DE102015116371A1 - Balancing einer batterie - Google Patents

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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft das Balancing einer Batterie (100) mit: – einer ersten Zelle (1) und einer zweiten Zelle (3), die in Serie verschaltet sind; – einer Messeinrichtung (14) zur Bestimmung von Ladezustandswerten (11, 12) der ersten und zweiten Zelle (1, 3) und eines Ladestroms (9) in die Batterie (100; – einer Steuereinrichtung (10), die einen Differenzwert (5) der Ladezustandswerte (11, 12) der ersten und der zweiten Zelle (1, 3) ermittelt, und – eine Ladeeinrichtung (15), die einen Ladungsausgleich zwischen der ersten Zelle (1) und der zweiten Zelle (3) einleitet, wenn – dieser Differenzwert (5) einen ersten Schwellwert (6) überschreitet und – der Ladezustandswert (11, 12) der zu entladenden ersten oder zweiten Zelle (1, 3) einen zweiten Schwellwert (7) überschreitet, und – der Ladestrom (9) in die Batterie (100) einen dritten Schwellwert (8) überschreitet.

Description

  • Technisches Gebiet
  • Die vorliegende Erfindung betrifft das Balancing einer Batterie, insbesondere einer Lithium-Ionen-Batterie.
  • Stand der Technik
  • Um die Nennspannung von Batterien zu erhöhen, werden in der Regel mehrere Einzelzellen in Serie geschaltet. Aufgrund von unterschiedlichen Alterungs- und Fertigungsmethoden der Einzelzellen einer Batterie gibt es jedoch bei den in Reihe geschalteten Einzelzellen Schwankungen in ihrer Kapazität, im Innenwiderstand und der Selbstentladung dieser Zellen. Bei seriell-verschalteten Batteriezellen führt dies neben einer unterschiedlichen Ladung bzw. Entladung dazu, dass die Zellen unterschiedlich ge- und entladen werden und deshalb jeweils kritische Ladezustände einnehmen können. Unterschiedliche Spannungslagen der einzelnen Batteriezellen innerhalb einer Reihenschaltung von Zellen einer Batterie führen jedoch bei einer Entladung von Zellen zu der Gefahr der Tiefenentladung einzelner Zellen.
  • Ein weiteres Problem besteht darin, dass in Serie geschaltete Zellen beim Aufladen der Batterie, zum Beispiel aufgrund von Fertigungstoleranzen, nicht gemeinsam die gleiche Ladeschlussspannung erreichen, was zu einem Überladen einzelner Zellen führen kann.
  • Um diesen bekannten Problemen zu begegnen, werden sogenannte Balancer im Stand der Technik eingesetzt. Als Balancer wird ein elektrisches Gerät bezeichnet, das alle Batteriezellen innerhalb eines Akkupacks auf dieselbe Ladeschlussspannung bringt und damit die vollständige Aufladung aller Zellen ermöglicht.
  • Von großer Bedeutung ist der Einsatz dieser Balancing-Geräte bei Akkus, die auf einer Lithium-Ionen-Zellentechnologie basieren. Denn bei der Verwendung von Lithium-Ionen-Zellen besteht ein Problem darin, dass ein Überladen von einzelnen Zellen – was zum Beispiel durch unterschiedliche Ladezustände einzelner Zellen innerhalb der seriell-verschalteten Batteriezellen verursacht sein kann – sofort zu einer Zellschädigung durch Zersetzung des Elektrolyts, bei einigen Typen sogar zu starker Erwärmung bis hin zur Brandgefahr, führt.
  • Zu unterschiedlichen Ladezuständen der seriell-verschalteten Batteriezellen kann es zum Beispiel kommen, wenn die seriellverschalteten Zellen sich durch unterschiedliche Anfangskapazitäten oder unterschiedliche kapazitive Alterung unterscheiden, aber auch weil sich die seriell-verschalteten Zellen unterschiedlich entladen, was zum Beispiel durch eine zusätzliche externe Beschaltung dieser Zellen verursacht sein kann.
