AT513229B1 - Vorrichtung zur Symmetrierung von in Serie geschalteten Batterien und Kondensatoren - Google Patents

Vorrichtung zur Symmetrierung von in Serie geschalteten Batterien und Kondensatoren Download PDF

Info

Publication number
AT513229B1
AT513229B1 ATA798/2012A AT7982012A AT513229B1 AT 513229 B1 AT513229 B1 AT 513229B1 AT 7982012 A AT7982012 A AT 7982012A AT 513229 B1 AT513229 B1 AT 513229B1
Authority
AT
Austria
Prior art keywords
connection
coils
diodes
group
series
Prior art date
Application number
ATA798/2012A
Other languages
English (en)
Other versions
AT513229A1 (de
Inventor
Dipl Ing Dr Himmelstoss Felix
Dipl Ing Dr Edelmoser Karl
Original Assignee
Fachhochschule Technikum Wien
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 Fachhochschule Technikum Wien filed Critical Fachhochschule Technikum Wien
Priority to ATA798/2012A priority Critical patent/AT513229B1/de
Publication of AT513229A1 publication Critical patent/AT513229A1/de
Application granted granted Critical
Publication of AT513229B1 publication Critical patent/AT513229B1/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
    • H02J7/0016—Circuits for equalisation of charge between batteries using shunting, discharge or bypass circuits
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G01R31/36—Arrangements for testing, measuring or monitoring the electrical condition of accumulators or electric batteries, e.g. capacity or state of charge [SoC]
    • G01R31/396—Acquisition or processing of data for testing or for monitoring individual cells or groups of cells within a battery
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/42—Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
    • H01M10/44—Methods for charging or discharging
    • H01M10/441—Methods for charging or discharging for several batteries or cells simultaneously or sequentially
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/42—Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
    • H01M10/48—Accumulators combined with arrangements for measuring, testing or indicating the condition of cells, e.g. the level or density of the electrolyte
    • H01M10/482—Accumulators combined with arrangements for measuring, testing or indicating the condition of cells, e.g. the level or density of the electrolyte for several batteries or cells simultaneously or sequentially
    • 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
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10—Energy storage using batteries

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)

Abstract

Die Symmetrierung von in Serie geschalteten Batterien und Kondensatoren ist sehr wichtig, damit es nicht zur Zerstörung von Zellen oder Elementen kommt. Fig.1 zeigt drei in Serie geschaltete Batterien (UB1, UB2, UB3). An die mittlere (UB2) sind an der positiven und der negativen Klemme je eine Spule (L1, L2) angeschlossen. Weiters besteht die Schaltung aus drei aktiven Schaltern (T1, T2, T3) und zwei passiven Schaltern (D1H, D2H), deren Kathoden mit dem Pluspol verbunden sind und zwei passiven Schaltern (D1L, D2L), deren Anoden mit dem Minuspol verbunden sind. Werden strombidirektionale aktive Schalter verwendet, so können die Dioden weggelassen werden. Weiters kann jede der Spulen (L1, L2) jeweils noch durch eine weitere Wicklung für Messzwecke versehen sein. Es können die Spulen (L1, L2) auch magnetisch miteinander gekoppelt sein. Weiters besteht die Möglichkeit, dass die Spulen (L1, L2) in je zwei magnetisch miteinander gut gekoppelte Teilspulen (LiA, LiB) aufgeteilt werden.

