Begrenzung und Abschaltung des Kurzschluss-Stroms von leistungsstarken Lithium-Ionen-Batterien

Abstract:
Zur Energiespeicherung in Elektrofahrzeugen eignen sich in besonderem Maße Lithium-Ionen-Batterien (Akkus), da sie eine hohe Energiedichte, einen geringen Innenwiderstand und eine geringe Selbstentladung aufweisen. Der geringe Innenwiderstand solcher Batterien hat im Falle eines Kurzschlusses im DC-Netz jedoch den Nachteil, dass in sehr kurzer Zeit sehr hohe Kurzschluss-Ströme auftreten. Insbesondere dann, wenn bei großen Leistungen und hohen Spannungen eine selektive Kurzschlussklärung erforderlich ist, versagen herkömmliche Schutzeinrichtungen. Mit einer relativ einfachen Schaltung lässt sich dieses Problem lösen. Dabei wird das schnelle Schaltvermögen leistungselektronischer Bauelemente mit der hohen Stromtragfähigkeit von Leistungswiderständen kombiniert. Eine solche Einrichtung lässt sich gut in Batterie-Managementsysteme integrieren und schließt dort eine heute noch bestehende Sicherheitslücke. Die mit einem Geräte-Funktionsmuster erzielten Erprobungsergebnisse werden vorgestellt.