(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
バッテリと、前記バッテリと接続された直流電圧中間回路と、前記直流電圧中間回路と接続された駆動システムとを備えたバッテリシステムを始動する方法であって、
前記バッテリは、直列に接続された複数のバッテリモジュール（４０、６０）を備え、
前記バッテリモジュール（４０、６０）はそれぞれ、結合ユニット（３０、５０）と、前記結合ユニット（３０、５０）の第１の入力口（３１、５１）と第２の入力口（３２、５２）との間に接続された少なくとも１つのバッテリセル（１１）を含み、
前記複数のバッテリモジュール（４０、６０）は、第１の数のバッテリセル（１１）を有する第１のバッテリモジュール（４０、６０）と、前記第１の数のバッテリセル（１１）よりも多い第２の数のバッテリセル（１１）を有する少なくとも１つの第２のバッテリモジュール（４０、６０）とを含み、
前記方法は、少なくとも以下の工程、すなわち、
ａ）直列接続された全バッテリモジュール（４０、６０）の前記バッテリセル（１１）を、前記直列に接続されたバッテリモジュール（４０、６０）の前記結合ユニット（３０、５０）への対応する制御信号の出力によって切り離す工程と、
ｂ）直列接続されたバッテリモジュール（４０、６０）それぞれの出力側にバイパスを付ける工程であって、その結果、前記バッテリの出力電圧が０になる、前記バイパスを付ける工程と、
ｃ）前記第１のバッテリモジュール（４０、６０）の前記バッテリセル（１１）を接続し、前記第１のバッテリモジュール（４０、６０）の前記結合ユニット（３０、５０）への前記対応する制御信号の出力の終了によって、前記第１のバッテリモジュール（４０、６０）の出力側にバイパスを付けることを終了する工程と、
ｄ）前記第２のバッテリモジュール（４０、６０）のうちの１つの前記第２のバッテリモジュール（４０、６０）の前記バッテリセル（１１）を接続し、前記第２のバッテリモジュール（４０、６０）のうちの１つの前記第２のバッテリモジュール（４０、６０）の前記結合ユニット（３０、５０）への前記対応する制御信号の出力の終了によって、前記第２のバッテリモジュール（４０、６０）のうちの１つの前記第２のバッテリモジュール（４０、６０）の出力側にバイパスを付けることを終了する工程と、
ｅ）前記工程ｄと同時に、前記第１のバッテリモジュール（４０、６０）の前記結合ユニット（３０、５０）への対応する制御信号の出力により前記第１のバッテリモジュール（４０、６０）の前記バッテリセル（１１）を切り離し、前記第１のバッテリモジュール（４０、６０）の出力側にバイパスを付ける工程と、
ｆ）出力側にバイパスが付けられたさらなる別の第２のバッテリモジュール（４０、６０）が存在する限り、前記工程ｃ）〜ｅ）を繰り返す工程と、
を有する、方法。
【請求項２】
前記直流電圧中間回路の電圧が目標作動電圧に達した場合には、前記直流電圧中間回路と接続された前記駆動システムを始動する工程ｇ）をさらに有する、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記目標作動電圧は、全第２のバッテリモジュール（４０、６０）の総電圧よりも小さく、または、全第２のバッテリモジュール（４０、６０）と前記第１のバッテリモジュール（４０、６０）との総電圧よりも小さい、請求項２に記載の方法。
【請求項４】
全第２のバッテリモジュール（４０、６０）の前記バッテリセルが接続されるまで、前記工程ｃ）〜ｅ）が繰り返される、請求項１〜３のいずれか１項に記載の方法。
【請求項５】
制御ユニットと、直列に接続された複数のバッテリモジュール（４０、６０）とを備えたバッテリであって、
各バッテリモジュール（４０、６０）は、結合ユニット（３０、５０）と、前記結合ユニット（３０、５０）の第１の入力口（３１、５１）と第２の入力口（３２、５２）との間に接続された少なくとも１つのバッテリセル（１１）を含み、
前記複数のバッテリモジュール（４０、６０）は、第１の数のバッテリセル（１１）を有する第１のバッテリモジュール（４０、６０）と、前記第１の数のバッテリセル（１１）のよりも多い第２の数のバッテリセル（１１）を有する少なくとも１つの第２のバッテリモジュール（４０、６０）とを含む、前記バッテリにおいて、