Description

Beschreibung
VORRICHTUNG ZUR SYMMETRIERUNG VON IN SERIE GESCHALTETEN BATTERIEN UND KONDENSATOREN [0001] Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Symmetrisierung von n in Serie geschalteten Batterien (UBi,--ÜBn) oder n in Serie geschalteten Kondensatoren (Ci,...Cn), bestehend aus n -1 Spulen (L^.-Ln-i), n in Serie geschalteten aktiven Schaltern (Τ^.,.Τη) mit zugehöriger Ansteuervorrichtung, wobei der negative Anschluss der ersten Batterie (UB1) oder des ersten Kondensators (Ci) mit dem negativen Anschluss des ersten aktiven Schalters (T) verbunden ist, der positive Anschluss der n-ten Batterie (UBn) oder der positive Anschluss des n-ten Kondensators (Cn2) mit dem positiven Anschluss des n-ten aktiven Schalters (Tn) verbunden ist, jeweils an den Anschlusspunkt zwischen zwei benachbarten Batterien (UBi) (UBi+i) oder zwei benachbarten Kondensatoren (C,) (Ci+i) (i zwischen 1 und n-1) ein Anschluss einer Spule (L) geschaltet ist, deren zweiter Anschluss an den Anschlusspunkt zwischen zwei benachbarten aktiven Schaltern (T, (Ti+1) geschaltet ist, oder eine Vorrichtung zur Symmetrisierung von n in Serie geschalteten Batterien (UBi,...UBn) oder n in Serie geschalteten Kondensatoren (Ci,...Cn), bestehend aus n-1 Spulen (L^.-Ln.-,), n-2 in Serie geschalteten aktiven Schaltern (Τ^-..TnJ mit zugehöriger Ansteuervorrichtung, einer ersten Gruppe von n-2 Dioden (D1L,...Dn.2L), einer zweiten Gruppe von n-2 Dioden (D1H,...Dn-2H), wobei jeweils an den Anschlusspunkt zwischen zwei benachbarten Batterien (UBi) (UBi+1) (i zwischen 1 und n-1) oder zwei benachbarten Kondensatoren (Ci,...Ci+1) (i zwischen 1 und n- 1) ein Anschluss einer Spule (L,) geschaltet ist, zwischen deren zweiten Anschlüssen je ein aktiver Schalter (T,) (i zwischen 1 und n-2) geschaltet ist.
[0002] Die Symmetrierung von in Serie geschalteten Batterien und Kondensatoren ist sehr wichtig, damit es nicht zur Zerstörung von Zellen oder Elementen kommt. Es gibt eine reiche Literatur zu dieser Thematik. Der Artikel „Passive and Active Battery Balancing Comparision based on MATLAB Simulations“ von M. Daowd, N. Omar, P. van den Bossche, J. van Mierlo in den Proceedings der Vehicular Power and Propulsion Conference VPPC 2011 gibt einen guten Überblick. Ein sehr häufig dargestelltes Verfahren findet man in der folgenden Patentquelle.
[0003] US 6121751 zeigt eine Vorrichtung mit geschalteten Kondensatoren. Die Vorrichtung pumpt dabei Ladung von einer Zelle in eine andere. Der am stärksten geladenen Zelle wird Ladung entnommen und in eine Nachbarzelle geladen. Die Schwierigkeit bei diesem System ist der prinzipbedingte Verlust eines solchen Energietransfers. Wie man berechnen kann ergibt sich, wenn aus einer Batterie mit der Spannung U1=U2+ AU in eine Zelle mit der Spannung U2 mit einer solchen Vorrichtung Energie transformiert wird, der Wirkungsgrad
Figure AT513229B1_D0001
1 1 +U2 [0004] Man erkennt: je geringer der Spannungsunterschied, umso besser der Wirkungsgrad und umgekehrt. Besonders wichtig ist die Tatsache, dass der Wirkungsgrad prinzipiell nicht verbessert werden kann, auch wenn man noch so gute Bauelemente verwendet. Daher ist ein Konzept, das den Energietransfer über das magnetische Feld durchführt, vorzuziehen. Hier würden bei idealen Bauelementen keine Verluste entstehen.
[0005] Im Folgenden wird eine Einschränkung und Abgrenzung gegenüber der Patentliteratur und den Entgegenhaltungen vorgenommen.
