WO2012104036A1 - Energiespeichersystem mit einem lithium-ionen-kondensator - Google Patents

Energiespeichersystem mit einem lithium-ionen-kondensator Download PDF

Info

Publication number
WO2012104036A1
WO2012104036A1 PCT/EP2012/000334 EP2012000334W WO2012104036A1 WO 2012104036 A1 WO2012104036 A1 WO 2012104036A1 EP 2012000334 W EP2012000334 W EP 2012000334W WO 2012104036 A1 WO2012104036 A1 WO 2012104036A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
capacitor
circuit arrangement
arrangement according
battery
parallel
Prior art date
Application number
PCT/EP2012/000334
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Josef Winkler
Original Assignee
Audi Ag
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 Audi Ag filed Critical Audi Ag
Publication of WO2012104036A1 publication Critical patent/WO2012104036A1/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
    • H02J7/14—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries for charging batteries from dynamo-electric generators driven at varying speed, e.g. on vehicle
    • H02J7/1423—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries for charging batteries from dynamo-electric generators driven at varying speed, e.g. on vehicle with multiple batteries
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02N—STARTING OF COMBUSTION ENGINES; STARTING AIDS FOR SUCH ENGINES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F02N11/00—Starting of engines by means of electric motors
    • F02N11/08—Circuits or control means specially adapted for starting of engines
    • F02N11/0862—Circuits or control means specially adapted for starting of engines characterised by the electrical power supply means, e.g. battery
    • F02N11/0866—Circuits or control means specially adapted for starting of engines characterised by the electrical power supply means, e.g. battery comprising several power sources, e.g. battery and capacitor or two batteries
    • 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
    • H02J1/00—Circuit arrangements for dc mains or dc distribution networks
    • H02J1/10—Parallel operation of dc sources
    • 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
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/30—Controlling fuel injection
    • F02D41/3082—Control of electrical fuel pumps
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02N—STARTING OF COMBUSTION ENGINES; STARTING AIDS FOR SUCH ENGINES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F02N11/00—Starting of engines by means of electric motors
    • F02N11/08—Circuits or control means specially adapted for starting of engines
    • F02N2011/0881—Components of the circuit not provided for by previous groups
    • F02N2011/0885—Capacitors, e.g. for additional power supply
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02N—STARTING OF COMBUSTION ENGINES; STARTING AIDS FOR SUCH ENGINES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F02N2200/00—Parameters used for control of starting apparatus
    • F02N2200/06—Parameters used for control of starting apparatus said parameters being related to the power supply or driving circuits for the starter
    • F02N2200/063—Battery voltage
    • 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
    • H02J2310/00—The network for supplying or distributing electric power characterised by its spatial reach or by the load
    • H02J2310/40—The network being an on-board power network, i.e. within a vehicle
    • H02J2310/46—The network being an on-board power network, i.e. within a vehicle for ICE-powered road vehicles

