-
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Batterieanordnung sowie ein Verfahren zum Aufladen einer Batterieanordnung.
-
Batterieanordnungen sowie Verfahren zum Aufladen einer Batterieanordnung sind grundsätzlich bekannt. Dabei werden eine Batterieeinheit bzw. Batterieeinheiten einer Batterieanordnung mit einer Spannungsquelle verbunden und dadurch wieder aufgeladen. Eine derartige Batterieeinheit kann dabei insbesondere eine Blei-Säure-Batterie mit einer oder mehreren Batteriezellen sein. Eine Begrenzung oder eine Begrenztheit der Spannung der Spannungsquelle kann dabei zu Mangelladungen in der oder den Batterieeinheiten der Batterieanordnung führen. Dies führt insbesondere zu einem frühen Rückgang der entnehmbaren Kapazität und begrenzt dadurch die Lebensdauer einer Batterieanordnung. Das Verweilen in einem Ladezustand der Mangelladung führt insbesondere bei Blei-Schwefelsäure-Batterien zu einer Sulfatbildung mit irreversiblen Kristallstrukturen. Die Höhe der angelegten Ladespannung, limitiert insbesondere durch die Spannung der Spannungsversorgung, kann in diesem Fall nicht mehr für eine ausreichende Umwandlung in aktive Massen sorgen. Dieser einmal begonnene Prozess setzt sich weiter fort, wodurch es in der Batterieeinheit zu einer steigenden Bindung der Schwefelsäure im Bleisulfat führt. Auch geht damit ein Anstieg des Innenwiderstands der Batterieeinheiten der Batterieanordnung einher. Insgesamt verkürzt sich dadurch die Lebensdauer der Batterieanordnung.
-
Eine Abhilfe kann dadurch erfolgen, dass die Spannung der Spannungsquelle erhöht wird. Jedoch ist der Einsatz von Batterieanordnungen oftmals in Umgebungen vorgesehen, die eine derartige Erhöhung der Spannung der Spannungsversorgung nicht erlauben. So kann beispielsweise bei einem Einsatz der Batterieanordnung in einem Nutzkraftwagen die Spannung der Spannungsversorgung, die gleichzeitig das Bordnetz des Nutzkraftwagens versorgt, nicht erhöht werden. Die Lösung einer einfachen Erhöhung der Spannung der Spannungsquelle steht somit hier nicht zur Verfügung.
-
Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die voranstehend beschriebenen Nachteile zu beheben. Insbesondere ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Batterieanordnung sowie ein Verfahren zum Aufladen einer Batterieanordnung zu schaffen, die in einfacher und kostengünstiger Weise ermöglichen, die Lebensdauer einer Batterieanordnung zu erhöhen.
-
Voranstehende Aufgabe wird gelöst durch eine Batterieanordnung mit den Merkmalen des unabhängigen Anspruchs 1 sowie durch ein Verfahren zum Aufladen einer Batterieanordnung mit den Merkmalen des unabhängigen Anspruchs 8. Weitere Merkmale und Details der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, der Beschreibung und der Zeichnung. Dabei gelten Merkmale und Details, die im Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen Batterieanordnung beschrieben sind, selbstverständlich auch im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Verfahren und jeweils umgekehrt, so dass bzgl. der Offenbarung zu den einzelnen Erfindungsaspekten stets wechselseitig Bezug genommen wird bzw. werden kann.
