EP2471169A1 - Halbbrücken-konverter für ein batteriesystem und batteriesystem - Google Patents

Halbbrücken-konverter für ein batteriesystem und batteriesystem

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EP2471169A1
EP2471169A1 EP10732902A EP10732902A EP2471169A1 EP 2471169 A1 EP2471169 A1 EP 2471169A1 EP 10732902 A EP10732902 A EP 10732902A EP 10732902 A EP10732902 A EP 10732902A EP 2471169 A1 EP2471169 A1 EP 2471169A1
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EP
European Patent Office
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branch
battery module
circuit
battery
primary
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP10732902A
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English (en)
French (fr)
Inventor
Stefan Butzmann
Holger Fink
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Robert Bosch GmbH
Original Assignee
Robert Bosch GmbH
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Publication date
Application filed by Robert Bosch GmbH filed Critical Robert Bosch GmbH
Publication of EP2471169A1 publication Critical patent/EP2471169A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/0013—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries acting upon several batteries simultaneously or sequentially
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M3/00—Conversion of dc power input into dc power output
    • H02M3/22—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac
    • H02M3/24—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters
    • H02M3/28—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac
    • H02M3/325—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal
    • H02M3/335—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only
    • H02M3/33569—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only having several active switching elements
    • H02M3/33571—Half-bridge at primary side of an isolation transformer

Definitions

  • the invention relates to a half-bridge converter for a battery system and a battery
  • Wind turbines as well as in vehicles, for example in hybrid and electric vehicles, increasingly new battery systems are used, which must meet high reliability requirements. These high requirements are due to the fact that a failure of the battery system can lead to a failure of the entire system (eg leads in an electric vehicle failure of a traction battery to a so-called. "Lying") or even lead to a safety-relevant problem (wind turbines
  • battery systems are used to protect the system from impermissible operating conditions in a strong wind by means of a rotor blade adjustment).
  • the known half-bridge converter 31 comprises a primary circuit 42 and a secondary circuit 43.
  • the primary circuit 42 has a primary-side transformer coil 34a
  • the secondary circuit 43 has a secondary-side transformer coil 34b, wherein the primary-side transformer coil 34a and the secondary-side transformer coil 34b are coupled together to form a transformer.
  • the primary circuit 42 comprises an H-bridge circuit having a first branch and second branch extending from a first node 36 to a second node 37, and a bridge branch located between the first branch and the second branch.
  • the primary-side transformer coil 34a is disposed in the bridge branch.
  • a first switch 35a and a first capacitor 37a in the second branch, a second switch 35b and a second capacitor 37b are arranged.
  • a first resistor 44a is connected in parallel with the first capacitor 38a, and a resistor 44b is connected in parallel with the second capacitor 38b.
  • the first branch connected to a mass 39.
  • the first primary circuit 42 has a first input 50a and a second input 50b, to which a battery 49 is connected.
  • the secondary circuit 43 comprises a rectifier circuit 40 and a low pass 41.
  • the rectifier circuit 40 comprises three diodes 45a, 45b, 45c, by means of which the voltage generated by the secondary-side transformer coil 34b is rectified.
  • the tap of the voltage at the secondary-side transformer coil 34b takes place by means of a center tap.
  • the low-pass filter 41 has a coil 46 and a capacitor 47.
  • the voltage generated in the secondary circuit 43 can be tapped off at a first output 48a and at a second output 48b.
  • the operating principle of the half-bridge converter 1 shown in FIG. 1 is as follows:
  • the battery 49 provides a voltage which charges the capacitors 38a, 38b to half the battery voltage via the balancing resistors 44a, 44b.
  • the switches 35a and 35b are now alternately opened and closed so that across the primary-side transformer coil 34a, an alternating voltage having an amplitude corresponding to half the battery voltage.
  • This alternating voltage is coupled by means of the secondary-side transformer coil 34 b in the secondary circuit 43 and rectified by the rectifier circuit 40.