[0006] DE 102009015388 A1 (OSRAM GMBH) zeigt Vorrichtungen zum Energieausgleich zwischen mindestens zwei Zellen die in Serie geschaltet sind. Für je zwei Zellen ist jeweils ein eigener Konverter zuständig. Bei zwei Zellen entspricht das Konzept der gegenständlichen Erfindung, bei mehr als zwei in Serie geschalteten Zellen unterscheidet sie sich durch die Verwendung von Halbbrücken Cuk Konvertern. Man kann aber die für den Cuk Konverter notwendigen Kondensatoren weglassen, dann unterscheidet sich die Vorrichtung noch immer von der /8
AT513 229 B1 2018-02-15 österreichisches patentamt gegenständlichen Erfindung durch die unterschiedliche Lage der Spulen. Die Abwandlungen mit verschiedenen zusätzlichen Dioden zur definierten Energiesteuerung werden durch DE 102009015388 A1 nicht berührt.
[0007] CN 1489236 A (BEIJING JIAOTONG UNOV) trifft den alten Anspruch 1, jedoch nicht die weiteren Ausformungen mit verschiedenen zusätzlichen Dioden zur definierten Energiesteuerung.
[0008] US 5479083 A (BRAINARD GERALD L) kommt von der Struktur her dem alten Anspruch 1 sehr nahe, ist aber flexibler durch die zusätzliche Verwendung von aktiven Schaltern und dadurch natürlich auch wieder aufwendiger. Die Ausformungen mit verschiedenen zusätzlichen Dioden zur definierten Energiesteuerung bei der gegenständlichen Erfindung werden dadurch aber nicht getroffen.
[0009] CN 101867210 A (UNIV ZHEJIANG SCIENCE & TECH) unterscheidet sich durch die Topologie. Die Lage der Bauelemente zueinander ist verschieden.
[0010] US5631534A (LEWIS DAVE) stellt eine sehr komplexe Vorrichtung dar. Die Zellen werden durch bidirektionale Hoch-Tiefsetzsteller verkoppelt. Dadurch ist Energieaustausch unmittelbar zwischen zwei benachbarten Zellen möglich und über mehrfaches Weiterschieben der Ladung auch zwischen weiter entfernten. Die Effizienz nimmt natürlich dann entsprechend der Anzahl der Transformationsschritte ab.
[0011] DE 102010001423 A1 (SB LIMOTIVE CO LTD, SB LIMOTIVE GERMANY GMBH) trifft den alten Anspruch 1 zumindest für zwei Zellen, die komplexere Anordnung unterscheidet sich jedoch und benötigt eine große zusätzliche Anzahl von steuerbaren Schaltern und wird dadurch sehr aufwendig. Die weiteren Ausformungen mit verschiedenen zusätzlichen Dioden zur definierten Energiesteuerung bei der gegenständlichen Erfindung werden jedoch nicht getroffen.
[0012] CN 201821125 U (YANTAI DONGFANG YOKELIN ELECTRONIC CO LTD) stellt eine Symmetrierschaltung mit anderer Anordnung der Bauteile, also anderer Topologie, dar.
[0013] L. Wang et al.:“Based on Energy Transferring for Battery Packs Applied on Electric Vehicles“, International Conference on Computer and Communication Technology in Agricultural Engineering, Vol. 1,2010, pp. 271-274 rundet den allgemeinen Stand der Technik ab.
[0014] Die Figuren zeigen Ausformungen der gegenständlichen Erfindung.
[0015] Fig. 1 und Fig. 2 zeigen die Symmetrierschaltung für drei bzw. fünf Stufen für Batterien.
[0016] Fig. 3 und Fig. 4 zeigen Ausformungen für die Symmetrierung von Kondensatoren.
[0017] Fig. 5 zeigt noch, dass es möglich ist, die Spulen als gekoppelte Spulen mit gemeinsamer Verbindung (Anzapfung) auszuführen.
[0018] Die gegenständliche Erfindung wird nun an Hand der Zeichnungen erklärt.
[0019] Fig. 1 zeigt drei in Serie geschaltete Batterien (UBi, Ub2, UB3). An die mittlere (UB2) sind an der positiven und der negativen Klemme je eine Spule (L1; L2) angeschlossen. Weiters besteht die Schaltung aus drei aktiven Schaltern (T1; T2, T3) und zwei passiven Schaltern (D1H, D2H), deren Kathoden mit dem Pluspol verbunden sind und zwei passiven Schaltern (D1L, D2L), deren Anoden mit dem Minuspol verbunden sind. Um nun Überschussenergie aus UB3 zu entnehmen, wird T3 eingeschaltet. Dadurch wird Energie aus UB3 entnommen und in der Spule L2 gespeichert. Wird T3 ausgeschaltet, so läuft sich der Strom über UB2 und UB1 und D2L frei. Die Energie wird dadurch in die beiden