DE102009034596A1 - Electrical energy storing system for e.g. electric vehicle, has switching device connecting compensation cell to storage arrangement, so that difference of potential between storage arrangement and another storage arrangement is minimized - Google Patents

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Abstract

The system (100) has an energy storage arrangement (110) with energy storage cells (111) connected in series, and another energy storage arrangement (120) with energy storage cells (121) connected in series and parallel to the former energy storage arrangement. A switching device (140) connects a compensation energy storage cell (131) to the latter energy storage arrangement, so that a difference of potential between the energy storage arrangements is minimized. The energy storage cells and the compensation energy storage cell exhibit same voltages.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft das technische Gebiet der Speicherung von elektrischer Energie. Die vorliegende Erfindung betrifft insbesondere ein System zum Speichern von elektrischer Energie, welches zumindest zwei parallel geschaltete Energiespeicheranordnungen umfasst, die jeweils eine Mehrzahl von in Serie geschalteten einzelnen Energiespeicherzellen aufweisen. Die vorliegende Erfindung betrifft ferner ein Kraftfahrzeug mit einem derartigen System zum Speichern von elektrischer Energie.The The present invention relates to the technical field of storage of electrical energy. The present invention particularly relates to System for storing electrical energy, which at least comprises two energy storage arrangements connected in parallel, the in each case a plurality of individual energy storage cells connected in series exhibit. The present invention further relates to a motor vehicle with such a system for storing electrical energy.

Als Hybrid- bzw. Elektrofahrzeug bezeichnet man Kraftfahrzeuge, die ganz oder teilweise durch elektrische Energie angetrieben werden. Kraftfahrzeuge mit Hybridantrieb, auch Hybridfahrzeuge genannt, weisen beispielsweise eine Verbrennungsmaschine, eine elektrische Maschine und einen oder mehrere elektrochemische Energiespeicher auf. Elektrofahrzeuge mit Brennstoffzellen bestehen allgemein aus einer Brennstoffzelle zur Energiewandlung, einem Tank für flüssige oder gasförmige Energieträger, einem elektrochemischen Energiespeicher und einer elektrischen Maschine für den Antrieb.When Hybrid or electric vehicle is called motor vehicles, the be wholly or partly powered by electrical energy. Hybrid-powered vehicles, also called hybrid vehicles, For example, have an internal combustion engine, an electrical Machine and one or more electrochemical energy storage on. Electric vehicles with fuel cells are generally made a fuel cell for energy conversion, a tank for liquid or gaseous Energy, an electrochemical energy storage and an electrical machine for the Drive.

Die elektrische Maschine des Hybridfahrzeuges ist in der Regel als Starter/Generator und/oder elektrischer Antrieb ausgeführt. Als Starter/Generator ersetzt sie den normalerweise vorhandenen Anlasser und die Lichtmaschine. Bei einer Ausführung als elektrischer Antrieb kann ein zusätzliches Drehmoment, d. h. ein Beschleunigungsmoment, zum Vortrieb des Fahrzeugs von der elektrischen Maschine beigetragen werden. Als Generator ermöglicht sie eine Rekuperation von Bremsenergie und Bordnetzversorgung.The Electric machine of the hybrid vehicle is usually called a starter / generator and / or electrical drive executed. As a starter / generator replaces the normally available starter and alternator. In a version as electric drive can be an additional torque, d. H. an acceleration torque, to propel the vehicle from the electrical Machine contributed. As a generator, it enables recuperation of braking energy and onboard power supply.

Bei einem reinen Elektrofahrzeug wird die Antriebsleistung allein durch eine elektrische Maschine bereitgestellt. Beiden Fahrzeugtypen, Hybrid- und Elektrofahrzeug ist gemein, dass große Mengen elektrischer Energie bereitgestellt und transferiert werden müssen.at a pure electric vehicle, the drive power alone an electric machine provided. Both vehicle types, Hybrid and electric vehicle is common that large amounts of electrical energy provided and transferred.

Die Steuerung des Energieflusses erfolgt über eine elektronische Schaltung, welche allgemein als HybridController bezeichnet wird. Der HybridController regelt unter anderem, ob und in welcher Menge dem Energiespeicher Energie entnommen oder zugeführt werden soll.The Control of the energy flow takes place via an electronic circuit, which is commonly referred to as a hybrid controller. The hybrid controller regulates, among other things, whether and in what quantity the energy storage Energy taken or supplied shall be.

Die Energieentnahme aus einer Brennstoffzelle oder aus einem Energiespeicher dient allgemein zur Darstellung von Antriebsleistung und zur Versorgung des Fahrzeugbordnetzes. Die Energiezuführung dient der Aufladung des Energiespeichers bzw. zur Wandlung von Bremsenergie in elektrische Energie d. h. dem regenerativen Bremsen.The Energy extraction from a fuel cell or from an energy storage is generally used to represent drive power and supply of the vehicle electrical system. The energy supply serves to charge the Energy storage or for the conversion of braking energy into electrical energy d. H. regenerative braking.

Der Energiespeicher für Hybridanwendungen kann während des Fahrbetriebs wieder aufgeladen werden. Die hierfür benötigte Energie stellt der Verbrennungsmotor bereit.Of the Energy storage for Hybrid applications may be during of the driving operation are recharged. The energy required for this the internal combustion engine provides.

Als Energielieferanten und Energiespeicher für Elektrofahrzeuganwendungen lassen sich beispielsweise Bleibatterien, Doppelschichtkondensatoren, NickelMetallhydrid- oder Lithium-Ionen Zellen nutzen.When Energy suppliers and energy storage for electric vehicle applications For example, lead-acid batteries, double-layer capacitors, Nickel metal hydride or lithium ions Use cells.

Aufgrund von Herstellungstoleranzen weisen die Zellen eines Energiespeichers leichte Unterschiede in ihren Parametern wie beispielsweise ihrer Kapazität, ihrem Innenwiderstand und ihrer Selbstentladung auf. Diese Unterschiede nehmen typischerweise im Laufe der Lebensdauer des Energiespeichers durch unterschiedliche Alterung der einzelnen Zellen unsystematisch zu. Aufgrund der Tatsache, dass die Leistungsfähigkeit eines Energiespeichers jedoch durch die schwächste Zelle des Zellverbundes des Energiespeichers bestimmt wird, sollte die Alterung der einzelnen Zellen zum einen möglichst gering sein und zum anderen möglichst gleichmäßig erfolgen.by virtue of Manufacturing tolerances show the cells of an energy store slight differences in their parameters such as theirs Capacity, their internal resistance and their self-discharge. Those differences typically take place over the life of the energy store different aging of individual cells unsystematic too. Due to the fact that the performance of an energy storage however, by the weakest Cell of the cell network of the energy store should be determined the aging of the individual cells on the one hand to be as low as possible and to others as possible evenly.