  • the corresponding to the duty cycle the switch 35a, 35b resulting rectified pulse-shaped output voltage is smoothed through the low-pass filter 41.
  • the invention relates to a half-bridge converter for a battery system, comprising a primary circuit and a secondary circuit, wherein the primary circuit has a primary-side transformer coil and the secondary circuit has a secondary-side transformer coil, and the primary-side transformer coil and the secondary-side transformer coil to form a transformer and wherein the primary circuit is an H-bridge circuit having a first branch extending from a first node to a second node, a second branch extending from the first node to the second node, and a bridge branch between the first branch and the second branch wherein the primary-side transformer coil is arranged in the bridge branch, in the first branch, a first switch and a first terminal for the connection of a first battery module is arranged, and in the second branch second switch and a second connection for connecting a second Batte- riemoduls is arranged.
  • the invention is based on the finding that the battery modules connected to the first connection and to the second connection can assume the function of capacitors and resistors, as used in accordance with the described prior art.
  • a battery module comprises at least a single battery cell.
  • a battery module can comprise a plurality of battery cells, which are connected to one another in particular in series and / or in parallel.
  • a battery module may in particular be a single battery.
  • Preferred battery cells are accumulators. In principle it is possible to use other energy sources instead of battery modules.
  • Another object of the invention is a battery system comprising a half-bridge converter according to the invention and a first battery module and a second battery module, wherein the first battery module connected to the first terminal of the half-bridge converter and the second battery module to the second terminal of the half-bridge converter is.
  • the first battery module and the second battery module are connected such that unequal poles of the first battery module and the second battery module in the circuit are opposite. This makes it possible to set by selecting the duty cycles of the first switch and the second switch, not only the voltage at the output of the half-bridge converter, but also perform a charge balancing between the two battery modules. In this way, the discharge of the first battery module and the second battery module can be controlled in a targeted manner.
  • FIG. 1 is a schematic diagram of a battery system with a half-bridge converter and a battery according to the prior art
  • Fig. 2 is a schematic diagram of an embodiment of a battery system according to the invention with an embodiment of a half-bridge converter according to the invention and two Batteriemodu- len.
  • FIG. 2 shows a block diagram of an embodiment of a battery system according to the invention.
  • the battery system comprises an embodiment of a half-bridge converter 1 according to the invention. Furthermore, the battery system comprises a first battery module 8 a and a second battery module 8 b, which are connected to the half-bridge converter 1.
  • the half-bridge converter 1 comprises a primary circuit 12 and a secondary circuit 13.
  • the primary circuit 12 has a primary-side transformer coil 4a
  • the secondary circuit 13 has a secondary-side transformer coil 4b
  • the primary-side transformer coil 4a and the secondary-side transformer coil 4b forming a transformer coupled together.
  • the primary circuit 12 comprises an H-bridge circuit having a first branch extending from a first node 6 to a second node 7, a second branch extending from the first node 6 to the second node 7, and a second branch lying between the first branch and the second branch bridge arm.
  • the primary-side transformer coil 4a is arranged in the bridge branch.
  • a first switch 5a and a first connection 7a for connecting a first battery module 8a are arranged in the first branch, and a second switch 5b and a second connection 7b for connecting a second battery module 8b are arranged in the second branch.
  • the first branch is also connected to a ground 9 between the first terminal 7a and the first switch 5a.
  • the secondary circuit 13 further comprises a rectifier circuit 10 for
  • the rectifier circuit 10 includes three diodes 15a, 15b and 15c. The diodes
  • the third diode 15c which is connected in parallel to the secondary-side transformer coil 4b, can optionally also be omitted.
  • a branching rectifier 10 for example, a full-wave rectifier can also be used.
  • the low pass 1 1 is designed as LC low pass with an inductance L16 and a capacitance C17.
