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Technisches Anwendungsgebiet
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Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein eine Einrichtung und ein Verfahren zur Versorgung eines Stromversorgungsnetzes, eines Bordnetzes eines Fahrzeugs, aus einem Energiespeicher mit mehreren, elektrisch in Reihe geschalteten Speicherelementen, wobei der Energiespeicher zusätzlich einen elektrischen Antrieb eines Fahrzeugs mit elektrischer Leistung versorgt und ein Ladungsausgleich der Speicherelemente des Energiespeichers stattfindet. Die Erfindung bezieht sich auch auf einen mit einer derartigen Einrichtung ausgerüsteten Energiespeicher, der zur Versorgung von mindestens zwei voneinander getrennten Versorgungsnetzen dient und auch auf ein Antriebssystem, das eine derartige Einrichtung beinhaltet.
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Hintergrund der Erfindung
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In der Fahrzeugtechnik kommen zunehmend elektrische Antriebsmotoren zum Einsatz. Sie werden entweder zur Unterstützung eines vorhandenen Verbrennungsmotors (Hybridantrieb) oder als Alleinantrieb (Elektroantrieb) eingesetzt. Da der elektrische Antrieb, eine elektrische Maschine, beim Bremsen als Generator geschaltet werden kann und so Bremsenergie zurück gewinnt, lässt sich die Effizienz des Fahrzeugs erhöhen und damit der Verbrauch, insbesondere konventioneller Kraftstoffe deutlich reduzieren. Weiterhin verbessert sich durch den elektrischen Antrieb die Fahrdynamik, da dieser auch im niedrigen Drehzahlbereich hohe Drehmomente bereitstellt. Als Energiespeicher für elektrische Antriebsmotoren kommen Speicherzellen wie Ultracap-Kondensatoren oder Batteriezellen, und insbesondere Li-Ionen-Zellen zum Einsatz. Pro Zelle weisen diese eine Betriebsspannung von gewöhnlich kleiner 5 V auf. Elektrische Antriebsmotoren hingegen werden meist mit Spannungen von einigen Zehn bis einigen hundert Volt betrieben. Der Energiespeicher für das Fahrzeug muss also eine weit höhere Spannung aufweisen als die Betriebsspannung einer einzelnen Speicherzelle. Daher werden einzelne Speicherelemente, bei Li-Ionen-Zellen typisch 10 bis 100, elektrisch in Reihe geschaltet, wobei ein Speicherelement aus mindestens einer Speicherzelle besteht oder aber auch aus mehreren elektrisch parallel und/oder in Reihe verschalteten Speicherzellen bestehen kann. Zusätzlich zum Versorgungsnetz für den elektrischen Antrieb existiert im Fahrzeug ein Versorgungsnetz mit geringerer Spannung meist 12 V, aber auch zum Beispiel 6 V, 24 V, 42 V oder 48 V. Dieses sogenannte Bordnetz versorgt Verbraucher wie die Motorsteuerung, Lichtanlage oder das Multimediasystem. Auf dem Markt verfügbare Komponenten zur Ausstattung von Fahrzeugen benötigen überwiegend eine Betriebsspannung von 12 V. Um Gesundheitsgefahren auf Grund hoher elektrischer Spannungen für den Nutzer des Fahrzeugs oder Servicepersonal auszuschließen, ist eine Spannungslimitierung des Bordnetzes auf für den Menschen ungefährlich niedrige Werte erforderlich. Zusätzlich kann auch eine galvanische Trennung des Bordnetzes vom Versorgungsnetz des elektrischen Antriebs gefordert sein.
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Stand der Technik
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Es ist bekannt, dass die Lebensdauer von Energiespeichern die aus in Reihe geschalteten Speicherelementen bestehen dadurch begrenzt wird, dass der Ladungszustand und die Speicherkapazität der einzelnen Speicherelemente variiert und bei einer einfachen Serienschaltung es so beim Entladen zur Tiefenentladung oder beim Aufladen zur Überladung einzelner Speicherelemente kommen kann. Ein Speicherelement wird durch Überladung oder Tiefenentladung geschädigt, wodurch sich seine Kapazität verringert und es im nächsten Lade- oder Entladezyklus schneller einen extremen Ladungszustand erreicht. Aus diesem Grund verstärken sich die Inhomogenitäten zwischen den Speicherzellen mit jedem Entlade-Lade-Zyklus. Die zu Beginn kleinen Unterschiede in den Parametern der Speicherzellen verstärken sich im Laufe der Zeit und einzelne Speicherzellen fallen vorzeitig aus. Je nach Beschaltung und Ausfallmechanismus verringert sich so die Lebensdauer des gesamten Energiespeichers. Inhomogenitäten lassen sich kaum vermeiden. Bei der Herstellung treten Fertigungstoleranzen auf und beim Betrieb unterschiedliche Umgebungsbedingungen, zum Beispiel durch Temperaturgradienten über mehrere Speicherelemente des Energiespeichers.
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Diese Problematik wurde bereits von mehreren Autoren beschrieben und Lösungen vorgeschlagen. Es existieren Schaltungen bei denen zu hoch aufgeladene Elemente durch Widerstände entladen werden. Als Folge treten jedoch hohe Verluste auf, die die Effizienz des gesamten Fahrzeugs verringern. Desweiteren existieren Schaltungen die durch Ladungsumverteilung zwischen den einzelnen Speicherelementen den Ladungszustand der Elemente untereinander ausgleichen. Solche Schaltungen werden in den Druckschriften
DE 10 2005 034 588 A1 und
DE 10 2004 062 186 A1 beschrieben. Die Symmetrierung wird dadurch erreicht, dass übermäßig stark aufgeladenen Speicherelementen durch Spannungswandler Ladung entnommen und dem Energiespeicher als Ganzem wieder zugeführt wird. Dazu müssen durch die Spannungswandler jedoch hohe Spannungsunterschiede, von der Spannung eines Speicherelementes auf das Potential des Energiespeichers überwunden werden. Auch wird keine Aussage getroffen, wie sich ein derartiger Energiespeicher in die Elektrik des Fahrzeugs vorteilhaft integrieren lässt. In
EP 1 970 244 A2 wird ebenfalls eine Schaltung zur Symmetrierung der Ladungen der einzelnen Speicherelemente eines Energiespeichers beschrieben. Stark geladenen Speicherelementen wird durch einen Wandler Ladung entnommen und durch einen zweiten Wandler die Ladung schwach geladenen Speicherelementen zugeführt. Eine Schaltermatrix stellt die Verbindung zwischen den beiden Wandlern und den gewählten Speicherelementen her. Die übertragene Energie kann dabei in einem zusätzlichen Energiespeicher gepuffert werden. In
US 2002/0167291 A1 wird ein Aufbau bestehend aus in Reihe geschalteten Speicherelementen beschrieben, bei dem ein Teil der Speicherelemente zur Versorgung von Kleinspannungsverbrauchern dient. Die anderen Speicherelementen werden über getaktete DC-DC-Wandler nach Bedarf in die Speicherelemente zur Versorgung des Kleinspannungsverbrauchers entladen, wobei durch gezieltes Entladen höher geladener Speicherelemente ein Ladungsausgleich stattfindet. Ein Nachteil dieses Aufbaus ist, dass die Speicherelemente zur Versorgung des Kleinspannungsverbrauchers im Vergleich zu den restlichen Speicherelementen eine wesentlich höhere Zahl von Lade-Entlade-Zyklen durchlaufen und dadurch beschleunigt ”altern”. Da diese Speicherelemente außerdem in Reihe mit den anderen Speicherelementen des Energiespeichers geschaltet sind, kann durch Ausfall der stark beanspruchten Speicherelemente der gesamte Energiespeicher vorzeitig ausfallen.