-
Gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung wird die Aufgabe durch eine Batterieanordnung, aufweisend zumindest zwei seriell geschaltete Batterieeinheiten, wobei die Batterieanordnung durch eine Spannungsversorgung aufladbar ist, gelöst. Insbesondere ist die erfindungsgemäße Batterieanordnung dadurch gekennzeichnet, dass eine Schaltungsanordnung vorgesehen ist, wobei die Schaltungsanordnung eine Ladespannung zumindest einer der Batterieeinheiten erhöht. Insbesondere kann die Schaltungsanordnung bevorzugt derart ausgestaltet sein, dass die Erhöhung der Ladespannung zumindest einer der Batterieeinheiten unabhängig von dem Spannungsniveau der Spannungsversorgung durchführbar ist. Durch das serielle Verschalten der Batterieeinheiten, die insbesondere als Blei-Säure-Batterien mit einer oder mehreren Batteriezellen ausgestaltet sein können, ergibt sich für die Batterieanordnung eine insgesamt höhere Ausgangsspannung, die insbesondere maximal der Summe der einzelnen Ausgangsspannungen der Batterieeinheiten entsprechen wird. Dabei können erfindungsgemäß zwei oder mehr Batterieeinheiten seriell verschaltet sein. Zum Aufladen der Batterieanordnung wird die Batterieanordnung mit der Spannungsversorgung verbunden. Für die Batterieeinheit, deren Ladespannung erhöht ist, ist dadurch beim Aufladen eine höhere Stromaufnahme ermöglicht. Sie erfährt dadurch eine Verbesserung des Ladezustands. Insbesondere bei Blei-Schwefelsäure-Batterien ergibt sich dadurch eine geringere Sulfatierung und daraus folgend eine Vermeidung oder zumindest eine Verzögerung eines Anstiegs des Innenwiderstands der Batterieeinheiten der Batterieanordnung. Eine Verlängerung der Lebensdauer einer derartigen Batterieanordnung kann damit somit ebenfalls erreicht werden.
-
Gemäß einer möglichen Ausgestaltungsform einer erfindungsgemäßen Batterieanordnung kann vorgesehen sein, dass die Schaltungsanordnung zumindest ein steuerbares Schaltelement aufweist, das ausgebildet ist, während eines Anlegens einer Spannung an die Batterieanordnung durch die Spannungsversorgung zumindest einer der Batterieeinheiten zumindest einen ersten Bypass parallel zu schalten. Durch die Parallelschaltung des zumindest einen ersten Bypasses zu zumindest einer der Batterieeinheiten durch das zumindest eine steuerbare Schaltelement wird der Ladestrom für diese zumindest eine Batterieeinheit zwischen der zumindest einen Batterieeinheit und dem zumindest einen ersten Bypass aufgeteilt. Die Ausgestaltung des zumindest einen Bypasses kann dabei derart gewählt sein, dass zum einen durch den Bypass ein Großteil des Ladestroms fließt. Zum anderen kann sich dadurch das Spannungsniveau der Batterieeinheit absenken. Wesentlich für diese Ausgestaltungsform der Erfindung ist, dass zumindest einer zweiten Batterieeinheit kein Bypass parallel geschaltet ist. Das Spannungsniveau der zumindest einen zweiten Batterieeinheit erfährt eine Erhöhung, um die Absenkung der Spannung an der ersten Batterieeinheit auszugleichen. Insgesamt erhöht sich dadurch der Ladestrom und damit auch die Ladungsaufnahme der zweiten Batterieeinheit, ohne dass sich das benötige Spannungsniveau für die Spannungsquelle dabei ändert. Die Batterieeinheit, der kein Bypass parallel geschaltet ist, erfährt dadurch eine Verbesserung des Ladezustands. Wiederum ergibt sich insbesondere bei Blei-Schwefelsäure-Batterien dadurch eine geringere Sulfatierung und daraus folgend eine Vermeidung oder zumindest eine Verzögerung eines Anstiegs des Innenwiderstands der Batterieeinheiten der Batterieanordnung. Ein Anstieg der Lebensdauer einer derartigen Batterieanordnung geht damit somit ebenfalls einher.
-
Ferner kann bei einer Weiterentwicklung einer erfindungsgemäßen Batterieanordnung vorgesehen sein, dass die Schaltungsanordnung ausgebildet ist, während des Anlegens der Spannung alternierend je einer Batterieeinheit zumindest je einen Bypass parallel zu schalten. Die Anzahl der Bypässe und der Batterieeinheiten muss dabei nicht notwendigerweise gleich sein. Alternierend bedeutet hierbei, dass dadurch auch abwechselnd zumindest einer weiteren Batterieeinheit kein Bypass parallel geschaltet ist. Dadurch ergeben sich für die jeweilige zumindest eine weitere Batterieeinheit die Vorteile, die vorab für die Batterieeinheit, der kein Bypass parallel geschaltet ist, beschrieben worden sind. Dabei kann der Wechsel der Parallelschaltungen in einem wählbaren Zeitbereich, der insbesondere beispielsweise wenige Minuten betragen kann, erfolgen. Dadurch wird jeder der Batterieeinheiten genügend Zeit gegeben, um Ladung aufzunehmen, ohne dass zu große Unterschiede zwischen den Ladungszuständen der einzelnen Batterieeinheiten der Batterieanordnung auftreten. Auch können die Zeitbereiche derart gewählt werden, dass vorhandene Ladungsunterschiede zwischen den Batterieeinheiten ausgeglichen werden können. Eine Angleichung beziehungsweise Symmetrisierung der Ladezustände der Batterieeinheiten können so erreicht werden. Insgesamt kann dadurch, dass für jede einzelne der Batterieeinheiten der Batterieanordnung eine Verbesserung ihres Ladezustands erreicht werden kann, die Lebensdauer der gesamten Batterieanordnung noch weiter gesteigert werden.