  • Der Ladezustand einer Batterie wird in der Regel über die Gesamtspannung an den Enden der Serienschaltung ermittelt. Ob sich dazwischen stärkere, also mehr aufgeladene oder schwächere, also weniger aufgeladene Zellen befinden, lässt sich auf diese Weise jedoch nicht feststellen. Dies führt dann oftmals zu folgendem Szenario: Bei Erreichen der Entladeschlussspannung können sich schwache Zellen bereits im Tiefenentladebereich befinden, während die stärkeren Zellen noch Energie enthalten. Beim Aufladen erreichen kapazitätsärmere Zellen und Zellen, die nicht vollständig entladen waren, früher die Ladeschlussspannung und werden deshalb überladen. Die restlichen Batteriezellen werden hingegen nicht vollständig aufgeladen. Generell ist bekannt, dass Batteriezellen, die über- oder tiefentladen werden, schneller altern und ihre Kapazität verlieren, was wiederum die Gesamtbatterie schädigt. Balancer sollen genau dies verhindern.
  • Ein Problem von Balancern, wie sie aus dem Stand der Technik bekannt sind, besteht darin, dass diese im Bereich des Batterieladeschlusses arbeiten, also in einem Bereich, in dem die einzelnen Zellen praktisch vollgeladen sind. Im Stand der Technik wird also ein Balancing bei Vollladung durchgeführt: Falls eine seriell-verschaltete Zelle also die Ladeschlussspannung oder eine bestimmte Schwellspannung erreicht, wird der Ladungsausgleich gestartet. Dies hat jedoch den Nachteil, dass, falls die Batterie nicht vollständig geladen wird, dies zu unsymmetrierten Zellen führen kann. Im Stand der Technik ist es deshalb nicht möglich, ein Balancing von Lithium-Ionen-Zellen über einen weiten Ladezustandsbereich durchzuführen. Zudem ist ein Rückschluss aus der Spannung der Zellen auf deren Ladezustand nur mit relativ hohen Ungenauigkeiten möglich.
  • Beschreibung der Erfindung
  • Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Batterie für das Balancing von in Serie geschalteten Einzelzellen eines Akkumulators für einen Ladungsausgleich bzw. ein Balancing derart weiter zu entwickeln, dass ein Ladungsausgleich zwischen den seriell-verschalteten Zellen über einen weiten Ladezustandsbereich ermöglicht wird.
  • Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des unabhängigen Patentanspruches 1 gelöst.
  • Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Batterie mit einer ersten Zelle und einer zweiten Zelle, die in Serie verschaltet sind, einer Messeinrichtung zur Bestimmung Ladezustandswerten der ersten und zweiten Zelle und eines Ladestroms in die Batterie, einer Steuereinrichtung, die einen Differenzwert der Ladezustandswerte der ersten und der zweite Zelle ermittelt, und einer Ladeeinrichtung, die einen Ladungsausgleich zwischen der ersten Zelle und der zweiten Zelle einleitet, wenn dieser Differenzwert einen ersten Schwellwert überschreitet und der Ladezustandswert der zu entladenden ersten oder zweiten Zelle einen zweiten Schwellwert überschreitet, und der Ladestrom in die Batterie einen dritten Schwellwert überschreitet.
  • Ein Vorteil der vorliegenden Erfindung besteht darin, dass für einen Ladungsausgleich (= Zellsymmetrierung) keine Vollladung der Batterie notwendig ist. Das Balancing kann also bei der vorliegenden erfindungsgemäßen Batterie über einen weiten Ladezustandsbereich erfolgen. Ein Balancing wird also auch bei Zyklisierung in einem flachen Bereich der Spannungskennlinie der Zellen möglich. Auf diese Weise werden ein Überladen und ein Tiefentladen von einzelnen in Serie geschalteten Batteriezellen verhindert.