Da die Alterung einer Energiespeicherzelle im Wesentlichen durch die Temperatur, den Ladezustand und den Ladungsdurchsatz bestimmt wird, kann eine unterschiedliche Alterung dadurch reduziert werden, dass diese Bedingungen für alle Energiespeicherzellen möglichst gleich eingestellt werden. Durch ein entsprechend dimensioniertes Kühlsystem lässt sich die unterschiedliche Alterung durch Temperaturunterschiede vermeiden. Besteht ein Energiespeicher nur aus einem Strang aus in Reihe geschalteten Zellen, so ist hier prinzipbedingt die Alterung durch den Ladungsdurchsatz für alle Zellen gleich. Unterschiede in den Alterungsraten durch Unterschiede der Ladungszustände der einzelnen Energiespeicherzellen können bei Energiespeichern, die nur aus in Reihe geschalteten Zellen bestehen, durch einen Ladungsausgleich zwischen den Zellen, der so genannten Symmetrierung, ausgeglichen werden.There the aging of an energy storage cell essentially by the Temperature, the state of charge and the charge flow rate can be determined a different aging can be reduced by this Conditions for all energy storage cells possible be set equal. By an appropriately sized cooling system let yourself avoid the different aging due to temperature differences. Is an energy storage only one strand of series connected Cells, so here is inherent aging by the charge flow rate for all Cells equal. Differences in aging rates due to differences the charge states of the individual energy storage cells can be stored in energy stores, which consist only of cells connected in series, by a charge balance balanced between the cells, the so-called symmetrization become.

Die Leistungssteigerung eines Energiespeichers erfolgt gemäß dem Stand der Technik entweder durch die Erhöhung der Anzahl der Einzelzellen oder durch eine Vergrößerung der einzelnen Zellen. Dies kann beispielsweise durch eine Kapazitätserhöhung und/oder durch eine Reduzierung des Innenwiderstandes erfolgen. Aufgrund von technischen Gründen (Verfügbarkeit von Leistungsschalter(n), Funkenlöschstrecke) und sicherheitstechnischen Gründen (Niederspannungsrichtlinie) wird für Energiespeicher, die in einem Kraftfahrzeug eingesetzt werden, meist eine Spannung von kleiner als 1000 V gewählt. Die Verwendung von unterschiedlich großen Energiespeicherzellen würde zu einer hohen Variantenvielfalt auf Zellebene führen, wodurch hohe Kosten entstehen würden.The Performance increase of an energy storage takes place according to the state the technique either by increasing the number of single cells or by enlarging the single cells. This can be done, for example, by increasing the capacity and / or done by reducing the internal resistance. by virtue of for technical reasons (Availability of circuit breaker (s), spark extinguishing path) and safety reasons (Low Voltage Directive) is for Energy storage, which are used in a motor vehicle, usually chosen a voltage of less than 1000V. The use of different huge Energy storage cells would lead to a high diversity of variants at the cellular level, which results in high costs would.

Um für Nischenanwendungen hohe Energiespeicherleistungen wirtschaftlich darstellen zu können, bietet es sich an, mehrere Zellen parallel zu schalten. Die Parallelschaltung kann beispielsweise auf Zellebene geschehen, d. h. es werden mehrere Einzelspeicherzellen zu Bi-, Tri- oder Quadpacks zusammen geschaltet. Die Parallelschaltung kann aber auch auf Systemebene des Energiespeichers geschehen. Hier werden ganze Energiespeichermodule, bestehend aus in Reihe geschalteten Energiespeicherzellen, parallel geschaltet. Für Nischenabwendung hätte dies einen erheblichen Vorteil, da auf Energiespeichermodule aus Anwendungen mit großen Stückzahlen zurückgegriffen werden könnte, wodurch sich erhebliche synergetische Effekte ergeben. Aufgrund der oben genannten Unterschiede bezgl. der Parameter der Einzelzellen kann kommt es allerdings häufig zu hohen unerwünschten Ausgleichsströmen, wenn mehreren Energiespeicher parallel verschaltet werden. Daraus folgt typischerweise eine ungleichmäßig erhöhte Alterung der einzelnen Energiespeicherzellen sowie eine Leistungsreduzierung der parallel verschalteten Energiespeichermodule.Around for niche applications offers high energy storage performance economically, offers It's about switching multiple cells in parallel. The parallel connection can for example be done at cell level, d. H. there will be several single memory cells switched to bi-, tri- or quadpacks together. The parallel connection but can also be done on the system level of the energy storage. Here are whole energy storage modules, consisting of series connected Energy storage cells, connected in parallel. For niche use would have this a significant advantage since on energy storage modules from applications with big numbers resorted could be which results in significant synergistic effects. by virtue of the above differences regarding the parameters of the single cells but it can happen frequently too high unwanted Equalizing currents, if several energy storage devices are connected in parallel. from that typically follows an unevenly elevated aging of the individual Energy storage cells and a power reduction of the parallel interconnected energy storage modules.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein System zum Speichern von elektrischer Energie zu schaffen, welches trotz einer hohen Speicherleistung eine gleichmäßige und möglichst geringe Alterung der einzelnen Energiespeicherzellen aufweist.Of the Invention is based on the object, a system for storing to provide electrical energy, which despite a high storage capacity a uniform and preferably has low aging of the individual energy storage cells.

Diese Aufgabe wird gelöst durch die Gegenstände der unabhängigen Patentansprüche. Vorteilhafte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen beschrieben.These Task is solved through the objects the independent one Claims. Advantageous embodiments The present invention is described in the dependent claims.

Gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung wird ein System zum Speichern von elektrischer Energie beschrieben. Das beschriebene Energiespeichersystem weist auf (a) eine erste Energiespeicheranordnung, welche zumindest zwei in Reihe geschaltete erste Energiespeicherzellen aufweist, (b) eine zweite Energiespeicheranordnung, welche zumindest zwei in Reihe geschaltete zweite Energiespeicherzellen aufweist und welche parallel zu der ersten Energiespeicheranordnung geschaltet ist, (c) eine Ausgleichs-Energiespeicherzelle, und (d) eine Schalteinrichtung zum optionalen Zuschalten der Ausgleichs-Energiespeicherzelle zu der zweiten Energiespeicheranordnung, so dass ein Spannungsunterschied zwischen den beiden Energiespeicheranordnungen minimierbar ist.According to one The first aspect of the invention is a system for storing electrical Energy described. The energy storage system described has on (a) a first energy storage arrangement, which at least two in series connected first energy storage cells, (b) a second Energy storage arrangement, which at least two connected in series has second energy storage cells and which parallel to the first energy storage device is connected, (c) a balancing energy storage cell, and (d) switching means for optionally connecting the balancing energy storage cell to the second energy storage arrangement, so that a voltage difference between the two energy storage arrangements can be minimized.

Dem beschriebenen Energiespeichersystem liegt die Erkenntnis zugrunde, dass durch ein bedarfsweises Zuschalten einer Ausgleichs-Energiespeicherzelle zu einer der beiden Energiespeicheranordnungen unerwünschte Ausgleichsströme zwischen den beiden Energiespeicheranordnungen auf effektive Weise vermieden werden können. Dabei kann durch eine externe Ansteuerung der Ausgleichs-Energiespeicherzelle die Spannung einer Energiespeicheranordnung bzw. eines Zellstrangs in gewissen Grenzen eingestellt werden. Somit können verschiedene Energiespeicheranordnungen, welche jeweils mehrere in Serie geschaltete Einzel-Energiespeicherzellen aufweisen, zum Zwecke der Leistungserhöhung des Energiespeichersystems parallel geschalten werden, wobei auf einfache Weise die oben genannten Nachteile vermieden werden.the The energy storage system described is based on the knowledge that by an on-demand connection of a balancing energy storage cell to one of the two energy storage devices undesirable balancing currents between the two energy storage devices effectively avoided can be. In this case, by an external control of the balancing energy storage cell the voltage of an energy storage device or a cell strand be set within certain limits. Thus, various energy storage arrangements, which in each case several series-connected single energy storage cells have, for the purpose of increasing the power of the energy storage system be switched in parallel, in a simple way the above Disadvantages are avoided.