  • the inductance 16 is formed by a coil, the capacitance 17 by a capacitor.
  • the secondary circuit 13 further comprises a first output 18a and a second output 18b, at which rectified and filtered voltage generated by the secondary-side transformer coil 4b can be tapped as the output voltage of the half-bridge converter 1.
  • the first battery module 8a and the second battery module 8b are connected to the first terminal 7a and to the second terminal 7b of the primary circuit 12 such that unequal poles of the first battery module 8a and the second battery module 8b in the circuit are opposite.
  • the first battery module 8a and the second battery module 8b may be implemented as a single battery cell.
  • a battery module 8a, 8b may comprise a plurality of battery cells, wherein the battery cells are at least partially connected in series and / or in parallel.
  • a battery module 8a, 8b can also be formed by a battery.
  • the battery modules include
  • a battery cell is designed as a lithium-ion cell.
  • the operating principle of the battery system shown in FIG. 2 is as follows:
  • the battery system according to the invention with the half-bridge converter 1 according to the invention is suitable, for example, for use in motor vehicles.
  • the battery system and / or the converter may in particular be part of a vehicle electrical system of the motor vehicle.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Dc-Dc Converters (AREA)
  • Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)

Abstract

Der erfindungsgemäße Halbbrücken-Konverter (1) umfasst einen Primärkreis (12) und einen Sekundärkreis (13), wobei der Primärkreis (12) eine primärseitige Transformatorspule (4a) aufweist und der Sekundärkreis (13) eine sekundärseitige Transformatorspule (4b) aufweist, und die primärseitige Transformatorspule (4a) und die sekundärseitige Transformatorspule (4b) unter Ausbildung eines Transformators miteinander gekoppelt sind, und wobei der Primärkreis (12) eine H-Brückenschaltung mit einen von einem ersten Knotenpunkt (6) zu einem zweiten Knotenpunkt (7) verlaufenden ersten Zweig, einen von dem ersten Knotenpunkt (6) zu dem zweiten Knotenpunkt (7) verlaufenden zweiten Zweig und einen zwischen dem ersten Zweig und dem zweiten Zweig liegenden Brückenzweig umfasst, wobei die primärseitige Transformatorspule (4a) in dem Brückenzweig angeordnet ist, in dem ersten Zweig ein erster Schalter (5a) und ein erster Anschluss (7a) für den Anschluss eines ersten Batteriemoduls (8a) angeordnet ist, und in dem zweiten Zweig ein zweiter Schalter (5b) und ein zweiter Anschluss (7b) für den Anschluss eines zweiten Batteriemoduls (8b) angeordnet ist.

Description

Beschreibung
Titel
Halbbrücken-Konverter für ein Batteriesvstem und Batteriesvstem Die Erfindung betrifft einen Halbbrücken-Konverter für ein Batteriesystem und ein
Batteriesystem.
Stand der Technik In Zukunft werden sowohl bei stationären Anwendungen, beispielsweise bei
Windkraftanlagen, als auch in Fahrzeugen, beispielsweise in Hybrid- und Elektro- fahrzeugen, vermehrt neue Batteriesysteme zum Einsatz kommen, die hohe Anforderungen bzgl. der Zuverlässigkeit erfüllen müssen. Diese hohen Anforderungen begründen sich damit, dass ein Ausfall des Batteriesystems zu einem Ausfall des Gesamtsystems führen kann (z. B. führt bei einem Elektrofahrzeug Ausfall einer Traktionsbatterie zu einem sog.„Liegenbleiber") oder sogar zu einem sicherheitsrelevanten Problem führen kann (bei Windkraftanlagen werden beispielsweise Batteriesysteme eingesetzt, um bei starkem Wind die Anlage durch eine Rotorblattverstellung vor unzulässigen Betriebszuständen zu schützen).