-
Besonders bevorzugt kann eine Weiterentwicklung einer erfindungsgemäßen Batterieanordnung derart ausgestaltet sein, dass jeder Batterieeinheit zugeordnet ein Bypass vorgesehen ist und dass die Schaltungsanordnung ausgebildet ist, während des Anlegens der Spannung alternierend je einer Batterieeinheit den jeweils zugeordneten Bypass parallel zu schalten. Dies stellt eine besonders einfache Art und Weise dar, eine Schaltungsanordnung einer erfindungsgemäßen Batterieanordnung zu realisieren. Jeder der Batterieeinheiten ist ein Bypass zugeordnet, wobei über das zumindest eine steuerbare Schaltelement eine Parallelschaltung des zugeordneten Bypasses zur Batterieeinheit realisierbar ist oder nicht. Selbstverständlich können auch mehrere steuerbare Schaltelemente eingesetzt werden. Aufwendige Leitungsführungen und Schaltkonzepte, die für das Parallelschalten des Bypasses zu allen Batterieeinheiten beim Vorsehen eines einzigen Bypasses nötig sind, können so vermieden werden.
-
Vorteilhaft bei einer Weiterentwicklung einer erfindungsgemäßen Batterieanordnung kann ferner sein, dass das zumindest eine steuerbare Schaltelement ein Transistor, insbesondere ein Metall-Oxid-Halbleiter-Feldeffekttransistor, oder ein Relais ist und/oder dass der zumindest eine Bypass eine elektrische Last, insbesondere einen Widerstand, eine Lampe, ein Heizelement, eine Reihenschaltung von Dioden, eine Zener-Diode, und/oder einen Transistor aufweist. Insbesondere können durch die genannten Schaltelemente Strompfade gesteuert geschaltet werden, die einen Bypass für zumindest eine der Batterieeinheiten darstellen. Selbstverständlich können auch mehrere Schaltelemente vorgesehen sein, die gleich oder verschiedenartig ausgebildet sind. In den Bypässen können insbesondere als elektrische Last Verbraucher wie ein Widerstand, eine Lampe oder ein Heizelement angeordnet sein. Auch die Verwendung einer Reihenschaltung von Dioden im Bypass ist denkbar. Bei Verwendung einer Zener-Diode kann dabei insbesondere bevorzugt vorgesehen sein, dass die Schwellspannung der Zener-Diode gleich oder zumindest ähnlich einer Entladeschwellspannung einer der Batterieeinheiten ist. Ferner können auch Transistoren einen elektrischen Verbraucher im Bypass darstellen. In diesem Fall ist es somit möglich, sowohl die Schaltfunktion als auch einen erforderlichen Stromfluss und einen Spannungsabfall im Bypass in einem Bauteil zu realisieren. Dies stellt eine Vereinfachung einer Schaltungsanordnung dar. Selbstverständlich können auch mehrere dieser Elemente im Bypass verwendet, insbesondere parallel oder in Reihe geschaltet verwendet, werden.