unteren Batterien transferiert. Wenn der Strom null geworden ist, schaltet die Diode ab. (Eine zweite Möglichkeit den Freilauf zu beenden wäre das neuerliche Einschalten von T3, somit würde ein kontinuierlicher Stromfluss in L2 entstehen.) Will man Überschussenergie aus UB2 transferieren, so muss T2 eingeschaltet werden. Verursacht durch den Stromfluss, baut sich magnetische Energie in den Spulen Lj und L2 auf. Wird T2 abgeschaltet, so werden die gespeicherten Energien in die Batterien UB3 und UB1 transferiert. Bedingt durch den Zwischenschritt über das Magnetfeld, geschieht dies ohne prinzipbedingte Verluste. Die auftretenden Verluste sind nur durch die nichtidealen Bauteile verursacht.
2/8
AT513 229 B1 2018-02-15 österreichisches patentamt [0020] Die besprochene Schaltung ist auch dazu geeignet, statt Batterien Kondensatoren zu symmetrieren. Dazu muss man an die Stelle der Serienschaltung der Batterien eine Serienschaltung von Kondensatoren anordnen.
[0021] Verwendet man als aktive Schalter MOSFETs oder allgemein strombidirektionale Schalter kann man die Dioden weglassen. Sonst ist jede Art von aktivem Schalter geeignet (strombidirektional, stromunidirektional, spannungsbidirektional, spannungsunidirektional). Möchte man mit strombidirektionalen Schaltern (z.B. MOSFETs) die Variante mit den Dioden realisieren, ist es sinnvoll, in Serie zu den bidirektionalen Schaltern jeweils eine Diode zu schalten. Dadurch wird der bidirektionale Schalter unidirektional.
[0022] Allgemein kann man die Vorrichtung als ein Ladungspumpensystem auffassen. Der Ladungspumpvorgang ist am einfachsten, wenn man die Spulen vollständig entmagnetisiert. Man braucht dann nur Ansteuerimpulse von fixer Dauer. Während dieser Zeit magnetisiert sich die Spule/magnetisieren sich die Spulen auf. Nach dem Abschalten erfolgt die Entmagnetisierung. Diese Zeit ist gut berechenbar und lässt sich für den worst-case leicht bestimmen. Damit lässt sich dann die Wiederholrate festlegen. Natürlich kann man auch den Ausschaltzeitpunkt durch den maximal auftretenden Strom festlegen. Dies erfordert aber eine zusätzliche Stromerfassung und einen Komparator. Den Wiedereinschaltzeitpunkt kann man auch durch Detektion des Stromnulldurchgangs in der Spule auslösen. Der Stromnulldurchgang kann leicht durch eine mit der Spule magnetisch gekoppelte Wicklung erfasst werden. Diese Spule ermöglicht auch die potentialfreie Erfassung der Spannung an den Spulen für Mess- und Steuerzwecke. Der geringste Aufwand ist aber sicher der, der Batterie oder dem Kondensator, die/der die größte Spannung aufweist, Ladung für eine fixe konstante Zeit zu entnehmen und dies mit einer Wiederholrate, bei der sichergestellt ist, dass sich die Spule oder die Spulen entmagnetisiert hat/haben.
[0023] Figur 2 zeigt die Erweiterung der Schaltung nach Fig. 1 auf n in Serie geschaltete Batterien.
[0024] Die Symmetrierung von Kondensatoren ist besonders bei höherer Spannung wichtig. Dort wird man auch eher IGBTs oder ähnliches verwenden. Daher sind beispielhaft solche gezeichnet. Die Struktur in Fig. 4 ist die gleiche wie in Fig. 2. Fig. 3 unterscheidet sich dadurch, dass der oberste und der unterste aktive Schalter weggelassen werden. Diese Vereinfachung hat aber den Nachteil, dass der oberste und der unterste Kondensator nicht aktiv symmetriert werden können.
[0025] Unter Umständen kann es sinnvoll sein, nicht Einzelspulen als Energiespeicher zu nehmen, sondern die Spulen auch mit einander zu verkoppeln.
[0026] Eine weitere Erweiterung der Erfindung ist die Möglichkeit, nicht Einzelspulen, sondern je zwei miteinander verkoppelte Spulen als magnetische Energiespeicher zu verwenden. Es gibt dazu zwei Möglichkeiten wie in Fig. 5 dargestellt.