前記制御ユニットは、請求項１〜４のいずれか１項に記載の方法を実施するよう構成されることを特徴とする、バッテリ。
【請求項６】
前記第２の数は、前記第１の数の２倍多いことを特徴とする、請求項５に記載のバッテリ。
【請求項７】
バッテリと、前記バッテリと接続された直流電圧中間回路と、前記直流電圧中間回路と接続された駆動システムとを備えたバッテリシステムにおいて、
前記バッテリは、請求項５または６の記載にしたがって構成されることを特徴とする、バッテリシステム。
【請求項８】
前記直流電圧中間回路は、前記バッテリと直接的に接続されることを特徴とする、請求項７に記載のバッテリシステム。
【請求項９】
前記直流電圧中間回路は、コンデンサを有する、または、コンデンサで構成される、請求項７または８に記載のバッテリシステム。
【請求項１０】
請求項７〜９のいずれか１項に記載のバッテリシステムを備えた車両。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、直流電圧中間回路を備えたバッテリシステムを始動する方法、ならびに、本始動方法を実施するよう構成されたバッテリおよび直流電圧中間回路を備えたバッテリシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
将来的に、定置型の利用において、および、ハイブリット車または電気自動車のような車両においても、バッテリシステムがますます使用されることが明らかである。電圧と、提供される電力とに対する各用途について与えられる要請を満たしうるために、数多くのバッテリセルが直列に接続される。このようなバッテリによって提供される電流は全てのバッテリセルを通って流れる必要があり、１つのバッテリセルは限られた電流のみ通しうるため、最大電流を上げるために、追加的にバッテリセルが並列に接続されることが多い。このことは、バッテリセルハウジング内の複数のセルコイル（Ｚｅｌｌｗｉｃｋｅｌ）の敷設によって、または、バッテリセルの外部接続によって行われうる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
例えば電気自動車およびハイブリッド車において、または、風力発電所の動翼調整の場合のような定置型の利用においても使用される一般的な電気駆動システムの原理的な回路図が、図１に示されている。バッテリ１１０は、コンデンサ１１１により形成される直流電圧中間回路に接続される。直流電圧中間回路は、パルスインバータ１１２に接続されており、このパルスインバータ１１２は、３つの出力口の、各２つの切り替え可能な半導体バルブ（Ｈａｌｂｌｅｉｔｅｒｖｅｎｔｉｌ）と２つのダイオードとを介して、互いに位相がずらされた正弦波電圧を、電動機１１３の駆動のために提供する。直流電圧中間回路を形成するコンデンサ１１１の容量は、切り替え可能な半導体バルブのうちの１つに電流が流される間、直流中間回路内の電圧を安定させるために十分な大きさである必要がある。電気自動車のような実際の適用では、数ｍＦ（ミリファラド）までの範囲内の大きな静電容量が発生する。
【０００４】
図２は、図１のバッテリ１１０の詳細なブロック回路図を示す。各適用について望まれる高い出力電圧およびバッテリ容量を実現するために、複数のバッテリセルが直列に接続され、または任意に追加的に並列接続される。バッテリセルの陽極と、正のバッテリ端子１１４との間には、充電および分離素子１１６が接続される。任意に、バッテリセルの陰極と、負のバッテリ端子１１５との間に分離素子１１７が追加的に接続されてもよい。充電および分離素子１１６と、分離素子１１７とはそれぞれ、バッテリ端子を零電位（ｓｐａｎｎｕｎｇｓｆｒｅｉ）で接続するために、当該バッテリ端子からバッテリセルを分離するために設けられた接触器１１８または１１９を備える。さもなければ、直列接続されたバッテリセルの高い直流電圧のために、整備員等が重大な潜在的危険にさらされることになる。充電および分離素子１１６内には、充電接触器１２０と、当該充電接触器１２０に対して直列に接続された充電抵抗１２１とが追加的に設けられる。充電抵抗１２１は、バッファコンデンサ１１１の充電電流を、バッテリが直流電圧中間回路に接続される場合に制限する。このために、最初に接触器１１８が開放されて、充電接触器１２０のみが閉鎖される。正のバッテリ端子１１４の電圧がバッテリセルの電圧に達する場合には、接触器１１９を閉鎖し、場合によっては充電接触器１２０を開放することが可能である。
