DE102009049321A1 - Energiespeicher-System zur elektrischen Energieversorgung von Verbrauchern in einem Fahrzeug - Google Patents

Energiespeicher-System zur elektrischen Energieversorgung von Verbrauchern in einem Fahrzeug Download PDF

Info

Publication number
DE102009049321A1
DE102009049321A1 DE102009049321A DE102009049321A DE102009049321A1 DE 102009049321 A1 DE102009049321 A1 DE 102009049321A1 DE 102009049321 A DE102009049321 A DE 102009049321A DE 102009049321 A DE102009049321 A DE 102009049321A DE 102009049321 A1 DE102009049321 A1 DE 102009049321A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
energy
energy storage
storage system
network
store
Prior art date
Legal status (The legal status 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 status listed.)
Pending
Application number
DE102009049321A
Other languages
English (en)
Inventor
Joachim Froeschl
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Bayerische Motoren Werke AG
Original Assignee
Bayerische Motoren Werke 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 Bayerische Motoren Werke AG filed Critical Bayerische Motoren Werke AG
Priority to DE102009049321A priority Critical patent/DE102009049321A1/de
Priority to PCT/EP2010/064572 priority patent/WO2011045188A2/de
Priority to CN2010800461173A priority patent/CN102687370A/zh
Publication of DE102009049321A1 publication Critical patent/DE102009049321A1/de
Priority to US13/446,583 priority patent/US9184624B2/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02JCIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/34Parallel operation in networks using both storage and other dc sources, e.g. providing buffering
    • H02J7/345Parallel operation in networks using both storage and other dc sources, e.g. providing buffering using capacitors as storage or buffering devices
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02JCIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J1/00Circuit arrangements for dc mains or dc distribution networks
    • H02J1/08Three-wire systems; Systems having more than three wires
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02JCIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J1/00Circuit arrangements for dc mains or dc distribution networks
    • H02J1/08Three-wire systems; Systems having more than three wires
    • H02J1/082Plural DC voltage, e.g. DC supply voltage with at least two different DC voltage levels
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02JCIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/14Circuit 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
    • H02J7/1423Circuit 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
    • YGENERAL 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
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/70Energy storage systems for electromobility, e.g. batteries

