DE102014107670A1 - Charge transfer method and circuit with energy buffering - Google Patents

Abstract

Ein erfindungsgemäßes Verfahren zur Ladungsübertragung für eine Mehrzahl in Reihe geschalteter Energiespeicherzellen umfasst das Übertragen elektrischer Ladung von einer ersten Energiespeicherzelle der Mehrzahl in Reihe geschalteter Energiespeicherzellen über eine DC/DC-Wandlereinheit an eine Energiezwischenspeichereinheit sowie das Übertragen elektrischer Ladung von der Energiezwischenspeichereinheit über die DC/DC-Wandlereinheit an eine von der ersten Energiespeicherzelle verschiedene zweite Energiespeicherzelle der Mehrzahl in Reihe geschalteter Energiespeicherzellen.A charge transfer method of the invention for a plurality of series connected energy storage cells comprises transferring electrical charge from a first energy storage cell of the plurality of series connected energy storage cells to a power buffer unit via a DC / DC converter unit and transferring electrical charge from the power buffer unit via the DC / DC Converter unit to a different from the first energy storage cell second energy storage cell of the plurality of series-connected energy storage cells.

Description

Gebiet der ErfindungField of the invention

Die Erfindung bezieht sich auf ein Ladungsübertragungsverfahren und eine Ladungsübertragungsschaltung für eine Mehrzahl in Reihe geschalteter Energiespeicherzellen. The invention relates to a charge transfer method and a charge transfer circuit for a plurality of series-connected energy storage cells.

Hintergrund der Erfindung und Stand der TechnikBackground of the invention and prior art

Vor dem Hintergrund der zunehmenden Ressourcenknappheit und der von konventionellen Verbrennungsmotoren hervorgerufenen Emissionen treten alternative Antriebskonzepte, wie beispielsweise Elektro- und Hybridantriebe, zunehmend in den Blickpunkt des Interesses. Die Leistungsfähigkeit und die praktischen Einsatzmöglichkeiten solcher Fahrzeuge entscheiden sich danach, ob und wie es gelingt, in den Fahrzeugen einen möglichst großen Energievorrat zu speichern und ihn effizient abzurufen bzw. aufzufüllen. Der Batteriesystemtechnik kommt daher für die Elektromobilität ein besonderer Stellenwert zu. Against the background of increasing scarcity of resources and the emissions caused by conventional internal combustion engines, alternative drive concepts, such as electric and hybrid drives, are increasingly becoming the focus of attention. The performance and the practical applications of such vehicles decide whether and how to succeed in storing the largest possible energy supply in the vehicles and retrieve it efficiently or fill. Battery systems technology therefore has a special significance for electromobility.

In einer Reihenschaltung von Batteriezellen, einem sogenannten Batterie-Stack, bestimmt die schwächste Batteriezelle die verfügbare Ladung und damit maßgeblich das Verhalten des gesamten Batterie-Stacks. Es kann nur solange Ladung in den Batterie-Stack eingebracht werden wie die schwächste Batterie Ladung aufnehmen kann. Ebenso muss die Entnahme von Ladung beendet werden, wenn eine der Zellen des Batterie-Stacks ihre Entladeschlussspannung erreicht hat. Eine darüber hinausgehende Entladung würde zur Schädigung der Zelle führen. Daher kann dem Batterie-Stack nicht mehr Ladung entnommen werden als die schwächste Batteriezelle zulässt. In a series circuit of battery cells, a so-called battery stack, determines the weakest battery cell, the available charge and thus significantly the behavior of the entire battery stack. It can only be charged into the battery stack as long as the weakest battery can take charge. Similarly, the removal of charge must be terminated when one of the cells of the battery stack has reached its discharge end voltage. Any further discharge would damage the cell. Therefore, no more charge can be taken from the battery stack than the weakest battery cell allows.

Um den Energievorrat des Batterie-Stacks angesichts dieser Einschränkung optimal zu nutzen, sind im Stand der Technik Ladungsübertragungsschaltungen bzw. Ladungsausgleichsschaltungen (Charge-Equalizer-Schaltungen) bekannt, welche eine Ladungsübertragung zwischen starken und schwachen Zellen ermöglichen, um die Gesamtkapazität des Batterie-Stacks zu erhöhen. Beim Entladevorgang wird einer schwachen Zelle die fehlende Ladung von den anderen Zellen zugeführt. Dadurch wird eine Tiefentladung und die damit einhergehende Schädigung der schwachen Batteriezelle vermieden. Beim Ladevorgang wird die Zelle mit der geringsten Kapazität dadurch vor Überladung geschützt, dass die überschüssige Ladung abgeführt und anderen Zellen zugeführt wird. In order to make optimum use of the battery bank's energy supply in view of this limitation, prior art charge injection circuits or charge equalization circuits are known which allow charge transfer between strong and weak cells to increase the overall capacity of the battery stack increase. During the discharge process, a weak cell is supplied with the missing charge from the other cells. This avoids deep discharge and the associated damage to the weak battery cell. During charging, the cell with the least capacity is protected from overcharging by removing the excess charge and supplying it to other cells.

Der Ladungsausgleich zwischen starken und schwachen Batteriezellen kann beispielsweise über einen Kondensator erfolgen. Der Vorteil einer solchen Anordnung liegt darin, dass keine Regelung der Spannung notwendig ist. Ein Umschalten mit hoher Wiederholungsrate genügt, um die Spannung hinreichend auszugleichen. Jedoch treten bei der Ladung und Entladung eines Kondensators große Verluste auf. Auch kann die Kapazität des Kondensators nur unzureichend ausgenutzt werden, wenn er nur über einen kleinen Spannungshub umgeladen wird. The charge balance between strong and weak battery cells can be done for example via a capacitor. The advantage of such an arrangement is that no regulation of the voltage is necessary. Switching with a high repetition rate is sufficient to compensate for the voltage sufficiently. However, there are large losses in the charge and discharge of a capacitor. Also, the capacity of the capacitor can be used only insufficient if it is reloaded only over a small voltage swing.

Als Alternative schlagen Park et al. in ihrem Artikel „A Modularized Charge Equalizer for an HEV Lithium-Ion Battery String”, IEEE Transactions on Industrial Electronics, Band 56, Nummer 5 (Mai 2009) , einen Ladungstransfer über DC/DC-Wandler vor. Pro Batteriezelle ist ein bidirektionaler Wandler vorgesehen, sodass beim Laden und Entladen der Ladung stets über zwei DC/DC-Wandler übertragen wird. Die einzelnen Batteriezellen können modular in Untereinheiten zusammengefasst werden, welche dann jeweils über eine zusätzliche Ladungsausgleichsschaltung einer höheren Spannungsebene untereinander gekoppelt werden können. As an alternative, beat Park et al. in their article "A Modularized Charge Equalizer for HEV Lithium Ion Battery String," IEEE Transactions on Industrial Electronics, Volume 56, Number 5 (May 2009) , a charge transfer via DC / DC converter before. A bidirectional converter is provided per battery cell, so that charging and discharging of the charge always involves two DC / DC converters. The individual battery cells can be modularly combined into subunits, which can then be coupled to each other via an additional charge equalization circuit of a higher voltage level.

Ein Nachteil dieser Anordnung liegt in der großen Zahl erforderlicher DC/DC-Wandler, welche die Ladungsausgleichsschaltung und ihre Steuerung fehleranfällig macht und zudem die Herstellungskosten erhöht. Zudem setzt die zweistufige Übertragung den Wirkungsgrad der Ladungsübertragung herab. A disadvantage of this arrangement resides in the large number of required DC / DC converters, which makes the charge equalization circuit and its control error prone and also increases the manufacturing cost. In addition, the two-stage transmission reduces the efficiency of charge transfer.

Die auf dieselben Anmelder wie die vorliegende Offenbarung zurückgehende Anmeldeschrift DE 10 2010 037 094 A1 beschreibt eine Ladungsausgleichsschaltung, bei welcher jede der Batterien eines Batterie-Stacks über eine Schaltermatrix mit den Eingangsanschlüssen bzw. Ausgangsanschlüssen eines einzigen DC/DC-Wandlers verbunden werden kann. Diese Schaltung kommt mit einem einzigen DC/DC-Wandler aus, über welchen die Ausgleichsladung direkt übertragen wird. Der Wirkungsgrad der Schaltung ist daher hoch. The application to the same assignee as the present disclosure DE 10 2010 037 094 A1 describes a charge balancing circuit in which each of the batteries of a battery stack can be connected via a switch matrix to the input terminals or output terminals of a single DC / DC converter. This circuit is equipped with a single DC / DC converter, via which the equalizing charge is transmitted directly. The efficiency of the circuit is therefore high.

Da jedoch Batteriezellen auf unterschiedlichem Potenzial umgeladen werden, muss der DC/DC-Wandler eine galvanische Trennung ermöglichen, um gleichsam als Transformator zu wirken. Dies erhöht den apparativen Aufwand. Zudem erfordert diese Konfiguration eine vergleichsweise aufwändige Schaltermatrix, um jede der Batteriezellen des Batterie-Stacks jeweils mit der Eingangsseite oder der Ausgangsseite des DC/DC-Wandlers koppeln zu können. Dazu wird eine große Anzahl von Schaltelementen, beispielsweise MOSFET-Elemente, benötigt. However, since battery cells are reloaded at different potential, the DC / DC converter must enable galvanic isolation, to act as a kind of transformer. This increases the expenditure on equipment. In addition, this configuration requires a comparatively elaborate switch matrix to couple each of the battery cells of the battery stack respectively to the input side or the output side of the DC / DC converter. This requires a large number of switching elements, for example MOSFET elements.

Die US-Offenlegungsschrift US2006/02146361 beschreibt eine Konfiguration, bei welcher die Batteriezellen des Batterie-Stacks selektiv über eine Schaltermatrix mit einem Spannungswandler verbunden werden können, welcher seinerseits einen Speicherkondensator lädt. Die Ladungsversorgung der zu stützenden Batterie erfolgt dann direkt aus dem geladenen Kondensator, welcher über ein separates Schaltelement an die Schaltermatrix angekoppelt werden kann. Da in dieser Konfiguration nicht jede Batteriezelle sowohl eingangsseitig als auch ausgangsseitig an den DC/DC-Wandler angekoppelt werden muss, kommt diese Konfiguration mit nur zwei Bus-Leitungen und einer vereinfachten Schaltermatrix aus. Jedoch erfolgt die Entladung des Kondensators über das Schaltelement teilweise unkontrolliert und vollständig in die Spannungsquelle. Der Strom ist dabei nur durch den Innenwiderstand der Spannungsquelle begrenzt, so dass hohe Ohm‘sche Verluste auftreten können.The US patent publication US2006 / 02146361 describes a configuration in which the battery cells of the battery stack can be selectively connected via a switch matrix to a voltage converter, which in turn charges a storage capacitor. The Charge supply of the battery to be supported then takes place directly from the charged capacitor, which can be coupled via a separate switching element to the switch matrix. Since in this configuration not every battery cell has to be coupled to the DC / DC converter both on the input side and on the output side, this configuration has only two bus lines and one simplified switch matrix. However, the discharge of the capacitor via the switching element is partially uncontrolled and completely in the voltage source. The current is limited only by the internal resistance of the voltage source, so that high ohmic losses can occur.

Es besteht daher Bedarf nach einer Ladungsübertragungsschaltung, welche mit einem geringen Aufwand an aktiven und passiven Bauelementen einen verlustarmen und präzise steuerbaren Ladungsausgleich innerhalb eines Batterie-Stacks ermöglicht.There is therefore a need for a charge transfer circuit which enables low-loss and precisely controllable charge compensation within a battery stack with a low expenditure on active and passive components.

Überblick über die ErfindungOverview of the invention

Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren zur Ladungsübertragung mit den Merkmalen von Anspruch 1 sowie durch eine Ladungsübertragungsschaltung mit den Merkmalen von Anspruch 5 gelöst. Die abhängigen Ansprüche betreffen bevorzugte Ausführungsformen. This object is achieved by a method for charge transfer with the features of claim 1 and by a charge transfer circuit having the features of claim 5. The dependent claims relate to preferred embodiments.

Ein erfindungsgemäßes Verfahren zur Ladungsübertragung für eine Mehrzahl in Reihe geschalteter Energiespeicherzellen umfasst das Übertragen elektrischer Ladung von einer ersten Energiespeicherzelle der Mehrzahl in Reihe geschalteter Energiespeicherzellen über eine DC/DC-Wandlereinheit an eine Energiezwischenspeichereinheit sowie das Übertragen elektrischer Ladung von der Energiezwischenspeichereinheit über die DC/DC-Wandlereinheit an eine von der ersten Energiespeicherzelle verschiedene zweite Energiespeicherzelle der Mehrzahl in Reihe geschalteter Energiespeicherzellen. A charge transfer method of the invention for a plurality of series connected energy storage cells comprises transferring electrical charge from a first energy storage cell of the plurality of series connected energy storage cells to a power buffer unit via a DC / DC converter unit and transferring electrical charge from the power buffer unit via the DC / DC Converter unit to a different from the first energy storage cell second energy storage cell of the plurality of series-connected energy storage cells.

Erfindungsgemäß erfolgt also das Übertragen elektrischer Ladung über einen Energiezwischenspeicher, welcher über eine DC/DC-Wandlereinheit an die erste Energiespeicherzelle bzw. an die zweite Energiespeicherzelle angekoppelt ist. Da die Übertragung stets über die mit der DC/DC-Wandlereinheit verbundene Energiezwischenspeichereinheit erfolgt, genügt es, die Energiespeicherzellen jeweils selektiv eingangsseitig mit der DC/DC-Wandlereinheit zu verbinden. Ein zusätzliches Ankoppeln jeder der Energiespeicherzellen ausgangsseitig an die DC/DC-Wandlereinheit ist nicht erforderlich. Bei geringem Schaltungsaufwand stellt die erfindungsgemäße Lösung dennoch sicher, dass das Laden und Entladen der Energiespeicherzellen stets über die DC/DC-Wandlereinheit erfolgt, sodass die übertragene Ladungsmenge bzw. die übertragene Energie stets flexibel und genau gesteuert werden kann und die Verluste minimiert werden. According to the invention, therefore, the transfer of electrical charge takes place via an intermediate energy store, which is coupled via a DC / DC converter unit to the first energy storage cell or to the second energy storage cell. Since the transmission always takes place via the energy buffer unit connected to the DC / DC converter unit, it suffices to selectively connect the energy storage cells to the input / output side of the DC / DC converter unit. An additional coupling of each of the energy storage cells on the output side to the DC / DC converter unit is not required. With low circuit complexity, the solution according to the invention nevertheless ensures that the charging and discharging of the energy storage cells always takes place via the DC / DC converter unit, so that the transferred charge quantity or the transmitted energy can always be controlled flexibly and accurately and the losses are minimized.

Die erfindungsgemäße Lösung ermöglicht daher bei geringem Herstellungs- und Schaltungsaufwand einen präzise schaltbaren und steuerbaren Ladungsausgleich, zwei im Stand der Technik bislang einander ausschließende Anforderungen. Da der Ladungsausgleich dosiert und gesteuert zwischen beliebigen einzelnen Energiespeicherzellen der Reihe erfolgen kann, wird die Einsatzflexibilität erhöht und die bestmögliche Nutzung des im Energiespeicherzellen-Stack gespeicherten Energievorrats ermöglicht. The solution according to the invention therefore makes it possible, with a low production and circuit complexity, to achieve precisely switchable and controllable charge equalization, two requirements which have hitherto been mutually exclusive in the prior art. Since the charge balance can be metered and controlled between any individual energy storage cells of the series, the versatility is increased and the best possible use of the energy stored in the energy storage cell stack energy reserve allows.

Energiespeicherzellen im Sinne der Erfindung sind alle Arten von Energie- und/oder Ladungsspeichern.Energy storage cells according to the invention are all types of energy and / or charge storage.

Die Energiespeicherzellen können elektrochemische Speicherzellen, insbesondere Batteriezellen umfassen oder sein.The energy storage cells may comprise or be electrochemical storage cells, in particular battery cells.

In einer anderen Ausführungsform umfassen die Energiespeicherzellen Superkondensatoren.In another embodiment, the energy storage cells comprise supercapacitors.

Die Energiespeicherzellen können auch jeweils einem Solarmodul in einer Reihenschaltung von Solarmodulen parallel geschaltet sein.The energy storage cells can also each be connected in parallel to a solar module in a series connection of solar modules.

Die Erfindung wird hier und im Folgenden unter Bezugnahme auf das Übertragen elektrischer Ladung beschrieben. Mit der Ladungsübertragung geht jedoch in Abhängigkeit von dem jeweils anliegenden Spannungsniveau auch eine Übertragung elektrischer Energie einher. Die Erfindung lässt sich daher alternativ auch als Energieübertragung charakterisieren. Um zu dieser alternativen Charakterisierung zu gelangen, ist jeweils durchgängig der Begriff des „Übertragens elektrischer Ladung“ durch den Begriff des „Übertragens elektrischer Energie“ zu ersetzen. Diese beiden Formulierungen sind insoweit alternativ und austauschbar. The invention will be described here and below with reference to the transfer of electrical charge. However, the transfer of charge is accompanied by a transfer of electrical energy as a function of the respective voltage level. The invention can therefore alternatively be characterized as energy transfer. In order to arrive at this alternative characterization, the term "transfer of electrical charge" should always be replaced by the term "transfer of electrical energy". These two formulations are alternative and interchangeable.

Das Übertragen elektrischer Ladung von der Energiezwischenspeichereinheit an die zweite Energiespeicherzelle kann nach dem Übertragen elektrischer Ladung von der ersten Energiespeicherzelle an die Energiezwischenspeichereinheit erfolgen. The transfer of electrical charge from the energy buffer unit to the second energy storage cell may occur after electrical charge has been transferred from the first energy storage cell to the intermediate energy storage unit.

In zwei Teilschritten wird in dieser Konfiguration elektrische Ladung von der ersten Energiespeicherzelle über die Energiezwischenspeichereinheit an die zweite Energiespeicherzelle übertragen. Die zweite Energiespeicherzelle wird dadurch aus der ersten Energiespeicherzelle geladen. In two sub-steps, in this configuration, electrical charge is transferred from the first energy storage cell to the second energy storage cell via the intermediate energy storage unit. The second energy storage cell is thereby charged from the first energy storage cell.

In einer bevorzugten Ausführungsform wird die elektrische Ladung von der ersten Energiespeicherzelle über eine Anschlusseinheit an die DC/DC-Wandlereinheit übertragen und/oder die elektrische Ladung von der DC/DC-Wandlereinheit über die Anschlusseinheit an die zweite Energiespeicherzelle übertragen. Die Anschlusseinheit kann ein selektives Verbinden der DC/DC-Wandlereinheit, insbesondere eingangsseitig, mit jeder der Energiespeicherzellen ermöglichen. In a preferred embodiment, the electrical charge is from the first Energy storage cell transmitted via a connection unit to the DC / DC converter unit and / or transmit the electrical charge from the DC / DC converter unit via the connection unit to the second energy storage cell. The connection unit can enable a selective connection of the DC / DC converter unit, in particular on the input side, with each of the energy storage cells.