-
Gemäß einer alternativen Ausgestaltungsform einer erfindungsgemäßen Batterieanordnung kann vorgesehen sein, dass die Schaltungsanordnung zumindest einen Gleichspannungswandler umfasst, wobei zumindest ein Ausgang des Gleichspannungswandlers mit einem Eingang einer der Batterieeinheiten verbunden ist. Selbstverständlich kann ein derartiger Gleichspannungswandler auch zwischen zwei Batterieeinheiten der Batterieanordnung geschaltet sein, wobei der Eingang des Gleichspannungswandlers mit der ersten Batterieeinheit, der Ausgang des Gleichspannungswandlers mit der zweiten Batterieeinheit verbunden werden kann. Der Gleichspannungswandler kann dabei permanent oder zeitweilig durch gesteuerte Schaltelemente mit der oder den Batterieeinheit(en) verbunden sein. Dadurch ist es beim Aufladen der Batterieanordnung möglich, zumindest eine der Batterieeinheiten mit einer höheren Ladespannung zu versorgen. Bevorzugt ist dabei vorgesehen, zumindest zeitweise jede der Batterieeinheiten der Batterieanordnung durch Verschaltung mit einem Gleichspannungswandler mit einer höheren Ladespannung zu versorgen. Dafür können insbesondere auch mehrere Gleichspannungswandler vorgesehen sein. Die Verwendung von Gleichspannungswandlern zeichnet sich dabei insbesondere durch eine geringe Verlustleistung aus. Zusätzlich ergeben sich auch alle bereits beschriebenen Vorteile einer Aufladung einer Batterieeinheit einer Batterieanordnung mit erhöhter Ladespannung, wie besserer Ladezustand, geringere Sulfatierung und daraus folgend eine höhere Lebensdauer der Batterieanordnung, bei einem erfindungsgemäßen Einsatz eines Gleichspannungswandlers in einer erfindungsgemäßen Batterieanordnung.
-
Darüber hinaus kann bei einer erfindungsgemäßen Batterieanordnung vorgesehen sein, dass eine Überwachungsvorrichtung zum Überwachen zumindest des Ladestroms der zumindest zwei Batterieeinheiten vorgesehen ist. Das Überwachen des Ladestroms ermöglicht ein frühzeitiges Erkennen von Fehlerzuständen und Defekten. Durch das Erkennen eines Fehlerzustandes ist ein frühzeitiges Austauschen einer Batterieanordnung ermöglicht. Ein Ausfall einer Batterieanordnung während des Betriebs einer Batterieanordnung kann so vermieden werden. Insbesondere bei einem Einsatz einer erfindungsgemäßen Batterieanordnung in einem Nutzkraftwagen kann so beispielsweise ein Liegenbleiben des Fahrzeugs aufgrund einer defekten Batterieanordnung vermieden oder zumindest deutlich unwahrscheinlicher gemacht werden.
-
Gemäß einem zweiten Aspekt der Erfindung wird die Aufgabe gelöst durch ein Verfahren zum Aufladen einer Batterieanordnung, wobei die Batterieanordnung zumindest zwei seriell geschaltete Batterieeinheiten umfasst, durch eine Spannungsversorgung. Insbesondere ist das erfindungsgemäße Verfahren durch folgende Schritte gekennzeichnet:
- – Anlegen einer Spannung an die Batterieanordnung durch die Spannungsversorgung,
- – Erhöhung einer Ladespannung zumindest einer der Batterieeinheiten durch eine Schaltungsanordnung.
-
Durch ein serielles Verschalten der Batterieeinheiten kann die gesamte Batterieanordnung eine höhere Ausgangsspannung liefern. Insbesondere können sich die Ausgangsspannungen der einzelnen Batterieeinheiten zur Gesamtausgangsspannung der Batterieanordnung aufaddieren. Beispielsweise werden so in Nutzkraftwagen, die eine nominale Bordspannung von 28 Volt im Bordnetz benötigen, zwei Batterieeinheiten von je einer nominalen Spannung von 12 Volt seriell hintereinandergeschaltet. Die Spannungsversorgung kann beispielsweise in einem derartigen Fall die Lichtmaschine des Nutzkraftwagens sein. Selbstverständlich sind, insbesondere bei einem stationären Einsatz der Batterieanordnung, auch andere Spannungsversorgungen denkbar. Auch sind Anwendungen einer erfindungsgemäßen Batterieanordnung denkbar, für die insbesondere andere Spannungen bereitgestellt werden und/oder bei denen andere Teilspannungen der einzelnen Batterieeinheiten verwendet werden.
-
Durch das Anlegen der Spannung wird der Aufladevorgang der Batterieanordnung gestartet. Die Spannungsversorgung versorgt dabei die Batterieanordnung mit Ladung, wodurch die einzelnen Batterieeinheiten der Batterieanordnung wiederaufgeladen werden. Die einzelnen Batterieeinheiten können dabei beispielsweise Blei-Schwefelsäure-Batterien mit einer oder mehreren Batteriezellen sein. Gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren wird die Ladespannung zumindest einer der Batterieeinheiten erhöht. Dadurch erhöhen sich auch der Ladestrom und damit die Ladungsaufnahme dieser Batterieeinheit.
