DE102010029015A1

DE102010029015A1 - Induktives Batterie-Balancing mit reduziertem Schaltungsaufwand

Info

Publication number: DE102010029015A1
Application number: DE102010029015A
Authority: DE
Inventors: Werner Schiemann; Stefan Butzmann
Original assignee: Robert Bosch GmbH; SB LiMotive Germany GmbH; SB LiMotive Co Ltd
Current assignee: Robert Bosch GmbH; Robert Bosch Battery Systems GmbH; SB LiMotive Co Ltd
Priority date: 2010-05-17
Filing date: 2010-05-17
Publication date: 2011-11-17
Also published as: WO2011144509A3; WO2011144509A2

Abstract

Es wird eine Schaltung für eine Batterie mit einer Anzahl n von Batteriezellen (10-1, ..., 10-n) zur Verfügung gestellt, welche ein Entladeelement (30), eine Vielzahl von Schaltern (20-1, ..., 20-n + 1; 25-1, 25-2) und eine Steuereinheit umfasst. Die n Batteriezellen (10-1, ..., 10-n) sind zwischen ein positives Batterieterminal (12) und ein negatiet, dass sich eine Anzahl von (n – 1) Verbindungspunkten (11-1, ..., 11-n – 1) zwischen den n Batteriezellen (10-1, ..., 10-n) ergibt, wobei n eine natürliche Zahl größer 1 ist. Das Entladeelement (30) weist einen mit einer ersten Entladeleitung (14-1) verbundenen oder verbindbaren ersten Anschluss und einen mit einer zweiten Entladeleitung (14-2) verbundenen oder verbindbaren zweiten Anschluss auf. Die Vielzahl von Schaltern (20-1, ..., 20-n + 1; 25-1, 25-2) ist zwischen die Batteriezellen (10-1, ..., 10-n) und den ersten beziehungsweise zweiten Anschluss des Entladeelementes (30) verbindbar. Die Steuereinheit ist ausgebildet, eine auswählbare der n Batteriezellen (10-1, ..., 10-n) durch Ausgeben von Steuersignalen an Steuereingänge der Schalter (20-1, ..., 20-n + 1; 25-1, 25-2) mit dem Entladeelement (30) leitend zu verbinden. Erfindungsgemäß verfügt die Schaltung über eine mit dem Entladeelement (30) in Serie geschaltete Strommesseinheit (40). Das Entladeelement (30) besitzt einen Kondensator (32) und eine Spule (31), welche zwischen den ersten Anschluss und den zweiten Anschluss des Entladeelementes (30) in Serie geschaltet sind. Die Steuereinheit ist dabei ausgebildet, während einer ersten Zeitperiode eine erste ausgewählte Batteriezelle der n Batteriezellen (10-1, ..., 10-n) mit dem Entladeelement (30) zu verbinden und zu einem Umschaltzeitpunkt von dem Entladeelement (30) wieder abzutrennen und während einer unmittelbar auf den Umschaltzeitpunkt folgenden zweiten Zeitperiode eine zweite ausgewählte Batteriezelle der n Batteriezellen (10-1, ..., 10-n) mit dem Entladeelement (30) zu verbinden. Die Strommesseinheit (40) ist dabei ausgebildet, einen in das Entladeelement (30) fließenden Strom zu messen und den gemessenen Strom mit einem Umschaltstromschwellwert zu vergleichen. Die Strommesseinheit (40) ist außerdem ausgebildet, der Steuereinheit den Umschaltzeitpunkt anzuzeigen, wenn der gemessene Strom kleiner als der Umschaltstromschwellwert ist. Ferner wird eine Batterie mit einer solchen Schaltung vorgeschlagen.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Schaltung für eine Batterie, welche bei reduziertem Schaltungsaufwand induktives Cell-Balancing ermöglicht. Die Erfindung betrifft außerdem eine Batterie mit einer solchen Schaltung und ein Kraftfahrzeug mit einem elektrischen Antriebsmotor und einer solchen Batterie.
Stand der Technik
In gängigen Batterien werden eine Vielzahl von Batteriezellen in Serie geschaltet, um eine für die jeweilige Anwendung ausreichend hohe Ausgangsspannung zu erreichen. Die Serienschaltung der Batteriezellen bedingt, dass ein Ausgangsstrom der Batterie in allen Batteriezellen fließt.