In einer bevorzugten Ausführungsform umfasst die Anschlusseinheit eine Schaltermatrix mit einer Mehrzahl von Schaltelementen, wobei das Verfahren das selektive Schalten der Schaltermatrix zum Verbinden der DC/DC-Wandlereinheit mit der ersten Energiespeicherzelle bzw. mit der zweiten Energiespeicherzelle umfasst. In a preferred embodiment, the connection unit comprises a switch matrix having a plurality of switching elements, the method comprising selectively switching the switch matrix for connecting the DC / DC converter unit to the first energy storage cell or to the second energy storage cell.

Eine Schaltermatrix erlaubt es, auf einfache Weise eine variable schaltbare Verbindung der Eingangsanschlüsse des DC/DC-Wandlers mit den Polanschlüssen der Energiespeicherzellen herzustellen und dadurch den Ladungsausgleich zu ermöglichen. A switch matrix makes it possible to easily establish a variable switchable connection of the input terminals of the DC / DC converter to the pole terminals of the energy storage cells, thereby enabling charge equalization.

Vorzugsweise umfasst das Verfahren den Schritt eines Überwachens einer elektrischen Spannung und/oder einer elektrischen Stromstärke beim Übertragen elektrischer Ladung von der ersten Energiespeicherzelle an die Energiezwischenspeichereinheit und/oder beim Übertragen elektrischer Ladung von der Energiezwischenspeichereinheit an die zweite Energiespeicherzelle. Auf diese Weise lässt sich ein effektiver Kurzschlussschutz implementieren. Preferably, the method comprises the step of monitoring an electrical voltage and / or an electric current when transmitting electrical charge from the first energy storage cell to the energy buffer unit and / or when transferring electrical charge from the energy buffer unit to the second energy storage cell. In this way, an effective short-circuit protection can be implemented.

Insbesondere kann das erfindungsgemäße Verfahren einen Schritt des Unterbrechens einer elektrischen Verbindung umfassen, falls die überwachte elektrische Spannung und/oder die überwachte elektrische Stromstärke einen vorbestimmten Schwellwert überschreitet. In particular, the method according to the invention may comprise a step of interrupting an electrical connection if the monitored electrical voltage and / or the monitored electrical current exceeds a predetermined threshold.

In einer bevorzugten Ausführungsform umfasst das Verfahren den Schritt des Messens einer Spannung, zumindest eines Teils der Energiespeicherzellen, vorzugsweise sämtlicher Energiespeicherzellen. In a preferred embodiment, the method comprises the step of measuring a voltage, at least part of the energy storage cells, preferably all energy storage cells.

Die Erfindung kann insbesondere einen Schritt des Ermittelns einer Rangfolge einer Kapazität zumindest eines Teils der Energiespeicherzellen der Reihe sowie einen Schritt des Steuerns der Übertragung elektrischer Ladung derart, dass Ladung selektiv von einer Energiespeicherzelle der Reihe an eine kapazitätsschwächere Energiespeicherzelle der Reihe übertragen wird, umfassen. Auf diese Weise kann beim Entladevorgang eine schwächere Energiespeicherzelle von einer stärkeren Energiespeicherzelle gestützt werden, sodass eine Tiefenentladung und eine damit einhergehende Schädigung der schwächeren Energiespeicherzelle vermieden wird. In particular, the invention may include a step of determining a ranking of a capacitance of at least a portion of the energy storage cells of the series and a step of controlling the transfer of electrical charge such that charge is selectively transferred from an energy storage cell in series to a lower capacity energy storage cell of the series. In this way, a weaker energy storage cell can be supported by a stronger energy storage cell during the discharge, so that a deep discharge and concomitant damage to the weaker energy storage cell is avoided.

Alternativ kann die Übertragung auch derart gesteuert werden, dass Ladung selektiv von einer Energiespeicherzelle der Reihe an eine kapazitätsstärkere Energiespeicherzelle der Reihe übertragen wird. Eine solche Ansteuerung ist insbesondere beim Ladevorgang sinnvoll, um die überschüssige Ladung von einer Zelle mit geringer Kapazität abzuführen und diese Zelle auf diese Weise vor Überladung zu schützen. Alternatively, the transmission may also be controlled such that charge is selectively transferred from an energy storage cell in series to a higher-capacity energy storage cell of the series. Such a control is particularly useful during charging, to dissipate the excess charge from a cell with low capacity and protect this cell in this way from overcharging.

In einer bevorzugten Ausführungsform umfasst das erfindungsgemäße Verfahren einen Schritt des Ermittelns eines Ladezustands zumindest der ersten und der zweiten Energiespeicherzelle, vorzugsweise aller Energiespeicherzellen, und einen Schritt des Steuerns der Übertragung der elektrischen Ladung derart, dass in Abhängigkeit von dem ermittelten Ladezustand Ladung von der ersten Energiespeicherzelle an die zweite Energiespeicherzelle übertragen wird. In a preferred embodiment, the method according to the invention comprises a step of determining a state of charge of at least the first and the second energy storage cell, preferably of all energy storage cells, and a step of controlling the transfer of the electrical charge such that charge from the first energy storage cell depends on the determined charge state is transmitted to the second energy storage cell.

Auf diese Weise lässt sich eine Steuerung des Ladungsausgleichs erreichen, bei der kapazitätsschwache Energiespeicherzellen frühzeitig entlastet werden, sodass der Energievorrat des Energiespeicherzellen-Stacks insgesamt optimal genutzt werden kann. In this way, a control of the charge balance can be achieved, are relieved at an early stage in the low-capacity energy storage cells, so that the energy supply of the energy storage cell stack can be used optimally overall.

Das Ermitteln des Ladezustands kann vorzugsweise während des Betriebs der Energiespeicherzellen erfolgen. Auf diese Weise lässt sich das Steuerschema bzw. Batteriemodell fortwährend an Änderungen der Batterieparameter, welche sich beispielsweise aufgrund von Alterungsprozessen der Energiespeicherzellen ergeben können, anpassen. The determination of the state of charge can preferably take place during the operation of the energy storage cells. In this way, the control scheme or battery model can be continuously adapted to changes in the battery parameters, which may arise, for example, due to aging processes of the energy storage cells.

Das Übertragen der Ladung von der ersten Energiespeicherzelle an die zweite Energiespeicherzelle kann insbesondere beginnen bevor die erste Energiespeicherzelle eine Entladeschlussspannung erreicht hat.The transfer of the charge from the first energy storage cell to the second energy storage cell can in particular begin before the first energy storage cell has reached a discharge end voltage.

Die Erfindung bezieht sich auch auf eine Ladungsübertragungsschaltung für eine Mehrzahl in Reihe geschalteter Energiespeicherzellen mit einer DC/DC-Wandlereinheit, einer mit der DC/DC-Wandlereinheit eingangsseitig verbundenen Anschlusseinheit, welche dazu eingerichtet ist, die DC/DC-Wandlereinheit nacheinander mit Polanschlüssen einer ersten Energiespeicherzelle und einer von der ersten Energiespeicherzelle verschiedenen zweiten Energiespeicherzelle der Mehrzahl in Reihe geschalteter Energiespeicherzellen elektrisch zu verbinden, sowie einer mit der DC/DC-Wandlereinheit ausgangsseitig elektrisch verbundenen Energiezwischenspeichereinheit. Die Ladungsübertragungsschaltung ist dabei derart eingerichtet, dass eine elektrische Verbindung zwischen der Energiezwischenspeichereinheit und den Polanschlüssen sowohl zum Laden als auch zum Entladen der Energiespeicherzellen über die DC/DC-Wandlereinheit und die Anschlusseinheit erfolgt. The invention also relates to a charge transfer circuit for a plurality of series-connected energy storage cells with a DC / DC converter unit, a connection unit connected on the input side to the DC / DC converter unit, which is adapted to connect the DC / DC converter unit one after the other with pole terminals first energy storage cell and one of the first energy storage cell different second energy storage cell of the plurality of series-connected energy storage cells to electrically connect, as well as an output side electrically connected to the DC / DC converter unit energy buffer unit. The charge transfer circuit is set up such that an electrical connection between the intermediate energy storage unit and the pole terminals both for charging and for discharging the energy storage cells over the DC / DC converter unit and the connection unit takes place.

Die Energiezwischenspeichereinheit kann einen Kondensator umfassen, beispielsweise einen Doppelschichtkondensator. The intermediate energy storage unit may comprise a capacitor, for example a double-layer capacitor.

Alternativ oder zusätzlich kann die Energiezwischenspeichereinheit auch ein Batterieelement umfassen. Alternatively or additionally, the energy buffer unit may also comprise a battery element.

Allgemeiner kann die Energiezwischenspeichereinheit jede Vorrichtung umfassen, welche zur vorübergehenden Speicherung von Energie bzw. Ladung eingerichtet ist. Dazu zählt insbesondere auch ein elektrischer Motor, welcher als Schwungradspeicher betrieben sein kann. More generally, the intermediate energy storage unit may comprise any device that is configured to temporarily store energy or charge. This also includes, in particular, an electric motor, which can be operated as flywheel storage.

Die DC/DC-Wandlereinheit kann einen bidirektionalen DC/DC-Wandler und/oder einen bidirektionalen DC/DC-Inverswandler umfassen. The DC / DC converter unit may comprise a bidirectional DC / DC converter and / or a bidirectional DC / DC inverter converter.

Die DC/DC-Wandlereinheit kann in einer Ausführungsform der Erfindung eine galvanische Trennung der Eingangsspannung von der Ausgangsspannung ermöglichen. In anderen Ausführungsformen kann die DC/DC-Wandlereinheit ohne galvanische Trennung wandeln. The DC / DC converter unit, in one embodiment of the invention, may enable galvanic isolation of the input voltage from the output voltage. In other embodiments, the DC / DC converter unit may convert without galvanic isolation.

In einer bevorzugten Ausführungsform ist die Ladungsübertragungsschaltung dazu eingerichtet, elektrische Ladung von der ersten Energiespeicherzelle über die Anschlusseinheit und die DC/DC-Wandlereinheit an die Energiezwischenspeichereinheit zu übertragen. In a preferred embodiment, the charge transfer circuit is configured to transfer electrical charge from the first energy storage cell via the terminal unit and the DC / DC converter unit to the intermediate energy storage unit.

Vorzugsweise ist die Ladungsübertragungsschaltung dazu eingerichtet, elektrische Ladung von der Energiezwischenspeichereinheit über die DC/DC-Wandlereinheit und die Anschlusseinheit an die zweite Energiespeicherzelle zu übertragen. Preferably, the charge transfer circuit is configured to transfer electrical charge from the energy buffer unit to the second energy storage cell via the DC / DC converter unit and the terminal unit.

Dadurch wird mit den unter Bezug auf das erfindungsgemäße Verfahren vorangehend beschriebenen Vorteilen eine Energieübertragung bzw. Ladungsübertragung zwischen zwei beliebigen Energiespeicherzellen der Mehrzahl in Reihe geschalteter Energiespeicherzellen mit Umweg über die Energiezwischenspeichereinheit ermöglicht. As a result, with the advantages described above with reference to the method according to the invention, energy transfer or charge transfer between two arbitrary energy storage cells of the plurality of series-connected energy storage cells is made possible by way of the intermediate energy storage unit.

Die DC/DC-Wandlereinheit kann dazu elektrisch zwischen die Anschlusseinheit und die Energiezwischenspeichereinheit geschaltet sein. Dazu können insbesondere die Eingangsanschlüsse der DC/DC-Wandlereinheit mit der Anschlusseinheit verbunden sein und die Ausgangsanschlüsse der DC/DC-Wandlereinheit mit der Energiezwischenspeichereinheit verbunden sein. The DC / DC converter unit can for this purpose be connected electrically between the connection unit and the energy buffer unit. For this purpose, in particular, the input terminals of the DC / DC converter unit may be connected to the terminal unit and the output terminals of the DC / DC converter unit may be connected to the energy buffer unit.

In einer bevorzugten Ausführungsform umfasst die Anschlusseinheit einen DC-Bus mit einer ersten Busleitung und einer zweiten Busleitung, wobei die erste Busleitung mit einem ersten Eingangsanschluss der DC/DC-Wandlereinheit elektrisch verbunden oder verbindbar ist und die zweite Busleitung mit einem zweiten Eingangsanschluss der DC/DC-Wandlereinheit elektrisch verbunden oder verbindbar ist. In a preferred embodiment, the connection unit comprises a DC bus having a first bus line and a second bus line, wherein the first bus line is electrically connected or connectable to a first input terminal of the DC / DC converter unit and the second bus line is connected to a second input terminal of the DC / DC converter. DC converter unit is electrically connected or connectable.

Der DC-Bus ermöglicht einen Anschluss der Energiespeicherzellen der Reihe an die DC/DC-Wandlereinheit. The DC bus allows the energy storage cells of the series to be connected to the DC / DC converter unit.

In einer Weiterbildung der Erfindung umfasst die Anschlusseinheit eine Schaltermatrix mit einer Mehrzahl von Schaltelementen, wobei die Schaltermatrix zum selektiven Verbinden zweier Eingangsanschlüsse der DC/DC-Wandlereinheit mit den Polanschlüssen der Energiespeicherzellen eingerichtet ist.In one development of the invention, the connection unit comprises a switch matrix having a plurality of switching elements, wherein the switch matrix is set up for selectively connecting two input terminals of the DC / DC converter unit to the pole terminals of the energy storage cells.

Die Schaltermatrix erlaubt es, auf einfache Weise eine variabel schaltbare Verbindung der Eingangsanschlüsse bzw. Ausgangsanschlüsse des DC/DC-Wandlers mit den Polanschlüssen der Energiespeicherzellen herzustellen und dadurch den Ladungsausgleich zu ermöglichen. The switch matrix makes it possible to easily produce a variably switchable connection of the input connections or output connections of the DC / DC converter to the pole connections of the energy storage cells, thereby enabling charge equalization.

Insbesondere kann die Schaltermatrix dazu eingerichtet sein, mindestens einen Polanschluss zumindest einer Energiespeicherzelle selektiv mit der ersten Busleitung oder der zweiten Busleitung zu verbinden. In particular, the switch matrix may be configured to selectively connect at least one pole terminal of at least one energy storage cell to the first bus line or the second bus line.

Vorzugsweise ist jeder der Polanschlüsse jeder der Energiespeicherzellen über die Schaltermatrix selektiv mit jeder der Busleitungen verbindbar. Dies ermöglicht die größtmögliche Schaltflexibilität und den Ladungsaustausch zwischen zwei beliebigen Energiespeicherzellen des Energiespeicherzellen-Stacks über nur einen DC/DC-Wandler und die ausgangsseitig an den DC/DC-Wandler angeschlossene Energiezwischenspeichereinheit. Preferably, each of the pole terminals of each of the energy storage cells is selectively connectable to each of the bus lines via the switch matrix. This allows the greatest possible switching flexibility and the charge exchange between any two energy storage cells of the energy storage cell stack via only one DC / DC converter and the output side to the DC / DC converter connected energy buffer unit.

Die Schaltermatrix kann einen Stufenschalter und/oder eine Anordnung von Relais-Schaltelementen umfassen. The switch matrix may include a tap changer and / or an array of relay switching elements.

Alternativ oder zusätzlich kann die Schaltermatrix auch Halbleitertransistorelemente, insbesondere MOSFET-Transistoren, umfassen. Solche Halbleitertransistorelemente sind besonders verschleißarm und gewährleisten über eine lange Lebensdauer einen zuverlässigen Schaltbetrieb der Schaltermatrix. Alternatively or additionally, the switch matrix may also comprise semiconductor transistor elements, in particular MOSFET transistors. Such semiconductor transistor elements are particularly wear-resistant and ensure a reliable switching operation of the switch matrix over a long service life.

In einer Weiterbildung der vorgenannten Ausführungsformen sind die Sourceanschlüsse mehrerer Halbleitertransistorelemente miteinander verbunden und/oder die Drainanschlüsse mehrerer Halbleitertransistorelemente miteinander verbunden. In a further development of the aforementioned embodiments, the source terminals of a plurality of semiconductor transistor elements are connected to one another connected and / or the drain terminals of a plurality of semiconductor transistor elements connected together.

Eine solche Common-Source-Ausführung bzw. Common-Drain-Ausführung der Schaltermatrix ermöglicht das Zusammenfassen einer Vielzahl von Anschlüssen auf ein gemeinsames Ansteuerniveau, sodass sich die Ansteuerung der Schaltermatrix wesentlich vereinfacht und die Anzahl der erforderlichen Bauelemente minimiert wird. Such a common-source implementation of the switch matrix makes it possible to combine a multiplicity of connections to a common drive level, so that the control of the switch matrix is considerably simplified and the number of required components is minimized.

In einer bevorzugten Ausführungsform umfasst die Ladungsübertragungsschaltung eine Überwachungseinheit, welche dazu eingerichtet ist, eine elektrische Spannung und/oder eine elektrische Stromstärke an der Anschlusseinheit zu überwachen. In a preferred embodiment, the charge transfer circuit comprises a monitoring unit which is set up to monitor an electrical voltage and / or an electrical current intensity at the connection unit.

Vorzugsweise kann die Überwachungseinheit dazu eingerichtet sein, bei Überschreiten eines vorbestimmten Schwellwerts der elektrischen Spannung und/oder der elektrischen Stromstärke eine elektrische Verbindung zu unterbrechen.Preferably, the monitoring unit may be configured to interrupt an electrical connection when a predetermined threshold value of the electrical voltage and / or the electrical current intensity is exceeded.

Auf diese Weise lässt sich der Energiespeicherzellen-Stack bzw. die Ladungsübertragungsschaltung vor Kurzschlüssen schützen. In this way, the energy storage cell stack or the charge transfer circuit can be protected against short circuits.

In einer bevorzugten Ausführungsform ist die Überwachungseinheit dazu eingerichtet, eine elektrische Spannung und/oder eine elektrische Stromstärke an einem Schaltelement der Schaltermatrix zu überwachen und insbesondere vorzugsweise bei Überschreiten eines vorbestimmten Schwellwerts der elektrischen Spannung und/oder der elektrischen Stromstärke eine elektrische Verbindung zu unterbrechen.In a preferred embodiment, the monitoring unit is set up to monitor an electrical voltage and / or an electrical current intensity at a switching element of the switch matrix and in particular preferably to interrupt an electrical connection when a predetermined threshold value of the electrical voltage and / or the electric current intensity is exceeded.

Ist das Schaltelement ein Transistor, kann insbesondere dessen Drain-Strom überwacht werden. Dies kann direkt, beispielsweise bei sogenannten "Current-Sense MOSFETS", erfolgen oder indirekt über eine Messung der Drain-Source-Spannung.If the switching element is a transistor, in particular its drain current can be monitored. This can be done directly, for example in so-called "current-sense MOSFETs", or indirectly via a measurement of the drain-source voltage.