[0027] Wenn an den Batterien oder Kondensatoren ausreichend Spannung zur Verfügung steht, kann man das System auch autark machen, da für die Ansteuerschaltung des aktiven Schalters diese Spannung zur Verfügung steht. Die Steuerung erfolgt dann wie oben beschrieben und wird durch einen Fensterkomparator freigegeben. Wenn die Spannung einen bestimmten Wert übersteigt, erfolgt so lange ein Ladungstransfer bis eine untere Schwelle erreicht ist. Diese Steuermethode ist dann besonders gut geeignet, wenn nur wenig Stufen oder nicht alle aktiven Schalter bestückt sind.
[0028] Man kann diese autarke Ansteuerung auch so betreiben, dass sie von einer überlagerten Steuereinheit freigegeben wird. Die Freigabe der Taktung kann dabei über Optokoppler o.ä. erfolgen. Der überlagerten Steuerung stehen dabei die Spannungswerte an den Batterien oder Kapazitäten zur Verfügung. Die Freigabe erfolgt dann z.B. so, dass die größte Teilspannung verringert wird und auch nur dann, wenn sich die Symmetrie zu sehr verschiebt.
[0029] Weiters sei angemerkt, dass die Anzahl der aktiven Schalter bzw. Dioden auf Kosten der
3/8
AT513 229 B1 2018-02-15 österreichisches
Patentamt vollständigen Steuerbarkeit reduziert werden kann. Dies ist dann sinnvoll, wenn von vom herein, verursacht durch den Aufbau oder Betrieb, bestimmte Unsymmetrien zu erwarten sind.
[0030] Die Aufgabe Batterien oder Kondensatoren zu symmetrieren erfolgt erfindungsgemäß dadurch, dass der negative Anschluss der ersten Batterie (UB1) oder des ersten Kondensators (Ci) mit den Anoden der ersten Gruppe von n-1 Dioden (D1L,...Dn.1L) verbunden ist, der positive Anschluss der n-ten Batterie (UBn) mit den Kathoden der zweiten Gruppe von n-1 Dioden (D1H,...Dn_1H) verbunden ist, an den negativen Anschluss der weiteren aktiven Schalter (T2,...Tn) je eine Kathode der ersten Gruppe von n-1 Dioden (D1L,...Dn.1L) und an jeden positiven Anschluss der weiteren aktiven Schalter (14,...Tn.2) je eine Anode der zweiten Gruppe von n-1 Dioden (D1H,...Dn_1H) geschaltet ist, oder dass der negative Anschluss der ersten Batterie (UBi) oder des ersten Kondensators (C^ mit den Anoden der ersten Gruppe von n-2 Dioden (D1L,...Dn.2L) verbunden ist, der positive Anschluss der n-ten Batterie (UBn) oder des n-ten Kondensators mit den Kathoden der zweiten Gruppe von n-1 Dioden (D1H,...Dn_1H) verbunden ist, an den negativen Anschluss der aktiven Schalter (Ti ,...Tn-2) je eine Kathode der ersten Gruppe von n-2 Dioden (D1L,...Dn.2L) und an jeden positiven Anschluss der aktiven Schalter (14,...14.2) je eine Anode der zweiten Gruppe von n-2 Dioden (D1H,...Dn.2H) geschaltet ist.
[0031] Weiters kann jede der Spulen (L^.-Ln-i) jeweils noch durch eine weitere Wicklung für Messzwecke versehen sein.
[0032] Es können die Spulen (L^.-Ln-i) magnetisch miteinander gekoppelt sein.
[0033] Weiters besteht die Möglichkeit, dass die Spulen (L^-.Ln-i) in je zwei magnetisch miteinander gut gekoppelte Teilspulen (LiA, LiB) aufgeteilt sind und an den Verbindungspunkt der Teilwicklungen (LiA, LiB) der positive Anschluss des i-ten aktiven Schalters (T,) und an den zweiten Anschluss der zweiten Teilwicklung (LiB) der negative Anschluss des i+1-ten aktiven Schalters (Ti+1) geschaltet ist, oder dass die Spulen (L^-.Ln-i) in je zwei magnetisch miteinander gut gekoppelte Teilspulen (LiA, LiB) aufgeteilt sind und an den Verbindungspunkt der Teilwicklungen (LiA, LiB) der negative Anschluss des i+1-ten aktiven Schalters (Ti+1) und an den zweiten Anschluss der zweiten Teilwicklung (LiB) der positive Anschluss des i-ten aktiven Schalters (T,) geschaltet ist.
4/8
AT513 229 B1 2018-02-15 österreichisches
Patentamt

