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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Ladungsausgleich von Batterieelementen, ein Batteriesystem und Kraftfahrzeug mit einem solchen Batteriesystem, welche insbesondere einsetzbar sind, um Batteriesysteme zu konfigurieren, bei denen ein vorgegebenes Verhältnis von technischer Performance, die durch einen aktiven Ladungsausgleich zwischen den Zellen des Batteriesystems realisiert wird, und entstehenden Kosten, die durch Einsatz von Verfahren zum passiven Ladungsausgleich reduziert werden, eingehalten wird.
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Stand der Technik
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Es zeichnet sich ab, dass in Zukunft sowohl bei stationären Anwendungen (z. B. bei Windkraftanlagen) als auch in Fahrzeugen (z. B. in Hybrid- und Elektrofahrzeugen) vermehrt neue Batteriesysteme zum Einsatz kommen werden, an die sehr hohe Anforderungen bezüglich Zuverlässigkeit gestellt werden. Hintergrund für diese hohen Anforderungen ist, dass ein Ausfall der Batterie zu einem Ausfall des Gesamtsystems führen kann (z. B. ein Ausfall der Traktionsbatterie bei einem Elektrofahrzeug) oder sogar zu einem sicherheitsrelevanten Problem führen kann (bei Windkraftanlagen werden z. B. Batterien eingesetzt, um bei starkem Wind die Anlage durch eine Rotorblattverstellung vor unzulässigen Betriebszuständen zu schützen).
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1 zeigt ein Prinzipschaltbild eines Batteriesystems gemäß dem Stand der Technik. Zwischen dem Pluspol 10 und dem Minuspol 12 des Batteriesystems sind eine Lade- und Trenneinrichtung 14, eine Vielzahl von Batteriezellen Z1, ..., Zn sowie optional eine weitere Trenneinrichtung 16 in Reihe geschaltet. Die Lade- und Trenneinrichtung 14 umfasst einen Trennschalter 18, einen Ladeschalter 20 sowie einen Ladewiderstand 22. Die optionale Trenneinrichtung 16 umfasst einen Trennschalter 24. Um die Anforderungen an die Leistungs- und Energiedaten mit dem Batteriesystem zu erfüllen, werden eine Vielzahl von Batteriezellen Z1, ..., Zn in Reihe geschaltet werden; es ist auch bekannt, Batteriezellen oder in Reihe geschaltete Gruppen von Batteriezellen parallel zu schalten.
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Ein Problem beim Einsatz vieler einzelner in Reihe geschalteter Batteriezellen besteht darin, dass die Batteriezellen nicht perfekt gleich sind, was zu ungleichen Zellspannungen führen kann, insbesondere über längere Zeitspannen von der Größenordnung der Lebensdauer der Batterie. Da insbesondere bei Lithium-Ionen-Batterien das Überladen oder das Tiefentladen einzelner Zellen zu einer irreversiblen Schädigung der Batterie führt, muss in regelmäßigen Zeitabständen ein Ladungsausgleich (sogenanntes Zell-Balancing) durchgeführt werden. Zu diesem Zweck werden die einzelnen Zellen durch externe Beschaltungsmaßnahmen so ge- oder entladen, dass sie wieder gleiche Zellspannung besitzen.
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Aus dem Stand der Technik sind Verfahren bekannt, bei denen der Ladungsausgleich von Zellen einer Batterie jeweils paarweise passiv oder aktiv erfolgt. Beispielsweise kann ein solches passives Zell-Balancing mit Hilfe einer Konfiguration erfolgen, die einen Operationsverstärker umfasst. Für ein aktives Zell-Balancing kann beispielsweise eine Induktivität am Mittelabgriff zwischen den zu balancierenden Zellen angeordnet sein.
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Das Prinzip des passiven Verfahrens ist dabei, dass höher geladene Zellen auf das Niveau der niedriger geladenen Zellen entladen werden, also Energie in Wärme umgewandelt wird. Dies hat den Nachteil, dass in den Zellen enthaltene Energie nicht genutzt wird und zudem beim Zell-Balancing Wärme entsteht, die über Kühlmaßnahmen abgeführt werden muss.
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Das aktive Zell-Balancing, bei dem Ladung von Zelle zu Zelle transferiert wird, vermeidet diese Nachteile, ist jedoch kostenintensiv.
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Aus der
DE 10 2008 043 593 A1 ist ein Verfahren zum Angleichen elektrischer Spannungen von Gruppen von elektrischen Speichereinheiten bekannt, bei dem Ladungen zwischen den Gruppen von elektrischen Speichereinheiten mit Hilfe von Spulen transferiert werden.