-
Die Spannungserhöhung bzw. die Ladestromerhöhung bei dieser Batterieeinheit führen dabei erfindungsgemäß insbesondere nicht zu einer Erhöhung des Spannungsniveaus der Spannungsquelle. Dadurch ist es durch ein erfindungsgemäßes Verfahren zum Aufladen einer Batterieanordnung möglich, zumindest eine Batterieeinheit mit einem höheren Spannungsniveau zu laden, ohne dass an das Spannungsniveau der Spannungsversorgung erhöhte Anforderungen gestellt werden müssen. Der Ladezustand der Batterieeinheit, deren Ladespannung erhöht ist, verbessert sich dadurch. Insbesondere bei Blei-Schwefelsäure-Batterien kann sich dadurch eine geringere Sulfatierung und daraus folgend eine Verzögerung des Innenwiderstandsanstiegs ergeben. Dadurch wird somit insbesondere auch die Lebensdauer einer derartigen Batterieanordnung erhöht.
-
Gemäß einer weiteren Ausgestaltungsform eines erfindungsgenmäßen Verfahrens zum Aufladen einer Batterieanordnung kann vorgesehen sein, dass während des Anlegens der Spannung alternierend die Ladespannung je einer Batterieeinheit erhöht wird. Durch das alternierende Erhöhen der Ladespannung je einer Batterieeinheit ergeben sich für jeweils die Batterieeinheit, deren Ladespannung erhöht ist, die Vorteile, die oben bereits beschrieben wurden. Dadurch ist es möglich, sämtliche Batterieeinheiten der Batterieanordnung derart aufzuladen, dass der Ladezustand der Batterieeinheit verbessert wird. Jede der Batterieeinheiten wird dabei bevorzugt einen wählbaren ersten Zeitbereich mit erhöhter und einen wählbaren zweiten Zeitbereich mit nicht erhöhter oder sogar erniedrigter Ladespannung geladen. Die ersten und die zweiten Zeitbereiche können dabei beispielsweise wenige Minuten sein. Auf diese Weise können zu große Ladungsunterschiede zwischen den einzelnen Batterieeinheiten der Batterieanordnung vermieden werden. Insbesondere können dadurch auch bereits vorhandene Ladungsunterschiede durch entsprechende Einstellung der Zeitbereiche ausgeglichen werden, zum Beispiel dass eine Batterieeinheit mit im Vergleich niedrigem Ladungszustand einen längeren Zeitbereich mir erhöhter Ladespannung versorg wird. Insgesamt kann so erreicht werden, dass die gesamte Batterieanordnung eine höhere Lebensdauer aufweist. Beispielsweise bei Nutzkraftfahrzeugen, die eine Batterieanordnung aufweisen, die durch ein erfindungsgemäßes Verfahren aufgeladen wird, kann dadurch eine verbesserte Startleistung zur Verfügung gestellt werden. Insbesondere ist auch die Gefahr eines Liegenbleibens, verursacht durch eine defekte Batterieanordnung, deutlich vermindert.
-
Besonders bevorzugt kann bei einem erfindungsgemäßen Verfahren vorgesehen sein, dass durch das Verfahren eine Batterieanordnung gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung aufgeladen wird. Sämtliche Vorteile, die in Bezug auf eine Batterieanordnung gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung beschrieben worden sind, ergeben sich somit auch für ein Verfahren, durch das eine derartige Batterieanordnung aufgeladen wird.
-
Die Erfindung oder deren Weiterbildungen sowie deren Vorteile werden nachfolgend anhand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen schematisch:
-
1 Eine erste mögliche Ausgestaltungsform einer erfindungsgemäßen Batterieanordnung und
-
2 Eine zweite mögliche Ausgestaltungsform einer erfindungsgemäßen Batterieanordnung.
-
Elemente mit gleicher Funktion und Wirkungsweise sind in den 1 und 2 jeweils mit denselben Bezugszeichen versehen.