【０００５】
充電接触器１２０および充電抵抗１２１は、数十ｋＷ（キロワット）の範囲内の電力を有する用途においては、数百ミリ秒かかる直流電圧中間回路の充電プロセスのためにのみ必要な、重大な追加コストを意味する。上記の構成要素は高価なだけではなく大きくて重く、電気自動車のような可動的な用途における使用にとっては特にわずらわしい存在である。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
したがって、本発明によれば、バッテリと、バッテリと接続された直流電圧中間回路と、直流電圧中間回路と接続された駆動システムとを備えたバッテリシステムを始動する方法が導入される。バッテリは、直列に接続された複数のバッテリモジュールを備え、バッテリモジュールはそれぞれ、結合ユニットと、結合ユニットの第１の入力口と第２の入力口との間に接続された少なくとも１つのバッテリセルを有する。複数のバッテリモジュールは、第１の数のバッテリセルを有する第１のバッテリモジュールと、第１の数のバッテリセルよりも多い第２の数のバッテリセルを有する少なくとも１つの第２のバッテリモジュールとを含む。本方法は、少なくとも以下の工程、すなわち、
ａ）直列接続された全バッテリモジュールのバッテリセルを、当該直列に接続されたバッテリモジュールの結合ユニットへの対応する制御信号の出力によって分離する工程と、
ｂ）直列接続された全バッテリモジュールの出力側にバイパスを付ける工程であって、その結果、バッテリの出力電圧が０になる、上記バイパスを付ける工程と、
ｃ）第１のバッテリモジュールのバッテリセルを接続し、第１のバッテリモジュールの結合ユニットへの対応する制御信号の出力の終了によって、第１のバッテリモジュールの出力側にバイパスを付けることを終了する工程と、
ｄ）第２のバッテリモジュールのうちの１つのバッテリセルを接続し、第２のバッテリモジュールのうちの１つの結合ユニットへの対応する制御信号の出力の終了によって、第２のバッテリモジュールのうちの１つの出力側にバイパスを付けることを終了する工程と、
ｅ）工程ｄと同時に、第１のバッテリモジュールの結合ユニットへの対応する制御信号の出力により第１のバッテリモジュールのバッテリセルを分離し、第１のバッテリモジュールの出力側にバイパスを付ける工程と、
ｆ）出力側にバイパスが付けられたさらなる別の第２のバッテリモジュールが存在する限り、工程ｃ）〜ｅ）を繰り返す工程と、
を有する。
【０００７】
本発明の方法は、バッテリの出力電圧および直流電圧中間回路の電圧が徐々に上げられ、したがって、各上昇段階におけるバッテリの出力電圧と直流電圧中間回路の電圧との間の比較的小さな電圧差に基づいて、バッテリの出力電圧に対して直流電圧回路の電圧を調整するために比較的小さな充電電流が直流電圧中間回路のコンデンサ内へと流れるという利点を有する。このように、従来技術によるバッテリシステムの充電接触器１２０および充電抵抗１２１は余剰であり、本発明に係る方法にしたがって機能するバッテリシステムのコスト、容積、および重量は対応して下がる。
【０００８】
さらに、本発明の方法は、より短い時間で直流電圧中間回路が充電されるという利点を有する。図２で示した充電および分離素子１１６を有するバッテリ備えたバッテリシステム内では、直流電圧中間回路は、接触器１１８が閉鎖されるまで、負の指数を有する指数関数に対応する特徴を有して充電される。すなわち、充電プロセスの開始時には最大充電電流が流れ、この最大充電電流は、直流電圧中間回路の連続的な充電によりさらに低下し、結果として、直流電圧中間回路の電圧は、バッテリの出力電圧の値に漸近的に近づく。しかしながら、本発明の方法によれば、直流電圧中間回路の電圧は継続的に徐々に上げられ、したがって、中央がほぼ直線状である階段型の推移を示す。直流電圧中間回路の、平均化された電圧の上昇は、全充電プロセスに渡って少なくとも近似的に一定の平均的な充電電流に対応し、これにより、対応してより迅速に第１の目標作動電圧に到達する。