Es ist bekannt, die von einer Batterie zur Verfügung gestellte Spannung mittels eines DC/DC-Wandlers (auch als Gleichstromsteller bezeichnet) in eine andere Spannung umzuwandeln. Die Umwandlung einer durch die Batterie gelieferten konstanten Eingangsspannung in eine sich von dieser unterscheidenden Aus- gangsspannung erfolgt üblicherweise durch periodisches Schalten des DC/DC-
Wandlers. Als gängige DC/DC-Wandler sind beispielsweise Boost-Konverter, Forward-Konverter, Half-Bridge-(Halbbrücken-) Konverter und Full-Bridge- Konverter bekannt. Die Fig. 1 zeigt einen bekannten Halbbrücken-Konverter 31. Der bekannte Halbbrücken-Konverter 31 umfasst einen Primärkreis 42 und einen Sekundärkreis 43. Der Primärkreis 42 weist eine primärseitige Transformatorspule 34a auf, der Sekundärkreis 43 weist eine sekundärseitige Transformatorspule 34b auf, wobei die primärseitige Transformatorspule 34a und die sekundärseitige Transformatorspule 34b unter Ausbildung eines Transformators miteinander gekoppelt sind.
Der Primärkreis 42 umfasst eine H-Brückenschaltung mit einen von einem ersten Knotenpunkt 36 zu einem zweiten Knotenpunkt 37 verlaufenden ersten Zweig und zweiten Zweig und einem zwischen dem ersten Zweig und dem zweiten Zweig liegenden Brückenzweig. Die primärseitige Transformatorspule 34a ist in dem Brückenzweig angeordnet. In dem ersten Zweig ist ein erster Schalter 35a und ein erster Kondensator 37a, in dem zweiten Zweig ein zweiter Schalter 35b und ein zweiter Kondensator 37b angeordnet. Parallel zum ersten Kondensator 38a ist ein erster Widerstand 44a, parallel zum zweiten Kondensator 38b ist ein Widerstand 44b geschaltet. Der erste Zweig mit einer Masse 39 verbunden. Des Weiteren weist der erste Primärkreis 42 einen ersten Eingang 50a und einen zweiten Eingang 50b auf, an dem eine Batterie 49 angeschlossen ist.
Der Sekundärkreis 43 umfasst eine Gleichrichter-Schaltung 40 und einen Tief- pass 41 . Die Gleichrichterschaltung 40 umfasst drei Dioden 45a, 45b, 45c, mit- tels denen die von der sekundärseitigen Transformatorspule 34b erzeugte Spannung gleichgerichtet wird. Der Abgriff der Spannung an der sekundärseitigen Transformatorspule 34b erfolgt dabei mittels einer Mittelpunktanzapfung. Der Tiefpass 41 weist eine Spule 46 und einen Kondensator 47 auf. Die im Sekundärkreis 43 erzeugte Spannung kann an einem ersten Ausgang 48a und an ei- nem zweiten Ausgang 48b abgegriffen werden.
Das Funktionsprinzip des in Fig. 1 gezeigten Halbbrücken-Konverters 1 ist wie folgt: Die Batterie 49 stellt eine Spannung zur Verfügung, die über die Symmetriewiderstände 44a, 44b die Kondensatoren 38a, 38b auf die Hälfte der Batterie- Spannung auflädt. Die Schalter 35a und 35b werden jetzt abwechselnd geöffnet und geschlossen, so dass sich über der primärseitigen Transformatorspule 34a eine Wechselspannung mit einer Amplitude ergibt, die der Hälfte der Batteriespannung entspricht. Diese Wechselspannung wird mittels der sekundärseitigen Transformatorspule 34b in den Sekundärkreis 43 eingekoppelt und über die Gleichrichterschaltung 40 gleichgerichtet. Die entsprechend dem Tastverhältnis der Schalter 35a, 35b so entstandene gleichgerichtete pulsförmige Ausgangsspannung wird über den Tiefpass 41 geglättet.