-
In 1 ist schematisch eine erste mögliche Ausgestaltungsform einer erfindungsgemäßen Batterieanordnung 1 gezeigt. Die Batterieanordnung 1 wird dabei im abgebildeten Zustand durch eine Spannungsversorgung 4 aufgeladen. Die erfindungsgemäße Batterieanordnung 1 kann selbstverständlich auch in einem Abnehmernetz eingebunden sein, das jedoch nicht mit abgebildet ist. Die erfindungsgemäße Batterieanordnung 1 weist eine erste Batterieeinheit 2 und eine zweite Batterieeinheit 3 auf, die seriell verschaltet sind. Beim gezeigten Aufladungsvorgang wird die Batterieanordnung 1 von der Spannungsversorgung 4 mit Spannung und insbesondere mit Strom und Ladung versorgt. Eine erfindungsgemäße Batterieanordnung 1 weist ferner eine Schaltungsanordnung 10 auf. Durch diese Schaltungsanordnung 10 ist insbesondere möglich, der ersten Batterieeinheit 2 über ein erstes steuerbares Schaltelement 11 einen ersten Bypass 13 mit einem ersten Widerstand 21 parallel zu schalten. Alternativ kann der zweiten Batterieeinheit 3 durch das zweite schaltbare Schaltelement 12 ein zweiter Bypass 14 mit einem zweiten Widerstand 22 parallel geschaltet werden. In der dargestellten Ausgestaltungsform einer erfindungsgemäßen Batterieanordnung sind die Schaltelemente 11, 12 als Transistoren, insbesondere als Metall-Oxid-Halbleiter-Feldeffekttransistoren, ausgeführt. Selbstverständlich sind auch alternative Ausgestaltungen der Schaltelemente 11, 12, wie beispielsweise als Relais, denkbar. Auch können neben den Widerständen 21, 22 alternativ oder zusätzlich auch andere elektrische Verbraucher wie Lampen oder Heizelemente eingesetzt werden. Auch die Verwendung von Dioden, insbesondere Zener-Dioden, ist denkbar. Darüber hinaus kann, insbesondere bei Einsatz von Transistoren, der erforderliche Stromfluss und Spannungsabfall auch in den steuerbaren Schaltelementen 11, 12 erreicht werden, Dadurch ist es möglich, Bauteile bei der Realisierung der Schaltungsanordnung 10 einzusparen. Die Parallelschaltungen der Bypässe 13, 14 mit den Widerständen 21, 22 werden bevorzugt alternierend vorgenommen, d. h. entweder wird der erste Bypass 13 mit dem ersten Widerstand 21 der ersten Batterieeinheit 2 oder der zweite Bypass 13 mit dem zweiten Widerstand 22 der zweiten Batterieeinheit 3 parallel geschaltet. Durch diese Verschaltung kann diejenige Batterieeinheit 2, 3, der aktuell kein Widerstand 21, 22 parallel geschaltet ist, mit einem erhöhten Ladestrom versorgt werden. Durch das alternierende Parallelschalten der Widerstände 21, 22 zu den Batterieeinheiten 2, 3 durch die Schaltungsanordnung 10 ist es somit möglich, alle Batterieeinheiten 2, 3 der Batterieanordnung 1 auf einen höheren Ladungszustand aufzuladen. Die Lebensdauer der gesamten erfindungsgemäßen Batterieanordnung 1 kann dadurch erhöht werden. Zur Steuerung der Schaltelemente 11, 12 ist in der Schaltungsanordnung 10 eine Schaltungssteuerung 15 vorgesehen. Die Schaltungssteuerung 15 kann dabei insbesondere ausgestaltet sein, die alternierende Ansteuerung der beiden Widerstände 21, 22 vorzunehmen. Ferner ist in der gezeigten Ausgestaltungsform einer erfindungsgemäßen Batterieanordnung 1 auch eine Überwachungsvorrichtung 16 gezeigt. Der Überwachungsvorrichtung 16 werden dabei Überwachungsinformationen 17 zugeführt, die beispielsweise insbesondere die Ladeströme und/oder die Batteriespannungen der Batterieeinheiten 2, 3 sein können. Über eine Schaltungsansteuerung 18 ist es ferner möglich, die Schaltungssteuerung 15 der Schaltungsanordnung 10 durch die Überwachungsvorrichtung 16 anzusteuern.