Definitions

  • the present invention relates to a circuit arrangement for motor vehicles with at least one rechargeable battery and at least one capacitor connected in parallel therewith.
  • Prior art circuit arrangements with a parallel connection of battery and capacitor are used in motor vehicles to increase the reliability when starting the engine. Due to the parallel-connected capacitor, the high currents required for the starter of the engine can still be applied even if the battery itself is already too heavily discharged. Here, the property of the capacitor to be able to provide high currents for a short time, exploited.
  • DE 43 40 350 A1 a circuit arrangement is proposed, in which a logic circuit prevents a starting operation of the motor for a predetermined period of time, when the voltage applied to the battery of the vehicle voltage falls below a defined limit.
  • the capacitor connected in parallel to the battery is charged with the weak remaining current of the battery.
  • a start-up procedure can be carried out with the aid of the current supplied by the capacitor, the current intensity being sufficient to actuate the starter.
  • the capacitor is usually out of operation. It is only activated when starting when it falls below the specified voltage limit.
  • DE 43 40 350 A1 mentions charging the capacitor at certain time intervals while the vehicle is moving for a short time.
  • DE 10 2004 038 527 A1 discloses a circuit arrangement for motor vehicles with at least one rechargeable battery and at least one capacitor connected in parallel therewith, wherein the battery is connected to the capacitor via a device for decoupling and current limiting and the device is adapted to a current through Supply of a clocked signal, in particular by high-frequency clocking to limit.
  • the limitation occurs when the current exceeds a predetermined load limit of the circuit.
  • the means for decoupling and limiting the current e.g. be formed using at least one MOS-FET (Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor). It is particularly preferred if this device has at least two series-connected MOS-FETs.
  • MOS-FET Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor
  • the capacitor is a starter for starting an internal combustion engine (a motor) connected in parallel.
  • a decoupling of the capacitor in conjunction with the starter is that, despite a possible discharge of the battery by quiescent currents, stand-consumers or the like starting the engine is still possible.
  • Another favorable embodiment also provides for switching a gasoline pump in parallel with the condenser. This ensures that the voltage of voltage-sensitive consumers, such as the gasoline pump, the light, the fan and / or the Ra- dios, is decoupled from the electrical system, whereby the gasoline pump can still muster enough fuel pressure despite the collapse of the vehicle electrical system voltage at the start of the engine.
  • the schematic representation of an electrical system of a motor vehicle shows a circuit arrangement according to the invention with a rechargeable battery 1 and a capacitor 2 connected in parallel, which is designed as a lithium-ion capacitor.
  • Battery 1 and capacitor 2 are connected to each other via a device 3 for decoupling and limiting the current.
  • a generator 7 to the battery 1 is connected in parallel.
  • a starter 8 is connected in parallel, which can be switched on and off by means of a switch 10.
  • a gasoline pump can be supplied with power.
  • the starter 8 is replaced in the diagram of the figure by the gasoline pump.
  • the reference numeral 9 indicates highly schematically possible further consumers of the circuit arrangement, which can optionally be switched on and off by the switch 11.
  • the device 3 By the device 3, it is both possible to decouple the battery 1 from the capacitor 2 and arranged on the respective sides of the device 3 elements such as generator 7 and starter 8 from each other, as well as to limit the maximum current.
  • the device 3 shown allows decoupling in both current directions 12.
  • the device 3 is designed as a MOS-FET circuit with two series-connected MOS FETs 4 and a drive logic 6 with shunt 5. It is inventively suitable to the current largely lossless to limit high-frequency clocking.
  • a series circuit of a diode 13 and a resistor 14, which is connected in parallel with the two semiconductor switches 4, serves to compensate the capacitor self-discharge.
  • the resistor 14 is in this case chosen so that on the one hand a current can flow to compensate for the self-discharge of the capacitor, on the other hand, only a small power loss occurs.
  • the value of the resistor 14 is between 100 ⁇ and 10 kü, in particular 1 kü.
  • the condenser 2 With the device 3 according to the invention it is e.g. possible to use the condenser 2 exclusively for the operation of the starter 8 or possibly the gasoline pump.
  • the charging of the capacitor 2 occurs only when the voltage supplied by the generator 7 is higher than the capacitor voltage.
  • a discharge of the capacitor into the electrical system can also be controlled and allowed under certain conditions, e.g. in the event of brief voltage drop on the vehicle electrical system side (battery side) below a certain value. This can e.g. with sudden increase in consumer power consumption 9 occur. With over or reverse voltage, the device 3 is blocked.
  • the capacitor 2 of the circuit arrangement according to the invention is permanently connected in parallel, except at engine standstill or engine start or when the battery or generator voltage is smaller than the capacitor voltage or when the current flow exceeds the load limit of the device 3 and the entire circuit arrangement.
  • the current flow is limited according to the invention by supplying a clocked signal, in particular by high-frequency clocking.
  • the capacitance of the capacitor 2 should be between 50 F (Farad) and 650 F, preferably between 150 F and 500 F.
  • the internal resistance of the capacitor values between 0.5 mQ (milliohm) and 4 m, preferably between 1, 0 m and 3.5 mQ, should be selected.
  • a concrete version was a capacitor 2 (double-layer capacitor) with 450 F, 1, 5 mO, 0.75 Ah (ampere hours) at 3.6 kg (kilograms) and 14 V (volts) selected.
  • An alternative for gasoline engines comes with a capacitor 2 (double-layer capacitor) with 200 F, 3.0 mü and 0.33 Ah at 1, 5 kg and 14 V from.
  • the current is limited to approx. 100 A (amperes) - for a short time.
  • the capacity of the condenser 2 should be between 10 F and 25 F, preferably between 15 F and 20 F.
  • the internal resistance of the capacitor values between 50 and 100 mO, preferably between 60 and 80 mQ, should be selected.
  • the switching arrangement according to the invention is a redundant energy network for safety consumers.
  • the lithium-ion capacitor preferably has a lithium-doped carbon layer, a carbon-activated layer, and an electrolyte therebetween for transporting lithium ions and electrodes.