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)
  • Electric Propulsion And Braking For Vehicles (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Energiespeicher-System zur elektrischen Energieversorgung von Verbrauchern (V1, V2) in einem Fahrzeug, insbesondere einem Kraftfahrzeug, umfassend ein erstes Energienetz (E1) mit einem ersten Energiespeicher (B) und ein zweites Energienetz (E2) mit einem zweiten Energiespeicher (C), wobei das erste und zweite Energienetz (E1, E2) elektrisch derart gekoppelt sind, dass elektrische Energie aus dem ersten Energienetz (E1) dem zweiten Energienetz (E2) zur Regenerierung des zweiten Energiespeichers (C) zugeführt werden kann. Das erfindungsgemäße Energiespeicher-System ist derart betreibbar, dass detektiert wird, wenn eine Anzahl von Bedingungen erfüllt ist, wobei die Anzahl von Bedingungen zumindest die Bedingung umfasst, dass ein externes Ladegerät an das erste Energienetz (E1) zur Aufladung des ersten Energiespeichers (B) angeschlossen ist, und im Falle, dass die Anzahl von Bedingungen erfüllt ist, die Regenerierung des zweiten Energiespeichers durchgeführt wird.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Energiespeicher-System zur elektrischen Energieversorgung von Verbrauchern in einem Fahrzeug, insbesondere in einem Kraftfahrzeug, sowie ein Verfahren zur Regenerierung eines Energiespeichers in einem solchen Energiespeicher-System.
  • Es ist bekannt, in heutigen Fahrzeugen und insbesondere in Automobilen zur elektrischen Energieversorgung von Verbrauchern zwei aneinander gekoppelte Energienetze mit entsprechenden Energiespeichern für jedes Energienetz zu verwenden. In der Druckschrift EP 1 130 737 B1 ist beispielsweise ein elektrisches Energieversorgungssystem mit einem Nieder-Gleichspannungs-Netz und einem Hoch-Gleichspannungs-Netz beschrieben, welche über einen Gleichstrom/Gleichstrom-Wandler miteinander gekoppelt sind. Die Energiespeicher der beiden Netze sind dabei in Reihe geschaltet.
  • Die Energiespeicher eines in einem Fahrzeug integrierten Energiespeicher-Systems aus mindestens zwei Energiespeichern werden während des Betriebs zyklisch entladen und geladen. Dies führt über längere Zeit zu einer Verschlechterung der Leistung der Energiespeicher bzw. zu einer Verminderung der Lebensdauer der Energiespeicher. Aus dem Stand der Technik sind deshalb Verfahren bekannt, mit denen ein Energiespeicher in einem Energiespeicher-System in geeigneter Weise regeneriert werden kann, um hierdurch der Verschlechterung der Funktionalität des Energiespeichers bzw. der Verminderung seiner Lebensdauer entgegenzuwirken.
  • In dem Dokument WO 2007/104325 A1 ist ein Verfahren zur Regenerierung eines kapazitiven Energiespeichers in der Form eines Zellenverbunds von in Reihe geschalteten Zellen aus Doppelschichtkondensatoren offenbart. Diese Art der Energiespeicher wird häufig auch als Supercaps bezeichnet und ermöglicht die Speicherung von Energie mit hoher Leistungsdichte. Dabei besteht das Problem, dass durch das zyklische Laden und Entladen des Zellenverbunds Spannungsdrifts zwischen den einzelnen Zellen auftreten, welche in einigen Zellen zu Überspannungen und in anderen Zellen zu Unterspannungen führen. Die in der genannten Druckschrift WO 2007/104325 A1 beschriebene Regenerierung beruht auf einem Ladevorgang, der eine Symmetrierung der Zellen durchführt, so dass durch alle Zellen wieder die gleiche Spannung erzeugt wird. Dabei wird eine sog.
  • Aktiv-Bypass-Symmetrierschaltung verwendet, welche während der Durchführung der Symmetrierung sicherstellt, dass bei einer zu hohen Überspannung in einer Zelle Strom über einen elektrischen Widerstand abgeführt wird.
  • Die aus dem Stand der Technik bekannten Verfahren zur Regenerierung eines Energiespeichers in einem Energiespeicher-System eines Fahrzeugs weisen den Nachteil auf, dass bei der Durchführung der Regenerierung Beeinträchtigungen von Funktionalitäten des Fahrzeugs auftreten können, insbesondere wenn der Regenerierungsvorgang während der Fahrt des Fahrzeugs gestartet wird.
  • Aufgabe der Erfindung ist es deshalb, in einem Energiespeicher-System eines Fahrzeugs aus mindestens zwei Energiespeichern sicherzustellen, dass der Vorgang der Regenerierung eines Energiespeichers ohne bzw. nur mit geringfügiger Beeinträchtigung von Funktionalitäten des Fahrzeugs durchgeführt wird.
  • Diese Aufgabe wird durch das Energiespeicher-System gemäß Patentanspruch 1 sowie das Verfahren gemäß Patentanspruch 11 gelöst. Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen definiert.
  • Das erfindungsgemäße Energiespeicher-System umfasst ein erstes Energienetz mit einem ersten Energiespeicher und ein zweites Energienetz mit einem zweiten Energiespeicher, wobei das erste und zweite Energienetz – z. B. über einen Wandler oder Schalter – elektrisch derart gekoppelt sind, dass elektrische Energie aus dem ersten Energienetz dem zweiten Energienetz zur Regenerierung des zweiten Energiespeichers zugeführt werden kann. Das erste Energienetz und das zweite Energienetz sind dabei vorzugsweise Gleichstrom-Netze, welche über einen Gleichstrom/Gleichstrom-Wandler miteinander gekoppelt sind. Der erste und der zweite Energiespeicher der beiden Energienetze können parallel und gegebenenfalls auch in Reihe zueinander geschaltet sein.
  • Das erfindungsgemäße Energiespeicher-System zeichnet sich dadurch aus, dass es derart betreibbar ist, dass detektiert wird, wenn eine Anzahl von Bedingungen erfüllt ist, wobei die Anzahl von Bedingungen zumindest die Bedingung umfasst, dass ein externes Ladegerät, welches nicht Teil des Energiespeicher-Systems ist, an das erste Energienetz zur Aufladung des ersten Energiespeichers angeschlossen ist. Im Falle, dass die Anzahl von Bedingungen erfüllt ist, wird die Regenerierung des zweiten Energiespeichers durchgeführt.