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Die Versorgung des Bordnetzes eines Fahrzeugs wird derzeit überwiegend losgelöst von der Elektronik des Energiespeichers (BMU, Batterie-Management-Unit) betrachtet. So wird das Bordnetz meist durch einen leistungsstarken galvanisch isolierend aufgebauten Spannungswandler direkt aus dem Versorgungsnetz des elektrischen Antriebs gespeist. Die zu übertragende elektrische Leistung liegt im Bereich einiger Kilowatt, so dass der benötigte Spannungswandler dementsprechend hohe Kosten verursacht und ein großes Bauvolumen beansprucht.
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Durch die hohen geschalteten Leistungen zur Versorgung des Antriebs weist das Versorgungsnetz des Antriebs hohe Störspannungen/-ströme auf. In der Praxis muss dieses Netz aufwendig elektromagnetisch geschirmt werden um gesetzlichen Grenzwerten zur Abstrahlung elektromagnetischer Felder zu genügen. Die störärmsten Kontaktierungspunkte im Versorgungsnetz des Antriebs sind die Pole des Energiespeichers. Nach dem Stand der Technik sind die Eingänge des Wandlers zur Versorgung des Bordnetzes batteriefern mit dem Versorgungsnetz des Antriebs verbunden und stellen eine Brücke bzw. einen Koppelpfad für Störungen aus dem Versorgungsnetz des Antriebs zum Bordnetz dar.
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Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Einrichtung und ein Verfahren bereitzustellen, welches sich unkompliziert in ein Fahrzeug mit elektrischem oder hybridem Antrieb integrieren lässt, eine hohe Lebensdauer und allgemein Zuverlässigkeit des aus einer Vielzahl von Einzelzellen bestehenden Energiespeichers für den elektrischen Antrieb gewährleistet und ein weiteres Versorgungsnetz (Bordnetz) für die Kleinverbraucher des Fahrzeugs speist. Auch soll bereits ohne aufwendige Zusatzmaßnahmen, zum Beispiel aufwendige Filterung, eine hohe Spannungsstabilität und ein geringer Oberwellengehalt für dieses Versorgungsnetz erreicht werden. Auch sollen sich mit der Einrichtung und dem Verfahren gesetzliche Anforderungen in Bezug auf die elektrische Sicherheit für den Nutzer des Fahrzeugs und das Servicepersonal in Werkstätten sowie in Bezug auf die Abstrahlung elektromagnetischer Felder ohne Aufwand erfüllen lassen.
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Darstellung der Erfindung
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Die Aufgabe wird durch eine Einrichtung gemäß Anspruch 1 und ein Verfahren gemäß Anspruch 15 gelöst. Die abhängigen Ansprüche beschreiben weitere Merkmale der Erfindung.
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Ein Kerngedanke der vorliegenden Erfindung besteht darin, die Spannungsversorgung des Bordnetzes eines Fahrzeugs und insbesondere eines Kraftfahrzeugs, eines Bootes usw. durch ausgangsseitig elektrisch verschaltete Wandlerkanäle bereitzustellen, wobei die Wandlerkanäle einem Energiespeicher, der Traktionsbatterie, die Energie zur Versorgung des Bordnetzes entnehmen und die Wandlerkanäle derart angesteuert und/oder geregelt und elektrisch verschaltet sind, dass sie den einzelnen elektrisch in Reihe geschalteten Speicherelementen der Traktionsbatterie entsprechend ihrem Ladungszustand und/oder ihrer Elementspannung Ladung entnehmen und dadurch den Ladungszustand der Speicherelemente im Vergleich zueinander angleichen. Höher geladene Speicherelemente werden stärker entladen als Speicherelemente mit geringerer Ladung. Die Ladungsentnahme aus einem Speicherelement erfolgt in Abhängigkeit von Parametern, wie Spannung, Ladungszustand und/oder technischem Zustand dieses Elementes. Die vorliegende Erfindung vereint auf diese Weise die Funktionen einer verlustarmen Symmetrierung/Ausbalancierung des Ladungszustandes der Speicherelemente eines Energiespeichers und die Bereitstellung von elektrischer Leistung für ein weiteres Versorgungsnetz (Bordnetz) in einer (einzigen) Einrichtung derart, dass das Bauvolumen aller für diese Funktionalität erforderlichen Komponenten erheblich verringert wird, ein Aufbau in einem gemeinsamen Gehäuse möglich ist, Leistungsanforderungen an Stromversorgungsfilter reduziert werden, Sicherheitsvorschriften mit geringem Aufwand erfüllbar sind und Störungen vom Versorgungsnetz des Antriebs in das Bordnetz weitgehend unterdrückt werden. Daraus resultieren im Vergleich zum Stand der Technik niedrige Kosten, geringes Gewicht, einfache Erfüllung gesetzlicher Vorgaben zur elektromagnetischen Verträglichkeit und hohe Zuverlässigkeit.