In einer bevorzugten Ausführungsform umfasst die Ladungsübertragungsschaltung eine Messvorrichtung zur Messung einer elektrischen Spannung zumindest eines Teils der Energiespeicherzellen, vorzugsweise sämtlicher Energiespeicherzellen. In a preferred embodiment, the charge transfer circuit comprises a measuring device for measuring an electrical voltage of at least part of the energy storage cells, preferably all energy storage cells.

Vorzugsweise ist die Messvorrichtung zur Messung einer zwischen zwei Busleitungen des DC-Bus anliegenden elektrischen Spannung angeschlossen. Damit lässt sich mit einer einzigen Messvorrichtung durch geeignetes Beschalten des DC-Bus, besonders vorzugsweise unter Verwendung einer erfindungsgemäßen Schaltermatrix, wahlweise eine Messung an einer ersten Energiespeicherzelle oder an einer zweiten Energiespeicherzelle der in Reihe geschalteten Energiespeicherzellen ausführen, besonders vorzugweise wahlweise an jeder der in Reihe geschalteten Energiespeicherzellen. Preferably, the measuring device is connected to measure an applied between two bus lines of the DC bus electrical voltage. In this way, with a single measuring device, by suitable connection of the DC bus, particularly preferably using a switch matrix according to the invention, optionally a measurement can be carried out on a first energy storage cell or on a second energy storage cell of the energy storage cells connected in series, particularly preferably on each of them in series switched energy storage cells.

In einer bevorzugten Ausführungsform umfasst die Ladungsübertragungsschaltung eine Steuervorrichtung zum Ermitteln einer Rangfolge einer Kapazität zumindest eines Teils der Energiespeicherzellen der Reihe und zum Ansteuern der Anschlusseinheit derart, dass Ladung selektiv von einer Energiespeicherzelle der Reihe an eine kapazitätsschwächere Energiespeicherzelle der Reihe übertragen wird, beispielsweise während des Entladevorgangs. In a preferred embodiment, the charge transfer circuit comprises a control device for determining a capacity of at least a portion of the energy storage cells of the series and for driving the connection unit such that charge is selectively transferred from one energy storage cell in series to a lower capacity energy storage cell of the series, for example during the discharge process ,

Alternativ kann die Anschlusseinheit derart angesteuert werden, dass Ladung selektiv von einer Energiespeicherzelle der Reihe an eine kapazitätsstärkere Energiespeicherzelle der Reihe übertragen wird, beispielsweise während eines Ladevorgangs, um kapazitätsschwächere Energiespeicherzellen vor unerwünschter Überladung zu schützen. Alternatively, the connection unit can be controlled in such a way that charge is selectively transmitted from one energy storage cell in series to a higher-capacity energy storage cell of the series, for example during a charging process, in order to protect lower-capacity energy storage cells from undesired overcharging.

Die Erfindung ermöglicht auch einen modularen Aufbau einer Ladungsübertragungsschaltung, bei welchem die in Reihe geschalteten Energiespeicherzellen in mehrere Gruppen aufgeteilt sind, wobei zwischen den Energiespeicherzellen jeder Gruppe ein Ladungsaustausch mittels einer DC/DC-Wandlereinheit und einer damit verbundenen Energiezwischenspeichereinheit erfolgt, wie vorangehend unter Bezug auf die Ausführungsformen der Erfindung beschrieben wurde. Die DC/DC-Wandlereinheiten der einzelnen Gruppen können miteinander über weitere DC/DC-Wandlereinheiten verbunden sein, um auch über die Gruppengrenzen hinweg einen Ladungsausgleich zwischen beliebigen Energiespeicherzellen zu ermöglichen. The invention also enables a modular construction of a charge transfer circuit, in which the series-connected energy storage cells are divided into several groups, wherein between the energy storage cells of each group, a charge exchange by means of a DC / DC converter unit and an associated energy buffer unit, as described above with reference to the embodiments of the invention has been described. The DC / DC converter units of the individual groups can be connected to one another via further DC / DC converter units in order to enable charge equalization between arbitrary energy storage cells even across the group boundaries.

In einer Konfiguration mit zwei Gruppen bezieht sich die Erfindung demzufolge auch auf eine Ladungsübertragungsschaltung für eine Mehrzahl in Reihe geschalteter Energiespeicherzellen mit einer ersten DC/DC-Wandlereinheit, einer mit der ersten DC/DC-Wandlereinheit ausgangsseitig elektrisch verbundenen ersten Energiezwischenspeichereinheit, einer zweiten DC/DC-Wandlereinheit sowie einer mit der zweiten DC/DC-Wandlereinheit ausgangsseitig elektrisch verbundenen zweiten Energiezwischenspeichereinheit. Die Ladungsübertragungseinheit umfasst ferner eine Anschlusseinheit, welche mit der ersten DC/DC-Wandlereinheit eingangsseitig verbunden ist und mit der zweiten DC/DC-Wandlereinheit eingangsseitig verbunden ist, wobei die Anschlusseinheit dazu eingerichtet ist, die erste DC/DC-Wandlereinheit nacheinander mit Polanschlüssen zweier beliebiger Energiespeicherzellen einer ersten Gruppe der Mehrzahl in Reihe geschalteter Energiespeicherzellen elektrisch zu verbinden und die zweite DC/DC-Wandlereinheit nacheinander mit Polanschlüssen zweier beliebiger Energiespeicherzellen einer zweiten Gruppe der Mehrzahl in Reihe geschalteter Energiespeicherzellen elektrisch zu verbinden. Die Ladungsübertragungsschaltung ist derart eingerichtet, dass die elektrische Verbindung zwischen der ersten bzw. der zweiten Energiezwischenspeichereinheit und den Polanschlüssen der ersten bzw. der zweiten Gruppe der Mehrzahl in Reihe geschalteter Energiespeicherzellen sowohl zum Laden als auch zum Entladen der Energiespeicherzellen über den ersten bzw. zweiten DC/DC-Wandler erfolgt. In a two-group configuration, the invention accordingly also relates to a charge transfer circuit for a plurality of series-connected energy storage cells having a first DC / DC converter unit, a first energy buffer unit electrically connected to the first DC / DC converter unit, a second DC / DC converter. DC converter unit and an output side electrically connected to the second DC / DC converter unit second energy buffer unit. The charge transfer unit further comprises a connection unit which is connected on the input side to the first DC / DC converter unit and is connected on the input side to the second DC / DC converter unit, wherein the connection unit is configured to connect the first DC / DC converter unit successively to pole connections of two any energy storage cells of a first group of the plurality of series-connected energy storage cells to electrically connect and the second DC / DC converter unit successively with Polanschlüssen two arbitrary Energy storage cells of a second group of the plurality of series-connected energy storage cells to electrically connect. The charge transfer circuit is configured such that the electrical connection between the first and the second energy buffer unit and the Polanschlüssen the first and the second group of the plurality of series-connected energy storage cells both for charging and discharging the energy storage cells via the first and second DC / DC converter takes place.

Die Ladungsübertragungsschaltung umfasst ferner eine dritte DC/DC-Wandlereinheit, welche die erste Energiezwischenspeichereinheit mit der zweiten Energiezwischenspeichereinheit elektrisch verbindet. The charge transfer circuit further comprises a third DC / DC converter unit electrically connecting the first energy buffer unit to the second energy buffer unit.

In einer bevorzugten Ausführungsform ist die dritte DC/DC-Wandlereinheit dazu eingerichtet, elektrische Ladung von der ersten Energiezwischenspeichereinheit an die zweite Energiezwischenspeichereinheit zu übertragen oder umgekehrt. In a preferred embodiment, the third DC / DC converter unit is configured to transmit electrical charge from the first energy buffer unit to the second energy buffer unit or vice versa.

Die erste, zweite und dritte DC/DC-Wandlereinheit kann jeweils eine Wandlereinheit mit den unter Bezugnahme auf die vorangehenden Ausführungsbeispiele beschriebenen Merkmalen sein. Ebenso kann die erste Energiezwischenspeichereinheit und die zweite Energiezwischenspeichereinheit eine Energiezwischenspeichereinheit mit den vorangehend beschriebenen Merkmalen sein. The first, second and third DC / DC converter units may each be a converter unit with the features described with reference to the preceding embodiments. Likewise, the first intermediate energy storage unit and the second intermediate energy storage unit may be an intermediate energy storage unit having the features described above.

Die Anschlusseinheit kann eine Anschlusseinheit mit den unter Bezugnahme auf die vorangehenden Ausführungsformen beschriebenen Merkmalen sein, insbesondere eine Schaltermatrix umfassen. The connection unit may be a connection unit with the features described with reference to the preceding embodiments, in particular comprising a switch matrix.

In einer alternativen modularen Konfiguration sind den Gruppen von Energiespeicherzellen jeweils entsprechende Anschlusseinheiten zugeordnet, und das Übertragen von Energie zwischen Energiespeicherzellen unterschiedlicher Gruppen erfolgt durch selektives elektrisches Verbinden der zugeordneten Anschlusseinheiten. In an alternative modular configuration, the groups of energy storage cells are each assigned corresponding connection units, and the transfer of energy between energy storage cells of different groups is effected by selectively electrically connecting the associated connection units.

In dieser Konfiguration kann auf eine zusätzliche DC/DC-Wandlereinheit zur Verbindung der Energiezwischenspeichereinheiten verzichtet werden, so dass die Ladungsübertragungsschaltung besonders kompakt und kostengünstig ist. In this configuration, an additional DC / DC converter unit for connecting the intermediate energy storage units can be dispensed with, so that the charge transfer circuit is particularly compact and inexpensive.

Nach diesem Aspekt bezieht sich die Erfindung auf eine Ladungsübertragungsschaltung für eine Mehrzahl in Reihe geschalteter Energiespeicherzellen mit einer ersten DC/DC-Wandlereinheit, einer mit der ersten DC/DC-Wandlereinheit ausgangsseitig elektrisch verbundenen ersten Energiezwischenspeichereinheit, einer zweiten DC/DC-Wandlereinheit, und einer mit der zweiten DC/DC-Wandlereinheit ausgangsseitig elektrisch verbundenen zweiten Energiezwischenspeichereinheit. Die Ladungsübertragungsschaltung umfasst ferner eine erste Anschlusseinheit, welche mit der ersten DC/DC-Wandlereinheit eingangsseitig verbunden ist, und eine zweite Anschlusseinheit, welche mit der zweiten DC/DC-Wandlereinheit eingangsseitig verbunden ist, wobei die erste Anschlusseinheit dazu eingerichtet ist, die erste DC/DC-Wandlereinheit nacheinander mit Polanschlüssen zweiter beliebiger Energiespeicherzellen einer ersten Gruppe der Mehrzahl in Reihe geschalteter Energiespeicherzellen elektrisch zu verbinden, und die zweite Anschlusseinheit dazu eingerichtet ist, die zweite DC/DC-Wandlereinheit nacheinander mit Polanschlüssen zweier beliebiger Energiespeicherzellen einer zweiten Gruppe der Mehrzahl in Reihe geschalteter Energiespeicherzellen elektrisch zu verbinden. Die Ladungsübertragungsschaltung ist derart eingerichtet, dass eine elektrische Verbindung zwischen der ersten beziehungsweise der zweiten Energiespeichereinheit und den Polanschlüssen der ersten beziehungsweise der zweiten Gruppe der Mehrzahl in Reihe geschalteter Energiespeicherzellen sowohl zum Laden als auch zum Entladen der Energiespeicherzellen über den ersten beziehungsweise den zweiten DC/DC-Wandler erfolgt. Ferner ist die Ladungsübertragungsschaltung dazu eingerichtet, die zweite Anschlusseinheit selektiv mit der ersten Anschlusseinheit elektrisch zu verbinden. In accordance with this aspect, the invention relates to a charge transfer circuit for a plurality of series connected energy storage cells having a first DC / DC converter unit, a first intermediate energy storage unit electrically connected to the first DC / DC converter unit, a second DC / DC converter unit, and a second intermediate energy storage unit electrically connected to the second DC / DC converter unit on the output side. The charge transfer circuit further includes a first terminal unit connected to the first DC / DC converter unit on the input side, and a second terminal unit connected to the second DC / DC converter unit on the input side, wherein the first terminal unit is configured to connect the first DC / DC converter unit successively to electrically connect pole terminals of any other energy storage cells of a first group of the plurality of series-connected energy storage cells, and the second terminal unit is adapted to the second DC / DC converter unit successively with Polanschlüssen two arbitrary energy storage cells of a second group of the plurality Row of switched energy storage cells to electrically connect. The charge transfer circuit is configured such that an electrical connection between the first and the second energy storage unit and the pole terminals of the first and the second group of the plurality of series-connected energy storage cells both for charging and discharging the energy storage cells via the first and the second DC / DC Converter takes place. Further, the charge transfer circuit is configured to selectively electrically connect the second terminal unit to the first terminal unit.

Die erste und die zweite Anschlusseinheit können Anschlusseinheiten mit den unter Bezugnahme auf die vorangehenden Ausführungsformen beschriebenen Merkmalen sein. Insbesondere können sie Schaltermatrizen und/oder DC-Busse umfassen. The first and second terminal units may be terminal units having the features described with reference to the previous embodiments. In particular, they may include switch matrices and / or DC buses.

Das selektive elektrische Verbinden der zweiten Anschlusseinheit mit der ersten Anschlusseinheit kann vorteilhafterweise erfolgen, indem die DC-Busse der ersten und der zweiten Anschlusseinheit selektiv über die Schaltermatrizen miteinander verbunden werden. The selective electrical connection of the second connection unit to the first connection unit can advantageously be carried out by selectively connecting the DC buses of the first and the second connection unit to one another via the switch matrices.

Beschreibung bevorzugter AusführungsformenDescription of preferred embodiments

Die Merkmale und zahlreichen Vorteile des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Ladungsübertragung und der erfindungsgemäßen Ladungsübertragungsschaltung lassen sich am besten anhand einer detaillierten Beschreibungen der Zeichnungen verstehen, in denen:The features and numerous advantages of the charge transfer method of the invention and the charge transfer circuit of the present invention can best be understood by reference to a detailed description of the drawings, in which:

1 ein Blockschaltbild einer Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Ladungsübertragungsschaltung in einer ersten Schalterstellung zeigt; 1 shows a block diagram of an embodiment of a charge transfer circuit according to the invention in a first switch position;

2a ein Blockschaltbild eines DC/DC-Wandlers, wie er in einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Ladungsübertragungsschaltung verwendet werden kann, zeigt; 2a a block diagram of a DC / DC converter, as in one embodiment of the The charge transfer circuit according to the invention can be used;

2b ein Blockschaltbild eines DC/DC-Wandlers gemäß einer alternativen Ausführung der Erfindung zeigt; 2 B shows a block diagram of a DC / DC converter according to an alternative embodiment of the invention;

3 den Aufbau einer Schaltermatrix mit MOSFET-Transistoren in Common-Drain-Anordnung zeigt; 3 shows the construction of a switch matrix with MOSFET transistors in common-drain arrangement;

4 ein Blockschaltbild mit den Komponenten der Ladungsübertragungsschaltung und ihrer Ansteuerung gemäß einer Ausführungsform der Erfindung zeigt; 4 shows a block diagram with the components of the charge transfer circuit and its drive according to an embodiment of the invention;

5 ein Prinzipschaltbild eines DC/DC-Wandlers mit angeschlossener Messtechnik gemäß einer Ausführungsform der Erfindung zeigt; 5 shows a schematic diagram of a DC / DC converter with connected measurement technology according to an embodiment of the invention;

6a eine Konfiguration zur Ansteuerung und Überwachung der Schaltermatrix der 3 gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung zeigt; 6a a configuration for controlling and monitoring the switch matrix of 3 according to a first embodiment of the invention;

6b eine Konfiguration zur Ansteuerung und Überwachung der Schaltermatrix der 3 gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung zeigt; 6b a configuration for controlling and monitoring the switch matrix of 3 according to a second embodiment of the invention;

6c eine Konfiguration zur Ansteuerung und Überwachung der Schaltermatrix der 3 gemäß einer dritten Ausführungsform der Erfindung zeigt; 6c a configuration for controlling and monitoring the switch matrix of 3 according to a third embodiment of the invention;

6d eine Konfiguration zur Ansteuerung und Überwachung der Schaltermatrix der 3 gemäß einer vierten Ausführungsform der Erfindung zeigt; 6d a configuration for controlling and monitoring the switch matrix of 3 according to a fourth embodiment of the invention;

7 ein Blockschaltbild einer modular aufgebauten Ladungsübertragungsschaltung gemäß einer Ausführungsform der Erfindung zeigt; und 7 shows a block diagram of a modular charge transfer circuit according to an embodiment of the invention; and

8 ein Blockschaltbild einer alternativen modular aufgebauten Ladungsübertragungsschaltung gemäß einer Ausführungsform der Erfindung zeigt 8th a block diagram of an alternative modular charge transfer circuit according to an embodiment of the invention shows

1 zeigt eine Ladungsübertragungsschaltung 10, welche an einen Batterie-Stack 12 gekoppelt ist, in schematischer Darstellung. Der gezeigte Batterie-Stack 12 umfasst beispielhaft vier in Reihe geschaltete Batterien 14 ₁, 14 ₂, 14 ₃, 14 ₄. Grundsätzlich kann der Batterie-Stack 12 eine beliebige Anzahl von in Reihe geschalteten Batterien umfassen. Der Batterie-Stack 12 muss nicht alleingestellt sein, sondern kann beispielsweise ein Teilabschnitt eines größeren Batterie-Stacks sein oder durch eine Teilmenge von Batteriezellen eines größeren Batterie-Stacks definiert sein. 1 shows a charge transfer circuit 10 which is connected to a battery stack 12 is coupled, in a schematic representation. The battery stack shown 12 exemplifies four series connected batteries 14 ₁ , 14 ₂ , 14 ₃ , 14 ₄ . Basically, the battery stack can 12 include any number of batteries connected in series. The battery stack 12 It does not have to be solitary, but may, for example, be a subsection of a larger battery stack or defined by a subset of battery cells of a larger battery stack.

Die gezeigte Ladungsübertragungsschaltung ist dreigeteilt und umfasst einen DC/DC-Wandler 16, welcher eingangsseitig über Eingangsanschlüsse 18 ₁, 18 ₂ mit einer Anschlusseinheit 20 und ausgangsseitig über Ausgangsanschlüsse 22 ₁, 22 ₂ mit einer Energiezwischenspeichereinheit 24 verbunden ist. The charge transfer circuit shown is in three parts and comprises a DC / DC converter 16 , which input side via input terminals 18 ₁ , 18 ₂ with a connection unit 20 and output side via output terminals 22 ₁ , 22 ₂ with an intermediate energy storage unit 24 connected is.

Die Anschlusseinheit 20 dient der selektiven Ankopplung des DC/DC-Wandlers 16 an die Batteriezellen 14 ₁ bis 14 ₄ des Batterie-Stacks 12 und umfasst in der gezeigten Darstellung einen DC-Bus 26 mit zwei Bus-Leitungen 28 ₁, 28 ₂ sowie eine Schaltermatrix 30. Die Bus-Leitungen 28 ₁, 28 ₂ des DC-Bus 26 sind mit den Eingangsanschlüssen 18 ₁ bzw. 18 ₂ des DC/DC-Wandlers 16 verbunden.The connection unit 20 is used for selective coupling of the DC / DC converter 16 to the battery cells 14 ₁ to 14 _{4 of} the battery stack 12 and in the illustration shown comprises a DC bus 26 with two bus lines 28 ₁ , 28 ₂ and a switch matrix 30 , The bus lines 28 ₁ , 28 _{2 of} the DC bus 26 are with the input terminals 18 ₁ or 18 _{2 of} the DC / DC converter 16 connected.