Bedingt durch chemische Prozesse während der Lade- und Entladevorgänge der Batterie altern die Batteriezellen. Altert eine Batteriezelle beispielsweise aufgrund minimaler Abweichungen bei der Dimensionierung oder chemischen Zusammensetzung oder der im Betrieb erfahrenen Temperatureinwirkung schneller als die anderen, steigt ihr Innenwiderstand, was schließlich zu einer Spannungsumkehr und einem Ausfall der Batteriezelle führen kann. Fällt jedoch eine Batteriezelle aus, fällt wegen der Serienschaltung der Batteriezellen auch die gesamte Batterie aus.
Es ist daher vorteilhaft, eine möglichst angepasste Ladung und Entladung der Batteriezellen sicherzustellen, so dass alle Batteriezellen auch gleichmäßig altern. Hierzu ist es bekannt, ein so genanntes Cell-Balancing durchzuführen, bei dem einer Batteriezelle mit einem höheren Energieinhalt als eine andere Batteriezelle gezielt Ladung entnommen wird.
1 zeigt eine übliche Batterie, welche ein solches Cell-Balancing ermöglicht. Den n Batteriezellen 10-1 bis 10-n kann über jeweils einen Schalter 20-1 bis 20-n ein Widerstand 30-1 bis 30-n parallel geschaltet werden, um eine beliebige Batteriezelle gezielt um einen gewünschten Betrag zu entladen. Beim gezeigten Ansatz ist nachteilig, dass neben n Schaltern 20-1 bis 20-n auch n Widerstände 30-1 bis 30-n benötigt werden, welche gegebenenfalls gekühlt werden müssen, um die beim Entladen anfallende Wärme aus der Batterie abzuführen. Daher sind auch Anordnungen bekannt, bei denen ein einzelner Widerstand als Entladeelement wahlfrei mit einer beliebigen Batteriezelle 10-1 bis 10-n verbunden werden kann. So zeigen die 2 und 6 der US 2007/0090799 A1 Schalterkonfigurationen, die jedoch einen nachteilig hohen Aufwand von 2·n und mehr Schaltern aufweisen. Zudem ist nachteilig, dass die einer Batteriezelle entnommene elektrische Energie keiner anderen Batteriezelle zugeführt werden kann und somit verloren geht.
Offenbarung der Erfindung
Erfindungsgemäß wird daher eine Schaltung für eine Batterie mit einer Anzahl n von Batteriezellen zur Verfügung gestellt, welche ein Entladeelement, eine Vielzahl von Schaltern und eine Steuereinheit umfasst. Die n Batteriezellen sind zwischen ein positives Batterieterminal und ein negatives Batterieterminal derart in Serie geschaltet, dass sich eine Anzahl von (n – 1) Verbindungspunkten zwischen den n Batteriezellen ergibt, wobei n eine natürliche Zahl größer 1 ist. Das Entladeelement weist einen mit einer ersten Entladeleitung verbundenen oder verbindbaren ersten Anschluss und einen mit einer zweiten Entladeleitung verbundenen oder verbindbaren zweiten Anschluss auf. Die Vielzahl von Schaltern ist zwischen den Batteriezellen und den ersten beziehungsweise zweiten Anschluss des Entladeelementes verbindbar. Die Steuereinheit ist ausgebildet, eine auswählbare der n Batteriezellen durch Ausgeben von Steuersignalen an Steuereingänge der Schalter mit dem Entladeelement leitend zu verbinden. Erfindungsgemäß verfügt die Schaltung über eine mit dem Entladeelement in Serie geschaltete Strommesseinheit. Das Entladeelement besitzt einen Kondensator und eine Spule, welche zwischen den ersten Anschluss und den zweiten Anschluss des Entladeelementes in Serie geschaltet sind. Die Steuereinheit ist dabei ausgebildet, während einer ersten Zeitperiode eine erste ausgewählte Batteriezelle der n Batteriezellen mit dem Entladeelement zu verbinden und zu einem Umschaltzeitpunkt von dem Entladeelement wieder abzutrennen und während einer unmittelbar auf den Umschaltzeitpunkt folgenden zweiten Zeitperiode eine zweite ausgewählte Batteriezelle der n Batteriezellen mit dem Entladeelement zu verbinden. Die Strommesseinheit ist dabei ausgebildet, einen in das Entladeelement fließenden Strom zu messen und den gemessenen Strom mit einem Umschaltstromschwellwert zu vergleichen. Die Strommesseinheit ist außerdem ausgebildet, der Steuereinheit den Umschaltzeitpunkt anzuzeigen, wenn der gemessene Strom kleiner als der Umschaltstromschwellwert ist.