Zu den in Reihe geschalteten einzelnen Energiespeicherzellen der zweiten Energiespeicheranordnung kann somit bei Bedarf eine oder mehrere weitere Ausgleichs-Energiespeicherzellen schaltbar hinzugefügt werden. Diese Ausgleichs-Energiespeicherzelle(n) dient (dienen) dazu Spannungsunterschiede zwischen den einzelnen Energiespeicheranordnungen auszugleichen. Sind die Spannungsunterschiede komplett ausgeglichen, so ergeben sich auch keine Ausgleichsströme.To the series connected individual energy storage cells of the second Energy storage arrangement can thus if necessary one or more further Balancing energy storage cells are added switchable. This balancing energy storage cell (s) serves (serve) to voltage differences between the individual Balance energy storage arrangements. Are the voltage differences completely balanced, so there are no balancing currents.

In anderen Worten, durch die schaltbare(n) Ausgleichs-Energiespeicherzelle(n) wird der Spannungsunterschied zwischen den einzelnen Energiespeicheranordnungen bzw. Zellsträngen von in Reihe geschalteten Zellen ausgeglichen. Dadurch werden die Ausgleichströme reduziert, die sonst zwischen den beiden Energiespeicheranordnungen bzw. Zellsträngen fließen. Auf diese Weise ergibt sich eine Erhöhung der nutzbaren Leistung, des nutzbaren Energieinhalts und der Lebensdauer des beschriebenen Energiespeichersystems, welches eine Parallelverschaltung von einzelnen Energiespeicheranordnungen bzw. Zellsträngen aufweist. Dies wird durch die gleichmäßige Leistungsverteilung auf die beiden Energiespeicheranordnungen ermöglicht.In in other words, through the switchable balance energy storage cell (s) becomes the voltage difference between the individual energy storage arrangements or cell strands balanced by series connected cells. This will be the equalizing currents reduces that otherwise between the two energy storage arrangements or cell strands flow. This results in an increase in usable power, the usable energy content and the lifetime of the described energy storage system, which is a parallel connection of individual energy storage arrangements or cell strands having. This is due to the even power distribution allows the two energy storage arrangements.

Gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung weisen die ersten Energiespeicherzellen, die zweiten Energiespeicherzellen und die Ausgleichs-Energiespeicherzelle gleiche Klemmspannungen auf.According to one embodiment of the invention, the first energy storage cells, the second Energy storage cells and the balancing energy storage cell same Clamping voltages on.

Das ganze Energiespeichersystem kann damit auf vorteilhafte Weise aus gleichartigen Einzel-Energiespeicherzellen aufgebaut werden. Dies gilt nicht nur für die ersten und die zweiten Energiespeicherzellen sondern auch für die Ausgleichs-Energiespeicherzelle.The Whole energy storage system can thus advantageously be built similar single energy storage cells. this applies not only for the first and the second energy storage cells but also for the balancing energy storage cell.

Gemäß einem alternativen Ausführungsbeispiel der Erfindung weist die Ausgleichs-Energiespeicherzelle im Vergleich zu den ersten Energiespeicherzellen und/oder zu den zweiten Energiespeicherzellen eine unterschiedliche Klemmspannung auf. Dies bedeutet, dass für die Ausgleichs-Energiespeicherzelle auch andere Zelltypen als die ersten bzw. die zweiten Energiespeicherzellen verwendet werden können. Dadurch erhöht sich auf vorteilhafte Weise die Design-Flexibilität für die Realisierung eines für die jeweilige Anwendung optimal geeigneten Energiespeichersystems.According to an alternative exemplary embodiment of the invention, the compensation energy storage cell has a different clamping voltage in comparison to the first energy storage cells and / or to the second energy storage cells. This means that other cell types than the first or the second energy storage cells can be used for the balancing energy storage cell. As a result, the design flexibility for the realization of an egg advantageously increases nes for the respective application optimally suitable energy storage system.

Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung weist die Ausgleichs-Energiespeicherzelle einen Kondensator und insbesondere einen Doppelschicht-Kondensator auf. Dies hat den Vorteil, dass ein Doppelschicht-Kondensator unempfindlich bezüglich seiner Anschlusspolung ist und damit auch umgepolt verwendet werden kann.According to one another embodiment of the Invention, the balancing energy storage cell has a capacitor and in particular a double-layer capacitor. This has the Advantage that a double-layer capacitor insensitive to its Terminal polarity is and thus can also be used reversed.

Im Vergleich zu anderen Kondensatoren weisen Doppelschicht-Kondensatoren, welche den beteiligten Fachkreisen auch unter den Begriffen bzw. Markennamen Goldcaps, Supercaps, Boostcaps oder Ultracaps geläufig sind, eine deutlich größere Kapazität auf. Die hohe Kapazität dieser Kondensatoren und damit die Möglichkeit der effektiven elektrostatischen Energiespeicherung beruht auf (a) einer großen Elektrodenfläche und (b) der Dissoziation von Ionen in einem flüssigen Elektrolyt, welches typischerweise ein Dielektrikum mit einer Dicke von nur wenigen Atomlagen bildet.in the Compared to other capacitors have double-layer capacitors, which the experts involved also under the terms or brand names Goldcaps, Supercaps, Boostcaps or Ultracaps are common, a much larger capacity. The high capacity of these capacitors and thus the possibility of effective electrostatic Energy storage relies on (a) a large electrode area and (b) the dissociation of ions in a liquid electrolyte, which typically a dielectric with a thickness of only a few Atomic layers forms.

Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung ist die Ausgleichs-Energiespeicherzelle im zugeschalteten Zustand in Reihe zu den zumindest zwei zweiten Energiespeicherzellen geschalten.According to one another embodiment of the Invention is the balancing energy storage cell in the switched State in series with the at least two second energy storage cells switched.

Durch eine Zuschaltung der Ausgleichszelle in Reihe zu dem Zellstrang der zweiten Energiespeicheranordnung erfolgt somit eine Spannungsanpassung in Schritten der Einzelzellspannung der Ausgleichs-Energiespeicherzelle.By a connection of the compensation cell in series with the cell strand The second energy storage arrangement thus takes a voltage adjustment in steps of the single cell voltage of the balancing energy storage cell.

Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung ist die Ausgleichs-Energiespeicherzelle im zugeschalteten Zustand parallel zu zumindest einer der beiden zweiten Energiespeicherzellen geschalten.According to one another embodiment of the Invention is the balancing energy storage cell in the switched State parallel to at least one of the two second energy storage cells switched.