【０００９】
本発明に基づいて、バッテリモジュールごとのバッテリセルの数により区別される、バッテリモジュールの少なくとも２つの異なる実施変形例が構想される。通常では単体で設けられる第１のバッテリモジュールは、第２のバッテリモジュールよりも少ない数のバッテリセルを有する。これに対応して、第１のバッテリモジュールの出力電圧自体も、第２のバッテリモジュールの出力電圧よりも小さい。接続されたバッテリモジュールの出力電圧の高さが、バッテリの出力電圧と直流電圧中間回路の電圧との間の当初の電圧差を決定し、したがって、バッテリから直流電圧中間回路へと流れる最大充電電流も決定する。第１のバッテリモジュールの、より小さい出力電圧に基づいて、直流電圧中間回路の電圧を、より小さなステップで上げることが可能であり、したがって、最大充電電流も対応して下がる。したがって、本発明によって、充電接触器および充電抵抗無しで、バッテリモジュールを連続的に接続することにより、直流電圧中間回路を充電することが可能であり、同時に、バッテリモジュールの結合ユニットのための回路コストが最小化される。なぜならば、第２のバッテリモジュール内では、結合ユニットが、より数が多い直列接続されたバッテリセルを管理するからである。
【００１０】
好適に、本方法は、直流電圧中間回路の電圧が目標作動電圧に達した場合には、直流電圧中間回路と接続された駆動システムを始動するという追加的な工程ｇ）を有する。目標作動電圧は、全第２のバッテリモジュールの総電圧よりも小さくてもよく、または、全第２のバッテリモジュールと第１のバッテリモジュールとの総電圧よりも小さくてもよい。この場合には、駆動システムは既に、直流電圧中間回路の電圧が当該直流電圧回路の最大電圧に到達する前に始動され、第１の目標作動電圧に到達するまでは、低減された電力により駆動される。
【００１１】
好適に、全第２のバッテリモジュールのバッテリセルが接続されるまで、工程ｃ）〜ｅ）が繰り返される。バッテリの最大出力電圧は、駆動システムの最大可能駆動出力と対応する。
【００１２】
一般に、本発明は、第１のバッテリモジュールおよび１つ以上の第２のバッテリモジュールの使用に限定されない。様々な数のバッテリセルを有するさらなる別のバッテリモジュールを設けることも構想可能であり、このさらなる別のバッテリモジュールは、バッテリの所望の出力電圧、したがって直流電圧中間回路の所望の電圧に到達するまで、対応するスキーマ（Ｓｃｈｅｍａ）において結合されおよび分離される。第１のバッテリモジュールは、例えば、ｎ個のバッテリセルを有し、第２のバッテリモジュールは２＊ｎ個のバッテリセルを有し、第３のバッテリセルは４＊ｎ個のバッテリセルを有し、第４のバッテリセルは８＊ｎ個のバッテリセルを有してもよい。これにより、２進値の回路図が利用され、その際に、切り替えステップごとの電圧差は、第１のバッテリモジュールの電圧によって決定される。その際に、数ｎは１であってもよく、したがって、バッテリの出力電圧は、最小の電圧ステップにより調整されうる。結合ユニットのための制御信号は、２進数の回路図において、２進計数器によって簡単に生成される。
【００１３】
本発明の第２の観点は、制御ユニットと、直列に接続された複数のバッテリモジュールとを備えたバッテリを導入する。その際に、各バッテリモジュールは、結合ユニットと、当該結合ユニットの第１の入力口と第２の入力口との間に接続された少なくとも１つのバッテリセルを含む。複数のバッテリモジュールは、第１の数のバッテリセルを有する第１のバッテリモジュールと、第１の数のバッテリセルのよりも多い第２の数のバッテリセルを有する少なくとも１つの第２のバッテリモジュールとを含む。制御ユニットは、本発明によれば、本発明の第１の観点の方法を実施するよう構成される。
【００１４】
特に好適に、第２の数は第１の数の２倍多い。この場合に、バッテリの出力電圧は、均等なステップにより上げられる。