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung für Kraftfahrzeuge mit zumindest einer aufladbaren Batterie (1) und mindestens einem hierzu parallel geschalteten Kondensator (2), wobei als Kondensator (2) ein Lithium-Ionen-Kondensator verwendet wird.

Description

Energiespeichersystem mit einem Lithium-Ionen-Kondensator
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung für Kraftfahrzeuge mit zumindest einer aufladbaren Batterie und mindestens einem hierzu parallel geschalteten Kondensator.
Beim Stand der Technik bekannte Schaltungsanordnungen mit einer Parallelschaltung von Batterie und Kondensator werden in Kraftfahrzeugen eingesetzt, um die Zuverlässigkeit beim Anlassen des Motors zu erhöhen. Durch den parallel geschalteten Kondensator können auch dann noch die für den Anlasser des Motors benötigten hohen Stromstärken aufgebracht werden, wenn die Batterie selbst bereits zu stark entladen ist. Hierbei wird die Eigenschaft des Kondensators, kurzzeitig hohe Stromstärken bereitstellen zu können, ausgenutzt.
In der DE 43 40 350 A1 wird eine Schaltungsanordnung vorgeschlagen, bei der eine Logikschaltung einen Startvorgang des Motors für eine vorab festgelegte Zeitspanne unterbindet, wenn die an der Batterie des Fahrzeugs anliegende Spannung einen definierten Grenzwert unterschreitet. Während der Unterbrechung wird der zur Batterie parallel geschaltete Kondensator mit dem schwachen Reststrom der Batterie geladen. Anschließend kann ein Startvorgang mit Hilfe des vom Kondensator gelieferten Stroms erfolgen, wobei die Stromstärke dazu ausreicht, den Anlasser zu betätigen. Bei dieser Variante ist der Kondensator in der Regel außer Betrieb. Er wird nur beim Starten bei Unterschreitung des genannten Spannungsgrenzwertes aktiv geschaltet. Als Alternative wird in der DE 43 40 350 A1 genannt, den Kondensator in gewissen zeitlichen Abständen bei fahrendem Fahrzeug kurzzeitig zu laden. Hierdurch wird erreicht, dass der Kondensator beim Abstellen des Fahrzeugs in der Regel schon ausreichend geladen ist. Nachteil der geschilderten Schaltanordnung ist das Fehlen einer Stromstärkenbegrenzung, wodurch es, z.B. bei einem sogenannten Jump-Start oder durch Verpolen beim Fremdstart, zur Zerstörung des Kondensators kommen kann.
Eine Stromstärkenbegrenzung ist in der gattungsgemäßen Schaltanordnung der EP 0 412 631 B2 bereits vorgesehen. Darüber hinaus schlägt diese Schrift auch eine Möglichkeit zur Entkopplung von Batterie und Kondensator mittels Zenerdiode und Relaisschalter für den Fall vor, dass die Spannung über den Kondensator einen Vorgabewert überschreitet. Zur Stromstärkenbegrenzung ist ein elektrischer Widerstand vorgesehen. Die Schaltungsanordnung der EP 0 412 631 B2 hat den Nachteil, dass durch den Begrenzungswiderstand sehr hohe Verluste entstehen. Die am Widerstand dadurch entstehende Wärme muss über geeignete Kühlungsmaßnahmen abgeführt werden, was sich insgesamt als sehr ungünstig für den Einsatz in Kraftfahrzeugen darstellt. Aufgabenstellung
DE 10 2004 038 527 A1 offenbart eine Schaltungsanordnung für Kraftfahrzeuge mit zumindest einer aufladbaren Batterie und mindestens einem hierzu parallel geschalteten Kondensator, wobei die Batterie über eine Einrichtung zur Entkopplung und zur Stromstärkenbegrenzung mit dem Kondensator verbunden ist und die Einrichtung dazu geeignet ist, eine Stromstärke durch Zuführung eines getakteten Signals, insbesondere durch hochfrequente Taktung, zu begrenzen.
Aufgabe der Erfindung ist es somit, eine gattungsgemäße Schaltungsanordnung zu verbessern. Gelöst wird diese Aufgabe durch die in den unabhängigen Patentansprüchen angegebenen Erfindungen gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.