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In der erfindungsgemäßen Einrichtung sind die Eingänge der Wandlerkanäle elektrisch mit den Speicherelementen des Energiespeichers verbunden. In einer bevorzugten Ausführungsform sind die Eingänge jeweils eines Wandlerkanals mit jeweils einem Speicherelement verbunden. Diese Verbindungspunkte gehören insbesondere wegen der Impedanzverhältnisse zu den störärmsten Knoten im gesamten elektrischen Netzwerk des Fahrzeugs. Eine Übertragung von Störsignalen aus dem Versorgungsnetz des Antriebs auf das Bordnetz wird so wirksam reduziert.
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Die Erfindung ist gemäß einem weiteren Aspekt auf ein Antriebssystem für ein Fahrzeug gerichtet, dass zum Antrieb eine elektrische Maschine und/oder einen Verbrennungsmotor und einen zur Speisung der elektrischen Maschine dienenden Energiespeicher aufweist, der ausgestattet ist mit einer Einrichtung zur Versorgung weiterer elektrischer Lasten aus dem Energiespeicher durch gezielte Entnahme von Ladung aus einzelnen Speicherelementen des Energiespeichers, wodurch sich der Ladungszustand der Speicherelemente des Energiespeichers einander angleichen lässt.
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Weitere Merkmale sind in der offenbarten Einrichtung und dem Verfahren enthalten oder gehen für den fachmännischen Leser aus der folgenden detaillierten Beschreibung von Ausführungsformen und angefügten Figuren hervor.
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Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel ist der Mehrzahl, vorzugsweise allen Speicherelementen, je ein Wandlerkanal zugeordnet. Ein Wandlerkanal trägt jeweils nur einen Teil des elektrischen Gesamtleistungsflusses aus den Speicherelementen zum Bordnetz. Durch die Aufteilung der benötigten Bordnetzleistung auf eine Vielzahl von Wandlerkanälen, ist von jedem nur eine vergleichsweise geringe elektrische Leistung zu tragen. Dadurch vereinfacht sich die Konstruktion des Gesamtsystems insbesondere dann, wenn eine galvanische Trennung zwischen den Speicherelementen und dem Bordnetz realisiert werden muss. So verteilt sich die Verlustwärme über eine größere Fläche und lässt sich dadurch besser abführen, auch können die Wandlerkanäle bei höheren Taktfrequenzen betrieben werden, wodurch Bauteile wie Induktivitäten, Kapazitäten und Übertrager in kleineren Abmessungen verwendet werden können. Diese können zum Teil auch direkt in die Leiterplatte integriert werden.
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Die Wandlerkanäle sind bevorzugt ausgeführt als getaktete Spannungswandler, DC-DC-Wandler. Es können verschiedenste Schaltungstopologien zum Einsatz kommen, wie Flusswandler-, Resonanzwandler- und vorzugsweise auch Sperrwandlertopologien. Durch den Einsatz von getakteten Spannungswandlern wird ein hoher Wirkungsgrad der gesamten Einrichtung erreicht. Neben einer größeren Reichweite des Fahrzeugs, fällt zusätzlich weniger Abwärme an, sodass die Wandlerkanäle kompakter aufgebaut werden können. Zusätzlich zeichnen sich Sperrwandlertopologien durch eine im Vergleich zu anderen Topologien einfachen Aufbau aus und sind kurzschlussfest.
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Zusätzlich können die Taktsignale zur Steuerung der Schalttakte der getakteten Spannungswandler derart zueinander zeit- bzw. phasenversetzt bereitgestellt sein, dass die in den Oberschwingungen der Ausgangsspannung der elektrisch zusammen geschalteten Wandlerkanäle enthaltene Leistung möglichst gering ist. Durch die Überlagerung der Ströme der phasenversetzt getakteten Spannungswandler verringern sich die Strom- und Spannungswelligkeit im angeschlossenen Bordnetz drastisch, außerdem verschiebt sich die Grundschwingung des in der Ausgangsspannung enthaltenen Störspektrums hin zu höheren Frequenzen, die Wechselstrombelastung der Bauteile, zum Beispiel eines Filters, wird stark verringert. Auf besonders große und leistungsstarke Filter zum Schutz der an das Bordnetz angeschlossenen Verbraucher und zur Einhaltung gesetzlicher Bestimmungen zur elektromagnetischen Verträglichkeit kann verzichtet werden. Die geringeren Anforderungen an eine Bordnetzfilterung oder gegebenenfalls ein kompletter Verzicht auf einen Filter verringert das Bauvolumen und die Kosten der Einrichtung beträchtlich.
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Auch können die Taktsignale zur Steuerung der Schalttakte der getakteten Spannungswandler (der Wandlerkanäle) frequenzmoduliert, insbesondere auch durch eine Zufallsfunktion frequenzmoduliert bereitgestellt sein, so dass keine ausgeprägte Grundschwingung im Störspektrum der Ausgangsspannung der elektrisch zusammen geschalteten Wandlerkanäle auftritt. Gesetzliche Regelungen lassen sich so mit geringem Aufwand einhalten.
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Auch können die Schalttakte der getakteten Spannungswandler (der Wandlerkanäle) so kontrolliert werden, dass ein Störspektrum gezielt beeinflusst, geformt und/oder verbreitert wird, zum Beispiel um gesetzliche Regelungen einzuhalten.
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Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel sind einzelne und bevorzugt alle Wandlerkanäle galvanisch isolierend aufgebaut. Dadurch wird unter anderem die elektrische Sicherheit für den Nutzer des Fahrzeugs und Servicepersonal verbessert. Auch kann durch den Gesetzgeber eine galvanische Trennung des Versorgungsnetzes des elektrischen Antriebs (der elektrischen Maschine) und des Bordnetzes gefordert sein. Durch Einsatz galvanisch isolierend ausgeführter Wandlerkanäle als Komponenten der erfindungsgemäßen Einrichtung können Sicherheitsvorschriften ohne zusätzliche hohe Kosten oder Bauraumbedarf eingehalten werden.
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Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel sind die Wandlerkanäle derart ausgeführt, dass Induktivitäten teilweise oder vollständig in die Leiterplatte des Wandlerkanals integriert sind. So können Windungen der Induktivitäten durch geometrisch geeignet geformte Leiterbahnen des Leiterplattensubstrates auf einem oder mehreren übereinander liegenden Schichten des Substrats nachgebildet sein, auch können Leiterplatten oder Leiterplattenteile gestapelt sein, auch kann es Durchbrüche geben die Ferrite für die Induktivitäten aufnehmen.