Die Schaltung der Erfindung kann mit Batteriezellen und Batterien zu einem Gesamtsystem kombiniert werden, welches als Batterie mit integrierter Cell-Balancing-Funktion einen zweiten Aspekt der Erfindung darstellt. Die Schaltung besitzt den Vorteil, dass die einer an die Schaltung anzuschließenden Batteriezelle entnommene Energie auf dem Kondensator des Entladeelementes gespeichert und einer anderen Batteriezelle zugeführt werden kann, statt sie durch Umwandlung in Wärme für den eigentlichen Einsatzzweck der mit der Schaltung ausgestatteten Batterie verloren gehen zu lassen. Dazu nutzt die Erfindung vorteilhaft einen Resonanzeffekt, indem die Spule des Entladeelementes während der ersten Zeitperiode leitend mit einer Batteriezelle verbunden wird, so dass ein Strom durch die Spule zu fließen beginnt. Das Entladeelement und damit auch die darin enthaltene Spule werden in der folgenden zweiten Zeitperiode mit der anderen Batteriezelle verbunden. Da eine Spule einer Änderung des sie durchfließenden Stromes entgegenwirkt, kann der Kondensator während der ersten Zeitperiode über die Zellspannung der ersten Batteriezelle hinaus aufgeladen und während der zweiten Zeitperiode unter die Zellspannung der zweiten Batteriezelle entladen werden. Um die Belastung der Schalter möglichst gering zu halten, wird das Entladeelement erfindungsgemäß zu einem Zeitpunkt von der ersten Batteriezelle abgetrennt und mit der zweiten Batteriezelle verbunden, zu dem der Strom in das Entladeelement möglichst Null ist. Im Rahmen einer tatsächlichen Realisierung genügt es jedoch aufgrund der begrenzten Messgenauigkeit, wenn der Strom geringer als ein Umschaltstromschwellwert ist.
Die Vielzahl von Schaltern umfasst bevorzugt eine Anzahl von (n + 1) ersten Schaltern, die an einem ersten Anschluss mit jeweils einem der (n – 1) Verbindungspunkte beziehungsweise einem von positivem und negativem Batterieterminal verbindbar und an einem zweiten Anschluss mit einer der ersten oder zweiten Entladeleitung verbunden sind. Dabei sind ein positiver Pol einer jeweiligen Batteriezelle über einen der ersten Schalter mit einer jeweils ausgewählten der ersten oder der zweiten Entladeleitung und ein negativer Pol der jeweiligen Batteriezelle über einen der ersten Schalter mit einer verbleibenden der ersten oder der zweiten Entladeleitung verbindbar.
Auf diese Weise wird jeder Verbindungsknoten (sowie die beiden Batterieterminals) über genau einen ersten Schalter mit einer der beiden Entladeleitungen verbunden. Aus der Sicht einer beliebigen Batteriezelle wird deren positiver Pol mit einer der beiden und der negative Pol mit der anderen der beiden Entladeleitungen verbunden. Diese Ausführungsform der Erfindung besitzt den Vorteil, dass eine beliebige der n Batteriezellen mit der Aufwendung von nur n + 1 ersten Schaltern wahlfrei mit dem Entladeelement verbunden werden kann.
Die Anzahl n der Batteriezellen kann eine gerade Zahl sein. Dann weisen jeweils n/2 + 1 Schalter einen mit der ersten Entladeleitung verbundenen zweiten Anschluss und n/2 Schalter einen mit der zweiten Entladeleitung verbundenen zweiten Anschluss auf.
Alternativ kann die Anzahl n der Batteriezellen eine ungerade Zahl sein. In diesem Fall weisen jeweils (n + 1)/2 Schalter einen mit der ersten Entladeleitung verbundenen zweiten Anschluss und (n + 1)/2 Schalter einen mit der zweiten Entladeleitung verbundenen zweiten Anschluss auf.
Besonders bevorzugt wird eine Ausführungsform der Erfindung, bei der die Vielzahl von Schaltern vier zweite Schalter umfasst, von denen ein erster zwischen den ersten Anschluss des Entladeelementes und die erste Entladeleitung, ein zweiter zwischen den zweiten Anschluss des Entladeelementes und die erste Entladeleitung, ein dritter zwischen den ersten Anschluss des Entladeelementes und die zweite Entladeleitung und ein vierter zwischen den zweiten Anschluss des Entladeelementes und die zweite Entladeleitung geschaltet sind.