Claims (6)

  1. Patentansprüche
    1. Vorrichtung zur Symmetrisierung von n in Serie geschalteten Batterien (UBi ,...UBi) oder n in Serie geschalteten Kondensatoren (Cn-.Cn), bestehend aus n-1 Spulen (!_!,..Ln-i), n in Serie geschalteten aktiven Schaltern (Τ^.,.Τη) mit zugehöriger Ansteuervorrichtung, wobei der negative Anschluss der ersten Batterie (UBi) oder des ersten Kondensators (Ci) mit dem negativen Anschluss des ersten aktiven Schalters (T) verbunden ist, der positive Anschluss der n-ten Batterie (UBn) oder der positive Anschluss des n-ten Kondensators (Cn2) mit dem positiven Anschluss des n-ten aktiven Schalters (Tn) verbunden ist, jeweils an den Anschlusspunkt zwischen zwei benachbarten Batterien (UBi) (UBi+i) oder zwei benachbarten Kondensatoren (C,) (Ci+1) (i zwischen 1 und n-1) ein Anschluss einer Spule (L,) geschaltet ist, deren zweiter Anschluss an den Anschlusspunkt zwischen zwei benachbarten aktiven Schaltern (T,), (Ti+1) geschaltet ist, dadurch gekennzeichnet, dass der negative Anschluss der ersten Batterie (UB1) oder des ersten Kondensators (C^ mit den Anoden der ersten Gruppe von n-1 Dioden (D1L,...Dn_1L) verbunden ist, der positive Anschluss der n-ten Batterie (UBn) mit den Kathoden der zweiten Gruppe von n-1 Dioden (D1H,...Dn.1H) verbunden ist, an den negativen Anschluss der weiteren aktiven Schalter (T2,...Tn) je eine Kathode der ersten Gruppe von n-1 Dioden (D1L,...Dn_1L) und an jeden positiven Anschluss der weiteren aktiven Schalter (Τ^.,.Τη^) je eine Anode der zweiten Gruppe von n-1 Dioden (D1H,...Dn_ ih) geschaltet ist.
  2. 2. Vorrichtung zur Symmetrisierung von n in Serie geschalteten Batterien (UBi,...UBn) oder n in Serie geschalteten Kondensatoren (Ci,...Cn), bestehend aus n-1 Spulen (L^.Ln-i), n-2 in Serie geschalteten aktiven Schaltern (Τη.,.Τ^) mit zugehöriger Ansteuervorrichtung, einer ersten Gruppe von n-2 Dioden (D1L,...Dn.2L), einer zweiten Gruppe von n-2 Dioden (D1H,...Dn-2H), wobei jeweils an den Anschlusspunkt zwischen zwei benachbarten Batterien (UBi)(UBi+1) (i zwischen 1 und n-1) oder zwei benachbarten Kondensatoren (Ci,...Ci+1) (i zwischen 1 und n-1) ein Anschluss einer Spule (L,) geschaltet ist, zwischen deren zweiten Anschlüssen je ein aktiver Schalter (T,) (i zwischen 1 und n-2) geschaltet ist, dadurch gekennzeichnet, dass der negative Anschluss der ersten Batterie (UBi) oder des ersten Kondensators (C!) mit den Anoden der ersten Gruppe von n-2 Dioden (D1L,...Dn_2L) verbunden ist, der positive Anschluss der n-ten Batterie (UBn) oder des n-ten Kondensators mit den Kathoden der zweiten Gruppe von n-1 Dioden (D1H,...Dn.1H) verbunden ist, an den negativen Anschluss der aktiven Schalter (Τ^,.-Τη^) je eine Kathode der ersten Gruppe von n-2 Dioden (D1L,...Dn_2L) und an jeden positiven Anschluss der aktiven Schalter (Τ^,.-Τη^) je eine Anode der zweiten Gruppe von n-2 Dioden (D1H,...Dn.2H) geschaltet ist.
  3. 3. Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Spulen (L^.-Ln-i) jeweils noch durch eine weitere Wicklung für Messzwecke versehen sind.
  4. 4. Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Spulen (L^.Ln-i) magnetisch miteinander gekoppelt sind.
  5. 5. Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Spulen (U,..Ln_i) in je zwei magnetisch miteinander gut gekoppelte Teilspulen (LiA, LiB) aufgeteilt sind und an den Verbindungspunkt der Teilwicklungen (LiA, LiB) der positive Anschluss des i-ten aktiven Schalters (T,) und an den zweiten Anschluss der zweiten Teilwicklung (LiB) der negative Anschluss des i+1-ten aktiven Schalters (Ti+1) geschaltet ist.
  6. 6. Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5 dadurch gekennzeichnet, dass die Spulen (L^-.Ln-i) in je zwei magnetisch miteinander gut gekoppelte Teilspulen (LiA, LiB) aufgeteilt sind und an den Verbindungspunkt der Teilwicklungen (LiA, LiB) der negative Anschluss des i+1-ten aktiven Schalters (Ti+1) und an den zweiten Anschluss der zweiten Teilwicklung (LiB) der positive Anschluss des i-ten aktiven Schalters (T,) geschaltet ist.
ATA798/2012A 2012-07-17 2012-07-17 Vorrichtung zur Symmetrierung von in Serie geschalteten Batterien und Kondensatoren AT513229B1 (de)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
ATA798/2012A AT513229B1 (de) 2012-07-17 2012-07-17 Vorrichtung zur Symmetrierung von in Serie geschalteten Batterien und Kondensatoren