Offenbarung der Erfindung
Gegenstand der Erfindung ist ein Halbbrücken-Konverter für ein Batteriesystem, umfassend einen Primärkreis und einen Sekundärkreis, wobei der Primärkreis eine primärseitige Transformatorspule aufweist und der Sekundärkreis eine se- kundärseitige Transformatorspule aufweist, und die primärseitige Transformator- spule und die sekundärseitige Transformatorspule unter Ausbildung eines Transformators miteinander gekoppelt sind, und wobei der Primärkreis eine H- Brückenschaltung mit einen von einem ersten Knotenpunkt zu einem zweiten Knotenpunkt verlaufenden ersten Zweig, einen von dem ersten Knotenpunkt zu dem zweiten Knotenpunkt verlaufenden zweiten Zweig und einem zwischen dem ersten Zweig und dem zweiten Zweig liegenden Brückenzweig umfasst, wobei die primärseitige Transformatorspule in dem Brückenzweig angeordnet ist, in dem ersten Zweig ein erster Schalter und ein erster Anschluss für den Anschluss eines ersten Batteriemoduls angeordnet ist, und in dem zweiten Zweig ein zweiter Schalter und ein zweiter Anschluss für den Anschluss eines zweiten Batte- riemoduls angeordnet ist.
Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass die an dem ersten Anschluss und an dem zweiten Anschluss angeschlossenen Batteriemodule die Funktion von Kondensatoren und Widerständen, wie sie gemäß dem beschriebenen Stand der Technik eingesetzt werden, übernehmen können. Der erfindungsgemäße
Halbbrücken-Konverter ermöglicht es damit, im Primärkreis auf Kondensatoren und Widerständen zu verzichten. Der Aufbau eines derartigen Konverters kann damit erheblich vereinfacht werden. Ein Batteriemodul umfasst zumindest eine einzelne Batteriezelle. Des Weiteren kann ein Batteriemodul mehrere Batteriezellen umfassen, die miteinander insbesondere in Reihe und/oder parallel verschaltet sind. Ein Batteriemodul kann insbesondere eine einzelne Batterie sein. Als Batteriezellen bevorzugt sind Akkumulatoren. Grundsätzlich ist es möglich, anstatt von Batteriemodulen auch andere Energiequellen zu verwenden.
Ein weiterer Gegenstand der Erfindung ist ein Batteriesystem, das einen erfin- dungsgemäßen Halbbrückenkonverter und ein erstes Batteriemodul und ein zweites Batteriemodul umfasst, wobei das erste Batteriemodul an dem ersten Anschluss des Halbbrücken-Konverters und das zweite Batteriemodul an dem zweiten Anschluss des Halbbrücken-Konverters angeschlossen ist. Vorzugsweise sind das erste Batteriemodul und das zweite Batteriemodul derart angeschlossen, dass sich ungleiche Pole des ersten Batteriemoduls und des zweiten Batteriemoduls in der Schaltung gegenüberliegen. Dies ermöglicht es, durch Wahl der Tastverhältnisse des ersten Schalters und des zweiten Schalters nicht nur die Spannung am Ausgang des Halbbrückenkonverters einzustellen, sondern auch ein Ladungs-Balancing zwischen den beiden Batteriemodulen durchzuführen. Auf diese Weise kann die Entladung des ersten Batteriemoduls und des zweiten Batteriemoduls gezielt gesteuert werden.
Weitere vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstände der ab- hängigen Ansprüche.
Die Erfindung wird im Folgenden anhand von Ausführungsformen und durch Darstellung mittels einer Figur näher erläutert. Kurze Beschreibung der Zeichnungen.
Es zeigen:
Fig. 1 ein Prinzipschaltbild eines Batteriesystems mit einem Halbbrü- cken-Konverter und einer Batterie gemäß Stand der Technik, und
Fig. 2 ein Prinzipschaltbild einer Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Batteriesystems mit einer Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Halbbrücken-Konverters und zwei Batteriemodu- len. Ausführungsformen der Erfindung
Die Fig. 2 zeigt ein Prinzipschaltbild einer Ausführungsform eines erfindungsge- mäßen Batteriesystems.