Die zweiten Schalter ermöglichen es, das Entladeelement in einer wählbaren Orientierung mit den Batteriezellen zu verbinden. Andernfalls kann beispielsweise ein positiver Pol einer bestimmten Batteriezelle nur entweder mit dem ersten oder dem zweiten Anschluss des Entladeelementes verbunden werden. Dies bedeutet aber auch, dass die Batteriezellen sich in zwei Gruppen unterteilen und der Ladungstransfer von einer Batteriezelle zu einer anderen nur innerhalb einer jeweiligen Gruppe möglich ist. Kann das Entladeelement jedoch in einer wählbaren Orientierung mit den Batteriezellen verbunden werden, wird es möglich, Ladung von einer beliebigen Batteriezelle zu jeder anderen zu übertragen, wobei der zusätzliche Aufwand hierfür nur vier Schalter beträgt. Batterien mit Cell-Balancing gemäß dem Stand der Technik benötigen oft 2·n Schalter. Es werden daher erfindungsgemäße Schaltungen für Batterien bevorzugt, bei denen n größer als 5 ist, so dass der Aufwand von 2·n Schaltern größer als die n + 1 ersten Schalter und vier zweiten Schalter der Erfindung wird.
Der erste und der dritte der zweiten Schalter können einen ersten Wechselschalter und der zweite und der vierte der zweiten Schalter einen zweiten Wechselschalter ausbilden.
Die Schaltung kann über eine ausgangsseitig mit der Steuereinheit verbundene und eingangsseitig mit jeder der Batteriezellen verbindbare Spannungsmesseinheit verfügen. Die Spannungsmesseinheit ist dabei ausgebildet, eine Zellspannung einer mit der Spannungsmesseinheit verbundenen Batteriezelle zu bestimmen und an die Steuereinheit auszugeben. Die Steuereinheit ist dabei ausgebildet, eine Batteriezelle mit einer maximalen Zellspannung der Zellspannungen der Batteriezellen zu bestimmen und die Batteriezelle mit der maximalen Zellspannung durch Ausgeben entsprechender Steuersignale an die Steuereingänge der Schalter mit dem Entladeelement zu verbinden.
Die Steuereinheit kann vorteilhaft beliebige bekannte Verfahren für das Cell-Balancing einsetzen. Bevorzugterweise wird dabei eine Batteriezelle mit einer maximalen Zellspannung ermittelt, für einen bestimmten Zeitraum durch Verbinden mit dem Entladeelement entladen und anschließend die entnommene Ladung einer Batteriezelle mit einer geringeren Zellspannung zugeführt, um die Zellspannungen der Batteriezellen einander anzugleichen.
Bei der Batterie des zweiten Erfindungsaspektes sind die Batteriezellen besonders bevorzugt Lithium-Ionen-Batteriezellen. Lithium-Ionen-Batteriezellen besitzen eine hohe Zellspannung und ein hohes Verhältnis von gespeicherter Energie zu beanspruchtem Volumen.
Ein dritter Aspekt der Erfindung betrifft ein Kraftfahrzeug mit einem elektrischen Antriebsmotor zum Antreiben des Kraftfahrzeuges und einer mit dem elektrischen Antriebsmotor verbundenen oder verbindbaren Batterie gemäß dem zweiten Erfindungsaspekt. Die Batterie ist jedoch nicht auf einen solchen Einsatzzweck beschränkt, sondern kann auch in anderen elektrischen Systemen eingesetzt werden.
Zeichnungen
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden anhand der Zeichnungen und der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert, wobei gleiche Bezugszeichen gleiche oder gleichartige Elemente bezeichnen. Es zeigen:
1 eine Batterie mit Cell-Balancing gemäß dem Stand der Technik,
2 ein erstes Ausführungsbeispiel der Erfindung,
3 ein erfindungsgemäßes Entladeelement, und
4 ein zweites Ausführungsbeispiel der Erfindung.