Als Kondensator wird demnach ein Lithium-Ionen-Kondensator verwendet.
Bevorzugt ist vorgesehen, den Stromfluss mittels einer geeigneten Einrichtung durch Zuführung eines getakteten Signals, insbesondere durch hochfrequentes Takten, zu begrenzen. In der Regel erfolgt die Begrenzung, wenn die Stromstärke eine vorher festgelegte Belastungsgrenze der Schaltungsanordnung überschreitet. Durch diese Verfahrensweise erfolgt die Strombegrenzung weitgehend verlustlos, womit auch eine unerwünschte Wärmeentwicklung vermieden ist und keine Vorkehrungen zum Abführen von Wärme getroffen werden müssen.
Vorzugsweise kann die Einrichtung zur Entkopplung und zur Begrenzung der Stromstärke z.B. unter Verwendung mindestens eines MOS-FET (Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor) ausgebildet werden. Besonders bevorzugt ist, wenn diese Einrichtung mindestens zwei in Reihe geschaltete MOS-FETs aufweist.
Bevorzugt wird dem Kondensator ein Anlasser zum Starten einer Brennkraftmaschine (eines Motors) parallel geschaltet. Der Vorteil einer solchen Entkopplung des Kondensators in Verbindung mit dem Anlasser liegt darin, dass trotz eines eventuellen Entladens der Batterie durch Ruheströme, Standverbraucher oder dergleichen ein Starten des Motors weiterhin möglich ist.
Des Weiteren sieht eine andere günstige Ausführungsform aber auch vor, eine Benzinpumpe dem Kondensator parallel zu schalten. Hierdurch wird erreicht, dass die Spannung spannungssensitiver Verbraucher, wie beispielsweise der Benzinpumpe, des Lichts, des Gebläses und/oder des Ra- dios, vom Bordnetz entkoppelt ist, wodurch die Benzinpumpe trotz des Einbruchs der Bordnetzspannung beim Start des Motors noch genügend Benzindruck aufbringen kann. Ausführungsbeispiel
Weitere Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung der beigelegten Figur.
Die schematisierte Darstellung eines Bordnetzes eines Kraftfahrzeuges zeigt eine erfindungsgemäße Schaltungsanordnung mit einer aufladbaren Batterie 1 und einem dazu parallel geschalteten Kondensator 2, der als Lithium- Ionen-Kondensator ausgebildet ist. Batterie 1 und Kondensator 2 sind über eine Einrichtung 3 zur Entkopplung und zur Begrenzung der Stromstärke miteinander verbunden. Zum Laden der Batterie 1 und gegebenenfalls des Kondensators 2 ist ein Generator 7 zur Batterie 1 parallel geschaltet. Auf der hierzu gegenüberliegenden Seite der Einrichtung 3 ist dem Kondensator ein Anlasser 8 parallel geschaltet, welcher mittels eines Schalters 10 an- und ausgeschaltet werden kann. Mit der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung kann aber in einem anderen erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel auch eine Benzinpumpe mit Strom versorgt werden. In diesem Fall wird der Starter 8 im Schaltbild der Figur durch die Benzinpumpe ersetzt. Mit dem Bezugszeichen 9 sind stark schematisiert mögliche weitere Verbraucher der Schaltungsanordnung angedeutet, welche gegebenenfalls durch den Schalter 11 an- und ausgestellt werden können.
Durch die Einrichtung 3 ist es sowohl möglich, die Batterie 1 vom Kondensator 2 sowie die auf den jeweiligen Seiten der Einrichtung 3 angeordneten Elemente wie Generator 7 und Anlasser 8 voneinander zu entkoppeln, als auch die maximale Stromstärke zu begrenzen. Darüber hinaus erlaubt die gezeigte Einrichtung 3 die Entkopplung in beiden Stromrichtungen 12. Die Einrichtung 3 ist als eine MOS-FET Schaltung mit zwei in Reihe geschalteten MOS-FETs 4 und einer Ansteuerlogik 6 mit Shunt 5 ausgebildet. Sie ist erfindungsgemäß dazu geeignet, die Stromstärke weitgehend verlustlos durch hochfrequente Taktung zu begrenzen. Eine Serienschaltung einer Diode 13 und eines Widerstands 14, die zu den beiden Halbleiterschaltern 4 parallel geschaltet ist, dient der Kompensation der Kondensatorselbstentladung. Der Widerstand 14 wird hierbei so gewählt, dass einerseits ein Strom zum Ausgleich der Selbstentladung des Kondensators fließen kann, andererseits aber nur eine geringe Verlustleistung entsteht. Bevorzugt beträgt der Wert des Widerstands 14 zwischen 100 Ω und 10 kü, insbesondere 1 kü.