  • Weiterhin wird durch die erfindungsgemäße Batterie ein unterschiedliches kapazitives Altern der einzelnen Zellen aufgrund unterschiedlicher Ladezustände der einzelnen Zellen zumindest verlangsamt.
  • Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Batterie besteht darin, dass der Ladungsausgleich (=Balancing) schneller erfolgen kann.
  • Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Batterie besteht darin, dass eine Kapazitätsabnahme der Batterie durch unterschiedliche Ladezustände der einzelnen Zellen der Batterie vermieden wird.
  • Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Batterie besteht darin, dass gerade Lithium-Ionen-Speicher im Automobilbereich eingesetzt werden können, die als Ersatz für die konventionellen Bleibatterien dienen können. Der Einsatz von Lithium-Ionen-Batterien eignet sich aufgrund ihrer flachen Spannungskennlinie über einen weiten Ladezustand gut für dieses Einsatzgebiet. Die Herausforderung beim Balancing von Lithium-Ionen-Zellen besteht nämlich darin, das Balancing in einem flachen Spannungskennlinienbereich der einzelnen Zellen über einen weiten Ladezustandsbereich durchzuführen. Dies ist mit der erfindungsgemäßen Batterie nun möglich.
  • Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung
  • In einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung erfolgt der Ladungsausgleich zwischen der ersten Zelle und der zweiten Zelle dadurch, dass die Steuereinrichtung für eine Zellentladung einen Kondensator parallel zu der zu entladenden ersten Zelle schaltet und anschließend den geladenen Kondensator parallel zu der zu ladenden zweiten Zelle schaltet. Dadurch wird die zweite Zelle auf einen Ladezustandswert aufgeladen.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist der Ladezustandswert ein Spannungswert.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist der zweite Schwellwert eine Ladeschlussspannung. Dadurch kann eine Schädigung der Zellen durch Überladung vermieden werden. Insbesondere bei Verwendung von Lithium-Ionen-Zellen können durch Überladung irreparable Zellschädigungen auftreten, die auf diese Weise vermieden werden.
  • In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung erfolgt der Ladungsausgleich zwischen der ersten und zweiten Zelle dadurch, dass die zu entladende Zelle, also die Zelle mit dem höheren Ladezustand, parallel auf einen Balancerwiderstand geschalten und dadurch auf einen Ladezustandswert entladen wird.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung liegt der zweite Schwellwert in einem Bereich zwischen 65 und 90 Prozent eines Ladezustands bei Vollladung. Dies hat den Vorteil, dass der Zeitpunkt für einen Beginn des Ladungsausgleichs nicht erst erfolgen muss, wenn die in Serie geschalteten Einzelzellen jeweils ihre Ladeschlussspannung erreicht haben, diese also praktisch vollgeladen sind. Aus diesem Grund kann ein Ladungsausgleich früher stattfinden, und muss nicht erst bei Vollladung der einzelnen Zellen stattfinden.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beendet die Steuereinrichtung den Ladungsausgleich zwischen der ersten und der zweiten Zelle, wenn der Differenzwert von Ladezustandswerten der ersten und zweiten Zelle einen vierten Schwellwert unterschreitet, oder der Ladezustandswert der zu entladenden ersten oder zweiten Zelle einen fünften Schwellwert unterschreitet, oder der Ladestrom in die Batterie einen sechsten Schwellwert unterschreitet.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist die Batterie eine Lithium-Eisenphosphat-Batterie oder eine Lithium-Ionen-Batterie. Die Verwendung von Lithium-Eisenphosphat-Batterien hat den Vorteil, dass dieser Typ von Batterien eine sehr flache Spannungskennlinie über einen weiten Ladezustandsbereich aufweist.
  • Kurze Figurenbeschreibung
  • Nachfolgend wird die Erfindung anhand von einem Ausführungsbeispiel beschrieben, das anhand einer Zeichnung näher erläutert wird. Hierbei zeigt:
  • 1 eine schematische Abbildung der erfindungsgemäßen Batterie.