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
ATA798/2012A AT513229B1 (de) 2012-07-17 2012-07-17 Vorrichtung zur Symmetrierung von in Serie geschalteten Batterien und Kondensatoren

Publications (2)

Publication Number Publication Date
AT513229A1 AT513229A1 (de) 2014-02-15
AT513229B1 true AT513229B1 (de) 2018-02-15

Family

ID=50064837

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
ATA798/2012A AT513229B1 (de) 2012-07-17 2012-07-17 Vorrichtung zur Symmetrierung von in Serie geschalteten Batterien und Kondensatoren

Country Status (1)

Country Link
AT (1) AT513229B1 (de)

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5479083A (en) * 1993-06-21 1995-12-26 Ast Research, Inc. Non-dissipative battery charger equalizer
US5631534A (en) * 1995-08-21 1997-05-20 Delco Electronics Corp. Bidirectional current pump for battery charge balancing
CN1489236A (zh) * 2003-09-05 2004-04-14 北京交通大学 串联蓄电池组自动均衡装置
DE102009015388A1 (de) * 2009-03-27 2010-09-30 Osram Gesellschaft mit beschränkter Haftung Schaltungsanordnung zum Energieausgleich zwischen Zellen
CN101867210A (zh) * 2010-06-11 2010-10-20 浙江理工大学 串联动力蓄电池能量非耗散型均衡充电电路
CN201821125U (zh) * 2010-08-13 2011-05-04 烟台东方电子玉麟电气有限公司 一种锂离子电池均衡电路
DE102010001423A1 (de) * 2010-02-01 2011-08-04 SB LiMotive Company Ltd., Kyonggi Batterie mit induktivem Cell-Balancing