Mit der erfindungsgemäßen Einrichtung 3 ist es z.B. möglich, den Kondensator 2 ausschließlich zum Betrieb des Anlassers 8 oder gegebenenfalls der Benzinpumpe zu verwenden. Das Aufladen des Kondensators 2 geschieht nur, wenn die vom Generator 7 gelieferte Spannung höher als die Kondensatorspannung ist. Eine Entladung des Kondensators ins Bordnetz kann ebenfalls gesteuert und unter bestimmten Voraussetzungen zugelassen werden, z.B. bei kurzzeitigem Spannungseinbruch auf Bordnetzseite (Batterieseite) unter einen bestimmten Wert. Dies kann z.B. bei plötzlich erhöhtem Stromkonsum der Verbraucher 9 auftreten. Bei Über- oder Verpolspannung wird die Einrichtung 3 gesperrt. Günstigerweise ist der Kondensator 2 der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung permanent parallel geschaltet, außer bei Motorstillstand oder Motorstart oder wenn die Batterieoder Generatorspannung kleiner als die Kondensatorspannung ist oder wenn der Stromfluss die Belastungsgrenze der Einrichtung 3 bzw. der gesamten Schaltungsanordnung übersteigt. Im letztgenannten Fall wird der Stromfluss erfindungsgemäß durch Zuführung eines getakteten Signals, insbesondere durch hochfrequentes Takten, begrenzt.
Wenn dem Kondensator 2 ein Anlasser 8 parallel geschaltet ist, sollte die Kapazität des Kondensators 2 zwischen 50 F (Farad) und 650 F, vorzugsweise zwischen 150 F und 500 F, betragen. Für den inneren Widerstand des Kondensators sollten Werte zwischen 0,5 mQ (Milliohm) und 4 mü, vorzugsweise zwischen 1 ,0 mü und 3,5 mQ, gewählt werden. Für Fahrzeuge mit schweren Motoren, z.B. Dieselmotoren wurde in einer konkreten Ausfüh- rung ein Kondensator 2 (Doppelschichtkondensator) mit 450 F, 1 ,5 mO, 0,75 Ah (Amperestunden) bei 3,6 kg (Kilogramm) und 14 V (Volt) gewählt. Eine Alternative für Otto-Motoren kommt mit einem Kondensator 2 (Doppelschichtkondensator) mit 200 F, 3,0 mü und 0,33 Ah bei 1 ,5 kg und 14 V aus.
Bei beiden Variariten wird die Stromstärke auf ca. 100 A (Ampere) - kurzzeitig - begrenzt.
In der Variante bei der dem Kondensator 2 eine Benzinpumpe parallel geschaltet ist, sollte die Kapazität des Kondensators 2 zwischen 10 F und 25 F, vorzugsweise zwischen 15 F und 20 F, betragen. Für den inneren Widerstand des Kondensators sollten Werte zwischen 50 mü und 100 mO, vorzugsweise zwischen 60 mü und 80 mQ, gewählt werden. Bei einer konkreten Ausführungsform wurde ein Kondensator 2 (Doppelschichtkondensator) mit 18 F, 70 mQ und 0,02 Ah bei 0,5 kg und 14 V ausgewählt. Es erfolgte eine Strombegrenzung auf 30 A (Ampere) - kurzzeitig. [0019] Insgesamt sorgt die erfindungsgemäße Schaltanordnung für ein sicheres Starten des Motors eines Fahrzeugs, ohne dass dabei Wartezeiten für die Kondensatorladung in Kauf genommen werden müssen, oder eine Überlastung der Schaltung befürchtet werden müsste. Durch die erfindungsgemäße Einrichtung 3 zur Entkopplung und zur Begrenzung der Stromstärke treten nur geringe Verluste auf und es wird kein Ruhestrom benötigt. Es handelt sich somit bei der erfindungsgemäßen Schaltanordnung um ein redundantes Energienetz für Sicherheitsverbraucher.
Der Lithium-Ionen-Kondensator weist bevorzugt eine Lithium-dotierte Kohlenstoffschicht, eine Schicht mit aktiviertem Kohlenstoff und einen dazwischen angeordneten Elektrolyten zum Transport von Lithium-Ionen und Elektroden auf.