【００１５】
バッテリモジュールのバッテリセルは、好適にリチウムイオンバッテリセルである。リチウムイオンバッテリセルは、セル電圧が高く、所与の容積当たりのエネルギー含量が大きいという利点を有する。
【００１６】
本発明のさらなる別の観点は、バッテリと、バッテリと接続された直流電圧中間回路と、直流電圧中間回路と接続された駆動システムとを備えたバッテリシステムに関する。その際に、バッテリは、本発明の上記の観点にしたがって構成される。
【００１７】
その際に特に好適に、直流電圧中間回路はバッテリと直接的に接続され、すなわち、バッテリと直流電圧中間回路との間にさらなる構成要素が設けられず、特に、充電素子または充電接触器、および、充電抵抗が設けられない。しかしながら、バッテリシステムの実施形態において、電流センサのようなさらなる構成要素も、バッテリと直流電圧中間回路との間に接続することが可能である。
【００１８】
直流電圧中間回路はコンデンサを有してもよく、またはコンデンサで構成されてもよい。
【００１９】
本発明の第４の観点は、本発明の上記の観点にしたがったバッテリシステムを備えた車両を導入する。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
本発明の実施例は、図面および以下の明細書の記載によってより詳細に解説され、同一または機能的に同種の構成要素には、同じ符号が付される。
【図１】従来技術による電気駆動システムを示す。
【図２】従来技術によるバッテリのブロック回路図を示す。
【図３】本発明に係る方法を実施することが可能なバッテリに使用される結合ユニットの第１の実施例を示す。
【図４】結合ユニットの第１の実施形態の可能な回路技術的な実現を示す。
【図５Ａ】第１の実施形態による結合ユニットを備えたバッテリモジュールの一実施形態を示す。
【図５Ｂ】第１の実施形態による結合ユニットを備えたバッテリモジュールの一実施形態を示す。
【図６】本発明に係る方法を実施することが可能なバッテリに使用される結合ユニットの第２の実施形態を示す。
【図７】結合ユニットの第２の実施形態の可能な回路技術的な実現を示す。
【図８】第２の実施形態による結合ユニットを備えたバッテリモジュールの一実施形態を示す。
【図９】本発明に係る方法を実施することが可能なバッテリを示す。
【図１０ａ】従来技術によるバッテリシステムについての直流電圧中間回路の電圧の推移を示す。
【図１０ｂ】本発明に係るバッテリシステムについての直流電圧中間回路の電圧の推移を示す。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
図３は、本発明に係る方法を実施することが可能なバッテリに使用される結合ユニット３０の第１の実施例を示す。結合ユニット３０は、２つの入力口３１および３２と、１つの出力口３３とを有し、入力口３１または３２の一方を出力口３３と接続し、他方を分離するよう構成される。
【００２２】
図４は、結合ユニット３０の第１の実施形態の可能な回路技術的な実現を示し、ここでは、第１のスイッチ３５と、第２のスイッチ３６とが設けられる。各スイッチは、入力口３１または３２のうちの１つと、出力口３３との間に接続される。本実施形態は、２つの入力口３１、３２も、出力口３３から分離可能であるために、出力口３３が高インピーダンス状態（ｈｏｃｈｏｈｍｉｇ）になるという利点をもたらし、このことは、例えば修理または整備の場合に有利になりうる。さらに、スイッチ３５、３６は簡単に、例えばＭＯＳＦＥＴまたはＩＧＢＴのような半導体スイッチとして実現されうる。半導体スイッチには、価格が安価で切り替え速度が速いという利点があり、したがって、結合ユニット３０は、短時間で、制御信号に対してまたは制御信号の変化に対して応答することが可能である。
【００２３】