-
Insbesondere kann von Vorteil sein, dass die Spannungsversorgung 4 spannungsstabilisiert betrieben wird. Beispielsweise kann die Spannungsversorgung 4 eine Lichtmaschine eines Nutzkraftfahrzeugs sein, die spannungsstabilisiert 28 Volt liefert. Ohne eine Schaltungsanordnung 10 würde in diesem Fall bei einer Aufladung der Batterieanordnung 1 an den beiden Batterieeinheiten 2, 3 jeweils 14 Volt anliegen. Durch das Parallelschalten beispielsweise des ersten Widerstands 21 im ersten Bypass 13 durch das erste Schaltelement 11 kann die an der ersten Batterieeinheit 2 anliegende Spannung gesenkt werden. Um diesen Spannungsabfall auszugleichen, wird eine spannungsstabilisierte Spannungsversorgung 4 dem von ihr ausgegebenen Strom erhöhen, um die Spannung auf 28 Volt zu halten. Dieser erhöhte Strom kommt vor allem der zweiten Batterieeinheit 3 zugute. Dieser zweiten Batterieeinheit 3 ist der zweite Widerstand 22 nicht parallel geschaltet. Dadurch erfährt die zweite Batterieeinheit 3 einen erhöhten Ladestrom, der sich auch in einer erhöhten Ladespannung der zweiten Batterieeinheit 3 wiederspiegelt. Die Spannung der zweiten Batterieeinheit 3 kann bei einem derartigen Ladevorgang ansteigen. Dadurch, dass die Schaltungsanordnung 10 der gezeigten Ausgestaltungsform einer erfindungsgemäßen Batterieanordnung 1 zum alternierenden Parallelschalten der Widerstände 21, 22 zu den Batterieeinheiten 2, 3 ausgestaltet ist, können beide Batterieeinheiten 2, 3 abwechselnd zu einem Ladevorgang mit erhöhter Ladespannung und damit mit erhöhtem Ladestrom gelangen. Insgesamt wird dadurch der Ladungszustand beider Batterieeinheiten 2, 3 erhöht. Insbesondere bei einem Einsatz von Blei-Schwefelsäure-Batterien als Batterieeinheiten 2, 3 kann dadurch eine erhöhte Sulfatierung der Batterieeinheiten 2, 3 vermieden werden. Ein Innenwiderstandanstieg, der unvermeidlich mit einer derartigen Sulfatierung verbunden ist, kann dadurch verzögert werden. Insgesamt kann dadurch bei einer erfindungsgemäßen Batterieanordnung 1 eine Erhöhung der Lebensdauer erreicht werden. Insbesondere bei einer Verwendung bei einer derartigen erfindungsgemäßen Batterieanordnung 1 in einem Nutzkraftfahrzeug ergibt sich für dieses Nutzkraftfahrzeug eine verbesserte Startleistung sowie eine Verhinderung bzw. Verminderung der Gefahr des Liegenbleibens aufgrund einer defekten Batterieeinheit 1.
-
2 zeigt eine zweite mögliche Ausgestaltungsform einer erfindungsgemäßen Batterieanordnung 1. Auch diese Batterieanordnung 1 wird durch eine Spannungsversorgung 4 aufgeladen und kann in ein nicht mit abgebildetes Abnehmernetz eingebunden sein. In dieser Ausgestaltungsform wird in der Schaltungsanordnung 10 ein Gleichspannungswandler 19 verwendet, um die einzelnen Batterieeinheiten 2, 3 mit einer erhöhten Ladespannung zu versorgen. Dazu wird der Gleichspannungswandler 19, insbesondere bevorzugt alternierend, vor beziehungsweise zwischen die Batterieeinheiten 2, 3 oder parallel zu zumindest einer der Batterieeinheiten 2, 3 geschaltet. Auf diese Weise kann zumindest eine der Batterieeinheiten 2, 3 mit einer erhöhten Ladespannung versorgt werden. Dadurch ergibt sich ein verbesserter Ladungszustand dieser Batterieeinheit 2, 3, der sich insbesondere in einer verminderten Sulfatierung und einer damit einhergehenden verlängerten Lebensdauer niederschlägt. Durch ein alternierendes Verschalten des Gleichspannungswandlers 19 zu den Batterieeinheiten 2, 3 können so beide Batterieeinheiten 2, 3 verbessert geladen werden, wodurch die Lebensdauer der gesamten Batterieanordnung 1 verlängert werden kann. Selbstverständlich können in der Schaltungsanordnung 10 auch mehrere Gleichspannungswandler 19 vorgesehen sein. Insbesondere kann jeder Batterieeinheit 2, 3 je ein separater Gleichspannungswandler 19 zugeordnet sein. Auch in dieser Ausgestaltungsform einer erfindungsgemäßen Batterieanordnung 1 kann eine Überwachungsvorrichtung 16 vorgesehen sein. Der Überwachungsvorrichtung 16 werden wiederum Überwachungsinformationen 17 zugeführt, die beispielsweise insbesondere die Ladeströme und/oder die Batteriespannungen der Batterieeinheiten 2, 3 sein können. Die Überwachungsvorrichtung 16 ist in diesem Beispiel gleichzeitig die Schaltungssteuerung 15, durch die der Gleichspannungswandler 19 und dessen jeweilige Verschaltung zu den Batterieeinheiten 2, 3 über eine Schaltungsansteuerung 18 gesteuert wird.