Durch eine parallele Schaltung der Ausgleichs-Energiespeicherzelle zu einer Einzel-Energiespeicherzelle der zweiten Energiespeicheranordnung bzw. des zweiten Zellstrangs kann eine besonders feine Einstellung der Spannung der zweiten Energiespeicheranordnung erfolgen. Die Spannungsanpassung kann hierbei insbesondere durch die Vergrößerung der Kapazität an der betreffenden Stelle im zweiten Zellstrang erfolgen, wodurch sich eine deutlich langsamere Veränderung der Klemmspannung des gesamten zweiten Zellstrangs im Vergleich zu der Strangspannung des ersten Zellstrang ergibt.By a parallel circuit of the balancing energy storage cell to a single energy storage cell the second energy storage arrangement or the second cell strand can be a particularly fine adjustment of the voltage of the second energy storage device respectively. The voltage adjustment can in this case in particular by the enlargement of the capacity take place at the relevant point in the second cell strand, whereby a significantly slower change in the clamping voltage of entire second cell strand compared to the strand tension of the first cell strand.

Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung ist die Ausgleichs-Energiespeicherzelle alternativ zu der ersten Energiespeicheranordnung zuschaltbar. Dies bedeutet, dass die Ausgleichs-Energiespeicherzelle zwischen den beiden Energiespeicheranordnungen hin und her geschaltet werden kann. In einem ersten Zuschaltzustand ist die Ausgleichs-Energiespeicherzelle der ersten Energiespeicheranordnung und in einem zweiten Zuschaltzustand ist die Ausgleichs-Energiespeicherzelle der zweiten Energiespeicheranordnung zugeschaltet.According to one another embodiment of the Invention is the balancing energy storage cell alternative to the first energy storage arrangement switchable. This means, that the balancing energy storage cell between the two energy storage arrangements can be switched back and forth. In a first connection state is the balancing energy storage cell of the first energy storage device and in a second connection state, the balancing energy storage cell the second energy storage device switched on.

Die optionale Zuschaltung der Ausgleichs-Energiespeicherzelle zu einer der beiden Energiespeicheranordnungen hat den Vorteil, dass unter Verwendung lediglich einer Ausgleichs-Energiespeicherzelle sowohl ein Abfall einer ersten Klemmspannung der ersten Energiespeicheranordnung gegenüber einer zweiten Klemmspannung der zweiten Energiespeicheranordnung als auch der umgekehrte Fall, d. h. ein Abfall der zweiten Klemmspannung gegenüber der ersten Klemmspannung, zumindest teilweise kompensiert werden kann.The optional connection of the balancing energy storage cell to a the two energy storage arrangements has the advantage that under Use only a balancing energy storage cell both a waste a first clamping voltage of the first energy storage arrangement with respect to a second clamping voltage of the second energy storage device as well the reverse case, d. H. a drop in the second clamping voltage across from the first clamping voltage, at least partially compensated can.

Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung sind die ersten Energiespeicherzellen, die zweiten Energiespeicherzellen und/oder die Ausgleichs-Energiespeicherzelle ein elektrochemischer Energiespeicher und/oder ein elektrostatischer Energiespeicher.According to one another embodiment of the Invention are the first energy storage cells, the second energy storage cells and / or the balancing energy storage cell an electrochemical energy storage and / or an electrostatic energy storage.

Der elektrochemische Energiespeicher kann ein beliebiger Akku wie beispielsweise eine Nickel-Metallhydrid-Zelle oder ein Lithium-Ionen-Energiespeicher sein. Der elektrostatische Energiespeicher kann beispielsweise ein Doppelschichtkondensator sein.Of the electrochemical energy storage can be any battery such as a nickel-metal hydride cell or a lithium-ion energy storage be. The electrostatic energy storage, for example, a Be double-layer capacitor.

Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung weist die Schalteinrichtung ein oder mehrere Schaltelemente auf. Dabei genügt in der Regel ein einzelnes Schaltelement, um die oben beschriebene Parallelschaltung zwischen dem Ausgleichs-Schaltelement und zumindest einer der zweiten Energiespeicherzellen zu realisieren. Für eine zuverlässige Realisierung der oben ebenfalls beschriebenen Serien- bzw. Reihenschaltung des Ausgleichs-Schaltelements mit den beiden zweiten Energiespeicherzellen können bevorzugt zwei Schaltelemente verwendet werden.According to one another embodiment of the Invention, the switching device one or more switching elements on. It is enough usually a single switching element to the one described above Parallel connection between the compensation switching element and at least one of realize second energy storage cells. For a reliable realization the above-described series or series circuit of Balancing switching element with the two second energy storage cells can preferably two switching elements are used.

Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung ist das Schaltelement (a) ein Transistor, insbesondere ein Metall Oxid Semiconductor Feldeffekttransistor oder ein Insulated Gate Bipolar Transistor, (b) ein Schütz und/oder (c) ein Relais.According to one another embodiment of the Invention is the switching element (a) a transistor, in particular a metal oxide semiconductor field effect transistor or an insulated one Gate bipolar transistor, (b) a contactor and / or (c) a relay.

Für das bedarfsweise Zuschalten der Ausgleichs-Energiespeicherzelle können somit herkömmliche Schaltelemente verwendet werden, so dass das beschriebene Energiespeichersystem mit herkömmlichen Elektronikkomponenten aufgebaut werden kann. Da das Schaltelement im Vergleich zu der Spannung des gesamten Systems nur vergleichsweise kleine Spannungen schalten muss, werden an das Schaltelement nur geringe Anforderungen hinsichtlich seiner Spannungsfestigkeit und seiner Lichtbogenfestigkeit gestellt.Conventional switching elements can thus be used for the balancing energy storage cell connected as needed, so that the described energy storage system can be constructed with conventional electronic components. Since the switching element only needs to switch comparatively small voltages in comparison to the voltage of the entire system, the switching element will only require very little ments with regard to its dielectric strength and its arc resistance.

Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung weist das System zusätzlich auf (a) eine weitere Ausgleichs-Energiespeicherzelle und (b) eine weitere Schalteinrichtung zum optionalen Zuschalten der weiteren Ausgleichs-Energiespeicherzelle zu der ersten Energiespeicheranordnung. Dies bedeutet, dass sowohl der ersten als auch der zweiten Energiespeicheranordnung bei Bedarf jeweils eine Ausgleichs-Energiespeicherzelle zuschaltbar ist. Dadurch kann das beschriebene System unmittelbar nach Erreichen eines in Bezug auf die Klemmspannungen der beiden Energiespeicheranordnungen asymmetrischen Zustands durch eine geeignete externe Ansteuerung der Schalteinrichtung und/oder der weiteren Schalteinrichtung in einen Zustand gebracht werden, bei dem die Klemmspannungen der beiden Energiespeicheranordnungen zumindest einander angeglichen sind.According to one another embodiment of the Invention additionally features the system on (a) another balancing energy storage cell and (b) another switching device for optional connection the further compensation energy storage cell to the first energy storage device. This means that both the first and the second energy storage device as needed in each case a compensation energy storage cell is switchable. This allows the described system directly after reaching one with respect to the clamping voltages of the two Energy storage arrangements asymmetric state by a suitable External control of the switching device and / or the other Switching device be brought into a state in which the Clamping voltages of the two energy storage devices at least are aligned.

Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung weist das System zusätzlich zumindest eine dritte Energiespeicheranordnung auf, welche zumindest zwei in Reihe geschaltete dritte Energiespeicherzellen aufweist und welche parallel zu der ersten Energiespeicheranordnung und zu der zweiten Energiespeicheranordnung geschalten ist.According to one another embodiment of the Invention additionally features the system at least a third energy storage arrangement, which at least has two series-connected third energy storage cells and which parallel to the first energy storage device and to the second energy storage device is switched.

Auch der dritten Energiespeicheranordnung kann bei Bedarf eine Ausgleichs-Energiespeicherzelle zugeschalten werden, wobei auch hier das Zuschalten parallel oder seriell zu zumindest einer der dritten Energiespeicherzelle erfolgt.Also If necessary, the third energy storage device may have a balancing energy storage cell be switched on, and here the connection in parallel or takes place serially to at least one of the third energy storage cell.

Es wird darauf hingewiesen, dass Ausgleichs-Energiespeicherzellen sowohl an einzelnen Energiespeicheranordnungen bzw. Zellsträngen als auch an allen Energiespeicheranordnungen bzw. Zellsträngen des beschriebenen Energiespeichersystems angebracht werden können, so dass sie bei Bedarf durch eine geeignete externe Ansteuerung von Schalteinheiten zugeschaltet werden können.It It is noted that balancing energy storage cells both on individual energy storage arrangements or cell strands as well as on all energy storage arrangements or cell strands of described energy storage system can be mounted so if necessary, by a suitable external control of Switching units can be switched on.

Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung wird ein Kraftfahrzeug mit einem oben beschriebenen System zum Speichern von elektrischer Energie geschaffen.According to one Another aspect of the invention is a motor vehicle with an above described system for storing electrical energy created.

Dem beschriebenen Kraftfahrzeug liegt die Erkenntnis zugrunde, dass das oben genannte System zu Speichen von elektrischer Energie zur Energieversorgung auch im Bereich der Kraftfahrzeugtechnik verwendet werden kann. Das Kraftfahrzeug kann beispielsweise ein Elektrofahrzeug oder ein Hybridfahrzeug sein. Im Falle eines reinen Elektrofahrzeugs weist das Kraftfahrzeug lediglich einen Elektromotor auf, welcher von dem Energiespeichersystem mit Energie versorgt wird. Das Energiespeichersystem kann optional auch während des Betriebs des Elektrofahrzeugs aufgeladen werden, in dem beispielsweise die bei einem Bremsvorgang freiwerdende Bewegungsenergie mittels eines Generators in elektrische Energie umgewandelt und in das Energiespeichersystem eingespeist wird.the described motor vehicle is based on the finding that the above system for spokes of electric power to Energy supply also used in the field of automotive technology can be. The motor vehicle can for example be an electric vehicle or a hybrid vehicle. In the case of a pure electric vehicle the motor vehicle has only one electric motor, which is powered by the energy storage system. The energy storage system can also be optional during the operation of the electric vehicle are charged in the example the kinetic energy released during a braking process by means of of a generator converted into electrical energy and into the energy storage system is fed.

Sollte es sich bei dem Kraftfahrzeug um ein Hybridfahrzeug handeln, dann weist das Kraftfahrzeug neben einen Elektromotor auch noch einen Verbrennungsmotor auf. Auch hier kann während des Betriebs ggf. elektrische Energie in den Energiespeicher eingespeist werden.Should if the motor vehicle is a hybrid vehicle, then The motor vehicle also has an electric motor Internal combustion engine. Here too, during operation, if necessary, electrical Energy can be fed into the energy storage.

Es wird darauf hingewiesen, dass das oben beschriebene System zum Speichern von elektrischer Energie auch außerhalb der Kraftfahrzeugtechnik verwendet werden kann. Das oben beschriebene Energiespeichersystem ist vielmehr für beliebige stationäre Anwendungen wie beispielseise stationäre Energiespeicher oder auch beliebige andere portable Anwendungen verwendbar.It It should be noted that the system described above for storing of electrical energy even outside of automotive technology can be used. The energy storage system described above is rather for any stationary Applications such as stationary energy storage or even any other portable applications usable.

Weitere Vorteile und Merkmale der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der folgenden beispielhaften Beschreibung derzeit bevorzugter Ausführungsformen. Die einzelnen Figuren der Zeichnung dieser Anmeldung sind lediglich als schematisch und als nicht maßstabsgetreu anzusehen.Further Advantages and features of the present invention will become apparent the following exemplary description of presently preferred embodiments. The individual figures of the drawing of this application are merely to be regarded as schematic and not to scale.

1 zeigt ein Energiespeichersystem mit zwei parallel verschalteten seriellen Zellsträngen und einer Ausgleichs-Energiespeicherzelle, die in Reihe mit einem der beiden Zellstränge schaltbar ist. 1 shows an energy storage system with two parallel connected serial cell strings and a balancing energy storage cell, which is switchable in series with one of the two cell strands.

2 zeigt ein Energiespeichersystem mit zwei parallel verschalteten seriellen Zellsträngen und einer Ausgleichs-Energiespeicherzelle, die parallel zu einer Zelle eines Zellstrangs schaltbar ist. 2 shows an energy storage system with two parallel connected serial cell strings and a balancing energy storage cell, which is switchable parallel to a cell of a cell strand.

3 zeigt ein Energiespeichersystem mit zwei parallel verschalteten seriellen Zellsträngen und einer Ausgleichs-Energiespeicherzelle, die parallel zu jeweils einer Zelle eines jeden Zellstrangs schaltbar ist. 3 shows an energy storage system with two parallel connected serial cell strings and a balancing energy storage cell, which is switchable in parallel to each cell of each cell strand.

Es wird darauf hingewiesen, dass Merkmale bzw. Komponenten von unterschiedlichen Ausführungsformen, die mit den entsprechenden Merkmalen bzw. Komponenten der Ausführungsform nach gleich oder zumindest funktionsgleich sind, mit den gleichen Bezugszeichen oder mit anderen Bezugszeichen versehen sind, welche sich lediglich in der ersten Ziffer und/oder durch einen angehängten Buchstaben von dem Bezugszeichen einer entsprechenden Komponente unterscheidet. Zur Vermeidung von unnötigen Wiederholungen werden bereits anhand einer vorher beschriebenen Ausführungsform erläuterte Merkmale bzw. Komponenten an späterer Stelle nicht mehr im Detail erläutert.It It is noted that features or components of different Embodiments, those with the corresponding features or components of the embodiment after equal or at least functionally same, with the same Reference numerals or provided with other reference numerals, which only in the first digit and / or by an appended letter from the reference numeral of a corresponding component. To avoid unnecessary Repetitions are already using a previously described embodiment explained Features or components to later Job no longer explained in detail.

Ferner wird darauf hingewiesen, dass die nachfolgend beschriebenen Ausführungsformen lediglich eine beschränkte Auswahl an möglichen Ausführungsvarianten der Erfindung darstellen. Insbesondere ist es möglich, die Merkmale einzelner Ausführungsformen in geeigneter Weise miteinander zu kombinieren, so dass für den Fachmann mit den hier explizit dargestellten Ausführungsvarianten eine Vielzahl von verschiedenen Ausführungsformen als offensichtlich offenbart anzusehen sind.Further It should be noted that the embodiments described below only a limited Choice of possible variants represent the invention. In particular, it is possible the characteristics of individual embodiments suitably combine with each other, so for the skilled person with the embodiments explicitly shown here a variety of different embodiments are to be regarded as obviously disclosed.

