiten 106 und 1 14. Daraus ergibt sich ein geschlossener Stromkreis 195 für die zweite Spei- chereinheit 1 10, die zweite Wicklung 136 und die dritte Wicklung 156. Der Stromkreis
195 ist in Figur 2 fett dargestellt und mit Stromrichtungspfeilen 196 versehen. Der Stromkreis 195 verläuft von dem Pluspol 1 10' der zweiten Speichereinheit 1 10 über die Leitung 109 und weiter über die Leitung 1 17 zum Knotenpunkt 140, sodass mittels der Leitungen 137 und 139 die Spule 121 der zweiten Wicklung 136 geladen wird. Weiter verläuft der Stromkreis 195 über die Leitungen 135, 133 und 149 zu dem geschlossenen zweiten Schalter 150. Er setzt sich fort über die Leitungen 151 , 153 und 154 zu der dritten Wicklung 156. Ausgehend von der dritten Wicklung 156 schließt sich der Stromkreis 195 über die Leitungen 157, 159, 1 18 und 1 1 1 zu dem Minuspol 1 10" der zweiten Speichereinheit 1 10. Mittels des genannten geschlossenen Stromkreises 195 wird La- dung in die zweite und dritte Wicklung 136 und 156 übertragen und dort gespeichert.
Das Schließen des zweiten Schalters 150 erfolgt durch die Steuereinheit 190. Es ist vorgesehen, dass jede Speichereinheit 102 zwei Wicklungen 120 belädt. Durch Schließen des Schalters 150 wird der Stromkreis 195 geschlossen und nach einer bestimmten Zeit oder nach Erreichen eines bestimmten Stromniveaus, welches durch den Schalter 150 geflossen ist, wieder geöffnet.
Die Figur 3 zeigt den Speicher 101 und die Angleichschaltung 1 15 der Figur 1 mit all ihren Merkmalen. Die Schalter 123 sind alle für einen zweiten Verfahrensschritt geöffnet und die der ersten Wicklung 136 und der zweiten Wicklung 156 zugeordneten Spu- len 121 sind erregt. Aufgrund dessen ergeben sich zwei Stromkreise 197 und 198, wobei der Stromkreis 197 der ersten Speichereinheit 106 und der zweite Stromkreis 198 der dritten Speichereinheit 1 14 zugeordnet ist. Der Stromkreis 197 verläuft ausgehend von der zweiten Wicklung 136 über die Leitungen 135 und 144 zur zweiten Diode 145. Ausgehend von der zweiten Diode 145 verläuft der Stromkreis 197 weiter über die Lei- tungen 146 und 1 16 in den Pluspol 106' der ersten Speichereinheit 106. Ausgehend von dem Minuspol 106" der Speichereinheit 106 verläuft der Stromkreis 197 über die
Leitungen 107, 1 17, 139 und 138 zurück zur zweiten Wicklung 136. Der Stromkreis 198 geht aus von der dritten Wicklung 156, die über die Leitungen 157, 159, 1 18 und 1 13 mit dem Pluspol 1 14' der dritten Speichereinheit 1 14 verbunden ist. Ausgehend von dem Minuspol 1 14" der dritten Speichereinheit 1 14 ist die fünfte Diode 182 über die Leitungen 1 19 und 181 verbunden, so dass ausgehend von der Diode 182 über Leitung 183 und 155 der Stromkreis 198 geschlossen wird. Innerhalb der Stromkreise 197 und 198 sind die jeweiligen Stromrichtungen mittels Stromrichtungspfeilen 196 dargestellt. Die Stromrichtungen laufen dabei in diejenigen Richtungen, die den Durchlassrichtungen der zweiten Diode 145 und der fünften Diode 182 entsprechen. Über die Stromkreise 197 und 198 können sich die Spulen 121 der Wicklungen 136 und 156 entregen, das heißt, ihre Ladung abgeben, welche in die entsprechenden Speichereinheiten 106 und 1 14 fließen und diese dadurch weiter beladen. Zu diesem Zweck ist es nicht notwendig, weitere Steuermittel für den zweiten Verfahrensschritt einzusetzen, da dieser Vorgang aufgrund der dargestellten Angleichschaltung automatisch erfolgt.
Die dargestellten Verfahrensschritte der Figur 2 und Figur 3 beschreiben die Möglichkeit die erste Speichereinheit 106 und die dritte Speichereinheit 1 14 mit elektrischer Ladung aus der zweiten Speichereinheit 1 10 zu laden. Dieser Vorgang ist sehr energieeffizient, da elektrische Ladungen zwischen den Speichereinheiten 102 umgeladen werden.
Claims
1 . Verfahren zum Angleichen der elektrischen Spannungen von mindestens zwei in Reihe geschalteten, elektrischen Speichereinheiten (102,106,1 10,1 14), dadurch gekennzeichnet, dass die eine Speichereinheit (102,1 10) mit der Wicklung (120,136,156) einer Spule (121 ) zu deren Erregung verbunden wird und dass anschließend mittels der erregten Spule (121 ) durch Anschließen der Wicklung (120,136,156) an die andere Speichereinheit (102,106,1 14) diese geladen wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die eine Speichereinheit (102,1 10), die mit der Wicklung (120,136,156) der Spule (121 ) zu deren Erregung verbunden wird, eine höhere elektrische Spannung aufweist als die Speichereinheit (102,106,1 14), die durch Anschließen der Wicklung
(120,136,156) anschließend geladen wird.