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Offenbarung der Erfindung
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Ein besonderer Vorteil der Erfindung besteht darin, dass ein Kompromiss zwischen technischer Performance und Kosten gefunden wird, indem ein hybrides Zell-Balancing durchgeführt wird, das heißt, indem passiver und aktiver Ladungsausgleich miteinander kombiniert werden. Erfindungsgemäß wird dies erreicht, indem bei einem Ladungsausgleich zwischen mindestens vier Batterieelementen, welche in Reihe geschaltet sind, diese Batterieelemente in mindestens zwei Gruppen M1, M2 aufgeteilt werden, wobei jede Gruppe mindestens zwei Batterieelemente umfasst. Für jede der Gruppen ist dabei vorgesehen, dass für zumindest einen Teil der Batterieelemente in der Gruppe ein passiver Ladungsausgleich erfolgt. Zwischen den Gruppen wird die Ladung demgegenüber aktiv ausgeglichen. Durch die Vorgabe der Anzahl von Batterieelementen, die jeweils zu einer Gruppe zusammengefasst werden, (und Vorgabe der Anzahl von Gruppen) kann somit die gewünschte Gewichtung zwischen Performance und Kosten erreicht werden.
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In einer bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, dass der aktive Ladungsausgleich jeweils zwischen zwei Gruppen, vorzugsweise zwischen zwei benachbarten Gruppen, erfolgt.
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Eine andere bevorzugte Ausführungsform sieht vor, dass für zumindest einen Teil der Gruppen der passive Ladungsausgleich innerhalb einer Gruppe durch eine Einheit zur Zellspannungserfassung, vorzugsweise einen ASIC (Application Specific Integrated Circuit) zur Zellspannungserfassung, durchgeführt wird. In einer anderen bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, dass auch der aktive Ladungsausgleich von einer zentralen Steuereinheit gesteuert wird, also nicht autonom durchgeführt wird.
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Eine weitere bevorzugte Ausführungsform sieht vor, dass der passive und/oder aktive Ladungsausgleich autonom erfolgt. Als vorteilhaft erweist es sich insbesondere, wenn der passive Ladungsausgleich zwischen den Batterieelementen durch eine Einheit zur Zellspannungserfassung, der aktive Ladungsausgleich zwischen den Gruppen jedoch autonom erfolgt.
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Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft ein Batteriesystem mit mindestens vier in Reihe geschalteten Batterieelementen, mindestens einem Modul zum aktiven Ladungsausgleich zwischen Gruppen von Batterieelementen und mindestens zwei Modulen zum passiven Ladungsausgleich zwischen Batterieelementen. Das Batteriesystem ist erfindungsgemäß derart konfiguriert, dass ein Verfahren zum Ladungsausgleich ausführbar ist, wobei zumindest ein Teil der vier Batterieelemente in mindestens zwei Gruppen von jeweils mindestens zwei Batterieelementen gruppiert wird, zwischen den Batterieelementen einer Gruppe ein passiver Ladungsausgleich und zwischen zumindest einem Teil der Gruppen ein aktiver Ladungsausgleich durchgeführt wird.
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Eine bevorzugte Ausführungsform sieht dabei für den passiven Ladungsausgleich vor, dass für jeweils zwei benachbarte Batterieelemente Zi, Zi+1 (i = 1, 2, ..., n – 1) ein Ladungsausgleichsmodul zum passiven Ausgleich der Ladungen der beiden benachbarten Batterieelemente Zi, Zi+1 vorgesehen ist. Die beiden benachbarten Batterieelemente Zi, Zi+1 sind dabei derart miteinander verbunden, dass der positive Pol eines ersten der benachbarten Batterieelemente Zi mit dem negativen Pol des zweiten der benachbarten Batterieelemente Zi+1 leitend verbunden ist. Eine bevorzugte Ausführungsform ist dadurch ausgezeichnet, dass für alle Paare von benachbarten Batterieelementen Zi, Zi+1 (i = 1, 2, ..., n – 1) ein Ladungsausgleichsmodul vorgesehen ist. Mit anderen Worten: gemäß dieser bevorzugten Ausführungsform wird die Ladung jedes Batterieelements Zi (i = 2, 3, ..., n – 1) durch zwei Ladungsausgleichsmodule ausgeglichen. Lediglich für das erste Z1 und letzte Batterieelement Zn ist nur ein Ladungsausgleichsmodul vorgesehen.