1 zeigt ein Energiespeichersystem 100, welches zwei parallel verschaltete Energiespeicheranordnungen, eine erste Energiespeicheranordnung 110 und eine zweite Energiespeicheranordnung 120 aufweist. Die beiden Energiespeicheranordnungen weisen jeweils eine Mehrzahl von seriell geschalteten Energiespeicherzellen auf. Erste Energiespeicherzellen der ersten Energiespeicheranordnung 110 sind jeweils mit dem Bezugszeichen 111 versehen. Zweite Energiespeicherzellen der zweiten Energiespeicheranordnung 120 sind jeweils mit dem Bezugszeichen 121 versehen. Die Energiespeicheranordnungen 110, 120 werden nachfolgend auch jeweils als Zellstrang bezeichnet. 1 shows an energy storage system 100 , which two energy storage arrangements connected in parallel, a first energy storage arrangement 110 and a second energy storage device 120 having. The two energy storage arrangements each have a plurality of serially connected energy storage cells. First energy storage cells of the first energy storage device 110 are each denoted by the reference numeral 111 Mistake. Second energy storage cell of the second energy storage device 120 are each denoted by the reference numeral 121 Mistake. The energy storage arrangements 110 . 120 are also referred to below as each cell strand.

Das Energiespeichersystem 100 weist ferner einen ersten Anschlusskontakt 102 und einen zweiten Anschlusskontakt 104 auf. Wie aus 1 ersichtlich, stellt gemäß dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel der erste Anschlusskontakt 102 den positiven Anschlusskontakt und der zweite Anschlusskontakt 104 den negativen Anschlusskontakt des Energiespeichersystems 100 dar.The energy storage system 100 also has a first connection contact 102 and a second terminal contact 104 on. How out 1 can be seen, according to the embodiment shown here, the first terminal contact 102 the positive terminal contact and the second terminal contact 104 the negative terminal contact of the energy storage system 100 represents.

Das Energiespeichersystem 100 weist außerdem eine Ausgleichs-Energiespeicherzelle 131 auf, welche bei Bedarf dem zweiten Zellstrang 120 zugeschaltet werden kann. Wie aus 1 ersichtlich, wird gemäß dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel die Ausgleichs-Energiespeicherzelle 131 in Serie zu den zweiten Energiespeicherzellen 121 geschalten.The energy storage system 100 also has a balancing energy storage cell 131 which, if necessary, the second cell strand 120 can be switched on. How out 1 can be seen, according to the embodiment shown here, the balancing energy storage cell 131 in series with the second energy storage cells 121 switched.

Das Zuschalten erfolgt durch eine Betätigung einer Schalteinrichtung 140. Gemäß dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel weist die Schalteinrichtung 140 zwei Schaltelemente, ein erstes Schaltelement 141 und ein zweites Schaltelement 142 auf. Mittels eines Steuerelements 145 kann sichergestellt werden, dass die beiden Schaltelemente 141 und 142 gleichzeitig geschalten werden.The connection is made by an actuation of a switching device 140 , According to the embodiment shown here, the switching device 140 two switching elements, a first switching element 141 and a second switching element 142 on. By means of a control 145 can be ensured that the two switching elements 141 and 142 be switched simultaneously.

Der Bedarf des Zuschaltens der Ausgleichs-Energiespeicherzelle 131 ist beispielsweise dann gegeben, wenn die Klemmspannung des zweiten Zellstrangs 120 gegenüber der Klemmspannung des ersten Zellstrangs 110 um eine gewisse Mindestspannungsdifferenz abgefallen ist. Die über dieser Mindestspannungsdifferenz liegende tatsächliche Spannungsdifferenz kann also durch die Klemmspannung der Ausgleichs-Energiespeicherzelle 131 zumindest teilweise kompensiert werden. Dadurch können unerwünschte Ausgleichsströme zwischen den beiden Energiespeicheranordnungen bzw. Zellsträngen 110 und 120 zumindest erheblich reduziert werden.The need to connect the balancing energy storage cell 131 is given, for example, when the clamping voltage of the second cell strand 120 against the clamping voltage of the first cell strand 110 has dropped by a certain minimum voltage difference. The actual voltage difference lying above this minimum voltage difference can therefore be determined by the terminal voltage of the compensating energy storage cell 131 be at least partially compensated. This can unwanted balancing currents between the two energy storage arrangements or cell strands 110 and 120 at least significantly reduced.

Bei dem in 1 dargestellten Energiespeichersystem 100 wird also bei Bedarf die Ausgleichs-Energiespeicherzelle 131 zusätzlich in Reihe in den zweiten Zellstrang 120 geschaltet. Dadurch erhöht sich die Spannungslage in dem zweiten Zellstrang 120 um eine Zellspannung der Ausgleichs-Energiespeicherzelle 131.At the in 1 illustrated energy storage system 100 So if necessary, the balancing energy storage cell 131 additionally in series in the second cell strand 120 connected. This increases the voltage level in the second cell strand 120 by a cell voltage of the balancing energy storage cell 131 ,

Durch diese Spannungserhöhung kann jedoch bei einem kurzen zweiten Zellstrang 120 nur eine grobe Anpassung der beiden Zellstrangspannungen erreicht werden. Dies relativiert sich, wenn eine große Anzahl von Energiespeicherzellen in Reihe geschaltet wird, wie dies bei typischen Vollhybridspeichern mit beispielsweise 100 Energiespeicherzellen der Fall ist. Es können in diesem Fall Toleranzen im Bereich von 1% ausgeglichen werden.However, this increase in voltage can occur with a short second cell strand 120 only a rough adaptation of the two cell string voltages can be achieved. This is relativized when a large number of energy storage cells are connected in series, as is the case with typical full hybrid stores with, for example, 100 energy storage cells. In this case, tolerances in the range of 1% can be compensated.

Es wird darauf hingewiesen, dass auch mehrere Ausgleichs-Energiespeicherzellen schaltbar in Reihe geschaltet werden können. Dadurch kann sich eine abgestufte Spannungsanpassung zwischen den einzelnen Zellsträngen ergeben.It It is noted that also several balancing energy storage cells switchable in series can be switched. This can be a graded voltage adjustment between the individual cell strands result.

2 zeigt ein Energiespeichersystem 200 mit zwei parallel verschalteten seriellen Zellsträngen 110 und 120 und einer Ausgleichs-Energiespeicherzelle 231, die parallel zu einer Zelle 121 des zweiten Zellstrangs 120 schaltbar ist. 2 shows an energy storage system 200 with two serial cell strings connected in parallel 110 and 120 and a balancing energy storage cell 231 parallel to a cell 121 of the second cell strand 120 is switchable.

Das Zuschalten erfolgt hier mittels einer Schalteinrichtung 240, welche lediglich ein Schaltelement 241 aufweist. Das Schaltelement 241 kann mittels eines elektronischen Steuerelements 245 betätigt werden.The connection takes place here by means of a switching device 240 which only a switching element 241 having. The switching element 241 can by means of an electronic control 245 be operated.