-
Die voranstehende Erläuterung der Ausführungsformen beschreibt die vorliegende Erfindung ausschließlich im Rahmen von Beispielen. Selbstverständlich können einzelne Merkmale der Ausführungsformen, sofern technisch sinnvoll, frei miteinander kombiniert werden, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen. Insbesondere können bei den erfindungsgemäßen Batterieanordnungen auch mehr als zwei Batterieeinheiten eingesetzt werden.
-
Ohne sich auf eine spezielle Ausgestaltungsform einer erfindungsgemäßen Batterieanordnung zu beziehen kann auch besonders bevorzugt vorgesehen sein, dass die verwendete Spannungsversorgung stabilisiert, insbesondere spannungsstabilisiert, betrieben wird beziehungsweise betreibbar ist. Eine spannungsstabilisierte Spannungsquelle ist dabei derart ausgestaltet, dass sie dem an sie angeschlossenen Spannungsnetz immer dieselbe oder zumindest im Wesentlichen dieselbe Spannung zur Verfügung stellt. Um dieses Spannungsniveau zu halten, kann insbesondere die Strommenge variiert werden, die von der Spannungsquelle in das Spannungsnetz abgegeben wird. Durch ein erfindungsgemäßes Verfahren wird, wie bereits oben beschrieben, die Stromaufnahme der einzelnen Batterieeinheiten der Batterieanordnung, deren Ladespannung erhöht ist, beim Aufladen erhöht. Dies kann mit einer Absenkung der Spannung im Spannungsnetz einhergehen. Dadurch, dass die Spannungsquelle stabilisiert, insbesondere spannungsstabilisiert, betrieben wird, wird insbesondere durch die Spannungsquelle die Strommenge erhöht, um das Spannungsniveau konstant zu halten. Dadurch kann die Batterieeinheit, die mit erhöhter Ladespannung aufgeladen wird, mit einer erhöhten Ladungsmenge versorgt werden, wodurch die Ladungsaufnahme dieser Batterieeinheit nochmals verstärkt wird. Durch eine Spannungsversorgung, die stabilisiert, insbesondere spannungsstabilisiert, betrieben wird, ergibt sich somit eine besonders gute Aufladung einer Batterieanordnung. Die Lebensdauer einer Batterieanordnung kann dadurch noch weiter verlängert werden.
-
Ferner kann eine erfindungsgemäße Batterieanordnung vielfältig eingesetzt werden. Dabei ist insbesondere die Verwendung in Fahrzeugen wie beispielsweise Nutzkraftwagen oder Schiffen denkbar. Auch eine stationäre Verwendung einer erfindungsgemäßen Batterieanordnung, beispielsweise in einer unterbrechungsfreien Stromversorgung, ist denkbar. Insbesondere ist eine erfindungsgemäße Batterieanordnung hinsichtlich ihrer Gesamtspannung nicht beschränkt. Auch für die Spannung sowie der Anzahl der einzelnen Batterieeinheiten gibt es keine Einschränkungen.
-
Bezugszeichenliste
-
- 1
- Batterieanordnung
- 2
- Erste Batterieeinheit
- 3
- Zweite Batterieeinheit
- 4
- Spannungsversorgung
- 10
- Schaltungsanordnung
- 11
- Erstes Schaltelement
- 12
- Zweites Schaltelement
- 13
- Erster Bypass
- 14
- Zweiter Bypass
- 15
- Schaltungssteuerung
- 16
- Überwachungsvorrichtung
- 17
- Überwachungsinformationen
- 18
- Schaltungsansteuerung
- 19
- Erster Gleichspannungswandler
- 21
- Erster Widerstand
- 22
- Zweiter Widerstand