Claims

P A T E N T A N S P R Ü C H E
1. Schaltungsanordndung für ein Kraftfahrzeug, mit zumindest einer aufladbaren Batterie (1) und mindestens einem hierzu parallel geschalteten Kondensator (2),
dadurch gekennzeichnet, dass der Kondensator (2) ein Lithium-Ionen- Kondensator ist.
2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Batterie (1) über eine Einrichtung (3) zur Entkopplung und zur Stromstärkenbegrenzung mit dem Kondensator (2) verbunden ist, welche wenigstens einen MOS-FET Transistor (4) aufweist, welcher mit einer Ansteuerlogik (6) gekoppelt und von dieser ansteuerbar ist.
3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Ansteuerlogik (6) dazu ausgebildet ist,
- den MOS-FET Transistor (4) vor einem Motorstart derart anzusteuern, dass der Kondensator (2) mit der Batterie (1) leitend verbunden ist, wenn eine Spannung der Batterie (1) höher als eine Spannung des Kondensators (2) ist, wobei die Ansteuerlogik (6) ferner ausgelegt ist, eine Stromstärke eines über die Einrichtung (3) fließenden Stroms durch ein hochfrequentes Ansteuern des MOS-FET Transistors (4) auf eine Belastungsgrenze der Einrichtung (3) zu begrenzen; und
- den MOS-FET Transistor (4) in einem Dauerbetrieb derart anzusteuern, dass der Kondensator (2) mit der Batterie (1) leitend verbunden ist.
4. Schaltungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung (3) dazu geeignet ist, in zwei Strom richtungen zu entkoppeln.
5. Schaltungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung (3) mindestens zwei in Reihe geschaltete MOS-FET Transistoren (4) aufweist.
6. Schaltungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sie eine Ansteuerlogik (6) aufweist.
7. Schaltungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Anlasser (8) zum Starten einer Brennkraftmaschine parallel zum Kondensator (2) geschaltet ist.
8. Schaltungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kapazität des Kondensators (2) zwischen 50 F und 650 F, vorzugsweise zwischen 150 F und 500 F, beträgt.
9. Schaltungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Kondensator (2) einen inneren Widerstand zwischen 0,5 mü und 4 ιτιΩ, vorzugsweise zwischen 1 ,0 mü und 3,5 mü, aufweist.
10. Schaltungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Benzinpumpe parallel zum Kondensator (2) geschaltet ist.
11. Schaltungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kapazität des Kondensators (2) zwischen 10 F und 25 F, vorzugsweise zwischen 15 F und 20 F, beträgt.
12. Schaltungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Generator (7) zur Batterie (1) parallel geschaltet ist.
13. Verfahren zum Betreiben einer Schaltungsanordnung für ein Kraftfahrzeug, bei welchem der Schaltungsanordnung eine aufladbare Batterie (1) zugeordnet ist, welche mit einem Kondensator (2) bedarfsabhängig parallel geschaltet wird, wobei als Kondensator (2) ein Lithium- Ionen-Kondensator verwendet wird.
PCT/EP2012/000334 2011-02-03 2012-01-26 Energiespeichersystem mit einem lithium-ionen-kondensator WO2012104036A1 (de)