Im Gegensatz zum dem in 1 dargestellten Energiespeichersystem 100 wird hier die Ausgleichs-Energiespeicherzelle 231 bei Bedarf parallel zu einer zweiten Energiespeicherzelle 121 geschaltet. Dadurch ergibt sich eine sehr feine Anpassung der beiden Strangspannungen, da sich die Klemmspannung eines Verbundes zweier parallel verschalteter Energiespeicherzellen aufgrund der erhöhten Kapazität langsamer ändert als die Klemmspannung einer einzelnen Energiespeicherzelle.In contrast to the in 1 illustrated energy storage system 100 here is the balancing energy storage cell 231 if necessary parallel to a second energy storage cell 121 connected. This results in a very fine adjustment of the two phase voltages, since the clamping voltage of a network of two parallel-connected energy storage cells changes slower due to the increased capacity than the clamping voltage of a single energy storage cell.

Es wird darauf hingewiesen, dass auch hier mehrerer Zellen als Ausgleichs-Energiespeicherzelle verwendet werden können. Dadurch ergibt sich auch hier eine Erhöhung des Hebels zum Ausgleich der beiden Klemmspannungen der beiden Zellstränge 110 und 120.It should be noted that multiple cells can also be used here as equalization energy storage cell. This also results in an increase of the lever to compensate for the two clamping voltages of the two cell strands 110 and 120 ,

3 zeigt ein Energiespeichersystem 300 mit zwei parallel verschalteten seriellen Zellsträngen 110, 120 und einer Ausgleichs-Energiespeicherzelle 331, die parallel zu jeweils einer Zelle eines jeden Zellstrangs 110, 120 schaltbar ist. Gemäß dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel erfolgt das Zuschalten mittels einer Schalteinrichtung 340, welche ein Schaltelement 341 und ein Steuerelement 345 zum Betätigen des Schaltelements 341 aufweist. 3 shows an energy storage system 300 with two serial cell strings connected in parallel 110 . 120 and a balancing energy storage cell 331 parallel to one cell of each cell strand 110 . 120 is switchable. According to the embodiment shown here, the connection takes place by means of a switching device 340 which is a switching element 341 and a control 345 for actuating the switching element 341 having.

Das in 3 dargestellte Energiespeichersystem 300 entspricht weitgehend dem in 2 dargestellten Energiespeichersystem 200. Der Unterschied zwischen den beiden Energiespeichersystemen 200 und 300 besteht darin, dass hier die Ausgleichs-Energiespeicherzelle 341 variabel einer der beiden Endzellen 111 bzw. 121 eines jeden Zellstrangs 110 bzw. 120 parallel zugeschaltet werden kann. Dadurch ergibt sich eine Erweiterung der Ausgleichsmöglichkeiten zwischen den Klemmspannungen der beiden Zellstränge 110 und 120.This in 3 illustrated energy storage system 300 is largely the same as in 2 illustrated energy storage system 200 , The difference between the two energy storage systems 200 and 300 is that here the balancing energy storage cell 341 variable one of the two end cells 111 respectively. 121 of each cell strand 110 respectively. 120 can be connected in parallel. This results in an expansion of the compensation possibilities between the clamping voltages of the two cell strands 110 and 120 ,

Es wird darauf hingewiesen, dass auch eine Kombination der hier dargestellten Beispiele möglich ist. Darüber hinaus können alle in diesem Dokument präsentierten Ausführungsbeispiele mit mehreren Energiespeicheranordnungen ausgeführt werden. Ferner kann die Ausgleichs-Energiespeicherzelle an beliebigen Positionen innerhalb eines Zellstanges und nicht nur lediglich am Ende eines Zellstrangs geschalten werden.It It should be noted that also a combination of the shown here Examples is possible. About that can out all presented in this document embodiments be executed with multiple energy storage arrangements. Furthermore, the Balancing energy storage cell at arbitrary positions within a cell pole and not just at the end of a cell strand be switched.

Claims (13)

