Patent DE-102016105012-B4 (DE)
Title: Versorgungseinrichtung für ein Bordnetz, Verfahren zum Zellbalancing innerhalb einer Versorgungseinrichtung für mindestens ein Bordnetz sowie Verwendung einer Versorgungseinrichtung für mindestens ein Bordnetz
Inventor: WOLF THOMAS
IPC: B60L58/22
Filed: 2016-03-17
Granted: 2021-07-08
Abstract: Versorgungseinrichtung (1) für mindestens ein Bordnetz (S) mit einer Bordnetzspannung (UA),umfassend auf einer Eingangsseite (E) mindestens eine Batterie (B'') aufweisend eine Batteriegesamtspannung (UE) zur Spannungsversorgung des Bordnetzes (S),wobei die Batterie (B'') mindestens zwei einzelne Batteriezellen (Z1, Z2, ..., Zn) und/oder einzelne Batteriezellverbunde aufweist, welche jeweils eine Zellspannung (UZ1, UZ2, ..., UZn) mit einem vorbestimmten Sollwert aufweisen,wobei die Zellspannungen (UZ1, UZ2, ..., UZn) mittels mindestens zwei galvanisch getrennt ausgestalteter Gleichspannungswandlungseinrichtungen (DC1, DC2, ..., DCn) in mindestens zwei Ausgangsspannungen (UA1, UA2, ..., UAn) wandelbar sind und auf einer Ausgangsseite (A) die Bordnetzspannung (UA) aus den mindestens zwei Ausgangsspannungen (UA1, UA2, ..., UAn) gebildet ist,dadurch gekennzeichnet, dassmit jeder einzelnen Batteriezelle (Z1, Z2, ..., Zn) und/ oder jedem einzelnen Zellverbund der Batterie (B'') ein erstes, bevorzugt genau ein erstes induktives Speicherelement (Y1, ..., Yn) der mindestens zwei Gleichspannungswandlungseinrichtungen (DC1, DC2, ..., DCn) als Primärwicklungselement verbunden ist,und dass auf einer bordnetzseitigen Ausgangsseite (A) mindestens ein zweites induktives Speicherelemente (F1, ..., Fn) für jede der mindestens zwei Gleichspannungswandlungseinrichtungen (DC1, DC2, ..., DCn) als Sekundärwicklungselemente angeordnet ist,wobei zwischen den ersten, zueinander parallel geschalteten induktiven Speicherelementen (Y1, ..., Yn) und den mindestens zwei zweiten induktiven Speicherelementen (F1, ..., Fn) ein magnetischer oder magnetisierbarer Kern (K1') angeordnet ist,wobei jedes der ersten induktiven Speicherelemente (Y1, ..., Yn) und die mindestens zwei zweiten induktiven Speicherelemente (F1, ..., Fn) mit dem magnetischen oder magnetisierbaren Kern (K1') unmittelbar verbunden sind,wobei alle Primärwicklungselemente und alle Sekundärwicklungselemente mit dem einzigen Kern (K1') verbunden angeordnet sind und untereinander magnetisch gekoppelt sind, wobei eine Anzahl von Wicklungen (Wp11, Wp21, ..., Wp1n, Wp2n) der Primärwicklungselemente größer ist als eine Anzahl von Wicklungen (Ws1, Ws2, ..., Wsn) der Sekundärwicklungselemente,wobei mittels mindestens einer Messeinrichtung (M', M1, M2, ..., Mn) ein jeweiliger Istwert der Zellspannung (UZ1, UZ2, ..., UZn) der einzelnen Batteriezellen (Z1, Z2, ..., Zn) in mindestens einer ersten Messung messbar ist und Messergebnisse der ersten Messung an eine übergeordnete Steuereinrichtung (CU) übertragbar sind,wobei ausgehend vom Istwert der Zellspannung (UZ1, UZ2, ..., UZn) ein Wert der zu liefernden Ausgangsspannung (UA1, UA2, ..., UAn) der jeweiligen Batteriezelle (Z1, Z2, ..., Zn) mittels der Steuereinrichtung (CU) einzeln steuerbar ist,wobei zwischen den mindestens zwei zweiten induktiven Speicherelementen (F1, ..., Fn) und Spannungsabgriffspositionen (‚A*, GND) für die Bordnetzspannung (UA) jeweils ein Gleichrichtungselement (Gl1, ..., Gln) angeordnet ist,wobei ein Ladungsaustausch zwischen den Batteriezellen (Z1, Z2, ..., Zn) durch einen magnetischen Fluss über den Kern K1‘ stattfindet unabhängig davon, ob im Bordnetz S Verbraucher aktiv sind oder nicht,wobei die Gleichrichtungselemente (Gl1, ..., Gln) als aktive Gleichrichtungselemente (Gl1, ..., Gln), welche dazu ausgebildet sind, Energie bidirektional zu übertragen, ausgestaltet sind, wobei die Energie, die mittels der aktiven Gleichrichtungselemente (Gl1, ..., Gln) aus dem Bordnetz (S) entnehmbar ist, mindestens einer Zelle (Z1, Z2, ..., Zn) zur Erhöhung der jeweiligen Zellspannung (UZ1, UZ2, ..., UZn) gesteuert zuführbar ist, wobei je nach Ladungszustand mindestens eine Batteriezelle (Z1, Z2, ..., Zn) zur Spannungsversorgung des Bordnetzes (S) eingesetzt und mindestens eine Batteriezelle (Z1, Z2, ..., Zn) aufgeladen wird und wobei alle Gleichspannungswandler (DC1, DC2, ..., DCn) gleichzeitig eingesetzt werden,wobei eine Bordnetzspannung mittels einer weiteren Messeinrichtung in einer zweiten Messung messbar ist und ein Ergebnis der zweiten Messung an die übergeordneten Steuereinrichtung (CU) übertragbar ist, wobei eine weitere Messeinrichtung vorgesehen ist, mittels welcher eine dritte Messung durchführbar ist, welche direkt den Wert der Ausgangsspannung der einzelnen Gleichspannungswandlungseinrichtungen (DC1, DC2, ..., DCn) misst und an die übergeordnete Steuereinrichtung weitergibt, wodurch eine defekte Gleichspannungswandlungseinrichtung (DC1, DC2, ..., DCn) erkennbar ist, wobei bei Vorhandensein eines defekten Gleichspannungswandlers (DC1, DC2, ..., DCn) durch die übergeordnete Steuereinrichtung (CU) ein Signal an eine Anzeigeeinrichtung weitergebbar ist oder ein auslesbarer Fehlercode intern abspeicherbar ist.