  • Der Erfindung liegt die Erkenntnis zu Grunde, dass die Systemfunktionalitäten des Fahrzeugs bei der Durchführung einer Regenerierung eines Energiespeichers in der Regel dann am wenigsten beeinträchtigt werden, wenn ein Ladevorgang durch ein externes Ladegerät durchgeführt wird. Dies liegt daran, dass bei Anschluss eines externen Ladegeräts meist keine weiteren Funktionalitäten bzw. elektrische Verbraucher des Fahrzeugs genutzt werden und somit der Betrieb des Fahrzeugs nicht beeinträchtigt wird.
  • In einer besonders bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Energiespeicher-Systems kann die Anzahl von Bedingungen neben der obigen Bedingung, dass ein externes Ladegerät angeschlossen ist, eine oder mehrere weitere Bedingungen umfassen, welche beispielsweise zur Plausibilisierung herangezogen werden, dass keine weiteren, durch das Energiespeicher-System gespeisten Verbraucher genutzt werden. Insbesondere kann die Anzahl von Bedingungen ferner die Bedingung oder die Bedingungen umfassen, dass das Fahrzeug steht und/oder die Zündung des Fahrzeugs abgeschaltet ist und/oder kein vom Normalzustand des zweiten Energiespeichers abweichender Zustand detektiert wird. Die zuletzt genannte Bedingung dient dazu, dass sichergestellt wird, dass kein fehlerhafter Betriebszustand des Energiespeichers bei der Durchführung der Regenerierung vorliegt, welcher unter Umständen zu einer Beschädigung des Energiespeichers führen kann. Ein solcher, vom Normalzustand des Energiespeichers abweichender Zustand kann beispielsweise über die Messung der Temperatur des zweiten Energiespeichers ermittelt werden, wobei festgestellt wird, dass ein vom Normalzustand abweichender Zustand vorliegt, wenn die Temperatur einen vorbestimmten Schwellenwert überschreitet. In diesem Fall wird dann die Regenerierung des zweiten Energiespeichers nicht initiiert.
  • In Analogie zu den obigen Bedingungen, bei deren Erfüllung die Regenerierungsfunktion für den zweiten Energiespeicher gestartet wird, sind in einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung auch entsprechende Abbruchbedingungen vorgesehen, bei deren Erfüllung die Regenerierung des zweiten Energiespeichers abgebrochen wird. Dabei wird bei der Durchführung der Regenerierung des zweiten Energiespeichers überprüft, ob zumindest eine Abbruchbedingung aus einer Anzahl von Abbruchbedingungen erfüllt ist.
  • In einer Variante der Erfindung sind die Abbruchbedingungen derart ausgestaltet, dass eine Abbruchbedingung dann erfüllt ist, wenn zumindest eine der obigen Bedingungen, gemäß denen die Regenerierung gestartet wurde, nicht erfüllt ist. Insbesondere kann die Anzahl von Abbruchbedingungen eine oder mehrere der folgenden Abbruchbedingungen umfassen:
    • – das externe Ladegerät wird von dem ersten Energienetz abgeschlossen;
    • – die Zündung des Fahrzeugs wird angeschaltet;
    • – es wird ein vom Normalzustand des zweiten Energiespeichers abweichender Zustand detektiert.
  • In einer weiteren Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Energiespeicher-Systems wird die Regenerierung des zweiten Energiespeichers nach erfolgreicher Durchführung beendet. Gegebenenfalls kann die Regenerierung auch noch eine vorbestimmte Zeitspanne fortgesetzt werden, insbesondere bis ein vorbestimmter Ladezustand des ersten Energiespeichers erreicht ist, z. B. bis der erste Energiespeicher voll geladen ist.
  • In einer weiteren Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens basiert Regenerierung auf der bereits eingangs erwähnten Symmetrierung des zweiten Energiespeichers, wobei jedes beliebige aus dem Stand der Technik bekannte Symmetrierungsverfahren eingesetzt werden kann. Insbesondere erfolgt die Symmetrierung durch eine Aktiv-Bypass-Schaltung im zweiten Energienetz, welche eingangs beschrieben wurde. Vorzugsweise wird die Symmetrierung basierend auf dem in der Druckschrift WO 2007/104325 A1 beschriebenen Verfahren durchgeführt.
  • In einer besonders bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Energiespeicher-Systems ist der erste Energiespeicher des ersten Energienetzes eine Batterie, insbesondere eine 12 V-Batterie, beispielsweise ein Bleiakkumulator bzw. eine Nickel-Metallhydrid-Batterie. In diesem Fall ist das erste Energienetz vorzugsweise das herkömmliche Bordnetz eines Fahrzeugs, über das der größte Teil der elektrischen Verbraucher des Fahrzeugs gespeist wird.
  • In einer weiteren Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist der zweite Energiespeicher des zweiten Energienetzes ein kapazitiver Energiespeicher, insbesondere der bereits eingangs erwähnte Energiespeicher aus einer oder mehreren Zellen aus Doppelschicht-Kondensatoren. Das zweite Energienetz ist dabei vorzugsweise eine Erweiterung des herkömmlichen Bordnetzes des Fahrzeugs, welches zur Speisung von Verbrauchern genutzt wird, welche eine vom Bordnetz abweichende Spannung benötigen bzw. welche in bestimmten Konstellationen sehr viel Leistung aufnehmen und hierfür eine Unterstützung durch einen zweiten Energiespeicher benötigen.
  • In einer weiteren Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist das zweite Energienetz das Energienetz des Elektromotors eines Hybridantriebs, welches einen zweiten Energiespeicher zum Antrieb des Elektromotors aufweist. Da davon ausgegangen werden kann, dass der Hybridantrieb bei Anschluss eines externen Ladegeräts nicht in Betrieb ist, werden hierdurch die Systemfunktionalitäten dieses Antriebs bei der Durchführung der Regenerierung nicht eingeschränkt.