  • 1 zeigt eine erfindungsgemäße Batterie 100 mit einer ersten Zelle 1 und einer zweiten Zelle 3, die miteinander in Serie verschaltet sind. Die erfindungsgemäße Batterie 100 umfasst weiterhin eine Messeinrichtung 14 zur Bestimmung von Ladezustandswerten 11, 12 der ersten und zweiten Zelle 1, 3 und eines Ladestroms 9 in die Batterie 100. Weiterhin umfasst die Batterie 100 eine Steuereinrichtung 10, die einen Differenzwert 5 der Ladezustandswerte 11, 12 der ersten und der zweiten Zelle 1, 3 ermittelt. Zudem umfasst die erfindungsgemäße Batterie 100 eine Ladeeinrichtung 15, die einen Ladungsausgleich zwischen der ersten Zelle 1 und der zweiten Zelle 3 einleitet. Die Ladeeinrichtung 15 kann dabei als eine Ladungstransfereinrichtung oder eine Ladungsausgleichseinrichtung ausgebildet sein. Die erfindungsgemäße Batterie 100 umfasst weiterhin einen Spannungsanschluss 50, wie in 1 gezeigt.
  • Es sei hierbei generell angemerkt, dass die Darstellung der erfindungsgemäßen Batterie 100 in der 1 das erfindungsgemäße Prinzip lediglich beispielhaft und vereinfacht illustriert. In der Praxis umfasst zum Beispiel eine 12Volt-Kraftfahrtzeug-Batterie vier Lithium-Ionen-Zellen, die miteinander in Serie geschaltet sind. Eine 24Volt-Batterie für einen Lastkraftwagen umfasst zum Beispiel acht Lithium-Ionen-Zellen oder Lithium-Eisen-Phosphat-Zellen), die miteinander in Serie geschaltet sind.
  • Der Ladungsausgleich zwischen der ersten Zelle 1 und der zweiten Zelle 3 wird von der Ladeeinrichtung 15 eingeleitet, wenn der Differenzwert 5 einen ersten Schwellwert 6 überschreitet, und der Ladezustandswert 11, 12 der zu entladenden ersten oder zweiten Zelle 1, 3 einen zweiten Schwellwert 7 überschreitet, und der Ladestrom 9 in die Batterie 100 einen dritten Schwellwert 8 überschreitet. Der Differenzwert 5 wird also gebildet aus einer Spannungsdifferenz zwischen der zu symmetrierenden Zelle 1, 3 und einer Zelle 1, 3, die die niedrigste Zellspannung aufweist.
  • Der Ladungsausgleich zwischen der ersten Zelle 1 und der zweiten Zelle 3, also ein Balancing, erfolgt, indem die Steuereinrichtung 10 für die Zellentladung einen Kondensator 13 parallel zu der zu entladenden ersten Zelle 1 schaltet, um die zu entladende erste Zelle 1 auf einen Ladezustandswert 11 zu entladen. Dieser Ladezustandswert 11 der zu entladenden ersten Zelle 1 kann durch das Aktivieren des Balancing beispielsweise von 3,3 Volt auf einen Spannungswert von 2,8 Volt absinken.
  • Um die Zelle mit dem niedrigeren Ladezustandswert zu laden, schaltet die Steuereinheit 10 den durch einen Entladevorgang der Zelle 1 aufgeladenen Kondensator 13 parallel zu der zu ladenden zweiten Zelle 3, um die zweite Zelle 3 auf einen Ladezustandswert 12 aufzuladen. Dadurch kann zum Beispiel die zweite Zelle 3 von einem ursprünglichen Ladezustandswert 2,3 Volt auf einen neuen Ladezustandswert von 2,8 Volt gebracht werden.