Applications Claiming Priority (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102011010228.0 2011-02-03
DE102011010228 2011-02-03
DE102011012958A DE102011012958A1 (de) 2011-02-03 2011-03-04 Energiespeichersystem mit einem Lithium-Ionen-Kondensator
DE102011012958.8 2011-03-04

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2012104036A1 true WO2012104036A1 (de) 2012-08-09

Family

ID=45769049

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/EP2012/000334 WO2012104036A1 (de) 2011-02-03 2012-01-26 Energiespeichersystem mit einem lithium-ionen-kondensator

Country Status (2)

Country Link
DE (1) DE102011012958A1 (de)
WO (1) WO2012104036A1 (de)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110789475A (zh) * 2019-10-23 2020-02-14 长城汽车股份有限公司 一种复合电源管理系统及方法
DE102022103986A1 (de) 2021-03-18 2022-09-22 Scania Cv Ab Verfahren zur Überwachung des Betriebs eines Batterieschaltkreises für ein Fahrzeug und Batterieschaltkreis

Families Citing this family (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102012019607A1 (de) * 2012-10-05 2014-04-24 Audi Ag Energiespeicheranordnung für ein Bordnetz eines Kraftfahrzeugs, Kraftfahrzeug und Verfahren zum Betrieb einer Energiespeicheranordnung
DE102013009991A1 (de) 2013-06-14 2014-12-18 Volkswagen Ag Fremdstartfähige Integration einer Batterie in ein Kraftfahrzeug-Bordnetz
US9944199B2 (en) * 2013-11-27 2018-04-17 Nissan Motor Co., Ltd. Electric circuit
FR3019396B1 (fr) * 2014-03-28 2017-12-08 Peugeot Citroen Automobiles Sa Systeme de stabilisation de tension
FR3026903B1 (fr) * 2014-10-03 2018-03-23 Psa Automobiles Sa. Dispositif de gestion de transfert d'energie ameliore
FR3043281B1 (fr) * 2015-10-30 2017-12-08 Peugeot Citroen Automobiles Sa Dispositif de controle actif pour un circuit electrique a convertisseur dc/dc et stockeur d’energie electrique montes en serie
US10597024B2 (en) * 2016-03-10 2020-03-24 Ford Global Technologies, Llc System and method for powering start-stop and hybrid vehicle components and accessories
CN106329692B (zh) * 2016-09-13 2018-11-02 上海展枭新能源科技有限公司 一种汽车应急启动电源及其启动控制方法
DE102016123063B4 (de) * 2016-11-30 2023-01-05 Lisa Dräxlmaier GmbH Verfahren und ansteuereinrichtung zum sequenzgesteuerten ansteuern von lasten an einem stromverteiler für ein kraftfahrzeug
DE102017208425A1 (de) * 2017-05-18 2018-11-22 Robert Bosch Gmbh Verfahren zum Betreiben eines Bordnetzes

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0412631B1 (de) 1989-08-10 1994-09-14 Isuzu Motors Limited Stromversorgungseinrichtung für Kraftfahrzeug
DE4340350A1 (de) 1993-11-26 1995-06-01 Audi Ag Schaltungsanordnung für ein Kraftfahrzeug
DE102004038527A1 (de) 2004-08-07 2006-03-16 Audi Ag Schaltungsanordnung für Kraftfahrzeuge
JP2008306864A (ja) * 2007-06-08 2008-12-18 Fuji Heavy Ind Ltd 車両用制御装置
DE102008032099A1 (de) * 2007-07-09 2009-05-20 Fuji Jukogyo K.K. Stromversorgung für ein Kraftfahrzeug
DE102009012908A1 (de) * 2008-03-12 2009-10-08 Fuji Jukogyo K.K. Stromversorgung für Fahrzeuge

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5386348B2 (ja) * 2007-04-17 2014-01-15 株式会社エネルギー応用技術研究所 電動式移動体および電動式移動体の急速充電方法
PT3476686T (pt) * 2009-07-08 2021-06-30 Ropetrans Ag Instalação de teleférico com meios operacionais de deslocação destinados ao transporte de pessoas e/ou carga