Das Batteriesystem umfasst eine Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Halbbrücken-Konverters 1. Des Weiteren umfasst das Batteriesystem ein erstes Batteriemodul 8a und ein zweites Batteriemodul 8b, die an den Halbbrücken- Konverter 1 angeschlossen sind.
Der Halbbrücken-Konverter 1 umfasst einen Primärkreis 12 und einen Sekundärkreis 13. Der Primärkreis 12 weist eine primärseitige Transformatorspule 4a auf, der Sekundärkreis 13 weist eine sekundärseitige Transformatorspule 4b auf, wo- bei die primärseitige Transformatorspule 4a und die sekundärseitige Transformatorspule 4b unter Ausbildung eines Transformators miteinander gekoppelt sind.
Des Weiteren umfasst der Primärkreis 12 eine H-Brückenschaltung mit einem von einem ersten Knotenpunkt 6 zu einem zweiten Knotenpunkt 7 verlaufenden ersten Zweig, einem von dem ersten Knotenpunkt 6 zum zweiten Knotenpunkt 7 verlaufenden zweiten Zweig und einem zwischen dem ersten Zweig und dem zweiten Zweig liegenden Brückenzweig. Die primärseitige Transformatorspule 4a ist in dem Brückenzweig angeordnet. In dem ersten Zweig ist ein erster Schalter 5a und ein erster Anschluss 7a für den Anschluss eines ersten Batteriemoduls 8a angeordnet, in dem zweiten Zweig ist ein zweiter Schalter 5b und ein zweiter Anschluss 7b für den Anschluss eines zweiten Batteriemoduls 8b angeordnet. Der erste Zweig ist zudem zwischen dem ersten Anschluss 7a und dem ersten Schalter 5a mit einer Masse 9 verbunden. Der Sekundärkreis 13 umfasst des Weiteren eine Gleichrichterschaltung 10 zum
Gleichrichten der durch den Transformator umgewandelten Spannung und eine Tiefpass 1 1 zum Glätten der durch den Transformator umgewandelten Spannung. Die Gleichrichterschaltung 10 umfasst drei Dioden 15a, 15b und 15c. Die Dioden
15a und 15b sind in der Art eines Zweigweggleichrichters im Sekundärkreis an- geordnet. Der Abgriff der Spannung an der sekundärseitigen Transformatorspule 4b erfolgt über eine Mittelpunktanzapfung. Die dritte Diode 15c, die parallel zur sekundärseitigen Transformatorspule 4b geschaltet ist, kann optional auch weggelassen werden. Anstelle eines Zweigweggleichrichters 10 kann beispielsweise auch ein Vollweggleichrichter verwendet werden.
Der Tiefpass 1 1 ist als LC-Tiefpass mit einer Induktivität L16 und einer Kapazität C17 ausgeführt. Die Induktivität 16 wird durch eine Spule gebildet, die Kapazität 17 durch einen Kondensator.
Der Sekundärkreis 13 umfasst des Weiteren einen ersten Ausgang 18a und einen zweiten Ausgang 18b, an denen durch die sekundärseitige Transformatorspule 4b erzeugte, gleichgerichtete und gefilterte Spannung als Ausgangsspannung des Halbbrücken-Konverters 1 abgegriffen werden kann.
Das erste Batteriemodul 8a und das zweite Batteriemodul 8b sind derart an dem ersten Anschluss 7a beziehungsweise an dem zweiten Anschluss 7b des Primärkreises 12 angeschlossen, dass sich ungleiche Pole des ersten Batteriemoduls 8a und des zweiten Batteriemoduls 8b in der Schaltung gegenüberliegen.