  • Auf diese Weise wird also erreicht, dass sich die Ladezustandswerte der ersten Zelle 1 und der zweiten Zelle 3 durch einen Ladungsausgleich einander anpassen. Somit wird ein Überladen der zu symmetrierenden ersten Zelle 1 verhindert, aber zugleich wird auch ein Tiefentladen der zweiten Zelle 3, die die Zelle mit der niedrigsten Zellspannung ist, ebenfalls verhindert. So wird eine Kapazitätsaufnahme der einzelnen Zellen der Batterie 100 durch voneinander unterschiedlicher Ladezustände der beiden Zellen vermieden.
  • Der Ladungsausgleich zwischen der ersten Zelle 1 und der zweiten Zelle 3 kann jedoch auch dadurch erfolgen, dass die zu entladende Zelle, also die Zelle mit dem höheren Ladezustand, parallel auf einen sogenannten Balancing-Widerstand (nicht dargestellt) geschalten und dadurch auf einen neuen oder anderen Ladezustandswert entladen wird. Diese Vorgehensweise wird auch als passives Balancing bezeichnet.
  • Bevorzugt liegt der zweite Schwellwert 7 in einem Bereich zwischen 65 und 90% eines Ladezustandes der Zellen 1, 3 bei Vollladung. Der zweite Schwellwert 7 ist eine Ladeschlussspannung.
  • Damit erfolgt beim Laden der Batterie der Start des Ladungsausgleiches (=Balancing) zwischen der in Serie geschalteten Zelle 1 und der Zelle 3 zu einem sehr frühen Zeitpunkt, das heißt, in einem flachen Bereich der Ruhespannungskennlinie der Zellen. Damit verlängert sich die mögliche Balancingzeit, wodurch ein ausreichender Ladungsausgleich vor Erreichen einer Ladeschlussspannung ermöglicht wird. Die hat den Vorteil, dass die Ladeeinrichtung 15 kleiner dimensioniert werden kann und somit weniger thermische Verluste in der Batterie 100 entstehen. Der Ladestrom 9 teilt sich beim Ladungsausgleich wie folgt auf: Bei der Zellentladung durch den Kondensator 13, der parallel zu der zu entladenen ersten Zelle 1 geschaltet wird, fließt ein Teil des Ladestroms durch die Zelle 1 und hin zu dem zu ihr parallel geschalteten Kondensator 13. Ein zweiter Teil des Ladestroms 9 fließt weiter zur zweiten Zelle 3 und lädt somit die zweite Zelle 3 auf.
  • Bei der Zellladung hingegen fließt ein Teil des Ladestroms von dem Kondensator 13, der nun parallel zur zu ladenden zweiten Zelle 3 geschaltet ist, in die zweite Zelle 3. Auf diese Weise werden die Ladezustandswerte der ersten Zelle 1 und der zweiten Zelle 3 aneinander angeglichen.
  • Der Ladungsausgleich zwischen der ersten Zelle 1 und der zweiten Zelle 3 wird von der Steuereinrichtung 10 beendet, wenn der Differenzwert 5 von Ladezustandswerten 11, 12 der ersten Zelle 1 und der zweiten Zelle 3 einen vierten Schwellwert 16 unterschreitet, oder der Ladezustandswert 11, 12 der zu entladenden ersten oder zweiten Zelle 1, 3 einen fünften Schwellwert 17 unterschreitet, oder der Ladestrom 9 in die Batterie 100 einen sechsten Schwellwert 18 unterschreitet.
  • In der Praxis hat es sich bewährt, dass der Ladungsausgleich dann stattfindet oder von der Steuereinrichtung 10 initiiert wird, wenn die Ladezustandswerte der ersten Zelle 1 und der zweiten Zelle 2 sich um ungefähr 1% voneinander unterscheiden. In diesem Fall wird also bei einer Spannungsdifferenz zwischen den einzelnen Zellen das Balancing aktiviert. Die Differenz der zugehörigen Ladezustandswerte der einzelnen Zellen ist zudem abhängig von dem Ladestrom und von dem Ladezustand der beiden Zellen.