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0412631B1 (de) 1989-08-10 1994-09-14 Isuzu Motors Limited Stromversorgungseinrichtung für Kraftfahrzeug
DE4340350A1 (de) 1993-11-26 1995-06-01 Audi Ag Schaltungsanordnung für ein Kraftfahrzeug
DE102004038527A1 (de) 2004-08-07 2006-03-16 Audi Ag Schaltungsanordnung für Kraftfahrzeuge
JP2008306864A (ja) * 2007-06-08 2008-12-18 Fuji Heavy Ind Ltd 車両用制御装置
DE102008032099A1 (de) * 2007-07-09 2009-05-20 Fuji Jukogyo K.K. Stromversorgung für ein Kraftfahrzeug
DE102009012908A1 (de) * 2008-03-12 2009-10-08 Fuji Jukogyo K.K. Stromversorgung für Fahrzeuge

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110789475A (zh) * 2019-10-23 2020-02-14 长城汽车股份有限公司 一种复合电源管理系统及方法
CN110789475B (zh) * 2019-10-23 2021-04-02 长城汽车股份有限公司 一种复合电源管理系统及方法
DE102022103986A1 (de) 2021-03-18 2022-09-22 Scania Cv Ab Verfahren zur Überwachung des Betriebs eines Batterieschaltkreises für ein Fahrzeug und Batterieschaltkreis

Also Published As

Publication number Publication date
DE102011012958A1 (de) 2012-03-22

Similar Documents

Publication Publication Date Title
WO2012104036A1 (de) Energiespeichersystem mit einem lithium-ionen-kondensator
EP2805396B1 (de) Bordnetz
EP2897833B1 (de) Koppelspeichervorrichtung für ein kraftfahrzeug
WO2009106187A1 (de) Verfahren und vorrichtung zum entladen eines hochspannungsnetzes
EP3134949B1 (de) Bordnetz
EP3320204B1 (de) Integration von starterstromsteuerung und bordnetztrennschalter
WO2007140798A1 (de) Zwischenschaltkreis, brennstoffzellensystem mit zwischenschaltkreis sowie verfahren zur ansteuerung des zwischenschaltkreises
WO2012048939A2 (de) Verfahren zum überwachen des ladebetriebs eines energiespeichers in einem fahrzeug und ladesystem zum laden eines energiespeichers in einem fahrzeug
WO2015110566A1 (de) Bordnetz und verfahren zum betrieb eines bordnetzes
EP2471158B1 (de) Schaltung zum betreiben eines hilfsaggregates für den start von verbrennungsmaschinen
EP3099523A1 (de) Bordnetz und verfahren zum betrieb eines bordnetzes
EP3720733B1 (de) Verfahren zum steuern einer elektrischen anlage eines elektrisch antreibbaren kraftfahrzeugs mit mehreren batterien sowie elektrische anlage eines elektrisch antreibbaren kraftfahrzeugs
WO2012139675A2 (de) Energiespeicheranordnung
DE102004038527A1 (de) Schaltungsanordnung für Kraftfahrzeuge
DE102010051323B4 (de) Ladesystem zum Laden einer Batterie eines Fahrzeuges mit einem Zwei-Weg-Laderegler
EP2615297B1 (de) Kraftfahrzeugbordnetz und Verfahren zum Betreiben eines Kraftfahrzeugbordnetzes
WO2015110579A1 (de) Verfahren zum betrieb eines bordnetzes
WO2017186393A1 (de) Verfahren und vorrichtung zur bestimmung einer kapazität eines zwischenkreis-kondensators
DE102012007575B3 (de) Energiespeicheranordnung
DE102009007545A1 (de) Starthilfesystem
DE102015008005B4 (de) Notlaufbetrieb für ein Kraftfahrzeug mit zwei Bordnetzen
DE102017201657A1 (de) Schaltungsanordnung, Bordnetz und Fortbewegungsmittel mit verbesserter Zwischenkreisaufladung
DE102014111517A1 (de) Verfahren zum Betrieb eines Fahrzeugs und Fahrzeug
DE102010021402A1 (de) Bordnetz für ein Kraftfahrzeug, Kraftfahrzeug und Verfahren zum Betreiben eines elektrischen Verbrauchers
EP3095636A1 (de) Schaltungsanordnung zum entladen eines energiespeichers eines kraftfahrzeugs

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 12701318

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 12701318

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1