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Weiterhin können die Wandlerkanäle auf einer gemeinsamen Leiterplatte angeordnet sein.
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Auch können die erforderlichen Steuerungen und/oder Regelungen und/oder weitere Peripherieelektronik auf der selben Leiterplatte angeordnet sein.
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Das beschriebene Ausführungsbeispiel zeichnet sich durch einen kompakten Aufbau, geringes Gewicht und niedrige Kosten aus.
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Der Aufbau aus gleichartigen Wandlerkanälen kann bezüglich der Gesamtfunktion der Einrichtung redundant ausgeführt sein. Der Ausfall eines Wandlerkanals führt dann nicht zwangsläufig zum Ausfall der gesamten Einrichtung.
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Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel ist mindestens ein Wandlerkanal, vorzugsweise mehr als die Hälfe aller Wandlerkanäle, insbesondere auch alle Wandlerkanäle derart ausgelegt, dass ein technischer Defekt des gleichen Wandlers und/oder mindestens eines elektrisch verbundenen Wandlers nicht die Gesamtfunktion der Einrichtung gefährdet.
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Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel sind mehrere Wandlerkanäle, vorzugsweise alle Wandlerkanäle ausgelegt, Energie ausschließlich in eine Richtung, von dem eingangsseitig zugeordneten Speicherelement zum ausgangsseitig zugeordneten Bordnetz zu übertragen. Der unidirektionale Leistungsfluss reduziert wesentlich die Komplexität der Wandlerkanäle, deren Baugröße und Kosten.
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Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel ist die Mehrzahl der Wandlerkanäle, insbesondere mehr als drei und vorzugsweise mehr als zehn Wandlerkanäle für einen unidirektionale Leistungsfluss ausgelegt. Dadurch benötigt das Bordnetz neben den zur Filterung notwendigen Kondensatoren keine zusätzlichen Energiespeicher wie Batterie oder hochkapazitive Kondensatoren
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Zusätzlich kann mindestens ein Wandlerkanal und vorzugsweise können auch mehr als die Hälfte aller Wandlerkanäle so ausgeführt sein, dass diese einen bidirektionalen Leistungsfluss zwischen den Speicherelementen über das Bordnetz erlauben. Auf diese Weise können ”schwache” Speicherelemente oder Elementgruppen des Energiespeichers, das heißt zum Beispiel Elemente mit niedriger Zellspannung oder niedrigem Ladungszustand (SOC, State of Charge), über das Bordnetz unterstützt werden. Es ist insbesondere nicht erforderlich, dass das Bordnetz selbst einen Energiespeicher bereitstellt.
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Insbesondere zur Steigerung der Effizienz der Einrichtung können Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel Wandlerkanäle in Abhängigkeit von der Speicherelementspannung oder dem SOC individuell abgeschaltet werden.
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Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel sind die Wandlerkanäle ausgangsseitig, sekundärseitig, zur Versorgung des Bordnetzes vorzugsweise elektrisch parallel geschaltet. Dies ist besonders vorteilhaft, da in der Praxis die Spannung eines Speicherelementes nur um den Faktor 1 bis 10 von der Spannung des Bordnetzes abweicht. Durch eine ausgangsseitige elektrische Parallelschaltung der Wandlerkanäle bleibt die Ausgangsspannung nahezu unverändert, der Ausgangsstrom vergrößert sich entsprechend der Wandlerkanalzahl. Der Spannungsunterschied zwischen den, den Speicherelementen zugeordneten Eingängen eines jeden Wandlerkanal und den Ausgängen bleibt vergleichsweise gering, wodurch sich der Aufbau der Wandlerkanäle vereinfacht und deren Kosten reduzieren.
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Zusätzlich ist es möglich, durch elektrische Reihenschaltung oder gemischte Reihen- und Parallelschaltung der Ausgänge der Wandlerkanäle, die Einrichtung an die Bedingungen in der Anwendung, dass heißt zum Beispiel die typischen Spannungen der Speicherelemente und der Bordnetzspannung anzupassen.
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Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel ist die Art der Verschaltung der Ausgänge der Wandlerkanäle nicht generell festgelegt, sondern umschaltbar oder änderbar, zum Beispiel durch Drahtbrücken, Lötbrücken, Schalter, Relais, Halbleiterschalter, Transistoren, Thyristoren usw. Dadurch ist eine einfache Anpassung der erfindungsgemäßen Einrichtung an verschiedene Bordnetzspannungen für Kleinkrafträder, Krafträder, Personenkraftwagen, Lastkraftwagen, Boote und sonstige Fahrzeuge, zum Beispiel 6 V, 12 V, 24 V, 42 V und 48 V möglich.
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Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel ist der Energiespeicher aufgebaut aus mindestens einem Speicherelement, insbesondere mehr als vier Speicherelementen und vorzugsweise mehr als zehn Speicherelementen oder mehr als zwanzig Speicherelementen.
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Die Speicherelemente des Energiespeichers sind ihrerseits aufgebaut aus einer oder aber auch mehreren elektrisch geeignet verschalteten Speicherzellen. Eine Speicherzelle kann zum Beispiel aus elektrisch parallel, in Reihe oder gemischt verschaltete Kondensatoren, Primär- oder Sekundärzellen, beispielsweise Li-Ion-Zellen bestehen.
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Zusätzlich ist es möglich, dass ein aus mehreren Zellen bestehendes Speicherelement eine Einrichtung zur Ladungssymmetrierung zwischen den Einzelzellen aufweist, beispielsweise eine Schaltung bestehend aus Shuntwiderständen oder geschalteten Kondensatoren.
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Zusätzlich ist es möglich einigen und vorzugsweise jedem Wandlerkanal eingangsseitig einen Kondensator parallel zu schalten, um die angeschlossenen Speicherelemente von hohen Pulsströmen zu entlasten, Überspannungen zu vermeiden und die Abstrahlung elektromagnetischer Felder zu minimieren.