Die gezeigte Schaltermatrix 30 umfasst fünf Schaltelemente 32 ₁, 32 ₂, 32 ₃, 32 ₄, 32 ₅, wobei das Schaltelement 32 _x jeweils mit einem korrespondierenden Polanschluss 34 _x des Batterie-Stacks 12 elektrisch verbunden ist. Das Schaltelement 32 ₁ ist in der gezeigten Darstellung das erste bzw. oberste Schaltelement des Batterie-Stacks 12. Das fünfte Schaltelement 32 ₅ ist das letzte bzw. unterste Schaltelement des Batterie-Stacks 12. Die Polanschlüsse 34 ₁, 34 ₂, 34 ₃, 34 ₄ sind den Batteriezellen 14 ₁, 14 ₂, 14 ₃ bzw. 14 ₄ jeweils vorgeschaltet, wohingegen der Polanschluss 34 ₅ der letzten Batteriezelle 14 ₄ nachgeschaltet ist, sodass jeder der Polanschlüsse mit Ausnahme des ersten Polanschlusses 34 ₁ und des letzten Polanschlusses 34 ₅ zwischen zwei benachbarten Batteriezellen des Batterie-Stacks 12 angeordnet ist. Allgemein umfasst eine Schaltermatrix 30 zum Anschluss an einen Batterie-Stack mit n Batteriezellen n+1 Schaltelemente (zur Verbindung mit n+1 Polanschlüssen). The switch matrix shown 30 includes five switching elements 32 ₁ , 32 ₂ , 32 ₃ , 32 ₄ , 32 ₅ , wherein the switching element 32 _x each with a corresponding pole connection 34 _{x of} the battery stack 12 electrically connected. The switching element 32 ₁ is the first or uppermost switching element of the battery stack in the illustration shown 12 , The fifth switching element 32 ₅ is the last or lowest switching element of the battery stack 12 , The pole connections 34 ₁ , 34 ₂ , 34 ₃ , 34 ₄ are the battery cells 14 ₁ , 14 ₂ , 14 ₃ or 14 ₄ respectively upstream, whereas the pole terminal 34 _{5 of} the last battery cell 14 _{4 is} connected so that each of the pole terminals except for the first pole terminal 34 ₁ and the last pole connection 34 ₅ between two adjacent battery cells of the battery stack 12 is arranged. Generally includes a switch matrix 30 For connection to a battery stack with n battery cells n + 1 switching elements (for connection to n + 1 pole terminals).

Über das Schaltelement 32 ₁ ist der zugehörige Polanschluss 34 ₁ durch Wahl der Schalterstellung selektiv mit jeder der beiden Busleitungen 28 ₁, 28 ₂verbindbar. Zusätzlich weist das Schaltelement 30 ₁ noch eine weitere Schalterstellung auf, in der der Polanschluss 34 ₁ von dem DC-Bus 26 isoliert ist. Die übrigen Schaltelemente 32 ₂, 32 ₃, 32 ₄, 32 ₅ sind entsprechend ausgebildet.About the switching element 32 ₁ is the associated pole connection 34 ₁ by selecting the switch position selectively with each of the two bus lines 28 ₁ , 28 ₂ connectable. In addition, the switching element 30 ₁ still another switch position, in which the pole connection 34 ₁ from the DC bus 26 is isolated. The other switching elements 32 ₂ , 32 ₃ , 32 ₄ , 32 ₅ are formed accordingly.

Im Blockschaltbild der 1 sind die Schaltelemente 32 ₁ bis 32 ₅ schematisch als Stufenschalter dargestellt. Die Erfindung ist jedoch nicht auf solche Stufenschalter beschränkt; bevorzugte Ausführungsformen der Schaltelemente werden nachfolgend mit Bezug auf die 3 und 6a bis 6d in weiteren Einzelheiten beschrieben. In the block diagram of 1 are the switching elements 32 ₁ to 32 ₅ schematically illustrated as a tap changer. However, the invention is not limited to such tap changer; Preferred embodiments of the switching elements will be described below with reference to FIGS 3 and 6a to 6d described in further detail.

Der DC/DC-Wandler 16 ist elektrisch zwischen die Anschlusseinheit 20 und die Energiezwischenspeichereinheit 24 geschaltet. Im Rahmen der vorliegenden Erfindung können unterschiedliche DC/DC-Wandler verwendet werden, sowohl mit als auch ohne Potenzialtrennung. 2a ist ein schematisches Schaltbild eines Zweiquadrantenstellers, wie er im Rahmen der vorliegenden Erfindung als DC/DC-Wandler 16 eingesetzt werden kann. Die auf der einen Seite anliegende Spannung U1 wird mittels des Zweiquadrantenstellers in die Spannung U2 der anderen Seite umgewandelt oder umgekehrt. Als bidirektionaler Wandler kann der Zweiquadrantensteller seinen Energie- bzw. Ladungstransport in beide Richtungen ermöglichen, d.h. sowohl von der Seite, an welcher die Spannung U1 anliegt, an die Seite, an welcher die Spannung U2 anliegt, als auch umgekehrt. The DC / DC converter 16 is electrically connected between the terminal unit 20 and the intermediate energy storage unit 24 connected. As part of the Various DC / DC converters can be used in the present invention, both with and without electrical isolation. 2a is a schematic diagram of a two-quadrant, as in the context of the present invention as a DC / DC converter 16 can be used. The applied voltage U1 on the one hand is converted by means of the two-quadrant controller in the voltage U2 of the other side or vice versa. As a bidirectional converter, the two-quadrant controller can enable its energy or charge transport in both directions, ie both from the side against which the voltage U1 is applied, to the side at which the voltage U2 is applied, and vice versa.

Eine alternative Ausführung eines bidirektionalen DC/DC-Wandlers, welcher im Rahmen der vorliegenden Erfindung verwendet werden kann, ist der in 2b gezeigte Inverswandler. Er arbeitet grundsätzlich ähnlich wie der in 2a gezeigte Zweiquadrantensteller ohne galvanische Trennung, überführt jedoch eine positive Eingangsspannung U1 in eine negative Ausgangsspannung U2 oder umgekehrt. An alternative embodiment of a bidirectional DC / DC converter which can be used in the context of the present invention is that in 2 B Inverse converter shown. He works basically similar to the one in 2a shown two-quadrant controller without galvanic isolation, but converts a positive input voltage U1 into a negative output voltage U2 or vice versa.

Die Arbeitsweise solcher DC/DC-Wandler 16 ist aus dem Stand der Technik grundsätzlich bekannt, sodass hier auf eine detaillierte Beschreibung verzichtet werden kann. The operation of such DC / DC converter 16 is basically known from the prior art, so that a detailed description can be dispensed with here.

Als Energiezwischenspeichereinheit 24 kann jedes System verwendet werden, welches Ladung oder Energie vorübergehend speichern kann. Die Energiezwischenspeichereinheit 24 kann beispielsweise als Doppelschichtkondensator oder als Batterie ausgebildet sein. Für größere Leistungen kann auch ein elektrischer Antrieb als Schwungradspeicher verwendet werden. As energy buffer unit 24 Any system that can temporarily store charge or energy can be used. The energy buffer unit 24 may be formed for example as a double-layer capacitor or as a battery. For larger outputs, an electric drive can be used as flywheel storage.

(i) Ladungsübertragung(i) charge transfer

Die in 1 gezeigte Schaltungskonfiguration ermöglicht die Ladungsübertragung in beide Richtungen zwischen zwei beliebigen Batteriezellen des Batterie-Stacks 12 über den DC/DC-Wandler 16 und die Energiezwischenspeichereinheit 24. Dazu wird über die Anschlusseinheit 20 zunächst die Quellbatterie, welcher Ladung bzw. Energie entnommen werden soll, eingangsseitig mit dem DC/DC-Wandler 16 verbunden und Energie bzw. Ladung in die Energiezwischenspeichereinheit 24 übertragen. Anschließend wird die Quellbatterie mittels der Anschlusseinheit 20 von dem DC/DC-Wandler 16 abgekoppelt und in einem nachfolgenden Schritt wird die Senken-Batterie, welcher Ladung bzw. Energie zugeführt werden soll, über die Anschlusseinheit 20 an den DC/DC-Wandler 16 angekoppelt. Die Übertragung von Ladung bzw. Energie an die Senken-Batterie erfolgt dann in umgekehrter Richtung von der Energiezwischenspeichereinheit 24 über den DC/DC-Wandler 16 und die Anschlusseinheit 20. In the 1 shown circuit configuration allows the charge transfer in both directions between any two battery cells of the battery stack 12 over the DC / DC converter 16 and the intermediate energy storage unit 24 , This is done via the connection unit 20 First, the source battery, which charge or energy to be taken, the input side with the DC / DC converter 16 connected and energy or charge in the intermediate energy storage unit 24 transfer. Subsequently, the source battery by means of the connection unit 20 from the DC / DC converter 16 uncoupled and in a subsequent step, the sink battery, which charge or energy is to be supplied, via the connection unit 20 to the DC / DC converter 16 coupled. The transfer of charge or energy to the drain battery then takes place in the reverse direction of the intermediate energy storage unit 24 over the DC / DC converter 16 and the connection unit 20 ,

1 zeigt exemplarisch eine Konfiguration, bei welcher die zweite Batteriezelle 14 ₂ an den DC/DC-Wandler 16 angeschlossen ist. Dazu ist der Polanschluss 34 ₂ über das zweite Schaltelement 32 ₂ mit der ersten Bus-Leitung 28 ₁ des DC-Bus 26 verbunden und der dritte Polanschluss 34 ₃ über das dritte Schaltelement 32 ₃ mit der zweiten Bus-Leitung 28 ₂ des DC-Bus 26 verbunden. Elektrische Ladung wird auf diese Weise von der zweiten Batteriezelle 14 ₂ über den DC/DC-Wandler 16 in die Energiezwischenspeichereinheit 24 übertragen. 1 shows an example of a configuration in which the second battery cell 14 ₂ to the DC / DC converter 16 connected. This is the pole connection 34 ₂ via the second switching element 32 ₂ with the first bus line 28 _{1 of} the DC bus 26 connected and the third pole connection 34 ₃ via the third switching element 32 ₃ with the second bus line 28 _{2 of} the DC bus 26 connected. Electric charge is in this way from the second battery cell 14 ₂ via the DC / DC converter 16 into the intermediate energy storage unit 24 transfer.

Von dort kann Energie beispielsweise an die vierte Batteriezelle 14 ₄ übertragen werden, indem der vierte Polanschluss 34 ₄ über das vierte Schaltelement 32 ₄ mit der ersten Busleitung 28 ₁ des DC-Bus 26 verbunden wird und der fünfte Polanschluss 34 ₅ über das fünfte Schaltelement 32 ₅ mit der zweiten Busleitung 28 ₂des DC-Bus 26 verbunden wird (in 1 nicht gezeigt). Die übrigen Batteriezellen 14 ₁, 14 ₂, 14 ₃ sind dann vom DC-Bus 26 getrennt. From there, for example, energy can be sent to the fourth battery cell 14 _{4 are} transmitted by the fourth pole terminal 34 ₄ via the fourth switching element 32 ₄ with the first bus line 28 _{1 of} the DC bus 26 is connected and the fifth pole connection 34 ₅ via the fifth switching element 32 ₅ with the second bus line 28 _{2 of} the DC bus 26 is connected (in 1 Not shown). The remaining battery cells 14 ₁ , 14 ₂ , 14 ₃ are then from the DC bus 26 separated.

Damit der erfindungsgemäßen Ladungsübertragungsschaltung 10 zum Ladungsausgleich jeweils einzelne Batteriezellen mit der Energiezwischenspeichereinheit 24 elektrisch zusammengeschaltet werden können, sind die auftretenden Spannungsdifferenzen verhältnismäßig gering, sodass sowohl der DC/DC-Wandel 16 selbst als auch die Messgeräte zur Spannungs- und/oder Strommessung in einem Niederspannungs-Design ausgeführt werden können. Dies setzt nicht nur die Herstellungskosten herab, sondern erlaubt auch eine präzisere Schaltbarkeit und eine genauere Messung von Spannung und/oder Stromstärke. Thus, the charge transfer circuit according to the invention 10 for charge equalization in each case individual battery cells with the energy buffer unit 24 can be electrically interconnected, the voltage differences that occur are relatively small, so that both the DC / DC change 16 even when the measuring devices for voltage and / or current measurement in a low-voltage design can be performed. This not only reduces manufacturing costs, but also allows for more precise switchability and more accurate measurement of voltage and / or current.

Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Schaltungskonfiguration liegt darin, dass die Kombination der Schaltermatrix 30 mit dem DC-Bus 26 den Ladungsausgleich zwischen zwei beliebigen Batteriezellen des Batterie-Stacks 12 über die Energiezwischenspeichereinheit 24 mittels nur eines einzigen DC/DC-Wandlers 16 ermöglicht. Dadurch ergibt sich ein verbesserter Wirkungsgrad. Gleichzeitig kann die Ladungsübertragungsschaltung besonders kostengünstig verwirklicht werden. Another advantage of the circuit configuration according to the invention is that the combination of the switch matrix 30 with the DC bus 26 the charge balance between any two battery cells of the battery stack 12 via the intermediate energy storage unit 24 using only a single DC / DC converter 16 allows. This results in an improved efficiency. At the same time, the charge transfer circuit can be realized particularly inexpensively.

Die Kombination von DC/DC-Wandler 16 und Energiezwischenspeichereinheit 24 erlaubt eine vergleichsweise einfache Ausgestaltung der Anschlusseinheit 20, bei welcher lediglich sicherzustellen ist, dass jede der Batteriezellen 14 ₁ bis 14 ₄ mit den Eingangsanschlüssen 18 ₁, 18 ₂ des DC/DC-Wandlers selektiv verbunden werden kann. Die Anschlusseinheit 20 kommt deshalb mit verhältnismäßig wenigen passiven und aktiven Bauelementen aus, sodass die erfindungsgemäße Schaltung verhältnismäßig einfach und kostengünstig hergestellt werden kann und weniger störanfällig ist. The combination of DC / DC converter 16 and energy buffer unit 24 allows a comparatively simple embodiment of the connection unit 20 in which it is only necessary to ensure that each of the battery cells 14 ₁ to 14 ₄ with the input terminals 18 ₁ , 18 _{2 of} the DC / DC converter can be selectively connected. The connection unit 20 Therefore, it comes with relatively few passive and active components, so that the circuit according to the invention relatively simple and inexpensive to manufacture and less prone to failure.

Die Ladungsübertragung unter Verwendung der Energiezwischenspeichereinheit muss nicht notwendigerweise stets zwischen zwei Batteriezellen erfolgen. Es kann auch zunächst elektrische Ladung sukzessive von mehreren Batteriezellen der Mehrzahl in Reihe geschalteter Batteriezellen über die DC/DC-Wandlereinheit an die Energiezwischenspeichereinheit übertragen werden. The charge transfer using the energy buffer unit does not necessarily always occur between two battery cells. It is also initially electrical charge can be successively transferred from a plurality of battery cells of the plurality of series-connected battery cells via the DC / DC converter unit to the intermediate energy storage unit.

Ebenso kann die in der Energiezwischenspeichereinheit gespeicherte Ladung über die DC/DC-Wandlereinheit an mehrere Batteriezellen übertragen werden. Dazu kann die Energiezwischenspeichereinheit über die DC/DC-Wandlereinheit sukzessive mit den Batteriezellen, an welche Ladung übertragen werden soll, elektrisch verbunden werden. Likewise, the charge stored in the intermediate energy storage unit can be transferred to a plurality of battery cells via the DC / DC converter unit. For this purpose, the intermediate energy storage unit can be electrically connected via the DC / DC converter unit to the battery cells to which charge is to be transferred.

(ii) Schaltermatrix(ii) switch matrix

Ein Beispiel einer Anschlusseinheit 20 mit einer Schaltermatrix 30, welche MOSFET-Transistoren umfasst, wird nachfolgend unter Bezugnahme auf 3 beschrieben. Solche Halbleitertransistorelemente unterliegen keinem mechanischen Verschleiß und lassen sich besonders schnell umschalten, sodass die Schaltermatrix 30 nahezu verzögerungsfrei arbeitet. Die Durchlassspannung ist bei Niedervolt-MOSFET-Transistoren vernachlässigbar gering, sodass sich ein hoher Wirkungsgrad der Gesamtschaltung ergibt. An example of a connection unit 20 with a switch matrix 30 which comprises MOSFET transistors will be described below with reference to FIG 3 described. Such semiconductor transistor elements are not subject to mechanical wear and can be switched over very quickly, so that the switch matrix 30 works almost instantaneously. The forward voltage is negligible in low-voltage MOSFET transistors, resulting in a high efficiency of the overall circuit.

3 zeigt vier Schaltelemente 32 ₁ bis 32 ₄, welche mit den Polanschlüssen 34 ₁ bis 34 ₄ verbunden sind. Das mit dem fünften Polanschluss 34 ₅ verbundene Schaltelement ist in 3 aus Gründen der Übersichtlichkeit nicht gezeigt. 3 shows four switching elements 32 ₁ to 32 ₄ , which with the Polanschlüssen 34 ₁ to 34 _{4 are} connected. That with the fifth pole connection 34 ₅ connected switching element is in 3 not shown for reasons of clarity.

Die Schaltelemente 32 ₁ bis 32 ₄ sind in der in 3 gezeigten Konfiguration identisch aufgebaut, sodass im Folgenden nur das erste Schaltelement 32 ₁ in weiteren Einzelheiten beschrieben wird. The switching elements 32 ₁ to 32 ₄ are in the in 3 configuration shown identical, so that in the following only the first switching element 32 _{1 will be described} in more detail.