  • Der Ladestrom 9 kann dabei in seinem Betrag durchaus variieren. Dies tritt beispielsweise dann auf, wenn die zweite Zelle 3 einen sehr niedrigen Spannungswert aufweist. Dann läßt sich durch einen höheren Ladestrom 9 die zweite Zelle 3 schneller auf ihre Ladeendspannung bringen. Dabei ist jedoch sicherzustellen, dass bei der zu entladenden (=zu symmetrierenden) ersten Zelle 1 gewährleistet wird, dass der durch sie fließende Ladestrom 9 auch von dem Kondensator 13 abgeführt werden kann, um ein Überladen der Zelle 1 zu verhindern. Der Kondensator 13 muss also dafür entsprechend dimensioniert sein.
  • Es sei hierbei angemerkt, dass der Ladestrom durch das Ladegerät bzw. den an der Batterie angeschlossenen Generator begrenzt wird. Falls die Zellen stark unsymmetrische Ladezustände besitzen, und mit einem hohen Strom geladen werden muss, muss die Ladeeinrichtung entsprechend dimensioniert sein, um die Ladung schnell genug ausgleichen zu können oder alternativ sollte eine Abschalteinheit vorhanden sein, die ein Überladen einer Zelle verhindert. Durch die erfindungsgemäße Batterie 100 soll aber gerade vermieden werden, dass zu große Unsymmetrien in den Ladezuständen der in Serie geschalteten Zellen entstehen.
  • Durch die erfindungsgemäße Batterie 100 wird also der Vorteil erzielt, dass ein Balancing auch bei Zyklisierung der einzelnen Zellen 1, 3 in einem flachen Bereich der jeweiligen Spannungskennlinien der Zellen 1, 3 ermöglicht wird. Es ist also keine (intervallmäßige) Vollladung der einzelnen Zellen 1, 3 notwendig, um eine Zellsymmetrierung durchzuführen. Der Ladungsausgleich zwischen der ersten Zelle 1 und der zweiten Zelle 3 erfolgt außerdem vorzugsweise nur stromrichtungsabhängig, das bedeutet, dass der Ladungsausgleich vorzugsweise bei einem Ladevorgang der Batterie 100 erfolgt.
  • Im Folgenden werden einige Beispiele für mögliche Schwellwerte angegeben werden, wie sie insbesondere bei der Zellsymmetrierung von LFP-Zellen (=Lithium-Eisen-Phosphat), auftreten können:
    Der erste Schwellwert 6 stellt, wie bereits erwähnt, einen Differenzwert 5 aus Ladezustandswerten 11, 12 der ersten und der zweiten Zelle 1, 3 dar. Dieser Differenzwert 5, der eine Spannungsdifferenz zwischen der ersten Zelle 1 und der zweiten Zelle 3 abbildet, kann dabei zwischen 1 mVolt und 200 mVolt liegen.
  • Der zweite Schwellwert 7, der einen Ladezustandswert 11, 12 der zu entladenden ersten oder zweiten Zelle 1, 3 angibt, und bei dem eine Zellsymmetrierung eingeleitet wird, wenn dieser zweite Schwellwert 7 überschritten wird, kann bei ungefähr 3,0 Volt bis 3,8 Volt liegen.
  • Der dritte Schwellwert 8 kann ein Wert von ungefähr 200mAmpere sein. Vorzugsweise kann der dritte Schwellwert 8 in einem Bereich zwischen 20mA und 1 Ampere liegen. Überschreitet der Ladestrom diesen dritten Schwellwert 8, dann soll die Zellsymmetrierung zwischen der ersten Zelle 1 und der zweiten Zelle 3 gestartet werden.
  • Die Zellsymmetrierung wird beendet, wenn entweder die Spannungsdifferenz zwischen der ersten Zelle 1 und der zweiten Zelle 3 einen vierten Schwellwert 16 unterschreitet, der bei ungefähr 5mVolt liegen kann, oder wenn der fünfte Schwellwert 17 unterschritten wird, der bei ungefähr 3,3 Volt liegen kann, oder wenn der sechste Schwellwert 18, also der Ladestrom in die Batterie, einen Wert unterschreitet, der bei ungefähr 500mAmpere oder kleiner liegt, um die Zellsymmetrierung zu beenden, wenn nur noch ein sehr kleiner Ladestrom in die Batterie fließt.