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Die elektrischen und/oder die physikalischen Parameter der Speicherelemente und gegebenenfalls auch zusätzlich der Speicherzellen werden durch eine BMU, die Battery-Management-Unit erfasst. Dazu werden elektrische Größen, wie beispielsweise Element-/Zellenspannung, Element-/Zellenladung, Energiespeicherspannung/-ladung oder/und sonstige physikalische Größen, wie Temperatur der Zellen, Elemente oder/und des Energiespeichers gemessen. Desweiteren können durch die BMU auch aus den Messwerten Maximum und Minimumwerte, Bilanzen der Element- und/oder Zellenmesswerte in Bezug auf den/die ausgewählten Parameter oder Messwerte des gesamten Energiespeichers bestimmt werden. Auch kann durch die BMU die Veränderung von Eigenschaften der Speicherelemente, der Speicherzellen und/oder des gesamten Energiespeichers über eine Zeitdauer aufgenommen, gemessen, gespeichert, ausgewertet und/oder ausgegeben werden. Auch können in der BMU Modelle zur Nachbildung von physikalischen Effekten im Energiespeicher, den Speicherelementen und Zellen hinterlegt sein, auf deren Basis die BMU Größen zur Ansteuerung der Wandlerkanäle bestimmt.
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Die durch die BMU gewonnenen Daten zu den Parametern der Speicherelemente dienen zur Steuerung und/oder Regelung der Wandlerkanäle über im Folgenden sogenannte Regler der Wandlerkanäle in der Weise, dass ein jeder Wandlerkanal dem zugeordneten Speicherelement Ladung in Abhängigkeit, zum Beispiel des Ladungszustands und/oder der Spannung des Speicherelements entnimmt. Einem höher aufgeladenen Speicherelement wird durch den zugeordneten Wandlerkanal im Vergleich zu den anderen Speicherelementen mehr Ladung entnommen. Die für diese Funktion nötige Einstellung der Wandlerkanäle erfolgt durch Gewichtungsfaktoren, die festlegen mit welcher Gewichtung ein einzelner Wandlerkanal zum benötigten Gesamtleistungsfluss vom Energiespeicher in das Bordnetz beiträgt.
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Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel ist eine BMU ausgelegt, zur Bestimmung, Berechnung von Gewichtungsfaktoren für mindestens ein, vorzugsweise alle Speicherelemente. Die Gewichtungsfaktoren können beispielsweise eine Korrelation zum Ladungszustand SOC (State-of-Charge), dem Ladungsspeichervermögen, der Spannung und/oder dem Alterungszustand SOH (State-of-Health) eines zugehörigen Speicherelementes aufweisen.
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Im einfachsten Fall werden die Gewichtungsfaktoren durch Normierung der Speicherelementspannungen oder -ladungen auf die Speicherelementspannung oder -ladung des höchstaufgeladenen und niedrigstaufgeladenen Speicherelements des Energiespeichers bestimmt.
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Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel werden die Gewichtungsfaktoren auf Basis einer mathematischen Funktion berechnet. Als Eingangsgrößen der Funktion können die Speicherelementspannungen, -ladungen, -temperaturen und/oder daraus berechneten oder aus einem Modell abgeleitete Größen dienen.
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Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel werden die Gewichtungsfaktoren auf Basis einer Tabelle (look-up-table, Kennlinie) oder einer gespeicherten mehrdimensionalen Matrix (Kennlinienfeld) bestimmt. Als Eingangsgrößen der Matrix können auch hier die Speicherelementspannungen, -ladungen, -temperaturen und/oder daraus berechneten oder aus einem Modell abgeleitete Größen dienen.
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Als weitere Eingangsgröße für die mathematische Funktion, Tabelle oder Matrix zur Berechnung der Gewichtungsfaktoren können gespeicherte Werte aus der Vergangenheit zur Anwendung kommen, insbesondere Parameter die eine Ladungs-Zeit-Funktion oder Spannungs-Zeit-Funktion einer Speicherzelle, eines Speicherelementes und/oder des Energiespeichers charakterisieren.
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Die Gewichtungsfaktoren werden durch ein geeignetes Kommunikationsmittel, zum Beispiel einen Kommunikationsbus, eine Spannung oder einen Strom, drahtlos, optisch oder elektromagnetisch an die Wandlerkanäle übermittelt und dienen diesen als eine Eingangsgröße zur Regelung oder Steuerung.
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In analog geregelten Wandlerkanälen können die Gewichtungsfaktoren vorzugsweise in sogenannten ”digitalen Potentiometern” eines jeden Wandlerkanals abgelegt werden.
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Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel stellen die Gewichtungsfaktoren eine Eingangsgröße für eine eingangsseitige, primärseitige Regelung mindestens eines Wandlerkanals, vorzugsweise der Mehrzahl der Wandlerkanäle und insbesondere aller Wandlerkanäle dar. Eine weitere Eingangsgröße eines Reglers eines Wandlerkanals ist die Bordnetzspannung und gegebenenfalls der Eingangsstrom des Wandlerkanals. Stellgrößen des Reglers können zum Beispiel die Taktfrequenz und/oder die Einschaltzeit und/oder der Spitzenstrom des getakteten Spannungswandlers sein.
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Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel stellen die Gewichtungsfaktoren die Eingangsgröße für eine ausgangsseitige, sekundärseitige Regelung mindestens eines Wandlerkanals, vorzugsweise der Mehrzahl der Wandlerkanäle und insbesondere aller Wandlerkanäle dar. Eine weitere Eingangsgröße des Reglers ist die Bordnetzspannung und gegebenenfalls der Eingangsstrom des Wandlerkanals. Stellgröße des Reglers können zum Beispiel die Taktfrequenz, die Einschaltzeit und/oder der Spitzenstrom des getakteten Spannungswandlers sein.
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Vorteilhaft ist insbesondere das Bereitstellen einer Eingangsgröße, Regelabweichung oder Führungsgröße eines Reglers eines jeden Wandlerkanals durch Multiplikation eines dem Wandlerkanal zugeordneten Gewichtungsfaktors mit einer weiteren Eingangsgröße.
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Gemäß einem weiteren Aspekt stellt der einem Wandlerkanal zugeordnete Gewichtungsfaktor einen Verstärkungsfaktor und/oder den Arbeitspunkt einer Komponente zur Verarbeitung der Eingangsgröße, zum Beispiel der Regelabweichung oder Führungsgröße eines Reglers eines Wandlerkanals ein.