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Gemäß der bevorzugten Ausführungsform umfasst ein Ladungsausgleichsmodul einen Spannungsteiler Rc1, Rc2, mindestens ein Vergleichsmittel und mindestens ein Entlademittel. Der Spannungsteiler ist dabei so ausgelegt, ausgehend von dem elektrischen Potenzial des negativen Pols des ersten der benachbarten Batterieelemente Zi und dem elektrischen Potenzial des positiven Pols des zweiten der benachbarten Batterieelemente Zi+1 ein erstes elektrisches Potenzial zu erzeugen, das dem Soll-Wert des elektrischen Potenzials an dem positiven Pol des ersten der benachbarten Batterieelemente Zi und dem negativen Pol des zweiten der benachbarten Batterieelemente Zi+1 entspricht. Das mindestens eine Vergleichsmittel vergleicht das erste elektrische Potenzial mit einem zweiten elektrischen Potenzial, das an dem positiven Pol des ersten der benachbarten Batterieelemente Zi und dem negativen Pol des zweiten der benachbarten Batterieelemente Zi+1 anliegt. Das mindestens eine Entlademittel ist dazu ausgelegt, das erste der benachbarten Batterieelemente Zi zu entladen, wenn das zweite elektrische Potenzial in positiver Richtung von dem ersten elektrischen Potenzial abweicht, und das zweite der benachbarten Batterieelemente Zi+1 zu entladen, wenn das zweite elektrische Potenzial in negativer Richtung von dem ersten elektrischen Potenzial abweicht.
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Ein besonderer Vorteil dieser erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung besteht darin, dass die Ladung einer beliebigen Anzahl von in Reihe verschalteten Batterieelementen Zi autonom, passiv ausgeglichen werden kann.
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Die Entlademittel und die Vergleichsmittel sind vorzugsweise durch einen gegengekoppelten Operationsverstärker gebildet. Dadurch werden die Funktionen des Entladens und Vergleichens besonders vorteilhaft durch eine einzige Komponente realisiert.
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Der Spannungsteiler umfasst vorzugsweise einen ersten Widerstand und einen zweiten Widerstand, wobei der elektrische Widerstand des ersten Widerstands und der elektrische Widerstand des zweiten Widerstands im gleichen Verhältnis zueinander stehen wie die Soll-Spannung des ersten Batterieelements und die Soll-Spannung des zweiten Batterieelements.
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Vorzugsweise ist ein erster Anschluss des ersten Widerstands mit dem negativen Pol des ersten Batterieelements leitend verbunden, ein zweiter Anschluss des ersten Widerstands mit einem ersten Anschluss des zweiten Widerstands leitend verbunden und ein zweiter Anschluss des zweiten Widerstands mit dem positiven Pol des zweiten Batterieelements leitend verbunden.
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Vorzugsweise sind der zweite Anschluss des ersten Widerstands und der erste Anschluss des zweiten Widerstands mit dem nicht invertierenden Eingang des Operationsverstärkers leitend verbunden, der zweite Anschluss des zweiten Widerstands und der positive Pol des zweiten Batterieelements mit dem positiven Versorgungsspannungseingang des Operationsverstärkers leitend verbunden, der erste Anschluss des ersten Widerstands und der negative Pol des ersten Batterieelements mit dem negativen Versorgungsspannungseingang des Operationsverstärkers leitend verbunden und der positive Pol des ersten Batterieelements und der negative Pol des zweiten Batterieelements mit dem invertierenden Eingang und dem Ausgang des Operationsverstärkers leitend verbunden.
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Die Soll-Spannung des ersten Batterieelements und die Soll-Spannung des zweiten Batterieelements können gleich sein. Dadurch kann ein besonders einfaches Batteriesystem mit mehreren baugleichen Komponenten bereitgestellt werden.
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In einer bevorzugten Ausführungsform stellt die Erfindung ein Batteriesystem mit einer Vielzahl in Reihe geschalteten Batterieelementen bereit, wobei jedes Paar miteinander leitend verbundener Batterieelemente, wie oben beschrieben, balanciert ist. Dadurch wird erreicht, dass mit einer besonders einfachen und regelmäßigen Anordnung von Komponenten sämtliche Batterieelemente miteinander balanciert werden.
