DE102012213053A1 - Batterie, Batteriezelle mit Sicherungsvorrichtung sowie Verfahren zum Schutz einer Batteriezelle - Google Patents

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Abstract

Es wird eine Batterie mit einer oder mehreren Batteriezellen (10) offenbart, wobei zumindest eine der Batteriezellen (10) mit einer Sicherungsvorrichtung zum Unterbrechen eines durch die Batteriezelle (10) fließenden Stroms ausgestattet ist. Die Sicherungsvorrichtung umfasst eine ansteuerbare Anordnung aus Halbleiterschaltern (12, 13), die derart mit den Polen der Batteriezelle (10) gekoppelt sind, dass bei einer ersten Schaltstellung der Anordnung eine von der Batteriezelle (10) erzeugte elektrische Spannung zwischen einem ersten elektrischen Anschluss (19) und einem zweiten elektrischen Anschluss (18), die der Batteriezelle (10) zugeordnet sind, anliegt. Bei einer zweiten Schaltstellung der Anordnung ist die Batteriezelle (10) zumindest einseitig von den Anschlüssen (18, 19) entkoppelt, und der erste Anschluss (19) und der zweite Anschluss (18) sind leitend miteinander verbunden. Ferner wird ein entsprechendes Verfahren zum Schutz einer Batteriezelle (10) offenbart.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine Batterie mit einer oder mehreren Batteriezellen, wobei zumindest eine der Batteriezellen mit einer Sicherungsvorrichtung zum Unterbrechen eines durch die Batteriezelle fließenden Stromes ausgestattet ist. Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Schutz einer Batteriezelle, bei dem ein Zustand der Batteriezelle überwacht wird, indem eine oder mehrere Messgrößen der Batteriezelle erfasst werden und dabei ermittelt wird, ob die eine oder mehreren Messgrößen innerhalb oder außerhalb eines jeweilig vorgegeben ersten Referenzbereichs liegen, wobei, wenn zumindest eine der Messgrößen außerhalb des entsprechenden vorgegebenen ersten Referenzbereichs liegt, ein durch die Batteriezelle fließender Strom unterbrochen wird.
  • Stand der Technik
  • Batterien mit mehreren in Reihe angeordneten Batteriezellen kommen bei einer Vielzahl von Anwendungen zum Einsatz. Ferner ist es absehbar, dass in Zukunft immer mehr Batteriesysteme, insbesondere solche, die auf Lithium-Ionen-Technologie basieren, für den Antrieb in Hybrid- oder Elektrofahrzeugen verwendet werden. Dabei werden, um die erforderliche Antriebsleistung zu erbringen, viele Batteriezellen miteinander in Reihe und oft zusätzlich auch parallel geschaltet. Die Batteriezellen sind im Allgemeinen jeweils als eigenständige Einheit ausgeführt, welche die Bestandteile wie Zellwickel, Elektrolyt und so weiter umfasst. Dabei ist die Batteriechemie, genauer gesagt die Batteriezellenchemie jeweils in einem mechanischen Batteriezellgehäuse eingebaut.
  • Für einen Betrieb der Batterie ist es sehr wichtig, die Sicherheit der Batteriezellen sicherzustellen. Hierbei kommen verschiedene Batteriemanagementsysteme zum Einsatz, um sogenannte Tiefentladungen der Batterie zu vermeiden und auch die Startfähigkeit des Fahrzeuges weiterhin sicherzustellen. Im Allgemeinen muss die Sicherheit der Batterie und jeder einzelnen Batteriezelle insbesondere auch hinsichtlich einer Gefahrensituation oder einer potentiellen Gefährdung sichergestellt werden. Um hierzu den Batteriezustand zu ermitteln, kommen in der Regel an sich bekannte Batteriesensoren oder auch entsprechende elektronische Schaltungen in Batteriemanagementsystemen zum Einsatz. So kann mit dem Einsatz eines solchen Batteriesensors basierend auf gemessenen Strom-, Spannungs- oder Temperaturwerten der Zustand der Batterie ermittelt und überwacht werden. Die Sicherheit der Batteriezelle wird realisiert durch chemische Maßnahmen, wie beispielsweise die Wahl von geeigneten Aktivmaterialien oder speziellen Additiven und/oder durch mechanische Maßnahmen, wie die Verwendung einer Sicherung in der Batteriezelle.
  • In US 2006/0076926 wird eine Batterie beschrieben, die eine Batteriezelle mit einem darin angeordneten Sensor aufweist, der die Temperatur und/oder einen Druck der Batteriezelle detektiert. Die Batterie weist eine Alarmeinheit auf, die basierend auf einem Vergleich der von dem Sensor gelieferten Messwerte mit vorgegebenen Referenzwerten ein Alarmsignal ausgeben kann.
  • Insbesondere die unterschiedlichen mechanischen Maßnahmen führen dazu, dass im Falle eines Überstromes oder der Überladung der Stromfluss unterbrochen wird, so dass das Gesamtbatteriesystem nicht mehr verfügbar ist. Dies ist beispielsweise bei Verwendung einer Zellsicherung der Fall.
  • Offenbarung der Erfindung
  • Erfindungsgemäß wird eine Batterie mit einer oder mehreren Batteriezellen zur Verfügung gestellt, wobei zumindest eine der Batteriezellen mit einer Sicherungsvorrichtung zum Unterbrechen eines durch die Batteriezelle fließenden Stromes ausgestattet ist. Die Sicherungsvorrichtung umfasst eine ansteuerbare Anordnung aus Halbleiterschaltern. Die Halbleiterschalter sind derart mit den Polen der Batteriezelle gekoppelt, dass bei einer ersten Schaltstellung der Anordnung eine von der Batteriezelle erzeugte elektrische Spannung zwischen einem ersten elektrischen Anschluss und einem zweiten elektrischen Anschluss, die der Batteriezelle zugeordnet sind, anliegt. Bei einer zweiten Schaltstellung der Anordnung ist die Batteriezelle zumindest einseitig von den Anschlüssen entkoppelt, wobei der erste Anschluss und der zweite Anschluss leitend verbunden sind.