3. Verfahren einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als Speichereinheiten (102, 106, 1 10, 1 14) jeweils eine Speicherzelle (203), insbesondere Batteriezelle (205), verwendet wird.
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Spule (121 ) durch Schließen eines Schalters (123,150) aufgeladen wird.
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Speichereinheiten (102,106,1 10,1 14) benachbart zueinander liegen.
6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass jeder benachbarten Speichereinheit (102,106,1 14) eine Spule (121 ) zugeordnet ist.
7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Spule (121 ) durch Öffnen des Schalters (123,150) die andere Speichereinheit (102,106,1 14) auflädt.
8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die andere Speichereinheit (102,106,1 14) von der Spule (121 ) über mindestens eine Diode (122) aufgeladen wird.
9. Elektrischer Speicher (101 ) mit mindestens zwei in Reihe geschalteten, elektrischen Speichereinheiten (102,106,1 10,1 14) und einer elektrischen Angleichschaltung (1 15) , insbesondere zur Durchführung des Verfahrens nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Angleichschaltung (1 15) mindestens eine eine Wicklung (120,126,136,156,176) aufweisende Spule (121 ) besitzt, deren Wicklung (120,126,136,156,176) zur Erregung der Spule (121 ) mit einer der Speichereinheiten (102,106,1 10,1 14) verbindbar ist und die Wicklung
(120,126,136,156,176) für ein Laden der anderen Speichereinheit (102,106,1 10,1 14) an diese anschließbar ist.
10. Speicher (101 ) nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Angleichschaltung (1 15) mindestens eine Diode (122) und/oder mindestens einen Schalter (123) aufweist.
1 1 . Speicher (101 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Schalter (123) als Halbleiterschalter (191 ), insbesondere Transistor (192), Thyristor oder dergleichen, ausgebildet ist.
12. Speicher (101 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass jede der Speichereinheiten (102) eine Speicherzelle (103), insbesondere Batteriezelle (105), ist.
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KR20210060208A (ko) * | 2019-11-18 | 2021-05-26 | 주식회사 엘지에너지솔루션 | 셀 균등화 장치, 이를 포함하는 배터리 장치 및 셀 균등화 방법 |
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Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CA2231260A1 (en) * | 1998-03-06 | 1999-09-06 | William G. Dunford | Battery equalizer |
US20040222771A1 (en) * | 2003-05-09 | 2004-11-11 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Battery power circuit and automobile battery power circuit |
US20050029987A1 (en) * | 2003-08-08 | 2005-02-10 | Pao-Chuan Lin | Battery energy balance circuit and battery charging bypass circuit |
FR2860353A1 (fr) * | 2003-09-29 | 2005-04-01 | Thales Sa | Module de transfert de charges entre deux dipoles |
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---|---|---|---|---|
JP3328656B2 (ja) * | 1994-05-25 | 2002-09-30 | 株式会社岡村研究所 | 電池の充電制御装置及び方法 |
DE4422409C2 (de) * | 1994-06-29 | 1996-07-11 | Fraunhofer Ges Forschung | Vorrichtung zum Ladungsaustausch zwischen einer Vielzahl von in Reihe geschalteten Energiespeichern oder -wandlern |
US5631534A (en) * | 1995-08-21 | 1997-05-20 | Delco Electronics Corp. | Bidirectional current pump for battery charge balancing |
JPH10257683A (ja) | 1997-03-07 | 1998-09-25 | Japan Storage Battery Co Ltd | 組電池の充放電回路 |
US6150795A (en) * | 1999-11-05 | 2000-11-21 | Power Designers, Llc | Modular battery charge equalizers and method of control |
US6222344B1 (en) * | 1999-12-06 | 2001-04-24 | Bae Systems Controls, Inc. | Magnetically coupled autonomous battery equalization circuit |
US7378818B2 (en) * | 2002-11-25 | 2008-05-27 | Tiax Llc | Bidirectional power converter for balancing state of charge among series connected electrical energy storage units |
US20050077879A1 (en) * | 2003-10-14 | 2005-04-14 | Near Timothy Paul | Energy transfer device for series connected energy source and storage devices |
TWI260807B (en) * | 2003-12-31 | 2006-08-21 | Ind Tech Res Inst | Equalizer for series of connected battery strings |
JP2006166615A (ja) * | 2004-12-08 | 2006-06-22 | Fuji Heavy Ind Ltd | 蓄電デバイスの電圧均等化制御システム |
JP2006296179A (ja) * | 2005-03-16 | 2006-10-26 | Macnica Inc | キャパシタの蓄電装置、及びその充放電方法 |
WO2007148745A1 (ja) * | 2006-06-22 | 2007-12-27 | Fdk Corporation | 多直列蓄電セル、直列蓄電セル装置、直列セルの電圧バランス補正回路 |
KR101081255B1 (ko) * | 2007-02-09 | 2011-11-08 | 한국과학기술원 | 전하 균일 장치 |
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Patent Citations (4)
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---|---|---|---|---|
CA2231260A1 (en) * | 1998-03-06 | 1999-09-06 | William G. Dunford | Battery equalizer |
US20040222771A1 (en) * | 2003-05-09 | 2004-11-11 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Battery power circuit and automobile battery power circuit |
US20050029987A1 (en) * | 2003-08-08 | 2005-02-10 | Pao-Chuan Lin | Battery energy balance circuit and battery charging bypass circuit |
FR2860353A1 (fr) * | 2003-09-29 | 2005-04-01 | Thales Sa | Module de transfert de charges entre deux dipoles |
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