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Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel kann der Kommunikationsbus zur Übermittlung der Gewichtungsfaktoren galvanisch isolierend ausgeführt werden. Dies ist vorteilhaft, da die Charakteristik der Speicherelementparameter sich im Vergleich zu anderen Messgrößen in der Einrichtung vergleichsweise langsam ändert, dadurch sind die Geschwindigkeitsanforderungen an diesen Kommunikationsbus niedriger und eine galvanische Trennung ist einfacher umsetzbar.
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Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel kann der Kommunikationsbus zur Übermittlung der Gewichtungsfaktoren auch galvanisch nicht-isolierend ausgeführt sein, zum Beispiel durch ein Strominterface bereitgestellt werden.
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Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel ist eine Eingangsgröße der Regler der Wandlerkanäle abgeleitet, zum Beispiel aus der Bordnetzspannung oder/und dem Strom in das Bordnetz.
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Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel ist eine übergeordnete Regeleinrichtung ausgelegt, zur Berechnung eines Wertes auf Basis der Bordnetzspannung, um diesen Wert für mindestens einen Wandlerkanal, vorzugsweise die Mehrzahl der Wandlerkanäle und insbesondere alle Wandlerkanäle als deren Eingangsgröße bereitzustellen.
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Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel ist eine Regelcharakteristik, der Regler der Wandlerkanäle und/oder eines in der BMU integrierten Reglers manuell oder automatisch abstimmbar oder umschaltbar in Abhängigkeit von Parametern des Energiespeichers, wie zum Beispiel dem Ladungszustand oder der Temperatur, eines Bedienerwunsches oder anderer Parameter des Fahrzeugs, wie gefahrene Kilometer.
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Die getrennte Übertragung der Gewichtungsfaktoren als wandlerkanalspezifischer/speicherelementspezifischer Wert zur Manipulation, das heißt zum Beispiel Multiplikation, Einstellung einer Verstärkung, eines Arbeitspunktes, der Steuergröße der übergeordneten Regeleinrichtung (Regler der Bordnetzspannung) ist besonders vorteilhaft, da eine hohe Regeldynamik bei geringen Anforderungen an die Bandbreite/Datenrate des jeweiligen Übertragungskanals erreicht wird. Die beiden Übertragungskanäle werden erst nahe dem Wandlerkanal geeignet, vorzugweise durch Multiplikation, durch Einstellung eines Verstärkungsfaktor bzw. Dämpfungsfaktor und/oder Einstellung eines Arbeitspunktes, zusammengeführt.
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Auch ist es möglich, dass die Gewichtungsfaktoren zum Einstellen/Regeln des einen Parameters des Wandlerkanals und die Steuergröße des übergeordneten Reglers (z. B. Bordnetzspannung) zum Einstellen/Regeln eines anderen Parameters des jeweiligen Wandlerkanals dient. Parameter können zum Beispiel der Primär-/Sekundärstrom, Primär-/Sekundärspannung, Primär-/Sekundärleistung und/oder die Taktfrequenz sein.
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Die als Multiplizierer bezeichneten Komponenten besitzen mindestens je zwei Eingänge und mindestens je einen Ausgang, wobei eine Eingangsgröße auf einen Eingang geschaltet ist und ein Gewichtungsfaktor auf einen zweiten Eingang geschaltet ist. Bei der als Multiplizierer bezeichneten Komponente kann es sich auch um eine elektrische Schaltung handeln, bei der die Eingangsgröße auf einen Eingang geschaltet ist und ein Gewichtungsfaktor auf einen zweiten Eingang geschaltet ist und über den zweiten Eingang eine Verstärkung, Dämpfung, Arbeitspunktverschiebung eingestellt werden kann und/oder ein anderer Parameter der Schaltung eingestellt wird.
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Bevorzugte Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend Bezug nehmend auf die beiliegenden Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
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1 ein Blockschaltbild der Einrichtung zur Versorgung eines Bordnetzes mit elektrischer Energie und eines aus mehreren elektrisch in Reihe geschalteten Speicherelementen bestehenden Energiespeichers gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel;
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2 ein Blockschaltbild der Einrichtung zur Versorgung eines Bordnetzes mit elektrischer Energie und eines aus mehreren elektrisch in Reihe geschalteten Speicherelementen bestehenden Energiespeichers gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel;
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3 ein Blockschaltbild der Einrichtung zur Versorgung eines Bordnetzes mit elektrischer Energie und eines aus mehreren elektrisch in Reihe geschalteten Speicherelementen bestehenden Energiespeichers gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel;
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4 ein Blockschaltbild der Einrichtung zur Versorgung eines Bordnetzes mit elektrischer Energie und eines aus mehreren elektrisch in Reihe geschalteten Speicherelementen bestehenden Energiespeichers gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel;
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5a ein Blockschaltbild des Energiespeichers Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel;
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5b ein Blockschaltbild des Energiespeichers gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel;
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5c ein Blockschaltbild des Energiespeichers gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel;
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6 schematisch vereinfachte Darstellung eines elektrischen Fahrzeugantriebssystems und eines Bordnetzes mit einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Einrichtung.
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1 zeigt ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Einrichtung 3, sowie einen Energiespeicher 9 bestehend aus zwei Speicherelementen 1a, 1b und dargestellt weitere Speicherelemente 1c bis 1n, einem Bordnetz 4 und einem Versorgungsnetz 40 für einen elektrischen Antrieb. Die Einrichtung 3 umfasst mindestens zwei Wandlerkanäle 2a, 2b und dargestellt weitere Wandlerkanäle 2c bis 2n, deren Eingänge elektrisch jeweils mit dem zugehörigen Speicherelement 1a, 1b, 1c bis 1n verbunden sind und deren Ausgänge elektrisch kombiniert in Serie und Parallel auf die beiden Leiter des Bordnetzes 4 geschaltet sind, sowie eine übergeordnete Regeleinrichtung 5 deren Eingang elektrisch leitend oder auch galvanisch isoliert an das Bordnetz gekoppelt ist und deren Ausgang über eine Verbindung 6 elektrisch oder eine andere Art von Kommunikationskanal, zum Beispiel galvanisch isolierend oder nicht isolierend oder auch allgemein drahtlos oder optisch an die Wandlerkanäle 2a, 2b, 2c bis 2n gekoppelt ist. Der Ausgang der übergeordneten Regeleinrichtung 5 stellt abgeleitet von der Bordnetzspannung eine Steuergröße bereit, die über die Verbindung 6 an die Wandlerkanäle 2a, 2b, 2c bis 2n übertragen wird.