Ausführungsformen der Erfindung
2 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel der Erfindung. Eine Anzahl von n Batteriezellen 10-1 bis 10-n ist zwischen ein positives Batterieterminal 12 und ein negatives Batterieterminal 13 in Serie geschaltet, wodurch sich (n – 1) Verbindungspunkte 11-1 bis 11-n – 1 zwischen den n Batteriezellen 10-1 bis 10-n ergeben. Bei allen Ausführungsbeispielen stellen die Batteriezellen nicht notwendigerweise einen Teil der Erfindung selbst dar, die Erfindung ist vielmehr in deren Beschattung verwirklicht. Auch wenn im Folgenden von einer Batterie mit Batteriezellen die Rede ist, kann lediglich die Schaltung gemeint sein, welche mit den Batteriezellen verbunden beziehungsweise zu verbinden ist und die Funktion des Cell-Balancings vorteilhaft zur Verfügung stellt. Diese Schaltung kann für sich Handelsgegenstand sein und erst zu einem späteren Zeitpunkt mit Batteriezellen verbunden werden.
Es sind erfindungsgemäß lediglich (n + 1) erste Schalter 20-1 bis 20-n + 1 notwendig, um ein Entladeelement 30 mit einer beliebigen der n Batteriezellen 10-1 bis 10-n zu verbinden. Die ersten Schalter 20-1 bis 20-n + 1 sind eingangsseitig mit einem jeweils zugeordneten Verbindungspunkt 11-1 bis 11-n – 1 beziehungsweise dem positiven Batterieterminal 12 oder dem negativen Batterieterminal 13 verbunden. Ausgangsseitig sind die ersten Schalter 20-1 bis 20-n + 1 entsprechend ihrer Reihenfolge abwechselnd mit einer ersten Entladeleitung 14-1 beziehungsweise einer zweiten Entladeleitung 14-2 verbunden, welche ihrerseits mit jeweiligen Anschlüssen des Entladeelementes 30 verbunden sind. Zwischen eine der Entladeleitungen 14-1 oder 14-2 und das Entladeelement 30 ist zudem eine optionale Strommesseinheit 40 geschaltet, im gezeigten Beispiel zwischen die erste Entladeleitung 14-1 und das Entladeelement 30.
Eine beliebige Batteriezelle 10-m, wobei 0 < m ≤ n, kann mit dem Entladeelement 30 verbunden werden, indem die Schalter 20-m und 20-m + 1 geschlossen und die restlichen Schalter geöffnet werden. Abhängig von m kann dabei der Schalter 20-m einen positiven Pol oder einen negativen Pol einer Batteriezelle mit der dem Schalter 20-m zugeordneten Entladeleitung 14-1 oder 14-2 verbinden, so dass sich, je nachdem welches Batteriezelle 10-1 bis 10-n entladen werden soll, aus Sicht des Entladeelementes 30 unterschiedliche Vorzeichen der am Entladeelement 30 anliegenden Zellspannung ergeben können.
3 zeigt ein erfindungsgemäßes Entladeelement. Das Entladeelement umfasst eine Spule 31 und einen Kondensator 32, welche zwischen einen ersten und einen zweiten Anschluss des Entladeelementes in Serie geschaltet sind. Wird das Entladeelement mit einer Batteriezelle verbunden, beginnt ein Strom durch die Spule 31 auf den (anfangs entladenen) Kondensator 32 zu fließen, welcher den Kondensator 32 auflädt. Der Strom durch die Spule 31 nimmt dabei zu, jedoch aufgrund der steigenden Spannung am Kondensator 32 und damit aufgrund der sinkenden Spannung über die Spule 31 immer langsamer, bis er schließlich wieder abnimmt. Erreicht der Strom durch die Spule 31 wieder Null, ist der Kondensator 32 auf eine maximale Spannung aufgeladen. Das Entladeelement kann nun mit einer anderen Batteriezelle verbunden werden, um diese mit der der ersten Batteriezelle entnommenen Energie aufzuladen. Da die Spannung über dem Kondensator 32 aufgrund des Resonanzeffektes größer ist als die der zuvor entladenen Batteriezelle (und somit auch zwangsläufig höher als die der aufzuladenden Batteriezelle), beginnt nun ein Strom vom Kondensator 32 durch die Spule in die aufzuladende Batteriezelle zu fließen. Abgesehen von unvermeidbaren Verlusten aufgrund nichtidealer Bauelemente kann auf diese Weise Energie von einer Batteriezelle in eine andere Batteriezelle übertragen werden, ohne dass die einer Batteriezelle mit höherer Zellspannung entnommene Energie als Wärme verloren ginge.