Das erste Schaltelement 32 ₁ umfasst einen ersten Leitungszweig, welcher den ersten Polanschluss 34 ₁ mit der ersten Bus-Leitung 28 ₁ verbindet und zwei Transistorelemente T_11p und T_12p umfasst. Das erste Schaltelement 32 ₁ umfasst ferner einen zum ersten Leitungszweig parallelen zweiten Leitungszweig, welcher den Polanschluss 34 ₁ mit der zweiten Bus-Leitung 28 ₂ verbindet und zwei Transistorelemente T_11n und T_12n umfasst. In jedem der Zweige sind die Transistorelemente derart in Reihe geschaltet, dass ihre Drainanschlüsse miteinander verbunden sind (sogenannte Common-Drain-Anordnung). Beispielsweise ist im ersten Zweig des Schaltelements 32 ₁ der Drainanschluss des Transistorelements T_11p mit dem Drainanschluss des Transistorelements T_12p verbunden, und entsprechend im zweiten Zweig. Indem die Transistorelemente in jedem Zweig gegeneinander geschaltet sind, lässt sich der Ladungsfluss innerhalb der Zweige durch geeignete Ansteuerung der Gate-Elektroden in beide Richtungen sperren. The first switching element 32 ₁ includes a first leg which connects the first terminal 34 ₁ with the first bus line 28 ₁ and comprises two transistor elements T _11p and T _12p . The first switching element 32 ₁ further comprises a second line branch, parallel to the first line branch, which connects the pole connection 34 ₁ with the second bus line 28 ₂ and comprises two transistor elements T _11n and T _12n . In each of the branches, the transistor elements are connected in series in such a way that their drain connections are connected to one another (so-called common-drain arrangement). For example, in the first branch of the switching element 32 _1, the drain terminal of the transistor element T _{11p is} connected to the drain terminal of the transistor element T _12p , and correspondingly in the second branch. By the transistor elements are connected in each branch against each other, the flow of charge can be locked within the branches by suitable control of the gate electrodes in both directions.

Wird keiner der MOSFET-Transistoren des Schaltelements 32 ₁gateseitig angesteuert, ist der Polanschluss 34 ₁ vom DC-Bus 26 vollständig getrennt. Eine leitfähige Verbindung zum DC-Bus 26 wird durch Ansteuern der betreffenden Transistoren erreicht. Beispielsweise kann durch Ansteuern der Gate-Anschlüsse der Transistorelemente T_11p und T_12p eine Verbindung des Polanschlusses 34 ₁ mit dem Eingangsanschluss 18 ₁ des DC/DC-Wandlers 16 über die erste Busleitung 28 ₁ hergestellt werden, und entsprechend für die übrigen Transistorelemente. Will none of the MOSFET transistors of the switching element 32 ₁ gate side driven, is the pole terminal 34 ₁ from the DC bus 26 completely separated. A conductive connection to the DC bus 26 is achieved by driving the respective transistors. For example, by driving the gate terminals of the transistor elements T _11p and T _12p, a connection of the pole terminal 34 ₁ with the input connector 18 _{1 of} the DC / DC converter 16 over the first bus line 28 _{1 are} produced, and accordingly for the other transistor elements.

Alternativ zu der in 3 gezeigten Common-Drain-Konfiguration ist auch eine Common-Source-Konfiguration möglich, in welcher die Source- und Drainanschlüsse aller Transistorelemente der Konfiguration vertauscht sind. Alternatively to the in 3 In the common-drain configuration shown, a common-source configuration is also possible in which the source and drain terminals of all transistor elements of the configuration are reversed.

(iii) Ansteuerung und Messung(iii) control and measurement

4 zeigt schematisch eine Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Ladungsübertragungsschaltung 10 samt Messvorrichtungen und Ansteuerung. Die vorangehend beschriebene Kette aus Batterie-Stack 12, Anschlusseinheit 20, DC/DC-Wandler 16 und Energiezwischenspeichereinheit 24 ist in 4 in der unteren Reihe gezeigt. Eine Messeinheit 36 überwacht den Ladezustand der Batteriezellen 14 ₁ bis 14 ₄ des Batterie-Stacks 12. In Abhängigkeit von den erfassten Messwerten, welche an eine Steuerungseinheit 38 übermittelt werden, kann eine erste Batteriezelle identifiziert werden, welche kapazitätsschwach ist und gestützt werden soll, und eine zweite Batteriezelle identifiziert werden, welche die erste Batteriezelle stützen soll. Die Steuerungseinheit 38 steuert die Anschlusseinheit 20 und den DC/DC-Wandler 16 entsprechend an, um Ladung von der zweiten Batteriezelle über die Anschlusseinheit 20 und den DC/DC-Wandler 16 in die Energiezwischenspeichereinheit 24 zu übertragen. Über eine Verbindungseinheit 40 kann die elektrische Verbindung zwischen dem DC/DC-Wandler 16 und der Energiezwischenspeichereinheit 24 von der Steuerungseinheit 38 selektiv aktiviert oder deaktiviert werden. 4 schematically shows an embodiment of a charge transfer circuit according to the invention 10 including measuring devices and control. The previously described chain of battery stack 12 , Connection unit 20 , DC / DC converter 16 and energy buffer unit 24 is in 4 shown in the bottom row. A measuring unit 36 monitors the state of charge of the battery cells 14 ₁ to 14 _{4 of} the battery stack 12 , Depending on the acquired measured values sent to a control unit 38 can be communicated, a first battery cell can be identified, which is weak in capacity and should be supported, and a second battery cell to be identified, which is to support the first battery cell. The control unit 38 controls the connection unit 20 and the DC / DC converter 16 according to charge from the second battery cell via the terminal unit 20 and the DC / DC converter 16 into the intermediate energy storage unit 24 transferred to. Via a connection unit 40 can be the electrical connection between the DC / DC converter 16 and the intermediate energy storage unit 24 from the control unit 38 selectively activated or deactivated.

In einem nachfolgenden zweiten Schritt aktiviert die Steuerungseinheit 38 die Anschlusseinheit 20, um die Verbindung zwischen der zweiten Batteriezelle des Batterie-Stacks 12 und dem DC/DC-Wandler 16 zu trennen und eine Verbindung zwischen der zu unterstützenden ersten Batteriezelle des Batterie-Stacks 12 und dem DC/DC-Wandler 16 herzustellen. Die Steuerungseinheit 38 aktiviert nachfolgend die Verbindungseinheit 40 und den DC/DC-Wandler 16, um einen Energiefluss zwischen der Energiezwischenspeichereinheit 24 und der ersten Batteriezelle des Batterie-Stacks 12 zu ermöglichen. Auf diese Weise wird die erste Batteriezelle des Batterie-Stacks 12 über den Umweg der Energiezwischenspeichereinheit 24 von der zweiten Batteriezelle geladen. In a subsequent second step, the control unit activates 38 the connection unit 20 to the connection between the second battery cell of the battery stack 12 and the DC / DC converter 16 to disconnect and a connection between the first battery cell to be supported of the battery stack 12 and the DC / DC converter 16 manufacture. The control unit 38 subsequently activates the connection unit 40 and the DC / DC converter 16 to a flow of energy between the energy buffer unit 24 and the first battery cell of the battery stack 12 to enable. In this way, the first battery cell of the battery stack 12 via the detour of the energy buffer unit 24 charged by the second battery cell.

4 zeigt ferner eine weitere optionale Messeinheit 42, welche den Energiezustand bzw. Ladezustand der Energiezwischenspeichereinheit 24 überwacht und die Messwerte an die Steuerungseinheit 38 übermittelt. 4 further shows another optional measuring unit 42 indicating the energy state or state of charge of the energy buffer unit 24 monitors and the measured values to the control unit 38 transmitted.

Die von den Messeinheiten 36 und 42 ermittelten Messwerte und Ladezustände können in einer Anzeigeeinheit 44, welche über eine Verbindungsleitung mit der Steuerungseinheit 38 verbunden ist, einem Nutzer angezeigt werden, ggf. zusammen mit weiteren von der Steuerungseinheit 38 bereitgestellten Informationen.The of the measuring units 36 and 42 Measured values and states of charge can be displayed in a display unit 44 , which via a connection line with the control unit 38 is displayed to a user, possibly together with others from the control unit 38 provided information.

Die Messung des Ladezustands der Batterien des Batterie-Stacks 12 mittels der Messeinheit 36 kann beispielsweise durch Messung der Spannung an den einzelnen Batteriezellen erfolgen. Dazu können die einzelnen Zellen über die Anschlusseinheit 20, beispielsweise eine Schaltermatrix 30, sequenziell mit dem DC/DC-Wandler 16 verbunden werden. Der DC/DC-Wandler 16 kann dabei im Leerlauf operieren. Alternativ kann der DC/DC-Wandler 16 Belastungssequenzen für eine Batteriezelle ausführen, um den Ladezustand zu ermitteln. In einem solchen Belastungstest wird die entsprechende Batteriezelle etwas geladen und dann wieder entladen. Aus dem Einbruch der Spannung an der Zelle bei Belastung mit einem vorbestimmten Strom kann auf den Ladezustand rückgeschlossen werden. The measurement of the state of charge of the batteries of the battery stack 12 by means of the measuring unit 36 can be done for example by measuring the voltage across the individual battery cells. For this purpose, the individual cells can be connected via the connection unit 20 , For example, a switch matrix 30 , sequentially with the DC / DC converter 16 get connected. The DC / DC converter 16 can operate at idle. Alternatively, the DC / DC converter 16 Perform load sequences for a battery cell to determine the state of charge. In such a stress test, the corresponding battery cell is slightly charged and then discharged again. From the collapse of the voltage at the cell when loaded with a predetermined current can be deduced the state of charge.

Die Messeinheit 42 kann auf entsprechende Weise den Ladezustand der Energiezwischenspeichereinheit 24 überwachen. The measuring unit 42 can correspondingly the state of charge of the intermediate energy storage unit 24 monitor.

4 zeigt eine Konfiguration mit getrennten Messeinheiten 36 und 42. Die Messtechnik kann jedoch auch in einem gemeinsamen Messmodul 46 zusammengefasst werden, wie es schematisch in dem Prinzipschaltbild der 5 gezeigt ist. In dieser Konfiguration greift das Messmodul 46 alternativ die Potenzialdifferenz zwischen den Eingangsanschlüssen 18 ₁, 18 ₂ des DC/DC-Wandlers 16 oder die Potenzialdifferenz zwischen den Ausgangsanschlüssen 22 ₁, 22 ₂ des DC/DC-Wandlers 16 ab. Auf diese Weise lässt sich eine besonders kompakte Messanordnung erreichen. 4 shows a configuration with separate measuring units 36 and 42 , However, the measuring technology can also be used in a common measuring module 46 be summarized, as shown schematically in the schematic diagram of 5 is shown. In this configuration, the measuring module engages 46 alternatively, the potential difference between the input terminals 18 ₁ , 18 _{2 of} the DC / DC converter 16 or the potential difference between the output terminals 22 ₁ , 22 _{2 of} the DC / DC converter 16 from. In this way, a particularly compact measuring arrangement can be achieved.

Alternativ kann auch jede Batteriezelle des Batterie-Stacks 12 für sich zur Messung angeschlossen werden. Diese Variante erfordert einen höheren schaltungstechnischen Aufwand als die vorangehend unter Bezugnahme auf 5 beschriebene Konfiguration, erlaubt jedoch die Messung zu jedem beliebigen Zeitpunkt und (gleichzeitig) für alle Batteriezellen. Alternatively, each battery cell of the battery stack 12 to be connected for measurement. This variant requires a higher circuit complexity than the above with reference to 5 described configuration, however, allows the measurement at any time and (at the same time) for all battery cells.

Der Ladezustand einer Batteriezelle kann durch unterschiedliche Messgrößen erfasst und abgeschätzt werden, insbesondere durch die Leerlaufspannung der Batteriezellen, die entnommene Ladung (als Integral der Stromstärke über die Zeit) sowie eine Messung der Spannung und am Leistungspuls. The state of charge of a battery cell can be detected and estimated by different measured variables, in particular by the open circuit voltage of the battery cells, the charge removed (as integral of the current over time) and a measurement of the voltage and the power pulse.

Bei Bleibatterien bietet die Leerlaufspannung ein gutes Abbild des Ladezustands, sofern die Temperatur der Batterie als Parameter miteinbezogen wird. Andere Batteriesysteme, beispielsweise Lithiumionenbatterien, weisen über einen weiten Ladungsbereich dagegen eine annähernd konstante Spannung auf, sodass eine Abschätzung des Ladezustands allein aus der Leerlaufspannung schwieriger ist. Die entnommene Ladung bietet ein gutes Maß, wenn die Nennkapazität oder Startkapazität der Batterie bekannt ist. Der Ladestrom bzw. der Entladestrom und die Temperatur können ebenfalls berücksichtigt werden. For lead-acid batteries, the open-circuit voltage provides a good picture of the state of charge, provided that the temperature of the battery is included as a parameter. By contrast, other battery systems, such as lithium-ion batteries, have an approximately constant voltage over a wide charge range, making it more difficult to estimate the state of charge from the no-load voltage alone. The removed charge provides a good measure when the rated capacity or starting capacity of the battery is known. The charging current or the discharge current and the temperature can also be taken into account.

(iv) Vorausschauende Steuerung(iv) Predictive control

Die erfindungsgemäße Ladungsübertragungsschaltung ermöglicht eine vorausschauende Steuerung des Ladungsausgleichs, welche schwache Zellen frühzeitig unterstützt und auf diese Weise den Energievorrat des Batterie-Stacks 12 optimal nutzt. The charge transfer circuit according to the invention allows for predictive control of the charge balance, which early supports weak cells and in this way the energy supply of the battery stack 12 optimally uses.

Vorzugsweise wird dazu unter Verwendung der Messgrößen Zellenspannung, Stromstärke, Temperatur und Anzahl der Lastzyklen sowie dem Alter der verwendeten Batteriezellen ein Batteriemodell entwickelt. Die Kalibrierung der Batteriezellen kann beispielsweise erfolgen, indem das Verhalten der Spannung beim Anlegen eines Strompulses untersucht wird. For this purpose, a battery model is preferably developed using the measured variables cell voltage, current intensity, temperature and number of load cycles as well as the age of the battery cells used. The calibration of the battery cells can be done, for example, by the behavior of the voltage when applying a current pulse is examined.

Die für das Batteriemodell nötigen Informationen werden vorteilhafterweise in einem ersten unausgeregelten Entladevorgang ermittelt, beispielsweise unter Verwendung der vorangehend unter Bezugnahme auf die 4 und 5 beschriebenen Messeinheiten 36 und 42 bzw. 46. Die Batterie, die dabei als erste ihre Entladeschlussspannung erreicht, wird als schwächste Batterie identifiziert. Die schwächste Batterie kann dann gleichmäßig verteilt von allen übrigen Batteriezellen gestützt werden. Gleichzeitig wird die nächstschwächere Batterie ermittelt und anschließend von den restlichen Batteriezellen gestützt. Diese Kalibrierung kann so lange fortgesetzt werden, bis ein Kapazitätsranking der Zellen ermittelt wurde. Eventuell können dafür auch mehrere Lade- und Entladevorgänge notwendig sein. The information required for the battery model is advantageously determined in a first unregulated unloading operation, for example using the above with reference to FIGS 4 and 5 described measuring units 36 and 42 respectively. 46 , The battery, which first reaches its discharge end voltage, is identified as the weakest battery. The weakest battery can then be evenly distributed by all other battery cells. At the same time the next weaker battery is determined and then supported by the remaining battery cells. This calibration can be continued until a capacity ranking of the cells has been determined. It may also be necessary to have several loading and unloading operations.

Das Batteriemodell umfasst nach der Kalibrierung die nötigen Informationen über die individuelle Kapazität der einzelnen Batteriezellen des Batterie-Stacks 12, d.h. über ihr Vermögen, Ladung aufzunehmen und abzugeben. Auf Grundlage dieser Informationen kann mittels einer vorausschauenden Regelung der Batterie-Stack 12 optimal betrieben werden. After the calibration, the battery model contains the necessary information about the individual capacity of the individual battery cells of the battery stack 12 ie their ability to pick up and deliver cargo. Based on this information, by means of a predictive regulation of the battery stack 12 be operated optimally.

Dazu kann beispielsweise im laufenden Betrieb für jede der Zellen der aktuelle Ladezustand mittels der im vorangehenden Abschnitt (iii) beschriebenen Messtechnik ermittelt werden. Zunächst wird die als schwächste berechnete Zelle unterstützt. Sind mehrere Zellen zu stützen, so kann das Verfahren auf die jeweils nächstschwächsten Zellen angewandt werden. Dadurch werden bereits vorausschauend die jeweils bedürftigen Zellen mit Ladung versorgt. Ein Vorteil der vorausschauenden Steuerung liegt darin, dass nicht im letzten Moment, d.h. nicht erst bei oder kurz vor Erreichen der Entladeschlussspannung, die notwendige Ausgleichsladung transportiert werden muss, sondern kontinuierlich auf niedrigem Leistungsniveau die schwachen Zellen versorgt werden können. Dies ist sowohl für die Auslegung der Schaltung als auch für die Begrenzung der Verlustleistung vorteilhaft. For this purpose, for example, during operation for each of the cells, the current state of charge can be determined by means of the measurement technique described in the preceding section (iii). First, the weakest computed cell is supported. If several cells are to be supported, the method can be applied to the next weakest cells. As a result, the needy cells are already provided with charge in advance. An advantage of the predictive control is that not at the last moment, i. Not only at or shortly before reaching the final discharge voltage, the necessary equalizing charge must be transported, but continuously at a low power level, the weak cells can be supplied. This is advantageous both for the design of the circuit and for limiting the power loss.

(v) Kurzschlussschutz(v) short-circuit protection

Durch Verwendung einer Schaltermatrix in Kombination mit einem DC-Bus, beispielsweise der an den DC-Bus 26 gekoppelten Schaltermatrix 30, wie sie in 3 gezeigt ist, lassen sich die Batteriezellen des Batterie-Stacks 12 mit vergleichsweise geringem Schaltungsaufwand und geringem Aufwand an aktiven und passiven Bauelementen selektiv über den DC/DC-Wandler 16 mit der Energiezwischenspeichereinheit 24 verbinden. Allerdings besteht bei Beschaltungsfehlern und Funktionsstörungen der Komponenten der Schaltermatrix die Gefahr, dass Zellen des Batterie-Stacks kurzgeschlossen werden. By using a switch matrix in combination with a DC bus, for example, the DC bus 26 coupled switch matrix 30 as they are in 3 is shown, the battery cells of the battery stack can be 12 with comparatively little circuit complexity and little effort on active and passive components selectively via the DC / DC converter 16 with the energy buffer unit 24 connect. However, wiring faults and malfunctions of the components of the switch matrix run the risk of short-circuiting cells of the battery stack.

Ein Kurzschluss kann beispielsweise entstehen, wenn versehentlich mehrere Schaltelemente auf denselben DC-Bus schalten. Unter Bezugnahme auf das Schaltbild der 3 kann sich ein solcher Kurzschluss beispielsweise einstellen, wenn versehentlich sowohl die Transistoren T_11p und T_12p des ersten Schaltelements 32 ₁ als auch die Transistoren T_21p und T_22p des zweiten Schaltelements 32 ₂ beschaltet werden. Die Polanschlüsse 34 ₁ und 34 ₂ sind dann kurzgeschlossen; der Strom ist nur durch die Innenwiderstände der Bauelemente des Kreises begrenzt. A short circuit can occur, for example, if several switching elements inadvertently switch to the same DC bus. With reference to the circuit diagram of 3 For example, such a short circuit can occur when both the transistors T _11p and T _{12p of} the first switching element are inadvertently turned on 32 ₁ and the transistors T _21p and T _{22p of} the second switching element 32 _{2 are} connected. The pole connections 34 ₁ and 34 ₂ are then shorted; the current is limited only by the internal resistance of the components of the circuit.