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5479083A (en) * 1993-06-21 1995-12-26 Ast Research, Inc. Non-dissipative battery charger equalizer
US5631534A (en) * 1995-08-21 1997-05-20 Delco Electronics Corp. Bidirectional current pump for battery charge balancing
CN1489236A (zh) * 2003-09-05 2004-04-14 北京交通大学 串联蓄电池组自动均衡装置
DE102009015388A1 (de) * 2009-03-27 2010-09-30 Osram Gesellschaft mit beschränkter Haftung Schaltungsanordnung zum Energieausgleich zwischen Zellen
DE102010001423A1 (de) * 2010-02-01 2011-08-04 SB LiMotive Company Ltd., Kyonggi Batterie mit induktivem Cell-Balancing
CN101867210A (zh) * 2010-06-11 2010-10-20 浙江理工大学 串联动力蓄电池能量非耗散型均衡充电电路
CN201821125U (zh) * 2010-08-13 2011-05-04 烟台东方电子玉麟电气有限公司 一种锂离子电池均衡电路

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
L. WANG et al.: "Based on Energy Transferring for Battery Packs Applied on Electric Vehicle"; International Conference on Computer and Communication Technology in Agriculture Engineering; Vol. 1; 2010; pages 271 - 274. *

Also Published As

Publication number Publication date
AT513229A1 (de) 2014-02-15

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE102008021090B4 (de) Schaltungsanordnung und Verfahren zum Austausch elektrischer Ladung zwischen Akkumulatoren einer Akkumulatoranordnung
EP1884008B1 (de) Schutzschalteinrichtung für ein solarmodul
EP3092150B1 (de) Elektrochemischer energiespeicher und verfahren zum balancing
DE102013111675A1 (de) Verfahren und steuerung zum ermitteln einer entmagnetisierungsnullstromzeit für ein schaltnetzteil
DE202011110740U1 (de) Batterie mit mehreren Akkumulator-Zellen
DE102013111348A1 (de) Verfahren und Schaltungsanordnung zum Ermitteln einer Entmagnetisierungsnullstromzeit
DE102011003861A1 (de) System zum Laden eines Energiespeichers und Verfahren zum Betrieb eines Ladesystems
DE102011003859A1 (de) System zum Laden eines Energiespeichers und Verfahren zum Betrieb des Ladesystems
DE102010041074A1 (de) System zum Laden eines Energiespeichers und Verfahren zum Betrieb des Ladesystems
EP3230115B1 (de) Vorrichtung zum laden einer batterieeinheit und betreiben einer lasteinheit über einen wechselrichter
EP2532042B1 (de) Batterie mit induktivem cell-balancing
DE102014107670A1 (de) Ladungsübertragungsverfahren und -schaltung mit Energiezwischenspeicherung
DE102014006746A1 (de) Batteriesystem
DE102020007350A1 (de) Verfahren zum Betreiben eines elektrischen Fahrzeuges und elektrisches Fahrzeug
AT513229B1 (de) Vorrichtung zur Symmetrierung von in Serie geschalteten Batterien und Kondensatoren
DE102010029460A1 (de) Symmetriereinrichtung und Symmetrierverfahren
DE102013226372A1 (de) Batterieeinheit und Verfahren zum Heizen einer Batterieeinheit
DE102018007919A1 (de) Modulare Energiespeicher mit parallelgeschallen Batteriesträngen
DE102018222554A1 (de) Vorrichtung und Verfahren zum richtungsabhängigen Betreiben eines elektrochemischen Energiespeichers
EP2880753B1 (de) Gleichspannungswandler und verfahren zum betreiben eines gleichspannungswandlers und wechselrichter mit einem gleichspannungswandler
DE2461245C2 (de) Schaltungsanordnung zum Übertragen elektrischer Energie
DE102014014639A1 (de) Bidirektionaler Gegentaktflusswandler und Verfahren zu seinem Betrieb
DE102013207894A1 (de) Elektrische Schaltung
DE102011081448A1 (de) Schaltungsanordnung mit elektronischem Schalter und Induktivität
WO2013092286A2 (de) Kommutierungszelle mit statisch entlasteter Diode

Legal Events

Date Code Title Description
MM01 Lapse because of not paying annual fees

Effective date: 20180717