4 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel der Erfindung, welches in seinem Aufbau dem ersten Ausführungsbeispiel weitestgehend entspricht, weshalb hier wiederholende Beschreibungen unterlassen werden sollen. Das zweite Ausführungsbeispiel besitzt zusätzlich vier zweite Schalter, welche im Beispiel als zwei Wechselschalter 25-1 und 25-2 ausgeführt sind, indem die Steuereingänge von jeweils zwei zweiten Schaltern zusammengefasst wurden. Durch eine entsprechende Ansteuerung der Wechselschalter 25-1 und 25-2 wird es nun möglich, den ersten Anschluss des Entladeelementes 30 wahlweise mit entweder der ersten Entladeleitung 14-1 oder der zweiten Entladeleitung 14-2 und den zweiten Anschluss des Entladeelementes 30 mit der jeweils verbleibenden der Entladeleitungen 14-1 und 14-2 zu verbinden. Dadurch kann das Entladeelement 30 in einer wählbaren Orientierung mit den Batteriezellen 10-1 bis 10-n verbunden werden, was wiederum dazu führt, dass Energie von jeder beliebigen Batteriezelle 10-1 bis 10-n zu jeder anderen übertragen werden kann. Aufgrund des reduzierten Aufwandes an ersten Schaltern 20-1 bis 20-n + 1 unterteilten sich andernfalls die Batteriezellen 10-1 bis 10-n in zwei Gruppen, für die jeweils ein Energietransfer nur innerhalb einer Gruppe möglich wäre.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

US 2007/0090799 A1 [0005]

Claims

Eine Schaltung für eine Batterie mit einer Anzahl n von zwischen ein positives Batterieterminal (12) und ein negatives Batterieterminal (13) derart in Serie geschalteten Batteriezellen (10-1, ..., 10-n), dass sich eine Anzahl von (n – 1) Verbindungspunkten (11-1, ..., 11-n – 1) zwischen den n Batteriezellen (10-1, ..., 10-n) ergeben, wobei n eine natürliche Zahl größer 1 ist, die Schaltung aufweisend ein Entladeelement (30), welches einen mit einer ersten Entladeleitung (14-1) verbundenen oder verbindbaren ersten Anschluss und einen mit einer zweiten Entladeleitung (14-2) verbundenen oder verbindbaren zweiten Anschluss aufweist, eine Vielzahl von Schaltern (20-1, ..., 20-n + 1; 25-1, 25-2), welche zwischen die Batteriezellen (10-1, ..., 10-n) und den ersten beziehungsweise zweiten Anschluss des Entladeelementes (30) verbindbar sind, und einer Steuereinheit, welche ausgebildet ist, eine auswählbare der n Batteriezellen (10-1, ..., 10-n) durch Ausgeben von Steuersignalen an Steuereingänge der Schalter (20-1, ..., 20-n + 1; 25-1, 25-2) mit dem Entladeelement (30) leitend zu verbinden, gekennzeichnet durch eine mit dem Entladeelement (30) in Serie geschaltete Strommesseinheit (40) und dadurch, dass das Entladeelement (30) einen Kondensator (32) und eine Spule (31) umfasst, welche zwischen den ersten Anschluss und den zweiten Anschluss des Entladeelementes (30) in Serie geschaltet sind, wobei die Steuereinheit ausgebildet ist, während einer ersten Zeitperiode eine erste ausgewählte Batteriezelle der n Batteriezellen (10-1, ..., 10-n) mit dem Entladeelement (30) zu verbinden und zu einem Umschaltzeitpunkt von dem Entladeelement (30) wieder abzutrennen und während einer unmittelbar auf den Umschaltzeitpunkt folgenden zweiten Zeitperiode eine zweite ausgewählte Batteriezelle der n Batteriezellen (10-1, ..., 10-n) mit dem Entladeelement (30) zu verbinden, und wobei die Strommesseinheit (40) ausgebildet ist, einen in das Entladeelement (30) fließenden Strom zu messen und mit einem Umschaltstromschwellwert zu vergleichen und der Steuereinheit den Umschaltzeitpunkt anzuzeigen, wenn der gemessene Strom kleiner als der Umschaltstromschwellwert ist.