  • Bezugszeichenliste
    • 1
    erste Zelle
    3
    zweite Zelle
    5
    Differenzwert
    6
    erster Schwellwert
    7
    zweiter Schwellwert
    8
    dritter Schwellwert
    9
    Ladestrom
    10
    Steuereinrichtung
    11, 12
    Ladezustandswert
    13
    Kondensator
    14
    Messeinrichtung
    15
    Ladeeinrichtung
    16
    vierter Schwellwert
    17
    fünfter Schwellwert
    18
    sechster Schwellwert
    50
    Batteriespannung
    100
    Batterie

Claims (7)

  1. Batterie (100) mit: – einer ersten Zelle (1) und einer zweiten Zelle (3), die in Serie verschaltet sind; – einer Messeinrichtung (14) zur Bestimmung von Ladezustandswerten (11, 12) der ersten und zweiten Zelle (1, 3) und eines Ladestroms (9) in die Batterie (100); – einer Steuereinrichtung (10), die einen Differenzwert (5) der Ladezustandswerte (11, 12) der ersten und der zweiten Zelle (1, 3) ermittelt, und – einer Ladeeinrichtung (15), die einen Ladungsausgleich zwischen der ersten Zelle (1) und der zweiten Zelle (3) einleitet, wenn – dieser Differenzwert (5) einen ersten Schwellwert (6) überschreitet, und – der Ladezustandswert (11, 12) der zu entladenden ersten oder zweiten Zelle (1, 3) einen zweiten Schwellwert (7) überschreitet, und – der Ladestrom (9) in die Batterie (100) einen dritten Schwellwert (8) überschreitet.
  2. Batterie (100) nach dem vorangegangenen Anspruch, wobei der Ladungsausgleich zwischen der ersten Zelle (1) und der zweiten Zelle (3) dadurch erfolgt, dass die Steuereinrichtung (10) für eine Zellentladung einen Kondensator (13) parallel zu der zu entladenden ersten Zelle (1) schaltet und anschließend den geladenen Kondensator (13) parallel zu der zu ladenden zweiten Zelle (3) schaltet.
  3. Batterie (100) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei der Ladezustandswert (11, 12) ein Spannungswert ist.
  4. Batterie (100) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei der zweite Schwellwert (7) eine Ladeschlussspannung ist.
  5. Batterie (100) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei der zweite Schwellwert (7) in einem Bereich zwischen 65 und 90 Prozent eines Ladezustands bei Vollladung liegt.
  6. Batterie (100) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei die Steuereinrichtung (10) den Ladungsausgleich zwischen der ersten und der zweiten Zelle (1, 3) beendet, – wenn der Differenzwert (5) von Ladezustandswerten (11, 12) der ersten und zweiten Zelle (1, 3) einen vierten Schwellwert (16) unterschreitet, oder – der Ladezustandswert (11, 12) der zu entladenden ersten oder zweiten Zelle (1, 3) einen fünften Schwellwert (17) unterschreitet, oder – der Ladestrom (9) in die Batterie (100) einen sechsten Schwellwert (18) unterschreitet.
  7. Batterie (100) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei die Batterie (100) eine Lithium-Eisenphosphat-Batterie oder eine Lithium-Ionen-Batterie ist.
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CN110350122A (zh) * 2019-07-26 2019-10-18 东莞市德富新能源有限公司 一种磷酸铁锂电池

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US20020195994A1 (en) 2001-06-07 2002-12-26 Alcatel Method of balancing an electrical battery subjected to discontinuous charging, and a battery management system for implementing the method
US20120187909A1 (en) 2011-01-20 2012-07-26 Peter Nysen Rechargeable battery systems and rechargeable battery system operational methods

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