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Neben der Steuergröße der Regeleinrichtung 5 steht den Wandlerkanälen 2c bis 2n durch deren Eingänge jeweils eine weitere Eingangsgröße, zum Beispiel die Speicherelementspannung oder eine abgeleitete Größe, zum Beispiel eine gemessene Strom-Spannungs-Zeitfunktion, des jeweiligen Speicherelements zur Verfügung. Auf Basis dieser weiteren Eingangsgröße erfolgt durch Stellen oder Regeln des jeweils zugeordneten Wandlerkanals die Symmetrierung des Ladungszustands der Speicherelemente des Energiespeichers.
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Auch können die Speicherelemente mit einer Elektronik ausgestattet sein, den Ladungszustand des zugeordneten Speicherelements zu überwachen und Messwerte oder sonstige Informationen über die Eingangsklemmen eines zugeordneten Wandlerkanals an diesen zu übermitteln.
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2 zeigt die erfindungsgemäße Einrichtung 3, die Speicherelemente 1a, 1b, 1c bis 1n, ein Bordnetz 4, ein Versorgungsnetz 40 für einen elektrischen Antrieb und eine Batterie-Management-Unit BMU 7 gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel. Bei diesem Ausführungsbeispiel umfasst die erfindungsgemäße Einrichtung 3 zusätzlich mindestens einen Multiplizierer 10a und dargestellt zusätzlich weitere Multiplizierer 10b, 10c. Im Gegensatz zum Ausführungsbeispiel nach 1 ist der Ausgang der übergeordneten Regeleinrichtung 5 nicht direkt über die Verbindung 6 an Reglereingänge der Wandlerkanäle gekoppelt, sondern ist an einen Eingang eines jeden Multiplizierers 10a, 10b, 10c geschaltet, wobei jedem Wandlerkanal 2a, 2b, 2c ein Multiplizierer zugeordnet ist, dessen Ausgang mit dem Reglereingang des zugehörigen primärseitigen (eingangsseitigen) Reglers des Wandlerkanals 2a, 2b, 2c gekoppelt ist und dessen zweiter Eingang über eine Verbindung 8 mit der BMU 7 verbunden ist. Die Verbindung 8 ist so ausgelegt, dass von der BMU 7 gezielt adressiert Daten, insbesondere die zuvor beschriebenen Gewichtungsfaktoren, an die Multiplizierer 10a, 10b, 10c übermittelt werden können. Zum Beispiel wird dem Multiplizierer 10a, der dem Wandlerkanal 2a und dem Speicherelement 1a zugeordnete Gewichtungsfaktor durch die Verbindung 8 übermittelt. Entsprechendes gilt für alle weiteren Multiplizierer. Zur Verbesserung der Übersichtlichkeit wurden die Verbindungen der Speicherelemente 1a, 1b, 1c bis 1n des Energiespeichers 9 und der BMU 7 nicht dargestellt. Weiterhin können an Stelle der Multiplizierer 10a, 10b, 10c auch andere Komponenten zum Einsatz kommen, welche die beiden dargestellten Eingangsgrößen geeignet zusammenführen. Vorteilhaft kann die Verbindung 6 und/oder die Verbindung 8 galvanisch isolierend oder nicht-isolierend ausgeführt sein, zum Beispiel durch einen Optokoppler, Übertrager oder eine kapazitive Kopplung. Auch können die Verbindungen 6, 8 ausgeführt sein, Werte (Daten), durch ein digitales Protokoll oder analog als Strom, Spannung, Frequenz oder Dutycycle zu übertragen. Zur übersichtlicheren Darstellung wurde darauf verzichtet, mögliche Verbindungen zwischen den Wandlerkanälen 2a, 2b, 2c darzustellen, die der Taktsynchronisierung dienen können.
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3 zeigt die erfindungsgemäße Einrichtung 3, die Speicherelemente 1a, 1b, 1c bis 1n des Energiespeichers 9, ein Bordnetz 4, ein Versorgungsnetz für einen elektrischen Antrieb 40 und eine Batterie-Management-Unit BMU 7 gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist der Ausgang mindestens eines Multiplizierers 10a und dargestellter weiterer Multiplizierer 10b, 10c mit dem Reglereingang des zugehörigen sekundärseitigen (ausgangsseitigen) Reglers eines zugeordneten Wandlerkanals 2a, 2b, 2c verbunden. Der Ausgang der übergeordnete Regeleinrichtung 5 ist über die Verbindung 6 an einen Eingang eines jeden Multiplizieres 10a, 10b, 10c geschaltet. Vergleichbar mit dem Ausführungsbeispiel nach 2 ist der zweite Eingang eines jeden Multiplizierers über die Verbindung 8 mit der BMU 7 verbunden. Auch hier ist die Verbindung 8 so ausgelegt, dass von der BMU 7 gezielt adressiert Daten, insbesondere die zuvor beschriebenen Gewichtungsfaktoren, an die Multiplizierer 10a, 10b, 10c übermittelt werden können. Zur Verbesserung der Übersichtlichkeit sind die Verbindungen der Speicherelemente 1a, 1b, 1c bis 1n des Energiespeichers 9 und der BMU 7 nicht dargestellt. Weiterhin können an Stelle der Multiplizierer 10a, 10b, 10c auch andere Komponenten zum Einsatz kommen, welche die beiden dargestellten Eingangsgrößen geeignet zusammenführen. Vorteilhaft kann die Verbindung 6 und/oder die Verbindung 8 galvanisch isolierend oder nicht-isolierend ausgeführt sein, zum Beispiel durch einen Optokoppler, Übertrager oder eine kapazitive Kopplung. Auch können die Verbindungen 6, 8 ausgeführt sein, Werte (Daten), durch ein digitales Protokoll oder analog als Strom, Spannung, Frequenz oder Dutycycle zu übertragen. Auch bei diesem Ausführungsbeispiel wurde zur übersichtlicheren Darstellung darauf verzichtet, Verbindungen zwischen den Wandlerkanälen 2a, 2b, 2c darzustellen, die der Taktsynchronisierung dienen können.
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4 zeigt die erfindungsgemäße Einrichtung 3, die Speicherelemente 1a, 1b, 1c bis 1n des Energiespeichers 9, ein Bordnetz 4, ein Versorgungsnetz 40 für einen elektrischen Antrieb und eine Batterie-Management-Unit BMU 7 gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist die BMU 7 im Vergleich zu den vorstehenden Ausführungsbeispielen zusätzlich mit dem Bordnetz 4 verbunden.