  • Neben dem oben beschriebenen Energiespeicher-System betrifft die Erfindung ferner ein Verfahren zur Regenerierung eines Energiespeichers in einem solchen Energiespeicher-System, wobei das Verfahren in Kombination mit jeder Variante des oben beschriebenen Energiespeicher-Systems eingesetzt werden kann. Das Verfahren wird somit in einem Energiespeicher-System verwendet, welches ein erstes Energienetz mit einem ersten Energiespeicher und ein zweites Energienetz mit einem zweiten Energiespeicher umfasst, wobei das erste und zweite Energienetz elektrisch derart gekoppelt sind, dass elektrische Energie aus dem ersten Energienetz dem zweiten Energienetz zur Regenerierung des zweiten Energiespeichers zugeführt werden kann. Dabei wird detektiert, wenn eine Anzahl von Bedingungen erfüllt ist, wobei die Anzahl von Bedingungen zumindest die Bedingung umfasst, dass ein externes Ladegerät an das erste Energienetz zur Aufladung des ersten Energiespeichers angeschlossen ist. Gegebenenfalls können die Bedingungen auch noch weitere Bedingungen umfassen, die im Vorangegangenen beschrieben wurden. Im Falle, dass die Anzahl von Bedingungen erfüllt ist, wird die Regenerierung des zweiten Energiespeichers durchgeführt, wobei die Regenerierung insbesondere die oben beschriebene Symmetrierung ist. Das Verfahren kommt dabei vorzugsweise in Energiespeicher-Systemen zum Einsatz, bei denen der zweite Energiespeicher ein kapazitiver Energiespeicher ist, insbesondere ein Zellverbund aus einer oder mehreren Zellen aus Doppelschicht-Kondensatoren.
  • Neben dem oben beschriebenen Energiespeicher-System und Verfahren betrifft die Erfindung ferner ein Fahrzeug, insbesondere ein Kraftfahrzeug, welches das erfindungsgemäße Energiespeicher-System umfasst.
  • Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend anhand der beigefügten Figuren detailliert beschrieben.
  • Es zeigen:
  • 1 eine schematische Darstellung einer Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Energiespeicher-Systems in einem Kraftfahrzeug; und
  • 2 eine schematische Darstellung des Ablaufs der Regenerierung eines Energiespeichers in dem Energiespeicher-System der 1.
  • 1 zeigt eine Ausführungsform eines elektrischen Energiespeicher-Systems in einem Kraftfahrzeug, welches ein erstes Energienetz E1 und ein zweites Energienetz E2 umfasst. Das Energienetz E1 stellt dabei ein herkömmliches Bordnetz des Kraftfahrzeugs dar und umfasst einen Generator G in der Form einer Lichtmaschine, einen Starter S, eine Vielzahl von Verbrauchern, welche schematisch durch das Bezugszeichen V1 angedeutet sind, sowie einen elektrischen Energiespeicher in der Form einer 12 V-Batterie B, z. B. einen Bleiakkumulator oder eine NiMH-Batterie (NiMH = Nickel-Metallhydrid). Das Bordnetz E1 ist über einen Gleichstrom-Gleichstrom-Wandler W mit dem weiteren Energienetz E2 verbunden, welches in der Ausführungsform der 1 eine Erweiterung des Bordnetzes E1 darstellt. Dieses Energienetz umfasst einen kapazitiven Energiespeicher C und speist weitere Verbraucher, welche schematisch mit Bezugszeichen V2 bezeichnet sind.
  • Die Verbraucher V1 sind übliche, in einem Kraftfahrzeug elektrisch zu betreibende Verbraucher, wie z. B. Radio, Navigationssystem, elektrische Sitzverstellung und dergleichen. Das Energienetz E2 kann mit der gleichen bzw. auch mit einer unterschiedlichen Gleichspannung wie das Bordnetz E1 betrieben sein. Beispielsweise kann das Energienetz E2 ein 24 V-Gleichstromnetz sein. An dem Energienetz E2 hängen solche Verbraucher V2, welche eine höhere Spannungsversorgung als die Verbraucher des Bordnetzes E1 benötigen bzw. welche in bestimmten Betriebssituationen sehr viel Leistung aufnehmen, welche nicht mehr über den Wandler W aus dem Bordnetz E1 zur Verfügung gestellt werden kann. Ein Beispiel eines Verbrauchers V2 ist eine elektrische Lenkung, welche bei bestimmten Vorgängen, beispielsweise beim Einparken des Fahrzeugs, sehr viel Leistung aufnimmt. Für solche Spitzen der Leistungsaufnahme ist im Energienetz E2 der kapazitive Energiespeicher C vorgesehen, der als eine Anordnung aus einer Vielzahl von Zellen aus Doppelschicht-Kondensatoren ausgestaltet ist, welche üblicherweise auch als Supercap bezeichnet wird. Durch die Kopplung an das erste Energienetz E1 mittels des DC/DC-Wandlers W wird der Energiespeicher C aufgeladen.
  • Energiespeicher in der Form von Supercaps haben die Eigenschaft, dass die einzelnen Spannungen der in Reihe geschalteten kapazitiven Zellen durch zyklisches Laden und Entladen auseinanderdriften, welches über längere Zeit zu einer Verschlechterung der Leistung des Supercaps bzw. zu einer Verringerung der Lebensdauer des Supercaps führt. Demzufolge sollte in regelmäßigen Abständen, beispielsweise zwei bis fünf mal pro Jahr, ein Regenerierungsvorgang des Energiespeichers C durchgeführt werden, in dem die einzelnen Zellen des Energiespeichers durch einen entsprechenden Ladevorgang symmetriert werden, so dass alle Zellen im Wesentlichen wieder die gleiche Spannung zur Verfügung stellen. Wie bereits oben erwähnt, ist die Symmetrierung von Energiespeichern an sich aus dem Stand der Technik bekannt, und in der hier beschriebenen Ausführungsform wird eine Symmetrierung unter der Verwendung einer Aktiv-Bypass-Symmetrierschaltung verwendet, welche bei einer zu hohen Spannung in einer Zelle Strom über einen elektrischen Widerstand abführt.
  • Üblicherweise wird der Vorgang der Symmetrierung in regelmäßigen Abständen über die Aktivierung der Regenerierungsfunktion im Wandler W durchgeführt, wobei der Regenerierungsvorgang nicht an besondere Kriterien des Fahrzeugbetriebs gekoppelt ist. Deshalb können beim Regenerierungsvorgang Systemfunktionen des Fahrzeugs beeinträchtigt werden, insbesondere wenn der Regenerierungsvorgang während der Fahrt des Fahrzeugs initiiert bzw. ausgeführt wird. In dem Energiespeicher-System der 1 wird diese Problematik umgangen, indem der Start des Regenerierungsvorgangs an den Anschluss eines externen Ladegeräts an das erste Energienetz E1 gekoppelt ist, wie im Folgenden anhand von 2 erläutert wird.