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In einer anderen bevorzugten Ausführungsform ist für den aktiven Ladungsausgleich vorgesehen, dass die Einheit zum autonomen Ladungsausgleich mindestens eine Induktivität, mindestens zwei Transistoren und mindestens eine logische Schalteinheit umfasst. Ein erster Anschluss der Induktivität ist mit den inneren Polen der benachbarten Gruppen M1, M2 verbunden. Der andere Anschluss der Induktivität ist mit dem Kollektor des ersten und dem Kollektor des zweiten Transistors verbunden. Die Emitter der Transistoren sind mit den äußeren Polen der benachbarten Gruppen M1, M2 verbunden. Dabei werden die Pole der benachbarten Gruppen M1, M2, die miteinander verbunden sind, als innere Pole bezeichnet, die beiden anderen Pole der benachbarten Gruppen M1, M2, werden dementsprechend als äußere Pole bezeichnet. Die Basis des ersten Transistors ist mit einem ersten Ausgang der logischen Schalteinheit und die Basis des zweiten Transistors ist mit einem zweiten Ausgang der logischen Schalteinheit verbunden. Ein erster Eingang der logischen Schalteinheit ist vorzugsweise mit einem Signalgeber verbunden, wobei der Signalgeber ein Logiksignal zur Schaltung der Transistoren liefert.
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In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass es sich bei den Transistoren um einen p-Kanal-Transistor und einen n-Kanal-Transistor handelt. Vorzugsweise ist der Emitter des p-Kanal-Transistors mit dem positiven äußeren Pol der benachbarten Gruppen M1, M2 und der Emitter des n-Kanal-Transistors mit dem negativen äußeren Pol der benachbarten Gruppen M1, M2 verbunden.
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Eine bevorzugte Ausführungsform sieht vor, dass der Signalgeber mindestens einen Komparator umfasst, der (die) den Ladungszustand der benachbarten Gruppen M1, M2 vergleicht (vergleichen). Als vorteilhaft erweist es sich, wenn der Komparator als Fensterkomparator ausgebildet ist. Durch geeignete Konfiguration des Fensterkomparators kann vorteilhafterweise erreicht werden, dass ein Ladungsausgleich nur erfolgt, wenn die Spannungsdifferenz zwischen den Gruppen, deren Ladung ausgeglichen werden soll, einen bestimmten vorgebbaren Wert erreicht bzw. überschreitet.
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In einer anderen bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, dass zumindest ein Teil der Batterieelemente mindestens eine elektro-chemische Zelle umfasst.
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Vorzugsweise handelt es sich bei dem Batteriesystem um eine Lithium-Ionen-Batterie oder das Batteriesystem umfasst elektrochemische Zellen, die als Lithium-Ionen-Batteriezellen ausgebildet sind.
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Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft ein Kraftfahrzeug mit einem elektrischen Antriebsmotor zum Antreiben des Kraftfahrzeugs und einem mit dem elektrischen Antriebsmotor verbundenen oder verbindbaren Batteriesystem, wobei das Batteriesystem mindestens vier in Reihe geschaltete Batterieelemente, mindestens ein Modul zum aktiven Ladungsausgleich zwischen Batterieelementen und mindestens zwei Module zum passiven Ladungsausgleich zwischen Batterieelementen umfasst, und wobei das Batteriesystem derart ausgestaltet ist, dass ein Verfahren zum Ladungsausgleich durchführbar ist, wobei zumindest ein Teil der vier Batterieelemente in mindestens zwei Gruppen von jeweils mindestens zwei Batterieelementen gruppiert wird, zwischen den Batterieelementen einer Gruppe ein passiver Ladungsausgleich und zwischen zumindest einem Teil der Gruppen ein aktiver Ladungsausgleich durchgeführt wird.
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Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben und in der Beschreibung beschrieben.
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Zeichnungen
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Ausführungsbeispiele der Erfindung werden anhand der Zeichnungen und der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen:
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1 ein Prinzipschaltbild eines Batteriesystems mit einer Vielzahl von Batteriezellen gemäß dem Stand der Technik,
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2 eine beispielhafte Ausführungsform der Erfindung mit zwei Einheiten zum passiven Ladungsausgleich und einer Einheit zum aktiven Ladungsausgleich,
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3 eine Prinzipdarstellung für einen passiven Ladungsausgleich für einzelne Batteriezellen und einen modulweisen aktiven Ladungsausgleich, und
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4 eine beispielhafte Ausführungsform für einen von Zellspannungserfassungseinheiten gesteuerten Ladungsausgleich.