System zum Speichern von elektrischer Energie, das System (100, 200, 300) aufweisend • eine erste Energiespeicheranordnung (110), welche zumindest zwei in Reihe geschaltete erste Energiespeicherzellen (111) aufweist, • eine zweite Energiespeicheranordnung (120), welche zumindest zwei in Reihe geschaltete zweite Energiespeicherzellen (121) aufweist und welche parallel zu der ersten Energiespeicheranordnung (110) geschaltet ist, • eine Ausgleichs-Energiespeicherzelle (131, 231, 331), und • eine Schalteinrichtung (140, 240, 340) zum optionalen Zuschalten der Ausgleichs-Energiespeicherzelle (131, 231, 331) zu der zweiten Energiespeicheranordnung (120), so dass ein Spannungsunterschied zwischen den beiden Energiespeicheranordnungen (110, 120) minimierbar ist.System for storing electrical energy, the system ( 100 . 200 . 300 ) comprising a first energy storage arrangement ( 110 ), which at least two series-connected first energy storage cells ( 111 ), • a second energy storage arrangement ( 120 ), which at least two series-connected second energy storage cells ( 121 ) and which parallel to the first energy storage device ( 110 ), • a balancing energy storage cell ( 131 . 231 . 331 ), and • a switching device ( 140 . 240 . 340 ) for optionally connecting the balancing energy storage cell ( 131 . 231 . 331 ) to the second energy storage device ( 120 ), so that a voltage difference between the two energy storage arrangements ( 110 . 120 ) is minimizable. System nach Anspruch 1, wobei die ersten Energiespeicherzellen (111), die zweiten Energiespeicherzellen (121) und die Ausgleichs-Energiespeicherzelle (131, 231, 331) gleiche Klemmspannungen aufweisen.The system of claim 1, wherein the first energy storage cells ( 111 ), the second energy storage cells ( 121 ) and the balancing energy storage cell ( 131 . 231 . 331 ) have the same clamping voltages. System nach Anspruch 1, wobei die Ausgleichs-Energiespeicherzelle (131, 231, 331) im Vergleich zu den ersten Energiespeicherzellen (111) und/oder zu den zweiten Energiespeicherzellen (121) unterschiedliche Klemmspannungen aufweist.The system of claim 1, wherein the balancing energy storage cell ( 131 . 231 . 331 ) compared to the first energy storage cells ( 111 ) and / or to the second energy storage cells ( 121 ) has different clamping voltages. System nach dem vorgehenden Anspruch, wobei die Ausgleichs-Energiespeicherzelle (131, 231, 331) einen Kondensator und insbesondere einen Doppelschicht-Kondensator aufweist.System according to the preceding claim, wherein the balancing energy storage cell ( 131 . 231 . 331 ) has a capacitor and in particular a double-layer capacitor. System nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei dem die Ausgleichs-Energiespeicherzelle (131) im zugeschalteten Zustand in Reihe zu den zumindest zwei zweiten Energiespeicherzellen (121) geschalten ist.System according to one of claims 1 to 4, wherein the balancing energy storage cell ( 131 ) in the connected state in series with the at least two second energy storage cells ( 121 ) is switched. System nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei dem die Ausgleichs-Energiespeicherzelle (231, 331) im zugeschalteten Zustand parallel zu zumindest einer der beiden zweiten Energiespeicherzellen (121) geschalten ist.System according to one of claims 1 to 4, wherein the balancing energy storage cell ( 231 . 331 ) in the connected state parallel to at least one of the two second energy storage cells ( 121 ) is switched. System nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei dem die Ausgleichs-Energiespeicherzelle (331) alternativ zu der ersten Energiespeicheranordnung (110) zuschaltbar ist.System according to one of the preceding claims, in which the compensating energy storage cell ( 331 ) as an alternative to the first energy storage arrangement ( 110 ) is switchable. System nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die ersten Energiespeicherzellen (111), die zweiten Energiespeicherzellen (121) und/oder die Ausgleichs-Energiespeicherzelle (131, 231, 331) – ein elektrochemischer Energiespeicher und/oder – ein elektrostatischer Energiespeicher. sind.System according to one of the preceding claims, wherein the first energy storage cells ( 111 ), the second energy storage cells ( 121 ) and / or the balancing energy storage cell ( 131 . 231 . 331 ) - An electrochemical energy storage and / or - an electrostatic energy storage. are. System nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei dem die Schalteinrichtung (140, 240, 340) ein Schaltelement (241, 341) oder mehrere Schaltelemente (141, 142) aufweist.System according to one of the preceding claims, in which the switching device ( 140 . 240 . 340 ) a switching element ( 241 . 341 ) or several switching elements ( 141 . 142 ) having. System nach dem vorgehenden Anspruch, wobei das Schaltelement (141, 142, 241, 341) (a) ein Transistor, insbesondere ein Metall Oxid Semiconductor Feldeffekttransistor oder ein Insulated Gate Bipolar Transistor, (b) ein Schutz und/oder (c) ein Relais ist.System according to the preceding claim, wherein the switching element ( 141 . 142 . 241 . 341 ) (a) a transistor, in particular a metal oxide semiconductor field effect transistor or an insulated gate bipolar transistor, (b) a protection and / or (c) a relay. System nach einem der vorangehenden Ansprüche, zusätzlich aufweisend • eine weitere Ausgleichs-Energiespeicherzelle und • eine weitere Schalteinrichtung zum optionalen Zuschalten der weiteren Ausgleichs-Energiespeicherzelle zu der ersten Energiespeicheranordnung.A system according to any one of the preceding claims, additionally comprising • another Compensation energy storage cell and • another switching device for optional connection of the further compensation energy storage cell to the first energy storage device. System nach einem der vorangehenden Ansprüche, zusätzlich aufweisend • zumindest eine dritte Energiespeicheranordnung, welche zumindest zwei in Reihe geschaltete dritte Energiespeicherzellen aufweist und welche parallel zu der ersten Energiespeicheranordnung und zu der zweiten Energiespeicheranordnung geschalten ist.System according to one of the preceding claims, additionally comprising • at least one third energy storage arrangement, which has at least two series-connected third energy storage cells and which are parallel is connected to the first energy storage device and to the second energy storage device. Kraftfahrzeug mit • einem System (100, 200, 300) nach einem der vorangehenden Ansprüche zum Speichern von elektrischer Energie.Motor vehicle with • a system ( 100 . 200 . 300 ) according to one of the preceding claims for storing electrical energy.
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Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102011014133A1 (en) * 2011-03-15 2012-09-20 Maximilian Heindl Method for varying e.g. voltage at connection terminals of series circuit of battery cells of heterogeneous battery arrangement in electric car, involves varying configuration of series circuit for adjustment of voltage and impedance
DE102011054479A1 (en) * 2011-10-13 2013-04-18 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. Energy storage system and method for controlling the charge states of its elements
DE102012204933A1 (en) * 2012-03-28 2013-10-02 Robert Bosch Gmbh Battery system and method for driving battery modules of the battery system
DE102012211953A1 (en) * 2012-07-09 2014-01-09 Helmut Mack Cache of a DC power plant
WO2013092183A3 (en) * 2011-12-22 2014-05-15 Robert Bosch Gmbh Energy storage device, system having an energy storage device, and method for controlling an energy storage device
CN104094494A (en) * 2012-02-09 2014-10-08 三菱电机株式会社 Parallel accumulator system and method of control thereof
DE102015111989A1 (en) 2015-07-23 2017-01-26 Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V. Battery system and method for operating a battery system

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1120495B (en) * 1960-04-01 1961-12-28 Theodor Kiepe Elektrotechnisch Start-up circuit for battery-powered bidirectional rail locomotives
US4375593A (en) * 1981-07-17 1983-03-01 Harold Winterbotham Switching apparatus for load matching of wind-driven electrical generators
US5154985A (en) * 1990-06-04 1992-10-13 Japan Storage Battery Co., Ltd. Battery with a spare battery
US5670861A (en) * 1995-01-17 1997-09-23 Norvik Tractions Inc. Battery energy monitoring circuits
US6317343B1 (en) * 1999-03-01 2001-11-13 Jeol Ltd. Capacitor power supply with switches to decrease variations in output voltage
DE69430855T2 (en) * 1993-01-29 2002-12-19 Canon Kk Electrical energy storage device and electrical power system

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1120495B (en) * 1960-04-01 1961-12-28 Theodor Kiepe Elektrotechnisch Start-up circuit for battery-powered bidirectional rail locomotives
US4375593A (en) * 1981-07-17 1983-03-01 Harold Winterbotham Switching apparatus for load matching of wind-driven electrical generators
US5154985A (en) * 1990-06-04 1992-10-13 Japan Storage Battery Co., Ltd. Battery with a spare battery
DE69430855T2 (en) * 1993-01-29 2002-12-19 Canon Kk Electrical energy storage device and electrical power system
US5670861A (en) * 1995-01-17 1997-09-23 Norvik Tractions Inc. Battery energy monitoring circuits
US6317343B1 (en) * 1999-03-01 2001-11-13 Jeol Ltd. Capacitor power supply with switches to decrease variations in output voltage

Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102011014133A1 (en) * 2011-03-15 2012-09-20 Maximilian Heindl Method for varying e.g. voltage at connection terminals of series circuit of battery cells of heterogeneous battery arrangement in electric car, involves varying configuration of series circuit for adjustment of voltage and impedance
DE102011054479A1 (en) * 2011-10-13 2013-04-18 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. Energy storage system and method for controlling the charge states of its elements
WO2013092183A3 (en) * 2011-12-22 2014-05-15 Robert Bosch Gmbh Energy storage device, system having an energy storage device, and method for controlling an energy storage device
US9634601B2 (en) 2011-12-22 2017-04-25 Robert Bosch Gmbh Energy storage device, system comprising an energy storage device, and method for actuating an energy storage device
CN104094494A (en) * 2012-02-09 2014-10-08 三菱电机株式会社 Parallel accumulator system and method of control thereof
CN104094494B (en) * 2012-02-09 2016-06-29 三菱电机株式会社 Accumulating system in parallel and control method thereof
DE102012204933A1 (en) * 2012-03-28 2013-10-02 Robert Bosch Gmbh Battery system and method for driving battery modules of the battery system
DE102012211953A1 (en) * 2012-07-09 2014-01-09 Helmut Mack Cache of a DC power plant
DE102015111989A1 (en) 2015-07-23 2017-01-26 Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V. Battery system and method for operating a battery system

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