  • 2 zeigt die Verfahrensschritte, welche in dem Energiespeicher-System der 1 während der Symmetrierung des Energiespeichers C durchgeführt werden. Das Verfahren beginnt in Schritt S1 mit dem Start einer Detektionsfunktion, welche im Energiespeicher-System überprüft, ob die Batterie B über ein extern angeschlossenes Ladegerät nachgeladen wird (Schritt S2). Ist dies der Fall, werden in Schritt S3 weitere Aktivierungsbedingungen überprüft, welche erfüllt sein müssen, um die Symmetrierung des zweiten Energiespeichers C zu veranlassen. Diese weiteren Aktivierungsbedingungen stellen Schutzmechanismen dar, welche sicherstellen, dass sich das Fahrzeug in einem Zustand befindet, in dem keine Funktionsbeeinträchtigung durch die Symmetrierung auftritt, bzw. welche gewährleisten, dass die Symmetrierung nicht zu einer Beschädigung des zweiten Energiespeichers bzw. von Verbrauchern im Fahrzeug führt. In einer bevorzugten Ausführungsform umfassen die weiteren Aktivierungsbedingungen die Bedingung, dass das Fahrzeug steht und die Zündung des Fahrzeugs abgeschaltet ist. Hierdurch kann plausibilisiert werden, dass sich das Fahrzeug in einem inaktiven Zustand befindet, in dem keine Systemfunktionalitäten genutzt werden. Eine weitere Aktivierungsbedingung kann beispielsweise sein, dass die Temperatur des Energiespeichers C unterhalb eines Schwellwert liegt. Bei Überschreiten des Schwellwerts liegt dabei höchstwahrscheinlich eine Fehlfunktion des Energiespeichers C vor, welche unter Umständen zu einer Beschädigung des Energiespeichers während der Symmetrierung führen kann.
  • Nur wenn der Anschluss an das externe Ladegerät erkannt wird als auch die weiteren Aktivierungsbedingungen vorliegen, wird die Symmetrierung im Schritt S4 initiiert. Durch die Symmetrierung werden Spannungsunterschiede in den einzelnen Zellen des Supercaps ausgeglichen. Wie bereits oben erwähnt, wird zur Symmetrierung vorzugsweise das in der Druckschrift WO 2007/104325 A1 beschriebene Verfahren verwendet. Gegebenenfalls können jedoch auch andere Symmetrierungsverfahren eingesetzt werden. Üblicherweise erfolgt die Symmetrierung derart, dass zum Ausgleich von Spannungsdifferenzen in den einzelnen Zellen eine leichte Überladung der Zellen in Abhängigkeit von dem Zustand der Zellen durchgeführt wird bzw. elektrische Energie von einer Zelle in eine andere transferiert wird. Durch die bereits oben erwähnte Aktiv-Bypass-Schaltung wird dabei eine zu starke Ladung der einzelnen Zellen verhindert.
  • Während der Durchführung der Symmetrierung in Schritt S4 wird in regelmäßigen Abständen überprüft, ob eine Abbruchbedingung aus einer Mehrzahl von Abbruchbedingungen vorliegt (Schritt S5). Die Mehrzahl der Abbruchbedingungen umfasst dabei zumindest die Bedingung, dass das externe Ladegerät von dem ersten Energienetz E1 abgeschlossen wird. Das heißt, wenn diese Bedingung vorliegt, wird die Symmetrierung beendet, da bei Abschluss des Ladegeräts davon auszugehen ist, dass weitere Funktionen des Fahrzeugs aktiviert werden, welche durch die Symmetrierung beeinträchtigt werden könnten. Die Mehrzahl der Abbruchbedingungen kann z. B. auch noch die weitere Bedingung umfassen, dass die Zündung des Fahrzeugs angeschaltet wird, denn auch in diesem Fall ist davon auszugehen, dass weitere Funktionen des Fahrzeugs in Betrieb gesetzt werden. Eine weitere Abbruchbedingung kann die Überschreitung einer Schwellwerttemperatur im Supercap C sein. Die Abbruchbedingungen können somit in Analogie zu den Aktivierungsbedingungen derart ausgestaltet sein, dass ein Nichtvorliegen einer Aktivierungsbedingung einer Abbruchbedingung entspricht. Im Gegensatz zu den Aktivierungsbedingungen führt dabei in der Regel bereits das Vorliegen einer Abbruchbedingung zur Beendigung der Symmetrierung. Dies ist in 2 durch den Schritt S6 angedeutet. Sollte keine Abbruchbedingung im Schritt S5 erkannt werden, wird die Symmetrierung fortgesetzt, wobei in regelmäßigen Abständen überprüft wird, ob die Symmetrierung erfolgreich beendet werden konnte (Schritt S7). Ist dies der Fall, wird das Verfahren in Schritt S8 beendet. In einer Variante der Erfindung besteht ferner die Möglichkeit, dass nach erfolgreicher Symmetrierung der Ladevorgang zur Regenerierung über eine vorbestimmte Zeit weiter fortgesetzt wird, beispielsweise in Abhängigkeit vom Ladezustand der Batterie B bzw. dem Netzzustand des Energienetzes E1. Beispielsweise kann die Symmetrierung solange fortgesetzt werden, bis die Batterie B über das Ladegerät voll aufgeladen ist.
  • Mit der im Vorangegangenen beschriebenen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird die Symmetrierung eines Energiespeichers in einem Kraftfahrzeug-Energiespeicher-System aus zwei Energiespeichern zumindest an das Kriterium gekoppelt, dass ein erster Energiespeicher durch ein externes Ladegerät aufgeladen wird. Das Laden mit einem externen Ladegerät tritt dabei insbesondere dann auf, wenn der Fahrzeugbesitzer sein Fahrzeug zur Inspektion bringt. Das Fahrzeug befindet sich dann nicht in dem üblichen Betriebszustand, so dass eine Symmetrierung eines zweiten Energiespeichers ohne Beeinträchtigung von Fahrzeugfunktionalitäten durchgeführt werden kann.
  • Dabei können gegebenenfalls zur Plausibilisierung noch weitere Bedingungen zur Aktivierung der Symmetrierung berücksichtigt werden, wie im Vorangegangenen erläutert wurde.
  • Das Verfahren der Erfindung wurde in 1 anhand eines herkömmlichen Bordnetzes E1 mit einer entsprechenden Bordnetzerweiterung E2 beschrieben. Das Verfahren kann jedoch auch für beliebige andere Energiespeicher-Systeme in einem Fahrzeug eingesetzt werden. Beispielsweise kann das Energienetz E2 das Energienetz eines Hybridantriebs in einem Fahrzeug sein, wobei der Verbraucher V2 in diesem Fall der Elektromotor des Hybridantriebs ist, der über einem geeigneten zweiten Energiespeicher betrieben wird. Zur Symmetrierung des zweiten Energiespeichers wird dabei wiederum Energie aus dem Bordnetz E1 über einen entsprechenden Gleichstrom-Gleichstrom-Wandler zugeführt.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • EP 1130737 B1 [0002]
    • WO 2007/104325 A1 [0004, 0004, 0016, 0031]