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Ausführungsformen der Erfindung
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In der 2 ist ein beispielhaftes Batteriesystem 200 mit vier Batteriezellen Z1, Z2, Z3, Z4 gezeigt, wobei das Batteriesystem 200 geeignet ist für einen Ladungsausgleich (Zell-Balancing), der aktives mit passivem Zell-Balancing kombiniert.
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Die vier Batteriezellen Z1, Z2, Z3, Z4 sind in zwei Gruppen (im Folgenden als Module bezeichnet) aufgeteilt, wobei ein erstes Modul die Batteriezellen Z1 und Z2 und ein zweites Modul die Batteriezellen Z3 und Z4 umfasst. Für die beiden Batteriezellen Z1, Z2 bzw. Z3, Z4 ist jeweils eine Einheit für ein passives Zell-Balancing vorgesehen.
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Im Folgenden wird die Einheit zum passiven Ladungsausgleich für die Batteriezellen Z1 und Z2 in größerem Detail beschrieben. Der positive Pol der Batteriezelle Z1 ist mit dem negativen Pol der Batteriezelle Z2 verbunden. Zwei in Reihe geschaltete Widerstände Rc1 und Rc2 liegen parallel zu den Batteriezellen Z1 und Z2. Ein erster Anschluss des Widerstands Rc1 ist mit dem negativen Pol der Batteriezelle Z1 verbunden; ein zweiter Anschluss des Widerstands Rc1 ist mit einem ersten Anschluss des Widerstands Rc2 verbunden, und ein zweiter Anschluss des Widerstands Rc2 ist mit dem positiven Pol der Batteriezelle Z2 verbunden. Die Widerstandswerte der Widerstände Rc1 und Rc2 stehen im gleichen Verhältnis zueinander wie die Soll-Spannungen der Batteriezellen Z1 und Z2. Insbesondere weisen die Widerstände Rc1 und Rc2 den gleichen Widerstandswert auf, wenn die Batteriezellen Z1 und Z2 auf dieselbe Spannung geladen werden sollen. Somit bilden die Widerstände Rc1 und Rc2 einen Spannungsteiler, an dessen innerem Knoten 202 das Potenzial anliegt, das an dem Knoten 204 zwischen den Batteriezellen Z1 und Z2 anliegen soll.
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Die Einheit zum passiven Ladungsausgleich umfasst ferner einen Operationsverstärker 206. Der nicht invertierende Eingang des Operationsverstärkers 206 ist mit dem inneren Knoten 202 des Spannungsteilers verbunden. Der invertierende Eingang des Operationsverstärkers 206 ist mit dem Knoten 204 zwischen den Batteriezellen Z1 und Z2 verbunden. Der positive Versorgungsspannungseingang des Operationsverstärkers 206 ist mit dem positiven Pol der Batteriezelle Z2 verbunden. Der negative Versorgungsspannungseingang des Operationsverstärkers 206 ist mit dem negativen Pol der Batteriezelle Z1 verbunden. Der Operationsverstärker 206 ist gegengekoppelt, das heißt, der Ausgang ist mit dem invertierenden Eingang verbunden.
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Ist nun beispielsweise die Batteriezelle Z1 tiefer entladen als die Batteriezelle Z2, so ist das Potenzial am invertierenden Eingang des Operationsverstärkers 206 niedriger als das Potenzial am nicht invertierenden Eingang des Operationsverstärkers 206. Der Operationsverstärker 206 versucht infolgedessen, seinen Ausgang zu seiner positiven Versorgungsspannung hin zu ziehen. Dies hat einen Stromfluss vom positiven Pol der Batteriezelle Z2 über den positiven Versorgungsspannungseingang des Operationsverstärkers 206 zum Ausgang des Operationsverstärkers 206 zur Folge. Die Batteriezelle Z2 wird somit entladen, was dem gewünschten Verhalten entspricht. Entsprechend wird in dem Fall, dass die Batteriezelle Z2 tiefer entladen ist als die Batteriezelle Z1, die Batteriezelle Z1 über den negativen Versorgungsspannungseingang des Operationsverstärkers 206 entladen.
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Der Entladevorgang setzt sich so lange fort, bis das Verhältnis zwischen der Spannung über die Batteriezelle Z1 und der Spannung über der Batteriezelle Z2 seinen Soll-Wert erreicht hat. Insbesondere setzt sich der Entladevorgang in dem Fall, dass die Widerstände Rc1 und Rc2 gleiche Widerstandswerte aufweisen, so lange fort, bis die Spannung über der Batteriezelle Z1 gleich der Spannung über der Batteriezelle Z2 ist. Danach fließen nur noch der Ruheversorgungsstrom des Operationsverstärkers 206 und der Querstrom über die Widerstände Rc1 und Rc2 aus den Zellen. Beide Ströme können durch geeignete Dimensionierung und Auswahl der Schaltungskomponenten sehr klein gehalten werden.