Das erste Batteriemodul 8a und das zweite Batteriemodul 8b kann als eine einzelne Batteriezelle ausgeführt sein. Alternativ kann ein Batteriemodul 8a, 8b mehrere Batteriezellen umfassen, wobei die Batteriezellen zumindest teilweise in Reihe und/oder parallel geschaltet sind. Ein Batteriemodul 8a, 8b kann auch durch eine Batterie gebildet werden. Vorzugsweise umfassen die Batteriemodule
8a, 8b Batteriezellen, die als Akkumulator ausgeführt sind. Vorzugsweise ist eine Batteriezelle als Lithium-Ionen-Zelle ausgeführt.
Das Funktionsprinzip des in Fig. 2 gezeigten Batteriesystems ist wie folgt:
Wird der erste Schalter 5a geschlossen, so liegt über der primärseitigen Transformatorspule 4a die Spannung des ersten Batteriemoduls 8a an. Diese Spannung wird über die sekundärseitige Transformatorspule 4b in den Sekundärkreis 13 übertragen. Wenn der erste Schalter 5a wieder geöffnet wird, so wird die in der primärseitigen Transformatorspule 4a gespeicherte Energie in Form eines
Stromes abgebaut, die in das zweite Batteriemodul 8b fließt. Bei Schließen des zweiten Schalters 5b wiederholt sich dieser Vorgang in umgekehrter Richtung. Durch Wahl der Tastverhältnisse des ersten Schalters 5a und des zweiten Schalters 5b kann auf diese Weise nicht nur die Spannung an den Ausgängen 18a, 18b des Halbbrücken-Konverters 1 eingestellt werden, sondern gleichzeitig auch ein Ladungs-Balancing zwischen den Batteriemodulen 8a, 8b durchgeführt werden.
Das erfindungsgemäße Batteriesystem mit dem erfindungsgemäßen Halbbrücken-Konverter 1 eignet sich beispielsweise für den Einsatz in Kraftfahrzeugen. Das Batteriesystem und/oder der Konverter können insbesondere Bestandteil eines Fahrzeugbordnetzes des Kraftfahrzeugs sein.

Claims

Ansprüche
1 . Halbbrücken-Konverter (1 ) für ein Batteriesystem, umfassend einen Primärkreis (12) und einen Sekundärkreis (13), wobei der Primärkreis (12) eine primärseitige Transformatorspule (4a) aufweist und der Sekundärkreis (13) eine sekundärseitige Transformatorspule (4b) aufweist, und die primärseitige
Transformatorspule (4a) und die sekundärseitige Transformatorspule (4b) unter Ausbildung eines Transformators miteinander gekoppelt sind, und wobei der Primärkreis (12) eine H-Brückenschaltung mit einen von einem ersten Knotenpunkt (6) zu einem zweiten Knotenpunkt (7) verlaufenden ersten Zweig, einen von dem ersten Knotenpunkt (6) zu dem zweiten Knotenpunkt
(7) verlaufenden zweiten Zweig und einen zwischen dem ersten Zweig und dem zweiten Zweig liegenden Brückenzweig umfasst, wobei die primärseitige Transformatorspule (4a) in dem Brückenzweig angeordnet ist, in dem ersten Zweig ein erster Schalter (5a) und ein erster Anschluss (7a) für den An- Schluss eines ersten Batteriemoduls (8a) angeordnet ist, und in dem zweiten
Zweig ein zweiter Schalter (5b) und ein zweiter Anschluss (7b) für den Anschluss eines zweiten Batteriemoduls (8b) angeordnet ist.
2. Halbbrücken-Konverter (1 ) nach Anspruch 1 , wobei der erste Zweig
und/oder der zweite Zweig mit einer Masse (9) verbunden sind.
3. Halbbrücken-Konverter (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Sekundärkreis (13) eine Gleichrichterschaltung (10) zum Gleichrichten der durch den Transformator umgewandelten Spannung aufweist.