Claims (12)

  1. Energiespeicher-System zur elektrischen Energieversorgung von Verbrauchern (V1, V2) in einem Fahrzeug, insbesondere einem Kraftfahrzeug, umfassend ein erstes Energienetz (E1) mit einem ersten Energiespeicher (B) und ein zweites Energienetz (E2) mit einem zweiten Energiespeicher (C), wobei das erste und zweite Energienetz (E1, E2) elektrisch derart gekoppelt sind, dass elektrische Energie aus dem ersten Energienetz (E1) dem zweiten Energienetz (E2) zur Regenerierung des zweiten Energiespeichers (C) zugeführt werden kann, dadurch gekennzeichnet, dass das Energiespeicher-System derart betreibbar ist, dass – detektiert wird, wenn eine Anzahl von Bedingungen erfüllt ist, wobei die Anzahl von Bedingungen zumindest die Bedingung umfasst, dass ein externes Ladegerät an das erste Energienetz (E1) zur Aufladung des ersten Energiespeichers (B) angeschlossen ist; – im Falle, dass die Anzahl von Bedingungen erfüllt ist, die Regenerierung des zweiten Energiespeichers (C) durchgeführt wird.
  2. Energiespeicher-System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Anzahl von Bedingungen ferner die Bedingung oder Bedingungen umfasst, dass das Fahrzeug steht und/oder die Zündung des Fahrzeugs abgeschaltet ist und/oder kein vom Normalzustand des zweiten Energiespeichers (C) abweichender Zustand detektiert wird.
  3. Energiespeicher-System nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass im Betrieb des Energiespeicher-Systems bei der Durchführung der Regenerierung des zweiten Energiespeichers (C) überprüft wird, ob zumindest eine Abbruchbedingung aus einer Anzahl von Abbruchbedingungen erfüllt ist, wobei die Regenerierung abgebrochen wird, wenn zumindest eine Abbruchbedingung erfüllt ist.
  4. Energiespeicher-System nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Anzahl von Abbruchbedingungen eine oder mehrere der folgenden Abbruchbedingungen umfasst: – das externe Ladegerät wird von dem ersten Energienetz (E1) abgeschlossen; – die Zündung des Fahrzeugs wird angeschaltet; – es wird ein vom Normalzustand des zweiten Energiespeichers (C) abweichender Zustand detektiert.
  5. Energiespeicher-System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Regenerierung des zweiten Energiespeichers (C) nach erfolgreicher Durchführung beendet wird oder eine vorbestimmte Zeitspanne fortgesetzt wird, insbesondere bis ein vorbestimmter Ladezustand des ersten Energiespeichers (B) erreicht ist.
  6. Energiespeicher-System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Regenerierung eine Symmetrierung des zweiten Energiespeichers (C) ist, wobei die Symmetrierung vorzugsweise durch eine Aktiv-Bypass-Schaltung im zweiten Energienetz (E2) erfolgt.
  7. Energiespeicher-System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem das erste und das zweite Energienetz (E1, E2) Gleichspannungsnetze sind, welche vorzugsweise über einen Gleichstrom/Gleichstrom-Wandler (W) elektrisch miteinander gekoppelt sind.
  8. Energiespeicher-System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Energiespeicher (B) des ersten Energienetzes (E1) eine Batterie, insbesondere einer 12 V-Batterie, ist.
  9. Energiespeicher-System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Energiespeicher (C) des zweiten Energienetzes (E2) ein kapazitiver Energiespeicher ist, insbesondere ein Energiespeicher aus einer oder mehreren Zellen aus Doppelschicht-Kondensatoren.
  10. Energiespeicher-System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Energienetz (E2) das Energienetz des Elektromotors eines Hybridantriebs ist, welches einen zweiten Energiespeicher (B) zum Antrieb des Elektromotors aufweist.
  11. Verfahren zur Regenerierung eines Energie-Speichers in einem Energiespeicher-System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Energiespeicher-System ein erstes Energienetz (E1) mit einem ersten Energiespeicher (B) und ein zweites Energienetz (E2) mit einem zweiten Energiespeicher (C) umfasst, wobei das erste und zweite Energienetz (E1, E2) elektrisch derart gekoppelt sind, dass elektrische Energie aus dem ersten Energienetz (E1) dem zweiten Energienetz (E2) zur Regenerierung des zweiten Energiespeichers (C) zugeführt werden kann, dadurch gekennzeichnet, dass – detektiert wird, wenn eine Anzahl von Bedingungen erfüllt ist, wobei die Anzahl von Bedingungen zumindest die Bedingung umfasst, dass ein externes Ladegerät an das erste Energienetz (E1) zur Aufladung des ersten Energiespeichers (B) angeschlossen ist; – im Falle, dass die Anzahl von Bedingungen erfüllt ist, die Regenerierung des zweiten Energiespeichers (C) durchgeführt wird.
  12. Fahrzeug, insbesondere Kraftfahrzeug, umfassend ein Energiespeicher-System nach einem der Ansprüche 1 bis 10.
DE102009049321A 2009-10-14 2009-10-14 Energiespeicher-System zur elektrischen Energieversorgung von Verbrauchern in einem Fahrzeug Pending DE102009049321A1 (de)