Ein wirksamer Schutz vor solchen Kurzschlüssen lässt sich in einer ersten Alternative dadurch erreichen, dass die Schaltelemente der Schaltermatrix derart verriegelt werden, dass keine zwei gleichen funktionalen Elemente angesteuert werden können. Dies kann durch einen Software-Code in der Steuerungseinheit 38 oder eine unmittelbar vorgelagerte Hardware-Schaltung erreicht werden. Sie kann unter Bezugnahme auf das Schaltbild der 3 beispielsweise durch eine Sicherungsabfrage verhindern, dass zwei funktional gleiche Transistorelemente T_x1p und T_y1p angesteuert werden, und entsprechend für die übrigen Schaltelemente. Effective protection against such short circuits can be achieved in a first alternative by locking the switching elements of the switch matrix such that no two identical functional elements can be driven. This can be done by a software code in the control unit 38 or an immediately upstream hardware circuit can be achieved. You can with reference to the diagram of the 3 prevent for example by a backup _query that two functionally identical transistor _elements T _x1p and T _y1p are driven, and accordingly for the other switching elements.

Alternativ kann die erfindungsgemäße Ladungsübertragungsschaltung 10 mit einer Überwachungseinheit ausgestattet sein, welche dazu eingerichtet ist, eine elektrische Spannung oder eine elektrische Stromstärke an der Schaltermatrix 30 zu überwachen und bei Überschreiten eines vorbestimmten Werts eine elektrische Verbindung zu unterbrechen. Alternatively, the charge transfer circuit according to the invention 10 be equipped with a monitoring unit which is adapted to an electrical voltage or an electric current at the switch matrix 30 to monitor and interrupt an electrical connection when a predetermined value is exceeded.

Eine erste Ausführungsform für eine solche Schaltermatrix mit Überwachungseinheit und Kurzschlussschutz ist schematisch in 6a gezeigt. Die Schaltermatrix 30 entspricht der vorangehend unter Bezugnahme auf 3 beschriebenen Schaltermatrix in Common-Drain-Anordnung; eine Common-Source-Anordnung ist jedoch ebenso möglich. Jeder der Potenzialinseln, welche den Polanschlüssen 34 ₁ bis 34 ₄ entsprechen, ist eine Ansteuer- und Schutzschaltung 48 ₁ bis 48 ₄ zugeordnet. Entsprechend ist auch den Potenzialinseln, welche den beiden DC-Busleitungen 28 ₁ und 28 ₂ entsprechen, jeweils eine Ansteuerungs- und Schutzschaltung 50 ₁ bzw. 50 ₂ zugeordnet. A first embodiment of such a switch matrix with monitoring unit and short-circuit protection is schematically shown in FIG 6a shown. The switch matrix 30 corresponds to the above with reference to 3 described switch matrix in common-drain arrangement; However, a common source arrangement is also possible. Each of the potential islands, which the Polanschlüssen 34 ₁ to 34 ₄ is a drive and protection circuit 48 ₁ to 48 ₄ assigned. The same applies to the potential islands, which are the two DC bus lines 28 ₁ and 28 ₂ , each a drive and protection circuit 50 ₁ or 50 ₂ assigned.

Jede der Ansteuerungs- und Schutzschaltungen 48 ₁ bis 48 ₄ bzw. 50 ₁, 50 ₂ ist mit der Steuerungseinheit 38 verbunden (in 6a nicht gezeigt) und erhält von ihr ein Ansteuerungssignal zur Auswahl der entsprechenden Transistorelemente der Schaltermatrix 30. Die Ansteuerungs- und Schutzschaltungen 48 ₁ bis 48 ₄ und 50 ₁, 50 ₂ steuern dann die jeweils zugeordneten Transistoren mit der passenden Signalform an, damit diese sicher eingeschaltet werden. Diese Ansteuerung ist im Schaltdiagramm der 6a jeweils durch von den Ansteuerungs- und Schutzschaltungen ausgehende Pfeilsymbole symbolisiert. Die Ansteuerung lässt sich beispielsweise unter Verwendung eines Optokopplers erreichen, welcher in Reaktion auf ein von der Steuerungseinheit 38 empfangenes Lichtsignal einen Transistor der Ansteuerungsschaltung ausschaltet. An dem Kollektor des Transistors liegt eine Hilfsspannung an. Eine Komplementärstufe kann Spannung auf einen Ausgang geben, um den anzusteuernden MOSFET zu aktivieren. Verlischt das Licht im Optokoppler wieder, wird der Transistor der Ansteuerungsschaltung aktiviert und der angesteuerte MOSFET über die Komplementärstufe abgeschaltet. Each of the drive and protection circuits 48 ₁ to 48 ₄ or 50 ₁ , 50 ₂ is with the control unit 38 connected (in 6a not shown) and receives from it a drive signal for selecting the corresponding transistor elements of the switch matrix 30 , The drive and protection circuits 48 ₁ to 48 ₄ and 50 ₁ , 50 ₂ then control the respective associated transistors with the appropriate waveform so that they are safely turned on. This control is in the circuit diagram of 6a each symbolized by emanating from the control and protection circuits arrow symbols. The drive can be achieved, for example, by using an opto-coupler which operates in response to a control unit 38 Received light signal turns off a transistor of the drive circuit. An auxiliary voltage is applied to the collector of the transistor. A complementary stage can supply voltage to an output to drive the MOSFET to be driven activate. If the light in the optocoupler extinguishes again, the transistor of the drive circuit is activated and the controlled MOSFET is switched off via the complementary stage.

Jede der Ansteuerungs- und Schutzschaltungen 48 ₁ bis 48 ₄, 50 ₁, 50 ₂ überwacht gleichzeitig, ob der angesteuerte MOSFET erwartungsgemäß betrieben wird. Diese Überwachung ist im Schaltdiagramm der 6a durch von den Transistorelementen ausgehende Pfeilsymbole symbolisiert. Die überwachte Messgröße kann eine Stromstärke oder Spannung am entsprechenden MOSFET sein, beispielsweise eine Durchlassspannung. Sie erhöht sich im Falle eines Kurzschlusses in Reaktion auf den Anstieg der Stromstärke im kurzgeschlossenen Kreis und kann in der entsprechenden Ansteuerungs- und Schutzschaltung, beispielsweise über eine Entsättigungsschaltung, detektiert werden, welche den entsprechenden MOSFET dann abschaltet. Each of the drive and protection circuits 48 ₁ to 48 ₄ , 50 ₁ , 50 ₂ simultaneously monitors whether the controlled MOSFET is operating as expected. This monitoring is in the circuit diagram of 6a symbolized by emanating from the transistor elements arrow symbols. The monitored variable may be a current or voltage at the corresponding MOSFET, for example a forward voltage. It increases in the event of a short circuit in response to the increase in current in the shorted circuit and can be detected in the corresponding drive and protection circuit, for example via a desaturation circuit, which then turns off the corresponding MOSFET.

Eine alternative Ausführungsform für eine Schaltermatrix 30 mit Überwachungseinheit ist in 6b gezeigt. Sie unterscheidet sich von der in 6a gezeigten Ausführungsform nur dadurch, dass die beiden mit den Bus-Leitungen 28 ₁, 28 ₂ verbundenen Ansteuerungs- und Schutzschaltungen 50 ₁, 50 ₂ in einer gemeinsamen Ansteuerungs- und Schutzschaltung zusammengefasst sind. Der entsprechende Bezugspunkt wird über einen Kondensator C eingestellt, welcher die beiden Busleitungen 28 ₁, 28 ₂ verbindet. Eine solche Zusammenfassung ist möglich, weil erwartet wird, dass der DC-Bus 26 nur eine Spannung von maximal einer Zelle aufweist. An alternative embodiment for a switch matrix 30 with monitoring unit is in 6b shown. It is different from the one in 6a shown embodiment only in that the two with the bus lines 28 ₁ , 28 ₂ connected control and protection circuits 50 ₁ , 50 _{2 are combined} in a common drive and protection circuit. The corresponding reference point is set via a capacitor C, which the two bus lines 28 ₁ , 28 ₂ connects. Such a summary is possible because it is expected that the DC bus 26 only has a maximum voltage of one cell.

Eine andere Vereinfachung der Überwachungsschaltung gegenüber der in 6a gezeigten Konfiguration ergibt sich dadurch, dass der Kurzschlussstrom jeweils durch zwei MOSFET-Schalter fließt. Es ist daher ausreichend, einen dieser beiden Schalter auszuwerten und abzuschalten. Beispielsweise kann dazu der jeweils busseitig angebundene Schalter überwacht werden. Diese Modifikation ist in 6c gezeigt. Sie unterscheidet sich von dem Schaltungsdiagramm der 6a nur dadurch, dass in den Schaltungen 48 ₁ bis 48 ₄, welche den entsprechenden Polanschlüssen 34 ₁ bis 34 ₄ zugeordnet sind, auf eine Überwachung verzichtet wird. Diese Schaltkreise dienen dann lediglich der Ansteuerung und können entsprechend einfacher ausgestaltet sein. Another simplification of the monitoring circuit compared to in 6a shown configuration results from the fact that the short-circuit current flows through two MOSFET switches. It is therefore sufficient to evaluate and switch off one of these two switches. For example, the bus-side connected switch can be monitored for this purpose. This modification is in 6c shown. It differs from the circuit diagram of 6a only in that in the circuits 48 ₁ to 48 ₄ , which the corresponding Polanschlüssen 34 ₁ to 34 _{4 are} assigned to a monitoring is omitted. These circuits are then only the control and can be configured correspondingly simpler.

Die in 6d gezeigte Konfiguration kombiniert die Vereinfachungen der 6b und 6c und umfasst wiederum busseitig nur eine einzige Ansteuerungs- und Schutzschaltung 52. In the 6d The configuration shown combines the simplifications of the 6b and 6c and again comprises only a single control and protection circuit on the bus side 52 ,

(vi) Modularität(vi) modularity

Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Ladungsübertragungsschaltung liegt darin, dass sie modular aus Untereinheiten aufgebaut werden kann. Dies ist insbesondere dann von Interesse, wenn mit Rücksicht auf die Schaltelemente der Schaltermatrix die entlang einer Busleitung auftretenden Potenzialdifferenzen begrenzt werden sollen. Another advantage of the charge transfer circuit according to the invention is that it can be modularly constructed from subunits. This is of particular interest if, with regard to the switching elements of the switch matrix, the potential differences occurring along a bus line are to be limited.

Ein modularer Aufbau einer Ladungsübertragungsschaltung 10 aus zwei Untereinheiten wird im folgenden Beispiel mit Bezug auf 7 beschrieben. 7 zeigt einen Batterie-Stack 12, dessen Batteriezellen in eine erste Batteriezellengruppe 54 ₁ und eine zweite Batteriezellengruppe 54 ₂ aufgeteilt sind. Die erste Batteriezellengruppe 54 ₁ umfasst die Batteriezellen Batt₁ bis Batt₄, während die zweite Batteriezellengruppe 54 ₂ die Batteriezellen Batt₁₁ bis Batt₁₄ umfasst. Grundsätzlich können die erste Batteriezellengruppe 54 ₁ und die zweite Batteriezellengruppe 54 ₂ jede gewünschte Anzahl an Batteriezellen umfassen. Auch können neben der ersten Batteriezellengruppe 54 ₁ und der zweiten Batteriezellengruppe 54 ₂ weitere Batteriezellengruppen vorgesehen sein. A modular construction of a charge transfer circuit 10 two subunits will be explained in the following example with reference to 7 described. 7 shows a battery stack 12 , whose battery cells into a first battery cell group 54 ₁ and a second battery cell group 54 _{2 are} divided. The first battery cell group 54 ₁ includes the battery cells Batt ₁ to Batt ₄ , while the second battery cell group 54 ₂ includes the battery cells Batt ₁₁ to Batt ₁₄ . Basically, the first battery cell group 54 ₁ and the second battery cell group 54 ₂ include any desired number of battery cells. Also, in addition to the first battery cell group 54 ₁ and the second battery cell group 54 ₂ more battery cell groups may be provided.

Der ersten Batteriezellengruppe 54 ₁ sind eine erste Schaltermatrix 56 ₁ und ein erster DC-Bus 58 ₁ zugeordnet. Die Polanschlüsse der Batteriezellen der ersten Batteriezellengruppe 54 ₁ sind über die Schalter der ersten Schaltermatrix 56 ₁ und die Busleitungen des ersten DC-Bus 58 ₁ selektiv mit den Eingangsanschlüssen bzw. Ausgangsanschlüssen eines ersten DC/DC-Wandlers 60 ₁verbindbar, welcher ausgangsseitig mit einer Energiezwischenspeichereinheit 62 ₁ verbunden ist. Die erste Schaltermatrix 56 ₁, der erste DC-Bus 58 ₁, der erste DC/DC-Wandler 60 ₁ und die erste Energiezwischenspeichereinheit 62 ₁ bilden in Kombination eine Ladungsübertragungsschaltung, wie sie vorangehend mit Bezug auf die 1 beschrieben wurde. Sie ermöglicht die Übertragung von Ladungen zwischen zwei beliebigen Batteriezellen der ersten Batteriezellengruppe 54 ₁.The first battery cell group 54 ₁ are a first switch matrix 56 ₁ and a first DC bus 58 ₁ assigned. The pole terminals of the battery cells of the first battery cell group 54 ₁ are over the switches of the first switch matrix 56 ₁ and the bus lines of the first DC bus 58 ₁ selectively with the input terminals and output terminals of a first DC / DC converter 60 ₁ connectable, which output side with an intermediate energy storage unit 62 _{1 is} connected. The first switch matrix 56 ₁ , the first DC bus 58 ₁ , the first DC / DC converter 60 ₁ and the first intermediate energy storage unit 62 ₁ form in combination a charge transfer circuit as previously described with reference to FIGS 1 has been described. It allows the transfer of charges between any two battery cells of the first battery cell group 54 ₁ .

Entsprechend sind die Batteriezellen der zweiten Batteriezellengruppe 54 ₂ über eine zweite Schaltermatrix 56 ₂ und einen zweiten DC-Bus 58 ₂ mit einem zweiten DC/DC-Wandler 60 ₂ verbunden, welcher wiederum ausgangsseitig an eine zweite Energiezwischenspeichereinheit 62 ₂ angekoppelt ist. Die Kombination aus zweiter Schaltermatrix 56 ₂, zweitem DC-Bus 58 ₂, zweitem DC/DC-Wandler 60 ₂ und zweiter Energiezwischenspeichereinheit 62 ₂bildet wiederum eine Ladungsübertragungsschaltung, die in ihren Bauelementen und Schalteigenschaften der vorangehend mit Bezug auf 1 beschriebenen Ausführungsform entspricht. Sie ermöglicht eine Ladungsübertragung zwischen beliebigen Batteriezellen der zweiten Batteriezellengruppe 54 ₂ mit dem Umweg über die Energiezwischenspeichereinheit 62 ₂.Accordingly, the battery cells of the second battery cell group 54 ₂ via a second switch matrix 56 ₂ and a second DC bus 58 ₂ with a second DC / DC converter 60 ₂ connected, which in turn on the output side to a second intermediate energy storage unit 62 _{2 is} docked. The combination of second switch matrix 56 ₂ , second DC bus 58 ₂ , second DC / DC converter 60 ₂ and second intermediate energy storage unit 62 ₂ again forms a charge transfer circuit, which in its components and switching characteristics of the above with reference to 1 corresponds to described embodiment. It allows a charge transfer between any battery cells of the second battery cell group 54 ₂ with the detour via the energy buffer unit 62 ₂ .

Die Ladungsübertragungsschaltung für die erste Batteriezellengruppe 54 ₁ und die Ladungsübertragungsschaltung für die zweite Batteriezellengruppe 54 ₂ sind in der in 7 gezeigten Ausführung über einen dritten DC/DC-Wandler 64 miteinander verbunden. Dazu sind die Eingangsanschlüsse des DC/DC-Wandlers 64 mit der ersten Energiezwischenspeichereinheit 62 ₁ und die Ausgangsanschlüsse des DC/DC-Wandlers 64 mit der zweiten Energiezwischenspeichereinheit 62 ₂ verbunden. The charge transfer circuit for the first battery cell group 54 ₁ and the charge transfer circuit for the second battery cell group 54 ₂ are in the in 7 shown embodiment of a third DC / DC converter 64 connected with each other. These are the input terminals of the DC / DC converter 64 with the first energy buffer unit 62 ₁ and the output terminals of the DC / DC converter 64 with the second energy buffer unit 62 ₂ connected.

Der dritte DC/DC-Wandler 64 ist in der in 7 gezeigten Ausführung ein bidirektionaler DC/DC-Wandler mit galvanischer Trennung, symbolisiert durch das Trafo-Symbol. Alternativ können jedoch auch zwei antiparallel geschaltete unidirektionale Wandler eingesetzt werden, welche zusammen wiederum einen bidirektionalen Energiefluss ermöglichen. The third DC / DC converter 64 is in the in 7 a bidirectional DC / DC converter with galvanic isolation, symbolized by the transformer symbol. Alternatively, however, it is also possible to use two antiparallel-connected unidirectional transducers which, in turn, together permit a bidirectional flow of energy.

Während der Ladungsausgleich innerhalb der ersten Batteriezellengruppe 54 ₁ über den ersten DC/DC-Wandler 60 ₁ und innerhalb der zweiten Batteriezellengruppe 54 ₂ über den zweiten DC/DC-Wandler 60 ₂ erfolgt, ermöglicht der dritte DC/DC-Wandler 64 einen bidirektionalen Ladungsaustausch zwischen den Energiezwischenspeichereinheiten 62 ₁ und 62 ₂. Auf diese Weise kann ein Ladungsausgleich sowohl innerhalb als auch zwischen den Batteriezellengruppen 54 ₁ und 54 ₂ erreicht werden. During the charge balance within the first battery cell group 54 ₁ via the first DC / DC converter 60 ₁ and within the second battery cell group 54 ₂ via the second DC / DC converter 60 ₂ , the third DC / DC converter allows 64 a bidirectional charge exchange between the energy buffer units 62 ₁ and 62 ₂ . In this way, charge equalization can occur both within and between the battery cell groups 54 ₁ and 54 ₂ can be achieved.

Die Aufteilung der Batteriezellen in verschiedene Batteriezellengruppen ist insbesondere dann vorteilhaft, wenn die Gesamtspannung der Batterien des Batterie-Stacks 12 oberhalb von 50 Volt bis 200 Volt liegt. In diesem hohen Spannungsbereich wirkt sich der hohe Einschaltwiderstand der MOSFET der Schaltermatrix nachteilig aus. Die modulare Lösung schafft hier Abhilfe und erlaubt einen verlustarmen und kostengünstigen Ladungsausgleich zwischen beliebigen Batteriezellen des Batterie-Stacks 12. The division of the battery cells into different battery cell groups is particularly advantageous when the total voltage of the batteries of the battery stack 12 above 50 volts to 200 volts. In this high voltage range, the high on-resistance of the MOSFET of the switch matrix has a disadvantageous effect. The modular solution provides a remedy and allows a low-loss and cost-effective charge balance between any battery cells of the battery stack 12 ,

8 zeigt eine alternative Ausführungsform für einen modularen Aufbau, welcher der Konfiguration der 7 strukturell und funktionell ähnlich ist, aber ohne einen zusätzlichen DC/DC-Wandler auskommt. Gleiche oder entsprechende Komponenten sind in den 7 und 8 mit denselben Bezugszeichen bezeichnet. 8th shows an alternative embodiment for a modular construction, which corresponds to the configuration of 7 structurally and functionally similar, but does not require an additional DC / DC converter. Same or equivalent components are in the 7 and 8th denoted by the same reference numerals.