4. Halbbrücken-Konverter (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Sekundärkreis (13) einen Tiefpass (1 1 ) zum Glätten der durch den Transformator umgewandelten Spannung aufweist.
5. Batteriesystem, mindestens umfassend einen Halbbrücken-Konverter (1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 4 und ein erstes Batteriemodul (8a) und ein zweites Batteriemodul (8b), wobei das erste Batteriemodul (8a) an dem ers- ten Anschluss (7a) des Halbbrücken-Konverters (1 ) und das zweite Batteriemodul (8b) an dem zweiten Anschluss (7b) des Halbbrücken-Konverters (1 ) angeschlossen ist.
6. Batteriesystem nach Anspruch 5, wobei das erste Batteriemodul (8a) und das zweite Batteriemodul (8b) derart angeschlossen sind, dass sich ungleiche Pole des ersten Batteriemoduls (8a) und des zweiten Batteriemoduls (8b) in der Schaltung gegenüberliegen.
7. Batteriesystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Batteriemodul (8a) zumindest eine einzelne Batteriezelle umfasst.
EP10732902A 2009-08-28 2010-07-05 Halbbrücken-konverter für ein batteriesystem und batteriesystem Withdrawn EP2471169A1 (de)

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Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102011107004A1 (de) * 2011-07-09 2013-01-10 Audi Ag Energiespeicheranordnung
DE102013204510A1 (de) * 2013-03-15 2014-09-18 Robert Bosch Gmbh Elektrisch eigensicheres Batteriemodul mit ultraschneller Entladeschaltung und Verfahren zur Überwachung eines Batteriemoduls
DE102013204509A1 (de) * 2013-03-15 2014-09-18 Robert Bosch Gmbh Batteriemodul und Verfahren zum Überwachen eines Batteriemoduls
DE102013204507A1 (de) * 2013-03-15 2014-10-02 Robert Bosch Gmbh Elektrisch eigensicheres Batteriemodul mit umpolbarer Ausgangsspannung und Verfahren zur Überwachung eines Batteriemoduls
FR3070910B1 (fr) * 2017-09-12 2021-05-07 Valeo Systemes De Controle Moteur Chargeur de vehicule comprenant un convertisseur dc/dc
DE102018207797B3 (de) * 2018-05-17 2019-11-14 Volkswagen Aktiengesellschaft Vorrichtung zur Temperaturkonditionierung einer Batterie, Batterieeinheit und Verfahren zur Temperaturkonditionierung einer Batterie

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5073849A (en) * 1988-12-20 1991-12-17 Power-One, Inc. Resonant DC to DC converter switching at zero current
JPH0549253A (ja) * 1991-08-05 1993-02-26 Sanken Electric Co Ltd スイツチングレギユレ−タ
JP3243666B2 (ja) * 1993-04-01 2002-01-07 株式会社日立メディコ 共振型ｄｃ−ｄｃコンバータ
JP3080128B2 (ja) * 1994-03-11 2000-08-21 サンケン電気株式会社 共振型直流−直流変換器
DE19526836C2 (de) * 1995-07-22 1998-07-02 Fraunhofer Ges Forschung Vorrichtung zum Ladungsausgleich zwischen wenigstens zwei Energiespeichern oder -wandlern
JP3151812B2 (ja) * 1998-05-15 2001-04-03 サンケン電気株式会社 共振型ｄｃ−ｄｃコンバータ
WO2008041666A1 (fr) * 2006-10-02 2008-04-10 Panasonic Corporation Convertisseur cc/cc
JP2009033830A (ja) * 2007-07-25 2009-02-12 Toyota Motor Corp 電気システムの制御装置、制御方法、その方法を実現させるプログラムおよびそのプログラムを記録した記録媒体

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
See references of WO2011023437A1 *

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Publication number Publication date
CN102484428A (zh) 2012-05-30
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