図５Ａおよび図５Ｂは、第１の実施形態による結合ユニット３０を備えたバッテリモジュール４０の２つの実施形態を示す。複数のバッテリセル１１が、結合ユニット３０の入力口間に直列に接続されている。しかしながら、本発明は、バッテリセル１１のこのような直列回路には限定されず、バッテリセル１１を１つだけ設けることも可能であり、または、バッテリセル１１の並列回路、もしくは、バッテリセル１１の直列−並列の混合回路（ｇｅｍｉｓｃｈｔ−ｓｅｒｉｅｌｌ−ｐａｒａｌｌｅｌｅ  Ｓｃｈａｌｔｕｎｇ）も可能である。図５Ａの例では、結合ユニット３０の出力口は、第１の端子４１と接続され、バッテリセル１１の陰極は、第２の端子４２と接続される。しかしながら、図５Ｂのようなほぼ対称的な構成も可能であり、ここでは、バッテリセル１１の陽極が第１の端子４１と接続され、結合ユニット３０の出力口は、第２の端子４２と接続される。
【００２４】
図６は、本発明に係る方法を実施することが可能なバッテリに使用される結合ユニット５０の第２の実現形態を示す。結合ユニット５０は、２つの入力口５１および５２と、２つの出力口５３および５４とを有する。結合ユニット５０は、第１の入力口５１を第１の出力口５３と接続し、および、第２の入力口５２を第２の出力口５４と接続し（および、第１の出力口５３を第２の出力口５４から分離し）、または、第１の出力口５３を第２の出力口５４と接続する（および、その際に、入力口５１および５２を分離する）よう構成される。結合ユニットの特定の実施形態において、結合ユニットはさらに、２つの入力口５１、５２を出力口５３、５４から分離し、さらに、第１の出力口５３を第２の出力口５４から分離するよう構成されてもよい。しかしながら、第１の入力口５１を第２の入力５２と接続することは構想されない。
【００２５】
図７は、結合ユニット５０の第２の実現形態の可能な回路技術的な実現を示し、ここでは、第１のスイッチ５５、第２のスイッチ５６、第３のスイッチ５７が設けられる。第１のスイッチ５５は、第１の入力口５１と第１の出力口５３との間に接続され、第２のスイッチ５６は、第２の入力口５２と第２の出力口５４との間に接続され、第３のスイッチ５７は、第１の出力口５３と第２の出力口５４との間に接続される。本実施形態も同様に、スイッチ５５、５６、および５７が簡単に、例えばＭＯＳＦＥＴまたはＩＧＢＴのような半導体スイッチとして実現されうるという利点をもたらす。半導体スイッチには、価格が安価で切り替え速度が速いという利点があり、したがって、結合ユニット５０は、短時間で、制御信号に対してまたは制御信号の変化に対して応答することが可能である。
【００２６】
図８は、第２の実施形態による結合ユニット５０を備えたバッテリモジュール６０の一実施形態を示す。複数のバッテリセル１１が、結合ユニット５０の入力口間に直列に接続されている。本実施形態のバッテリモジュール６０も、バッテリセル１１のこのような直列回路には限定されず、バッテリセル１１を１つだけ設けることも可能であり、または、バッテリセル１１の並列回路、もしくは、バッテリセル１１の直列−並列の混合回路も可能である。結合ユニット５０の第１の出力口は、第１の端子６１と接続され、結合ユニット５０の第２の出力口は、第２の端子６２と接続される。図５Ａおよび図５Ｂのバッテリモジュール４０に対して、バッテリモジュール６０は、結合ユニット５０によって、バッテリセル１１を残りのバッテリから両側で分離できるという利点を有し、このことによって、駆動中の安全な交換が可能となる。なぜならば、バッテリセル１１のどの極にも、バッテリの残りのバッテリモジュールの危険な高い全電圧が印加されないからである。
【００２７】
図９は、本発明に係る方法を実施することが可能なバッテリの一実施形態を示す。バッテリは、複数のバッテリモジュール４０または６０を有するバッテリモジュール線７０を有し、好適に、各バッテリモジュール４０または６０は、同じ形態で接続された同数のバッテリセル１１を含む。バッテリモジュール４０または６０に加えて、追加的なバッテリモジュール４５または６５を設けることが可能であり、この追加的なバッテリモジュール４５または６５は、バッテリモジュール４０または６０のように構成されるが、当該追加的なバッテリモジュール４５、６５内のバッテリセル１１の数が、バッテリモジュール４０、６０内のバッテリセル１１の数よりも少ないことにより異なっている。追加的なバッテリモジュール４５、６５は、図９の一番上に示されるが、バッテリモジュール線７０の任意の箇所に配置することが可能である。