Priority Applications (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102009049321A DE102009049321A1 (de) 2009-10-14 2009-10-14 Energiespeicher-System zur elektrischen Energieversorgung von Verbrauchern in einem Fahrzeug
PCT/EP2010/064572 WO2011045188A2 (de) 2009-10-14 2010-09-30 Energiespeicher-system zur elektrischen energieversorgung von verbrauchern in einem fahrzeug
CN2010800461173A CN102687370A (zh) 2009-10-14 2010-09-30 用于向车辆中的负载供电的蓄能器***
US13/446,583 US9184624B2 (en) 2009-10-14 2012-04-13 Energy storage system for supplying electrical energy to consumers in a vehicle

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102009049321A DE102009049321A1 (de) 2009-10-14 2009-10-14 Energiespeicher-System zur elektrischen Energieversorgung von Verbrauchern in einem Fahrzeug

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE102009049321A1 true DE102009049321A1 (de) 2011-04-21

Family

ID=43798778

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE102009049321A Pending DE102009049321A1 (de) 2009-10-14 2009-10-14 Energiespeicher-System zur elektrischen Energieversorgung von Verbrauchern in einem Fahrzeug

Country Status (4)

Country Link
US (1) US9184624B2 (de)
CN (1) CN102687370A (de)
DE (1) DE102009049321A1 (de)
WO (1) WO2011045188A2 (de)

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102332738A (zh) * 2011-08-05 2012-01-25 李健龙 一种车辆节能装置
US9425648B2 (en) * 2013-11-14 2016-08-23 StrongVolt, Inc. Mobile device solar powered charging apparatus, method, and system
JP2015209058A (ja) * 2014-04-25 2015-11-24 オムロンオートモーティブエレクトロニクス株式会社 電源装置
JP6582509B2 (ja) * 2015-04-15 2019-10-02 スズキ株式会社 車両用電源システム
JP6593362B2 (ja) * 2017-01-31 2019-10-23 トヨタ自動車株式会社 電源システム
US11506167B1 (en) * 2021-08-09 2022-11-22 GM Global Technology Operations LLC Ultracapacitor to augment starter system during starting of vehicle engine

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2007104325A1 (de) 2006-03-14 2007-09-20 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Energiespeicher-diagnoseschaltung
DE102007050587A1 (de) * 2006-10-24 2008-05-21 Denso Corp., Kariya Verfahren und Vorrichtung zum Steuern von Ladungsvorgängen für eine Batterie
EP1130737B1 (de) 2000-03-03 2009-09-02 Renault s.a.s. Autonome elektrische Einrichtung, insbesondere für Fahrzeug