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Die BMU 7 ist so ausgeführt, dass neben dem Ladezustand, der Spannung und/oder Temperatur des Energiespeichers 9, der Speicherelemente 1a, 1b, 1c bis 1n auch die Spannung, der Strom und/oder weitere Parameter des Bordnetzes 4 erfasst werden. Die gemessenen Werte werden durch die BMU 7 geeignet verarbeitet und die Ergebnisse, speicherelementspezifische Werte, über eine Verbindung 13 an die Wandlerkanäle 2a, 2b, 2c übermittelt. Die Verbindung 13 kann ausgeführt sein Werte (Daten) durch ein digitales Protokoll oder analog als Strom, Spannung, Frequenz oder Dutycycle, galvanisch isoliert oder nicht-isoliert in eine oder beide Richtungen zu übertragen. Die Ausführungsform nach 4 hat den Vorteil, dass die gesamte Datenverarbeitung für die erfindungsgemäße Einrichtung in einer Komponente, der BMU 7, zusammengefasst ist. Dadurch können die Informationen aus den verschiedenen Quellen, Energiespeicher 9, Bordnetz 4 und Einrichtung 3, ohne hohen Verdrahtungsaufwand, einfach und bei hoher Performanz, miteinander verknüpft verarbeitet werden. Auch kann die BMU 7 ausgelegt sein, die Wandlerkanäle 2a, 2b, 2c bezüglich ihrer Taktung untereinander zu synchronisieren. Desweiteren wird ein Übertragungskanal eingespart, wobei entsprechend höhere Bandbreitenanforderungen an den verbleibenden Übertragungskanal gestellt werden.
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5a zeigt vereinfacht ein Ausführungsbeispiel für den Aufbau des Energiespeichers 9. Nach diesem Ausführungsbeispiel umfasst der Energiespeicher 9 mindestens zwei Speicherelemente, typisch aber weitere zehn bis einige hundert Speicherelemente, zum Beispiel Li-Ion-Zellen, die elektrisch in Reihe geschaltet sind. Mit 1a, 1b, 1c bis 1n sind die Speicherelemente bezeichnet, die bei diesem Ausführungsbeispiel den Speicherzellen entsprechen.
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5b zeigt vereinfacht ein Ausführungsbeispiel für den Aufbau des Energiespeichers 9. Nach diesem Ausführungsbeispiel umfasst der Energiespeicher 9 mindestens zwei elektrisch in Reihe geschaltete Speicherelemente 1a, 1b, 1c bis 1n, typisch einige zehn bis einige hundert Speicherelemente, welche ihrerseits aus mindestens zwei Speicherzellen 11a, 11b und dargestellt einer weiteren Speicherzelle 11c bestehen. Die Speicherzellen 11a, 11b, 11a, ... können Primär- oder Sekundärelemente sein, so zum Beispiel Li-Ion-Zellen und sind nach dem Ausführungsbeispiel elektrisch in Reihe geschaltet. Durch die Gruppierung von Speicherzellen 11a, 11b und 11c zu Speicherelementen 1a, 1b, 1c bis 1n kann in Abhängigkeit von der Anwendung die Anzahl der Wandlerkanäle geeignet, zum Beispiel unter dem Aspekt der Kosten gewählt werden. Auch kann durch Optimierung der Wandlerkanaleingangsspannung die Effizienz der Wandler gesteigert werden.
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5c zeigt vereinfacht ein weiteres Ausführungsbeispiel für den Aufbau des Energiespeichers 9. Nach diesem Ausführungsbeispiel umfasst der Energiespeicher 9 mindestens zwei elektrisch in Reihe geschaltete Speicherelemente 1a, 1b, 1c bis 1n, typisch einige zehn bis einige hundert Speicherelemente, welche ihrerseits aus mindestens einer Speicherzelle 11a und dargestellt weiteren Speicherzellen 11b, 11c, 11d, 11e, 11f bestehen. Im Gegensatz zum Ausführungsbeispiel nach 5b sind die einzelnen Speicherzellen 11a, 11b, 11c, 11d, 11e und 11f gemischt in einer Kombination aus elektrischer Reihen- und Parallelschaltung verschaltet.
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6 zeigt ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Antriebssystems 30 für ein Fahrzeug, sowie ein Bordnetz 4 und beispielhaft als Verbraucher eine Beleuchtungsanlage 23 und ein Multimediasystem 24. Das Antriebssystem 30 umfasst mindestens einen Antriebsregler 20 und einen Antriebsmotor 21 (elektrische Maschine), ein Fahrwerk 22 sowie eine Einrichtung 3, eine Batterie-Management-Unit 7, einen Energiespeicher 9 und einen Versorgungsnetz 40 für den elektrischen Antrieb 21 und den Antriebsregler 20. Der Energiespeicher 9 ist elektrisch über das Versorgungsnetz 40 mit einem Antriebsregler 20 verschaltet, der dem Energiespeicher 9 Energie entnimmt und geregelt und/oder gesteuert, zum Beispiel in Abhängigkeit von Nutzerbefehlen und weiteren Größen, wie beispielsweise Umgebungsparameter, Ladezustand des Energiespeichers usw., den Antriebsmotor 21 mit Energie versorgt. Der Antriebsmotor 21 ist an das Fahrwerk 22 gekoppelt. Auch kann das Antriebssystem und insbesondere der Antriebsregler ausgelegt sein, einen Leistungsfluss vom Antriebsmotor 21 zum Energiespeicher 9 zu ermöglichen, um dadurch Bremsenergie zurück zu gewinnen. Der Energiespeicher 9 ist über eine Vielzahl elektrischer Verbindungen mit der Einrichtung 3 verbunden, die ihrerseits über einen Ausgang des Antriebssystems 30 mit dem Bordnetz verbunden ist. Beispielhaft sind zwei Verbraucher 23 und 24 elektrisch mit dem Bordnetz verbunden. Durch das Ausführungsbeispiel wird die einfache Integration der Einrichtung 3 in das Antriebssystem 30 und die gleichzeitig einfache Kopplung des Bordnetzes 4 deutlich.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102005034588 A1 [0004]
- DE 102004062186 A1 [0004]
- EP 1970244 A2 [0004]
- US 2002/0167291 A1 [0004]