Die Schaltung gemäß Anspruch 1, bei der die Vielzahl von Schaltern (20-1, ..., 20-n + 1; 25-1, 25-2) eine Anzahl von (n + 1) ersten Schaltern (20-1, ..., 20-n + 1) umfasst, die an einem ersten Anschluss mit jeweils einem der (n – 1) Verbindungspunkte (11-1, ..., 11-n – 1) beziehungsweise einem von positivem und negativem Batterieterminal (12; 13) verbindbar sind und an einem zweiten Anschluss mit einer der ersten oder zweiten Entladeleitung (14-1; 14-2) verbunden sind, wobei ein positiver Pol einer jeweiligen Batteriezelle (10-1, ..., 10-n) über einen der ersten Schalter (20-1, ..., 20-n + 1) mit einer jeweils Ausgewählten der ersten oder der zweiten Entladeleitung (14-1; 14-2) und ein negativer Pol der jeweiligen Batteriezelle (10-1, ..., 10-n) über einen der ersten Schalter (20-1, ..., 20-n + 1) mit einer Verbleibenden der ersten oder der zweiten Entladeleitung (14-1; 14-2) verbindbar sind.
Die Schaltung gemäß einem der Ansprüche 1 oder 2, bei der n eine gerade Zahl ist und jeweils n/2 + 1 erste Schalter (20-1, ..., 20-n + 1) einen mit der ersten Entladeleitung (14-1) verbundenen zweiten Anschluss und n/2 erste Schalter (20-1, ..., 20-n + 1) einen mit der zweiten Entladeleitung (14-2) verbundenen zweiten Anschluss aufweisen.
Die Schaltung gemäß einem der Ansprüche 1 oder 2, bei der n eine ungerade Zahl ist und jeweils (n + 1)/2 erste Schalter (20-1, ..., 20-n + 1) einen mit der ersten Entladeleitung (14-1) verbundenen zweiten Anschluss und (n + 1)/2 erste Schalter (20-1, ..., 20-n + 1) einen mit der zweiten Entladeleitung (14-2) verbundenen zweiten Anschluss aufweisen.
Die Schaltung gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der die Vielzahl von Schaltern (20-1, ..., 20-n + 1; 25-1, 25-2) vier zweite Schalter umfasst, von denen ein erster zwischen den ersten Anschluss des Entladeelementes (30) und die erste Entladeleitung (14-1), ein zweiter zwischen den zweiten Anschluss des Entladeelementes (30) und die erste Entladeleitung (14-1), ein dritter zwischen den ersten Anschluss des Entladeelementes (30) und die zweite Entladeleitung (14-2) und ein vierter zwischen den zweiten Anschluss des Entladeelementes (30) und die zweite Entladeleitung (14-2) geschaltet sind.
Die Schaltung gemäß Anspruch 5, bei der der erste der zweiten Schalter und der dritte der zweiten Schalter einen ersten Wechselschalter (25-1) und bei der der zweite der zweiten Schalter und der vierte der zweiten Schalter einen zweiten Wechselschalter (25-2) ausbilden.
Die Schaltung gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, mit einer ausgangsseitig mit der Steuereinheit verbundenen und eingangsseitig mit jeder der Batteriezellen (10-1, ..., 10-n) verbindbaren Spannungsmesseinheit, die ausgebildet ist, eine Zellspannung einer mit der Spannungsmesseinheit verbundenen Batteriezelle (10-1, ..., 10-n) zu bestimmen und an die Steuereinheit auszugeben, wobei die Steuereinheit ausgebildet ist, eine Batteriezelle (10-1, ..., 10-n) mit einer maximalen Zellspannung der Zellspannungen der Batteriezellen (10-1, ..., 10-n) zu bestimmen und die Batteriezelle (10-1, ..., 10-n) mit der maximalen Zellspannung während der ersten Zeitperiode durch Ausgeben entsprechender Steuersignale an die Steuereingänge der Schalter (20-1, ..., 20-n + 1; 25-1, 25-2) mit dem Entladeelement (30) zu verbinden.
Eine Batterie mit einer Schaltung gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche und einer Anzahl n von zwischen das positive Batterieterminal (12) und das negative Batterieterminal (13) in Serie geschalteten Batteriezellen (10-1, ..., 10-n).
Die Batterie gemäß Anspruch 8, bei der die Batteriezellen (10-1, ..., 10-n) Lithium-Ionen-Batteriezellen sind.
Ein Kraftfahrzeug mit einem elektrischen Antriebsmotor zum Antreiben des Kraftfahrzeuges und einer mit dem elektrischen Antriebsmotor verbundenen oder verbindbaren Batterie gemäß einem der Ansprüche 8 oder 9.