In der Ausführungsform der 8 ist der ersten Batteriezellengruppe 54 ₁, welche die Batteriezellen Batt₁ bis Batt₄ des Batterie-Stacks 12 umfasst, ein erster DC-Bus 26 ₁ zugeordnet. Der zweiten Batteriezellengruppe 54 ₂, welche die Batteriezellen Batt₅ bis Batt₈ des Batterie-Stack 12 umfasst, ist der DC-Bus 26 ₂ zugeordnet. Die Ankopplung der Batteriezellen der ersten Batteriezellengruppe 54 ₁ über den ersten DC-Bus 26 ₁ an den ersten DC/DC-Wandler 60 ₁ erfolgt dabei über eine Schaltermatrix, wie sie vorangehend unter Bezugnahme auf 1 beschrieben wurde. Entsprechend erfolgt die Ankopplung der Batteriezellen der zweiten Batteriezellengruppe 54 ₂ über den zweiten DC-Bus 26 ₂ in den zweiten DC/DC-Wandler 60 ₂ über eine zweite Schaltermatrix. Zum Energieaustausch sind in der Konfiguration der 8 der erste DC-Bus 26 ₂ und der zweite DC-Bus 26 ₂ über die Schaltermatrix und Verbindungsleitungen 66, 66‘ selektiv verbindbar. In the embodiment of the 8th is the first battery cell group 54 ₁ , which the battery cells Batt ₁ to Batt _{4 of} the battery stack 12 includes, a first DC bus 26 ₁ assigned. The second battery cell group 54 ₂ , which the battery cells Batt ₅ to Batt _{8 of} the battery stack 12 includes, is the DC bus 26 ₂ assigned. The coupling of the battery cells of the first battery cell group 54 ₁ via the first DC bus 26 ₁ to the first DC / DC converter 60 ₁ takes place via a switch matrix, as described above with reference to FIG 1 has been described. Accordingly, the coupling of the battery cells of the second battery cell group is carried out 54 ₂ via the second DC bus 26 ₂ in the second DC / DC converter 60 ₂ via a second switch matrix. For energy exchange are in the configuration of 8th the first DC bus 26 ₂ and the second DC bus 26 ₂ via the switch matrix and connecting lines 66 . 66 ' selectively connectable.

Soll Ladung von einer ersten Batteriezelle Batt₁ der ersten Batteriezellengruppe 54 ₁ an eine zweite Batteriezelle Batt₅ der zweiten Batteriezellengruppe 54 ₂ übertragen werden, erfolgt die Übertragung zunächst von der ersten Batteriezelle Batt₁ über den ersten DC/DC-Wandler 60 ₁ an die erste Energiezwischenspeichereinheit 62 ₁. Dann werden über die Verbindungsleitungen 66, 66' die beiden DC-Busse 26 ₁, 26 ₂ zusammengeschaltet. Die Ladung kann auf diese Weise von der ersten Energiezwischenspeichereinheit 62 ₁ an die zweite Energiezwischenspeichereinheit 62 ₂ übertragen werden. Anschließend wird die Verbindung zwischen den DC-Bussen 26 ₁, 26 ₂ getrennt, und die zweite Batteriezelle Batt₅ wird aus der zweiten Energiezwischenspeichereinheit 62 ₂ über den zweiten DC/DC-Wandler 60 ₂ gespeist.Charge from a first battery cell Batt _{1 of} the first battery cell group 54 ₁ to a second battery cell Batt _{5 of} the second battery cell group 54 ₂ , the transmission is first carried out by the first battery cell Batt ₁ via the first DC / DC converter 60 ₁ to the first intermediate energy storage unit 62 ₁ . Then be on the connecting lines 66 . 66 ' the two DC buses 26 ₁ , 26 ₂ interconnected. The charge can in this way from the first energy buffer unit 62 ₁ to the second intermediate energy storage unit 62 _{2 are} transmitted. Subsequently, the connection between the DC buses 26 ₁ , 26 ₂ separated, and the second battery cell Batt ₅ is from the second energy buffer unit 62 ₂ via the second DC / DC converter 60 ₂ fed.

Auf diese Weise können beliebig viele Batteriezellengruppen bzw. DC-Busse miteinander gekoppelt werden. In this way any number of battery cell groups or DC buses can be coupled together.

Die vorangehend beschriebenen Ausführungsbeispiele und Figuren dienen allein der beispielshaften Illustrierung der erfindungsgemäßen Ladungsübertragungsschaltung bzw. des Verfahrens zur Ladungsübertragung und sollen die Erfindung nicht beschränken. Der Schutzbereich ergibt sich allein aus den nachfolgenden Ansprüchen. The embodiments and figures described above serve only to exemplify the illustration of the charge transfer circuit according to the invention or the method for charge transfer and are not intended to limit the invention. The scope of protection arises solely from the following claims.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

1010

Ladungsübertragungsschaltung Charge transfer circuit

1212

Batteriestack battery stack

14₁, 14₂, 14₃, 14₄ 14 ₁ , 14 ₂ , 14 ₃ , 14 ₄

Batteriezellen des Batteriestacks 12 Battery cells of the battery stack 12

1616

DC/DC-Wandler DC / DC converter

18₁, 18₂ 18 ₁ , 18 ₂

Eingangsanschlüsse des DC/DC-Wandlers 16 Input terminals of the DC / DC converter 16

2020

Anschlusseinheit connection unit

22₁, 22₂ 22 ₁ , 22 ₂

Ausgangsanschlüsse des DC/DC-Wandlers 16 Output terminals of the DC / DC converter 16

24 24

Energiezwischenspeichereinheit Intermediate energy storage unit

26; 26₁; 26₂ 26; 26 ₁ ; 26 ₂

DC-Bus DC bus

28₁, 28₂ 28 ₁ , 28 ₂

Bus-Leitungen des DC-Bus 26 Bus lines of the DC bus 26

3030

Schaltermatrix switch matrix

32₁, 32₂, 32₃, 32₄, 32₅ 32 ₁ , 32 ₂ , 32 ₃ , 32 ₄ , 32 ₅

Schaltelemente der Schaltermatrix 30 Switching elements of the switch matrix 30

34₁, 34₂, 34₃, 34₄, 34₅ 34 ₁ , 34 ₂ , 34 ₃ , 34 ₄ , 34 ₅

Polanschlüsse des Batteriestacks 12 Pole terminals of the battery stack 12

3636

Messeinheit measuring unit

3838

Steuerungseinheit control unit

4040

Verbindungseinheit connecting unit

4242

Messeinheit measuring unit

4444

Anzeigeeinheit display unit

4646

Messmodul measurement module

48₁, 48₂, 48₃, 48₄ 48 ₁ , 48 ₂ , 48 ₃ , 48 ₄

Ansteuerungs- und SchutzschaltungenControl and protection circuits

50₁, 50₂ 50 ₁ , 50 ₂

Ansteuerungs- und Schutzschaltungen Control and protection circuits

5252

Ansteuerungs- und Schutzschaltung Control and protection circuit

54₁, 54₂ 54 ₁ , 54 ₂

Batteriezellengruppen Battery cell groups

56₁, 56₂ 56 ₁ , 56 ₂

Schaltermatrix der Batteriezellengruppe 541 bzw. 542 Switch matrix of the battery cell group 541 respectively. 542

58₁, 58₂ 58 ₁ , 58 ₂

DC-Bus der Batteriezellengruppe 541 bzw. 542 DC bus of battery cell group 541 respectively. 542

60₁, 60₂ 60 ₁ , 60 ₂

DC/DC-Wandler der Batteriezellengruppe 541 bzw. 542 DC / DC converter of the battery cell group 541 respectively. 542

62₁, 62₂ 62 ₁ , 62 ₂

Energiezwischenspeicher der Batteriezellengruppe 541 bzw. 542 Energy buffer of the battery cell group 541 respectively. 542

6464

DC/DC-Wandler DC / DC converter

66, 66‘66, 66 '

Verbindungsleitungen interconnectors

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

• DE 102010037094 A1 [0008] DE 102010037094 A1 [0008]
• US 2006/02146361 [0010] US 2006/02146361 [0010]

Zitierte Nicht-PatentliteraturCited non-patent literature

• Park et al. in ihrem Artikel „A Modularized Charge Equalizer for an HEV Lithium-Ion Battery String”, IEEE Transactions on Industrial Electronics, Band 56, Nummer 5 (Mai 2009) [0006] Park et al. in their article "A Modularized Charge Equalizer for HEV Lithium Ion Battery String", IEEE Transactions on Industrial Electronics, Volume 56, Number 5 (May 2009) [0006]

Claims (13)