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In gleicher Weise ist eine zweite Einheit zum passiven Ladungsausgleich mit den Batteriezellen Z3 und Z4 verbunden.
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Das in 2 dargestellte Prinzip lässt sich unmittelbar auf Batteriesysteme mit mehr als vier Batteriezellen anwenden, indem je zwei benachbarte Batteriezellen auf die dargestellte Weise balanciert werden.
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Das beispielhafte Batteriesystem 200 umfasst weiter eine Einheit zum aktiven Ladungsausgleich. Gemäß dieser beispielhaften Einheit zum aktiven Ladungsausgleich wird am Mittelabgriff 208 der beiden Module eine Induktivität 210 angeschlossen, welche durch einen p-Kanal- 212 oder einen n-Kanal-Transistor 214 je nach gewünschter Stromrichtung von einem Strom durchflossen wird. Wird der Transistor 212, 214 abgeschaltet, fließt der Strom durch die Induktivität 210 zunächst weiter und lädt über die Body-Diode des jeweils anderen Transistors 214, 212 das gewünschte Modul Z1, Z2 bzw. Z3, Z4 auf. Die Auswahl, welcher Transistor 212, 214 zum Einschalten des Stroms genutzt wird, erfolgt über ein Logiksignal, welches von einer logischen Schaltung 216 geliefert wird. Eine beispielhafte logische Schaltung 216 umfasst mindestens einen Komparator und vorzugsweise Treiberlogik.
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Ein weiteres beispielhaftes Batteriesystem 300 wird in 3 dargestellt. Dieses beispielhafte Batteriesystem 300 umfasst eine Vielzahl von Batteriezellen, wobei die Batteriezellen in vier Module M1, M2, M3, M4 von jeweils n Batteriezellen aufgeteilt sind. Für jedes der Module M1, M2, M3, M4 ist jeweils eine eigene Einheit PB1, PB2, PB3 bzw. PB4 zum passiven Ladungsausgleich der in jedem Modul M1, M2, M3, M4 enthaltenen Batteriezellen vorgesehen.
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Je zwei der Module M1, M2; M2, M3 bzw. M3, M4 werden durch eine eigene Einheit AB1, AB2 bzw. AB3 zum aktiven Ladungsausgleich balanciert. Dabei sind vorzugsweise alle benachbarten Module Mi, Mi+1 mit einer Einheit ABi zum aktiven Ladungsausgleich verbunden. Es erfolgt somit vorzugsweise ein passiver Ladungsausgleich für die einzelnen Batteriezellen in den Modulen Mi und ein aktiver Ladungsausgleich zwischen jeweils benachbarten Modulen Mi, Mi+1.
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Bei den vorstehend beschriebenen Verfahren zum Ladungsausgleich handelt es sich um autonome Verfahren zum passiven und aktiven Ladungsausgleich.
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In 4 wird eine Schaltungsanordnung 400 dargestellt, bei der der passive Ladungsausgleich innerhalb der Module Mi, Mi+1 von einer Zellspannungserfassungseinheit 402, einem sogenannten CSC (Cell Supervising Circuit), gesteuert wird, wobei die Zellspannungserfassungseinheiten 402 mit einem zentralen Steuergerät 404 kommunizieren. Die Einheit ABi zum aktiven Ladungsausgleich ist lediglich schematisch dargestellt, wobei die in 2 gezeigten Transistoren schematisch durch Schalter 406, 408 wiedergegeben wurden (und die Ansteuerlogik für das aktive Zell-Balancing weggelassen wurde).
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Es ist in einer weiteren beispielhaften Ausführungsform vorgesehen, dass auch die Schalter 406, 408 für das aktive Zell-Balancing von dem zentralen Steuergerät 404 angesteuert werden.
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Die Erfindung beschränkt sich in ihrer Ausführungsform nicht auf die vorstehend angegebenen bevorzugten Ausführungsbeispiele. Vielmehr ist eine Anzahl von Varianten denkbar, die von dem erfindungsgemäßen Verfahren, dem erfindungsgemäßen Batteriesystem und dem erfindungsgemäßen Kraftfahrzeug auch bei grundsätzlich andersgearteten Ausführungen Gebrauch macht.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102008043593 A1 [0008]