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2536140B2 (ja) * 1989-03-31 1996-09-18 いすゞ自動車株式会社 エンジン始動装置
JP4550363B2 (ja) * 2001-02-16 2010-09-22 シーメンス アクチエンゲゼルシヤフト 自動車用電気システム
EP1245452A1 (de) * 2001-03-30 2002-10-02 Siemens Aktiengesellschaft Fahrzeug-Bordnetzsystem, insbesondere für einen Lastkraftwagen
US20050269989A1 (en) * 2004-06-05 2005-12-08 Geren Michael D Cell balancing circuit
JP4702368B2 (ja) * 2005-08-31 2011-06-15 パナソニック株式会社 車両用補助電源とそれを用いた車両用充放電装置
JP2007143214A (ja) * 2005-11-15 2007-06-07 Toyota Motor Corp 二次電池の制御装置
JP2007325458A (ja) * 2006-06-02 2007-12-13 Toyota Motor Corp 車両用組電池均等化システム
JP2008178202A (ja) * 2007-01-17 2008-07-31 Omron Corp キャパシタ充電制御回路
US7806095B2 (en) * 2007-08-31 2010-10-05 Vanner, Inc. Vehicle starting assist system
US7573151B2 (en) * 2007-10-11 2009-08-11 Lear Corporation Dual energy-storage for a vehicle system

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1130737B1 (de) 2000-03-03 2009-09-02 Renault s.a.s. Autonome elektrische Einrichtung, insbesondere für Fahrzeug
WO2007104325A1 (de) 2006-03-14 2007-09-20 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Energiespeicher-diagnoseschaltung
DE102007050587A1 (de) * 2006-10-24 2008-05-21 Denso Corp., Kariya Verfahren und Vorrichtung zum Steuern von Ladungsvorgängen für eine Batterie

Also Published As

Publication number Publication date
WO2011045188A3 (de) 2011-11-17
CN102687370A (zh) 2012-09-19
WO2011045188A2 (de) 2011-04-21
US20120194129A1 (en) 2012-08-02
US9184624B2 (en) 2015-11-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP2501588B1 (de) Bordnetz und verfahren und vorrichtung zum betreiben des bordnetzes
DE102012109430B4 (de) Automatisches Batterieentladeverfahren nach einem Crash
EP3137343B1 (de) Vorrichtung und zum verbinden eines basis-bordnetzes mit einem insbesondere sicherheitsrelevanten teilnetz
WO2004070911A1 (de) Vorrichtung zur energieversorgung eines zweispannungs-bordnetzes
EP3137344B1 (de) Stabilisierungsschaltung für ein bordnetz
DE102013204894A1 (de) Kraftfahrzeugbordnetz mit wenigstens zwei Energiespeichern, Verfahren zum Betreiben eines Kraftfahrzeugbordnetzes und Mittel zu dessen Implementierung
WO2010081611A1 (de) Bordnetz für ein fahrzeug und verfahren zum einsparen von energie
EP2697502A2 (de) Energiespeicheranordnung
DE102011012316A1 (de) Verfahren und Vorrichtung zum Laden einer Niedervoltbatterie in einem elektrischen Antriebssystem
DE102009049321A1 (de) Energiespeicher-System zur elektrischen Energieversorgung von Verbrauchern in einem Fahrzeug
EP3720733B1 (de) Verfahren zum steuern einer elektrischen anlage eines elektrisch antreibbaren kraftfahrzeugs mit mehreren batterien sowie elektrische anlage eines elektrisch antreibbaren kraftfahrzeugs
EP3067240B1 (de) Verfahren zur spannungsversorgung eines bordnetzes eines kraftfahrzeugs
DE102017212320A1 (de) Elektrisches Bordnetzsystem für Kraftfahrzeuge mit einem Konverter und einem Hochlastverbraucher
DE102016224618A1 (de) Fahrzeug-Bordnetz mit hoher Verfügbarkeit
DE102012200823A1 (de) Bordnetz mit Gleichspannungswandler, Steuereinrichtung und zugehöriges Betriebsverfahren
DE102018210644A1 (de) Verfahren zum Laden einer Hochvoltbatterie in einem Traktionsnetz und Traktionsnetz
DE102013206299A1 (de) Mehrspannungsbordnetz für Kraftfahrzeug sowie Verfahren zum Betreiben eines derartigen Mehrspannungsbordnetzes und Mittel zu dessen Implementierung
DE112020001367T5 (de) Steuergerät für fahrzeugseitiges energieversorgungsgerät
DE102019208280A1 (de) Elektrisches Energiespeichersystem und Verfahren zu dessen Betreiben
DE102018129592A1 (de) Vorrichtung und Verfahren zum Bereitstellen elektrischer Energie in einem Fahrzeug
WO2019120735A1 (de) Verfahren und vorrichtung zur bereitstellung der startfähigkeit eines kraftfahrzeugs
EP3900147B1 (de) Batteriemodul für ein kraftfahrzeug
DE102018007713B4 (de) Verfahren zum Betrieb eines Kraftfahrzeugbordnetzes und ein Kraftfahrzeugbordnetz
DE102010010409A1 (de) Verfahren zum Betreiben einer Energiespeicheranordnung und Energiespeicheranordnung
DE102016214995A1 (de) System zur Batterieüberwachung für ein Fahrzeug

Legal Events

Date Code Title Description
OM8 Search report available as to paragraph 43 lit. 1 sentence 1 patent law
R012 Request for examination validly filed
R016 Response to examination communication