Verfahren zur Ladungsübertragung für eine Mehrzahl in Reihe geschalteter Energiespeicherzellen (14 ₁, 14 ₂, 14 ₃, 14 ₄) mit folgenden Schritten: Übertragen elektrischer Ladung von einer ersten Energiespeicherzelle (14 ₁, 14 ₂, 14 ₃, 14 ₄) der Mehrzahl in Reihe geschalteter Energiespeicherzellen über eine DC/DC-Wandlereinheit (16; 60 ₁, 60 ₂, 64) an eine Energiezwischenspeichereinheit (24; 62 ₁, 62 ₂); und Übertragen elektrischer Ladung von der Energiezwischenspeichereinheit (24; 62 ₁, 62 ₂) über die DC/DC-Wandlereinheit (16; 60 ₁, 60 ₂, 64) an eine von der ersten Energiespeicherzelle (14 ₁, 14 ₂, 14 ₃, 14 ₄) verschiedene zweite Energiespeicherzelle (14 ₁, 14 ₂, 14 ₃, 14 ₄) der Mehrzahl in Reihe geschalteter Energiespeicherzellen.Method for charge transfer for a plurality of series-connected energy storage cells ( 14 ₁ , 14 ₂ , 14 ₃ , 14 ₄ ) comprising the following steps: transmitting electrical charge from a first energy storage cell ( 14 ₁ , 14 ₂ , 14 ₃ , 14 ₄ ) of the plurality of series connected energy storage cells via a DC / DC converter unit ( 16 ; 60 ₁ , 60 ₂ , 64 ) to an intermediate energy storage unit ( 24 ; 62 ₁ , 62 ₂ ); and transmitting electrical charge from the intermediate energy storage unit ( 24 ; 62 ₁ , 62 ₂ ) via the DC / DC converter unit ( 16 ; 60 ₁ , 60 ₂ , 64 ) to one of the first energy storage cell ( 14 ₁ , 14 ₂ , 14 ₃ , 14 ₄ ) different second energy storage cell ( 14 ₁ , 14 ₂ , 14 ₃ , 14 ₄ ) of the plurality of series connected energy storage cells. Verfahren nach Anspruch 1, bei welchem die elektrische Ladung von der ersten Energiespeicherzelle (14 ₁, 14 ₂, 14 ₃, 14 ₄) über eine Anschlusseinheit (20; 56 ₁, 56 ₂) an die DC/DC-Wandlereinheit (16; 60 ₁, 60 ₂, 64) übertragen wird und/oder bei welchem die elektrische Ladung von der DC/DC-Wandlereinheit (16; 60 ₁, 60 ₂, 64) über die Anschlusseinheit (20; 56 ₁, 56 ₂) an die zweite Energiespeicherzelle (14 ₁, 14 ₂, 14 ₃, 14 ₄) übertragen wird.The method of claim 1, wherein the electrical charge from the first energy storage cell ( 14 ₁ , 14 ₂ , 14 ₃ , 14 ₄ ) via a connection unit ( 20 ; 56 ₁ , 56 ₂ ) to the DC / DC converter unit ( 16 ; 60 ₁ , 60 ₂ , 64 ) and / or in which the electrical charge from the DC / DC converter unit ( 16 ; 60 ₁ , 60 ₂ , 64 ) via the connection unit ( 20 ; 56 ₁ , 56 ₂ ) to the second energy storage cell ( 14 ₁ , 14 ₂ , 14 ₃ , 14 ₄ ) is transmitted. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2 mit dem Schritt eines Überwachens einer elektrischen Spannung und/oder einer elektrischen Stromstärke beim Übertragen elektrischer Ladung von der ersten Energiespeicherzelle (14 ₁, 14 ₂, 14 ₃, 14 ₄) an die Energiezwischenspeichereinheit (24; 62 ₁, 62 ₂) und/oder beim Übertragen elektrischer Ladung von der Energiezwischenspeichereinheit (24; 62 ₁, 62 ₂) an die zweite Energiespeicherzelle (14 ₁, 14 ₂, 14 ₃, 14 ₄). Method according to Claim 1 or 2, with the step of monitoring an electrical voltage and / or an electric current during the transfer of electrical charge from the first energy storage cell ( 14 ₁ , 14 ₂ , 14 ₃ , 14 ₄ ) to the intermediate energy storage unit ( 24 ; 62 ₁ , 62 ₂ ) and / or when transferring electrical charge from the intermediate energy storage unit ( 24 ; 62 ₁ , 62 ₂ ) to the second energy storage cell ( 14 ₁ , 14 ₂ , 14 ₃ , 14 ₄ ). Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche mit dem Schritt des Ermittelns eines Ladezustands zumindest der ersten (14 ₁, 14 ₂, 14 ₃, 14 ₄) und der zweiten Energiespeicherzelle (14 ₁, 14 ₂, 14 ₃, 14 ₄), vorzugsweise aller Energiespeicherzellen (14 ₁, 14 ₂, 14 ₃, 14 ₄), und dem Schritt des Steuerns der Übertragung derart, dass in Abhängigkeit von dem ermittelten Ladezustand Ladung von der ersten Energiespeicherzelle (14 ₁, 14 ₂, 14 ₃, 14 ₄) an die zweite Energiespeicherzelle (14 ₁, 14 ₂, 14 ₃, 14 ₄) übertragen wird, wobei das Ermitteln des Ladezustands vorzugsweise während des Betriebs der Energiespeicherzellen (14 ₁, 14 ₂, 14 ₃, 14 ₄) erfolgt.Method according to one of the preceding claims, comprising the step of determining a state of charge of at least the first ( 14 ₁ , 14 ₂ , 14 ₃ , 14 ₄ ) and the second energy storage cell ( 14 ₁ , 14 ₂ , 14 ₃ , 14 ₄ ), preferably all energy storage cells ( 14 ₁ , 14 ₂ , 14 ₃ , 14 ₄ ), and the step of controlling the transmission such that, depending on the determined state of charge, charge from the first energy storage cell ( 14 ₁ , 14 ₂ , 14 ₃ , 14 ₄ ) to the second energy storage cell ( 14 ₁ , 14 ₂ , 14 ₃ , 14 ₄ ), wherein determining the state of charge preferably during operation of the energy storage cells ( 14 ₁ , 14 ₂ , 14 ₃ , 14 ₄ ). Ladungsübertragungsschaltung (10) für eine Mehrzahl in Reihe geschalteter Energiespeicherzellen (14 ₁, 14 ₂, 14 ₃, 14 ₄) mit: einer DC/DC-Wandlereinheit (16; 60 ₁, 60 ₂, 64); einer mit der DC/DC-Wandlereinheit (16; 60 ₁, 60 ₂, 64) eingangsseitig verbundenen Anschlusseinheit (20; 56 ₁, 56 ₂), welche dazu eingerichtet ist, die DC/DC-Wandlereinheit (16; 60 ₁, 60 ₂, 64) nacheinander mit Polanschlüssen (34 ₁, 34 ₂, 34 ₃, 34 ₄, 34 ₅) einer ersten Energiespeicherzelle (14 ₁, 14 ₂, 14 ₃, 14 ₄) und einer von der ersten Energiespeicherzelle verschiedenen zweiten Energiespeicherzelle (14 ₁, 14 ₂, 14 ₃, 14 ₄) der Mehrzahl in Reihe geschalteter Energiespeicherzellen (14 ₁, 14 ₂, 14 ₃, 14 ₄) elektrisch zu verbinden; und einer mit der DC/DC-Wandlereinheit (16; 60 ₁, 60 ₂, 64) ausgangsseitig elektrisch verbundenen Energiezwischenspeichereinheit (24; 62 ₁, 62 ₂); wobei die Ladungsübertragungsschaltung derart eingerichtet ist, dass eine elektrische Verbindung zwischen der Energiezwischenspeichereinheit (24; 62 ₁, 62 ₂) und den Polanschlüssen (34 ₁, 34 ₂, 34 ₃, 34 ₄, 34 ₅) sowohl zum Laden als auch zum Entladen der Energiespeicherzellen (14 ₁, 14 ₂, 14 ₃, 14 ₄) über die DC/DC-Wandlereinheit (16; 60 ₁, 60 ₂, 64) und die Anschlusseinheit (20; 56 ₁, 56 ₂) erfolgt.Charge transfer circuit ( 10 ) for a plurality of series-connected energy storage cells ( 14 ₁ , 14 ₂ , 14 ₃ , 14 ₄ ) comprising: a DC / DC converter unit ( 16 ; 60 ₁ , 60 ₂ , 64 ); one with the DC / DC converter unit ( 16 ; 60 ₁ , 60 ₂ , 64 ) on the input side connected connection unit ( 20 ; 56 ₁ , 56 ₂ ), which is adapted to the DC / DC converter unit ( 16 ; 60 ₁ , 60 ₂ , 64 ) successively with pole connections ( 34 ₁ , 34 ₂ , 34 ₃ , 34 ₄ , 34 ₅ ) of a first energy storage cell ( 14 ₁ , 14 ₂ , 14 ₃ , 14 ₄ ) and a different from the first energy storage cell second energy storage cell ( 14 ₁ , 14 ₂ , 14 ₃ , 14 ₄ ) of the plurality of series-connected energy storage cells ( 14 ₁ , 14 ₂ , 14 ₃ , 14 ₄ ) to connect electrically; and one with the DC / DC converter unit ( 16 ; 60 ₁ , 60 ₂ , 64 ) on the output side electrically connected energy buffer unit ( 24 ; 62 ₁ , 62 ₂ ); wherein the charge transfer circuit is arranged such that an electrical connection between the energy buffer unit ( 24 ; 62 ₁ , 62 ₂ ) and the pole terminals ( 34 ₁ , 34 ₂ , 34 ₃ , 34 ₄ , 34 ₅ ) both for charging and for discharging the energy storage cells ( 14 ₁ , 14 ₂ , 14 ₃ , 14 ₄ ) via the DC / DC converter unit ( 16 ; 60 ₁ , 60 ₂ , 64 ) and the connection unit ( 20 ; 56 ₁ , 56 ₂ ). Ladungsübertragungsschaltung (10) nach Anspruch 5, bei welcher die Anschlusseinheit (20; 56 ₁, 56 ₂) einen DC-Bus (26; 58 ₁, 58 ₂) mit einer ersten Busleitung (28 ₁) und einer zweiten Busleitung (28 ₂) umfasst, wobei die erste Busleitung (28 ₁) mit einem ersten Eingangsanschluss (18 ₁) der DC/DC-Wandlereinheit (16; 60 ₁, 60 ₂, 64) elektrisch verbunden oder verbindbar ist und die zweite Busleitung (28 ₂) mit einem zweiten Eingangsanschluss (18 ₂) der DC/DC-Wandlereinheit (16; 60 ₁, 60 ₂, 64) elektrisch verbunden oder verbindbar ist.Charge transfer circuit ( 10 ) according to claim 5, in which the connection unit ( 20 ; 56 ₁ , 56 ₂ ) a DC bus ( 26 ; 58 ₁ , 58 ₂ ) with a first bus line ( 28 ₁ ) and a second bus line ( 28 ₂ ), wherein the first bus line ( 28 ₁ ) with a first input terminal ( 18 ₁ ) of the DC / DC converter unit ( 16 ; 60 ₁ , 60 ₂ , 64 ) is electrically connected or connectable and the second bus line ( 28 ₂ ) with a second input terminal ( 18 ₂ ) of the DC / DC converter unit ( 16 ; 60 ₁ , 60 ₂ , 64 ) is electrically connected or connectable. Ladungsübertragungsschaltung (10) nach Anspruch 5 oder 6, bei welcher die Anschlusseinheit (20; 56 ₁, 56 ₂) eine Schaltermatrix (30; 56 ₁, 56 ₂) mit einer Mehrzahl von Schaltelementen (32 ₁, 32 ₂, 32 ₃, 32 ₄, 32 ₅) umfasst, wobei die Schaltermatrix (30; 56 ₁, 56 ₂) zum selektiven Verbinden zweier Eingangsanschlüsse (18 ₁, 18 ₂) der DC/DC-Wandlereinheit (16; 60 ₁, 60 ₂, 64) mit den Polanschlüssen (34 ₁, 34 ₂, 34 ₃, 34 ₄, 34 ₅) eingerichtet ist.Charge transfer circuit ( 10 ) according to claim 5 or 6, in which the connection unit ( 20 ; 56 ₁ , 56 ₂ ) a switch matrix ( 30 ; 56 ₁ , 56 ₂ ) with a plurality of switching elements ( 32 ₁ , 32 ₂ , 32 ₃ , 32 ₄ , 32 ₅ ), the switch matrix ( 30 ; 56 ₁ , 56 ₂ ) for selectively connecting two input terminals ( 18 ₁ , 18 ₂ ) of the DC / DC converter unit ( 16 ; 60 ₁ , 60 ₂ , 64 ) with the pole connections ( 34 ₁ , 34 ₂ , 34 ₃ , 34 ₄ , 34 ₅ ) is set up. Ladungsübertragungsschaltung (10) nach einem der Ansprüche 5 bis 7 mit einer Überwachungseinheit (48 ₁, 48 ₂, 48 ₃, 48 ₄; 50 ₁, 50 ₂; 52), welche dazu eingerichtet ist, eine elektrische Spannung und/oder eine elektrische Stromstärke an der Anschlusseinheit (20; 56 ₁, 56 ₂) zu überwachen und vorzugsweise bei Überschreiten eines vorbestimmten Schwellwerts der elektrischen Spannung bzw. der elektrischen Stromstärke eine elektrische Verbindung zu unterbrechen.Charge transfer circuit ( 10 ) according to one of claims 5 to 7 with a monitoring unit ( 48 ₁ , 48 ₂ , 48 ₃ , 48 ₄ ; 50 ₁ , 50 ₂ ; 52 ), which is adapted to an electrical voltage and / or an electrical current at the terminal unit ( 20 ; 56 ₁ , 56 ₂ ) and preferably to interrupt an electrical connection when a predetermined threshold value of the electrical voltage or the electric current intensity is exceeded. Ladungsübertragungsschaltung (10) nach Anspruch 7 und 8, bei welcher die Überwachungseinheit (48 ₁, 48 ₂, 48 ₃, 48 ₄; 50 ₁, 50 ₂; 52) dazu eingerichtet ist, eine elektrische Spannung und/oder eine elektrische Stromstärke an einem Schaltelement (32 ₁, 32 ₂, 32 ₃, 32 ₄, 32 ₅) der Schaltermatrix (30; 56 ₁, 56 ₂) zu überwachen und vorzugsweise bei Überschreiten eines vorbestimmten Schwellwerts der elektrischen Spannung bzw. der elektrischen Stromstärke eine elektrische Verbindung zu unterbrechen.Charge transfer circuit ( 10 ) according to claims 7 and 8, in which the monitoring unit ( 48 ₁ , 48 ₂ , 48 ₃ , 48 ₄ ; 50 ₁ , 50 ₂ ; 52 ) is adapted to an electrical voltage and / or an electrical current intensity at a switching element ( 32 ₁ , 32 ₂ , 32 ₃ , 32 ₄ , 32 ₅ ) the switch matrix ( 30 ; 56 ₁ , 56 ₂ ) and preferably to interrupt an electrical connection when a predetermined threshold value of the electrical voltage or the electric current intensity is exceeded. Ladungsübertragungsschaltung (10) nach einem der Ansprüche 5 bis 9 mit einer Messvorrichtung (36; 46) zur Messung einer Spannung zumindest eines Teils der Energiespeicherzellen (14 ₁, 14 ₂, 14 ₃, 14 ₄), vorzugsweise sämtlicher Energiespeicherzellen (14 ₁, 14 ₂, 14 ₃, 14 ₄). Charge transfer circuit ( 10 ) according to one of claims 5 to 9 with a measuring device ( 36 ; 46 ) for measuring a voltage of at least a part of the energy storage cells ( 14 ₁ , 14 ₂ , 14 ₃ , 14 ₄ ), preferably all energy storage cells ( 14 ₁ , 14 ₂ , 14 ₃ , 14 ₄ ). Ladungsübertragungsschaltung (10) nach einem der Ansprüche 5 bis 10 mit einer Steuervorrichtung (38) zum Ermitteln einer Rangfolge einer Kapazität zumindest eines Teils der Energiespeicherzellen (14 ₁, 14 ₂, 14 ₃, 14 ₄) der Reihe und zum Ansteuern der Anschlusseinheit (20; 56 ₁, 56 ₂) derart, dass Ladung selektiv von einer Energiespeicherzelle (14 ₁, 14 ₂, 14 ₃, 14 ₄) der Reihe an eine kapazitätsschwächere Energiespeicherzelle (14 ₁, 14 ₂, 14 ₃, 14 ₄) der Reihe oder an eine kapazitätsstärkere Energiespeicherzelle (14 ₁, 14 ₂, 14 ₃, 14 ₄) der Reihe übertragen wird.Charge transfer circuit ( 10 ) according to one of claims 5 to 10 with a control device ( 38 ) for determining a ranking of a capacity of at least a part of the energy storage cells ( 14 ₁ , 14 ₂ , 14 ₃ , 14 ₄ ) of the row and for driving the connection unit ( 20 ; 56 ₁ , 56 ₂ ) such that charge is selectively removed from an energy storage cell ( 14 ₁ , 14 ₂ , 14 ₃ , 14 ₄ ) in turn to a lower-capacity energy storage cell ( 14 ₁ , 14 ₂ , 14 ₃ , 14 ₄ ) of the row or to a higher-capacity energy storage cell ( 14 ₁ , 14 ₂ , 14 ₃ , 14 ₄ ) of the series is transmitted. Ladungsübertragungsschaltung (10) für eine Mehrzahl in Reihe geschalteter Energiespeicherzellen (Batt₁, Batt₂, Batt₃, Batt₄, Batt₁₁, Batt₁₂, Batt₁₃, Batt₁₄) mit: einer ersten DC/DC-Wandlereinheit (60 ₁); einer mit der ersten DC/DC-Wandlereinheit (60 ₁) ausgangsseitig elektrisch verbundenen ersten Energiezwischenspeichereinheit (62 ₁); einer zweiten DC/DC-Wandlereinheit (60 ₂); einer mit der zweiten DC/DC-Wandlereinheit (60 ₂) ausgangsseitig elektrisch verbundenen zweiten Energiezwischenspeichereinheit (62 ₂); einer Anschlusseinheit, welche mit der ersten DC/DC-Wandlereinheit (60 ₁) eingangsseitig verbunden ist und mit der zweiten DC/DC-Wandlereinheit (60 ₂) eingangsseitig verbunden ist; wobei die Anschlusseinheit dazu eingerichtet ist, die erste DC/DC-Wandlereinheit (60 ₁) nacheinander mit Polanschlüssen zweier beliebiger Energiespeicherzellen (Batt₁, Batt₂, Batt₃, Batt₄) einer ersten Gruppe (54 ₁) der Mehrzahl in Reihe geschalteter Energiespeicherzellen (Batt₁, Batt₂, Batt₃, Batt₄, Batt₁₁, Batt₁₂, Batt₁₃, Batt₁₄) elektrisch zu verbinden und die zweite DC/DC-Wandlereinheit (60 ₂) nacheinander mit Polanschlüssen zweier beliebiger Energiespeicherzellen (Batt₁₁, Batt₁₂, Batt₁₃, Batt₁₄) einer zweiten Gruppe (54 ₂) der Mehrzahl in Reihe geschalteter Energiespeicherzellen (Batt₁, Batt₂, Batt₃, Batt₄, Batt₁₁, Batt₁₂, Batt₁₃, Batt₁₄) elektrisch zu verbinden; wobei die Ladungsübertragungsschaltung (10) derart eingerichtet ist, dass eine elektrische Verbindung zwischen der ersten (62 ₁) bzw. der zweiten Energiezwischenspeichereinheit (62 ₂) und den Polanschlüssen der ersten (54 ₁) bzw. der zweiten Gruppe (54 ₂) der Mehrzahl in Reihe geschalteter Energiespeicherzellen (Batt₁, Batt₂, Batt₃, Batt₄, Batt₅, Batt₆, Batt₇, Batt₈) sowohl zum Laden als auch zum Entladen der Energiespeicherzellen (Batt₁, Batt₂, Batt₃, Batt₄, Batt₁₁, Batt₁₂, Batt₁₃, Batt₁₄) über den ersten (60 ₁) bzw. zweiten DC/DC-Wandler (60 ₂) erfolgt; einer dritten DC/DC-Wandlereinheit (64), welche die erste Energiezwischenspeichereinheit (62 ₁) mit der zweiten Energiezwischenspeichereinheit (62 ₂) verbindet.Charge transfer circuit ( 10 ) for a plurality of series connected energy storage cells (Batt ₁ , Batt ₂ , Batt ₃ , Batt ₄ , Batt ₁₁ , Batt ₁₂ , Batt ₁₃ , Batt ₁₄ ) comprising: a first DC / DC converter unit ( 60 ₁ ); one with the first DC / DC converter unit ( 60 ₁ ) on the output side electrically connected first energy buffer unit ( 62 ₁ ); a second DC / DC converter unit ( 60 ₂ ); one with the second DC / DC converter unit ( 60 ₂ ) on the output side electrically connected second energy buffer unit ( 62 ₂ ); a terminal unit connected to the first DC / DC converter unit ( 60 ₁ ) is connected on the input side and to the second DC / DC converter unit ( 60 ₂ ) is connected on the input side; wherein the terminal unit is arranged to connect the first DC / DC converter unit ( 60 ₁ ) successively with pole connections of two arbitrary energy storage cells (Batt ₁ , Batt ₂ , Batt ₃ , Batt ₄ ) of a first group ( 54 ₁ ) of the plurality of series connected energy storage cells (Batt ₁ , Batt ₂ , Batt ₃ , Batt ₄ , Batt ₁₁ , Batt ₁₂ , Batt ₁₃ , Batt ₁₄ ) and the second DC / DC converter unit ( 60 ₂ ) successively with pole connections of two arbitrary energy storage cells (Batt ₁₁ , Batt ₁₂ , Batt ₁₃ , Batt ₁₄ ) of a second group ( 54 ₂ ) electrically connect the plurality of series connected energy storage cells (Batt ₁ , Batt ₂ , Batt ₃ , Batt ₄ , Batt ₁₁ , Batt ₁₂ , Batt ₁₃ , Batt ₁₄ ); wherein the charge transfer circuit ( 10 ) is arranged such that an electrical connection between the first ( 62 ₁ ) or the second intermediate energy storage unit ( 62 ₂ ) and the pole terminals of the first ( 54 ₁ ) or the second group ( 54 ₂ ) of the plurality of energy storage cells connected in series (Batt ₁ , Batt ₂ , Batt ₃ , Batt ₄ , Batt ₅ , Batt ₆ , Batt ₇ , Batt ₈ ) both for charging and for discharging the energy storage cells (Batt ₁ , Batt ₂ , Batt ₃ , Batt ₄ , Batt ₁₁ , Batt ₁₂ , Batt ₁₃ , Batt ₁₄ ) over the first ( 60 ₁ ) or second DC / DC converter ( 60 ₂ ) takes place; a third DC / DC converter unit ( 64 ), which the first energy buffer unit ( 62 ₁ ) with the second energy buffer unit ( 62 ₂ ) connects. Ladungsübertragungsschaltung (10) für eine Mehrzahl in Reihe geschalteter Energiespeicherzellen (Batt₁, Batt₂, Batt₃, Batt₄, Batt₅, Batt₆, Batt₇, Batt₈) mit: einer ersten DC/DC-Wandlereinheit (60 ₁); einer mit der ersten DC/DC-Wandlereinheit (60 ₁) ausgangsseitig elektrisch verbundenen ersten Energiezwischenspeichereinheit (62 ₁); einer zweiten DC/DC-Wandlereinheit (60 ₂); einer mit der zweiten DC/DC-Wandlereinheit (60 ₂) ausgangsseitig elektrisch verbundenen zweiten Energiezwischenspeichereinheit (62 ₂); einer ersten Anschlusseinheit (56 ₁), welche mit der ersten DC/DC-Wandlereinheit (60 ₁) eingangsseitig verbunden ist; einer zweiten Anschlusseinheit (56 ₂), welche mit der zweiten DC/DC-Wandlereinheit (60 ₂) eingangsseitig verbunden ist; wobei die erste Anschlusseinheit dazu eingerichtet ist, die erste DC/DC-Wandlereinheit (60 ₁) nacheinander mit Polanschlüssen zweier beliebiger Energiespeicherzellen (Batt₁, Batt₂, Batt₃, Batt₄) einer ersten Gruppe (54 ₁) der Mehrzahl in Reihe geschalteter Energiespeicherzellen (Batt₁, Batt₂, Batt₃, Batt₄, Batt₅, Batt₆, Batt₇, Batt₈) elektrisch zu verbinden, und die zweite Anschlusseinheit (56 ₂) dazu eingerichtet ist, die zweite DC/DC-Wandlereinheit (60 ₂) nacheinander mit Polanschlüssen zweier beliebiger Energiespeicherzellen (Batt₅, Batt₆, Batt₇, Batt₈) einer zweiten Gruppe (54 ₂) der Mehrzahl in Reihe geschalteter Energiespeicherzellen (Batt₁, Batt₂, Batt₃, Batt₄, Batt₅, Batt₆, Batt₇, Batt₈) elektrisch zu verbinden; wobei die Ladungsübertragungsschaltung (10) derart eingerichtet ist, dass eine elektrische Verbindung zwischen der ersten (62 ₁) bzw. der zweiten Energiezwischenspeichereinheit (62 ₂) und den Polanschlüssen der ersten (54 ₁) bzw. der zweiten Gruppe (54 ₂) der Mehrzahl in Reihe geschalteter Energiespeicherzellen (Batt₁, Batt₂, Batt₃, Batt₄, Batt₅, Batt₆, Batt₇, Batt₈) sowohl zum Laden als auch zum Entladen der Energiespeicherzellen (Batt₁, Batt₂, Batt₃, Batt₄, Batt₅, Batt₆, Batt₇, Batt₈) über den ersten (60 ₁) bzw. den zweiten DC/DC-Wandler (60 ₂) erfolgt, wobei die Ladungsübertragungsschaltung (10) dazu eingerichtet ist, die zweite Anschlusseinheit (56 ₂) selektiv mit der ersten Anschlusseinheit (56 ₁) elektrisch zu verbinden.Charge transfer circuit ( 10 ) for a plurality of series connected energy storage cells (Batt ₁ , Batt ₂ , Batt ₃ , Batt ₄ , Batt ₅ , Batt ₆ , Batt ₇ , Batt ₈ ) comprising: a first DC / DC converter unit ( 60 ₁ ); one with the first DC / DC converter unit ( 60 ₁ ) on the output side electrically connected first energy buffer unit ( 62 ₁ ); a second DC / DC converter unit ( 60 ₂ ); one with the second DC / DC converter unit ( 60 ₂ ) on the output side electrically connected second energy buffer unit ( 62 ₂ ); a first connection unit ( 56 ₁ ) connected to the first DC / DC converter unit ( 60 ₁ ) is connected on the input side; a second connection unit ( 56 ₂ ) connected to the second DC / DC converter unit ( 60 ₂ ) is connected on the input side; wherein the first terminal unit is arranged to connect the first DC / DC converter unit ( 60 ₁ ) successively with pole connections of two arbitrary energy storage cells (Batt ₁ , Batt ₂ , Batt ₃ , Batt ₄ ) of a first group ( 54 ₁ ) of the plurality of series connected energy storage cells (Batt ₁ , Batt ₂ , Batt ₃ , Batt ₄ , Batt ₅ , Batt ₆ , Batt ₇ , Batt ₈ ) electrically connect, and the second terminal unit ( 56 ₂ ) is arranged to connect the second DC / DC converter unit ( 60 ₂ ) successively with pole terminals of any two energy storage cells (Batt ₅ , Batt ₆ , Batt ₇ , Batt ₈ ) of a second group ( 54 ₂ ) electrically connect the plurality of series connected energy storage cells (Batt ₁ , Batt ₂ , Batt ₃ , Batt ₄ , Batt ₅ , Batt ₆ , Batt ₇ , Batt ₈ ); wherein the charge transfer circuit ( 10 ) is arranged such that an electrical connection between the first ( 62 ₁ ) or the second intermediate energy storage unit ( 62 ₂ ) and the pole terminals of the first ( 54 ₁ ) or the second group ( 54 ₂ ) of the plurality of energy storage cells connected in series (Batt ₁ , Batt ₂ , Batt ₃ , Batt ₄ , Batt ₅ , Batt ₆ , Batt ₇ , Batt ₈ ) both for charging and for discharging the energy storage cells (Batt ₁ , Batt ₂ , Batt ₃ , Batt ₄ , Batt ₅ , Batt ₆ , Batt ₇ , Batt ₈ ) over the first ( 60 ₁ ) or the second DC / DC converter ( 60 ₂ ), wherein the charge transfer circuit ( 10 ) is adapted to the second connection unit ( 56 ₂ ) selectively with the first connection unit ( 56 ₁ ) to connect electrically.

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