【００２８】
一般に、バッテリモジュール線７０は、各数のバッテリモジュール４０または６０を含み得る。さらに、バッテリモジュール線７０の極には、安全規定により要請される場合には、図２のような充電および分離素子と、分離素子とを追加的に設けることも可能である。ただし、本発明によれば、このような分離素子は必要ではない。なぜならば、バッテリモジュール４０または６０内に含まれる結合ユニット３０または５０によって、バッテリ端子からのバッテリセル１１の分離が行えるからである。
【００２９】
図１０は、従来技術によるバッテリシステムと、本発明に係るバッテリシステムと、についての直流電圧中間回路の電圧の推移を示す。
【００３０】
部分図ａ）は、従来技術によるバッテリシステムについての推移を示す。時点ｔ０に、バッテリが、充電接触器１２０および充電抵抗１２１を介して、直流電圧中間回路のコンデンサ１１１に接続され、その際に、直流電圧中間回路は、この時点ｔ０において放電する。直流電圧中間回路の電圧は、最初は速く上昇するが、その後この上昇の勢いが継続的に落ちている。ようやく時点ｔ１１において、接触器１１８を閉じかつ電抵抗１２１による電流制限無しにバッテリの出力電圧まで直流電圧中間回路を迅速に充電するために十分な程度に、バッテリの出力電圧と直流電圧中間回路の電圧との間の差分ΔＶが小さいほど、直流電圧中間回路の電圧が高い。
【００３１】
部分図ｂ）は、本発明に係るバッテリシステムについての対応する推移を示す。充電プロセスの開始時に、直流電圧中間回路の電圧は０であり、すなわち、直流電圧中間回路のコンデンサは完全に放電している。時点ｔ０に、第１のバッテリモジュールが作動され、したがって、バッテリの出力電圧は、第１の数のバッテリセルを有する第１のバッテリモジュールの電圧に対応する。充電電流は、充電抵抗によって制限されないため、直流電圧中間回路の電圧は速く上昇するが、バッテリの出力電圧と直流電圧回路の電圧との間の電圧差が比較的小さいため、充電電流は、許容できないほど高くはならない。直流電圧中間回路の電圧が、第１のバッテリモジュールの出力電圧に近づき次第（時点ｔ２１）、より多い第２の数のバッテリセルを有する第２のバッテリモジュールが作動され、同時に、第１のバッテリモジュールが再び停止され、これにより、バッテリの出力電圧が、作動された第２のバッテリモジュールの電圧へと、当該作動された第２のバッテリモジュールの電圧と第１のバッテリモジュールの電圧との差分の分だけ上げられる。直流電圧中間回路の電圧も、迅速にバッテリの出力電圧にしたがう。時点ｔ２２に、既に作動された第２のバッテリモジュールに加えて、第１のバッテリモジュールが再び作動される。直流電圧中間回路の電圧が、再び対応して上昇した場合には（時点ｔ２３）、第２のバッテリモジュールが接続され（ｚｕｓｃｈａｌｔｅｎ）、同時に、第１のバッテリモジュールが停止される。直流電圧中間回路の電圧が目標作動電圧に到達し、または、全第２のバッテリモジュール（および、場合によっては追加的に第１のバッテリモジュール）が作動されるまで、さらなる別の第２のバッテリモジュールを接続することと、第１のバッテリモジュールを交互に作動および停止させることとが繰り返される。示される例では、バッテリは、２つの第２のバッテリモジュールを有するが、当然のことながら、１より大きくまたは１と等しい任意の数の第２のバッテリモジュールが可能である。
【００３２】
直流電圧中間回路の電圧の両推移の比較は、本発明に係る直流電圧中間回路が、従来技術で一般的であるより明らかに速く充電されることを証明している。これにより、直流電圧中間回路に接続された駆動システムはより迅速に駆動され、特に安全性に関わる適用にとっては魅力的である。
【図１】
0005580482.tif 000002
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０ａ】
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【図１０ｂ】
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