  • Ferner wird ein Verfahren zum Schutz einer Batteriezelle bereitgestellt, bei dem der Zustand der Batteriezelle überwacht wird. Die Überwachung erfolgt dahin gehend, dass eine oder die mehreren Messgrößen der Batteriezelle erfasst werden und ermittelt wird, ob die eine oder mehreren Messgrößen innerhalb oder außerhalb eines jeweiligen vorgegeben ersten Referenzbereichs liegen. Wenn festgestellt wird, dass zumindest eine der Messgrößen außerhalb des entsprechenden vorgegebenen ersten Referenzbereichs liegt, wird ein durch die Batteriezelle fließender Strom automatisch unterbrochen.
  • Verfahrensgemäß werden zur Sicherung in der Batteriezelle oder zumindest innerhalb des Batteriesystems angeordnete Halbleiterschalter verwendet, die in Reihenschaltung gemäß einer Halbbrücken-Konfiguration mit den Terminals der Batteriezelle verbunden sind. Die Halbleiterschalter werden wechselweise, je nach Zustand der Batteriezelle, angesteuert, so dass bei einem Schaltzustand die Batteriezelle zugeschaltet ist und bei einem anderen Schaltzustand die Batteriezelle entkoppelt ist.
  • Die Erfindung hat den Vorteil, dass die Sicherheit der Batteriezellen erhöht wird. Die erfindungsgemäße Lösung kann vorteilhaft nicht nur zusätzlich, sondern auch als eine Alternative zu den herkömmlichen Sicherungsmaßnahmen eingesetzt werden. Es wird ein besonders zuverlässiges Verfahren bereitgestellt, mit dem eine Batteriezelle in einer Batterie im Fehlerfall überbrückt werden kann. Somit kann die Erfindung auch dazu ausgenutzt werden, den Energieinhalt pro Batteriezelle beispielsweise durch Anwendung einer zunächst weniger sicheren Chemie zu steigern. Aufgrund der mit der Erfindung bereits inhärent mit den Batteriezellen zur Verfügung gestellten Zuverlässigkeit können je nach Anwendung ferner auch die Sicherheitsanforderungen an das Batteriemanagementsystem signifikant gesenkt werden. Gleichzeitig wird die Verfügbarkeit der Batterie heraufgesetzt, was insbesondere durch die Überbrückung im Fehlerfall erreicht wird.
  • Bevorzugt sind die erfindungsgemäßen Halbleiterschalter als leistungselektronische Halbleiterschalter ausgeführt. Dadurch kann die Erfindung auch bei hohen Strömen und Spannungen, wie sie beispielsweise bei einer Traktionsbatterie vorkommen, besonders zuverlässig eingesetzt werden.
  • Nach einer Ausführungsform der Erfindung umfasst die ansteuerbare Anordnung aus Halbleiterschaltern einen ersten Halbleiterschalter und einen zweiten Halbleiterschalter, die in Reihenschaltung zueinander angeordnet sind, wobei ein Ende der Reihenschaltung mit einem ersten Terminal der Batteriezelle gekoppelt ist, das andere Ende der Reihenschaltung mit dem zweiten Terminal der Batteriezelle und dem ersten der der Batteriezelle zugeordneten elektrischen Anschlüsse gekoppelt ist. Ferner ist ein mittlerer, zwischen dem ersten und dem zweiten Halbleiterschalter angeordneter Anschluss der Reihenschaltung mit dem zweiten der der Batteriezelle zugeordneten elektrischen Anschlüsse gekoppelt.
  • Bevorzugt umfasst die Batterie Mittel zum Messen einer oder mehrerer Messgrößen der Batteriezelle, wie beispielsweise Sensoren zum Detektieren eines durch die Batteriezelle fließenden Batteriestromes, der Batteriezellenspannung und/oder der Temperatur der Batteriezelle.
  • Weiterhin wird bevorzugt ein dazugehöriger Ansteuerungs- und Überwachungsschaltkreis bereitgestellt, mit dem die ermittelten Messwerte ausgelesen werden können.
  • Bei einer besonders vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist der Ansteuerungs- und Überwachungsschaltkreis auch dazu eingerichtet, die Ansteuerungssignale zum Ansteuern der Halbleiterschalter der ansteuerbaren Anordnung zu erzeugen.
  • Der Ansteuerungs- und Überwachungsschaltkreis kann mit einem oder mehreren Komparatoren, vorzugsweise Fensterkomparatoren, gekoppelt sein, deren Eingangsanschlüsse jeweils mit einem zu einer der zu messenden Messgrößen proportionalen Spannungswert versorgt werden.
  • Dadurch kann auf besonders einfache Weise die erhöhte Zuverlässigkeit der erfindungsgemäßen Batterie erreicht werden.
  • Es wird bevorzugt, den Ansteuerungs- und Überwachungsschalkreis modular aufzubauen. Der Ansteuerungs-und Überwachungsschaltkreis ist bevorzugt als ein autonomer Schaltkreis beziehungsweise als ein bezüglich der restlichen Batterieelektronik autonom arbeitender Schaltkreis ausgelegt, was sich weiterhin günstig auf die Sicherheit der Batteriezelle auswirkt.
  • Gemäß einer beispielhaften Ausführungsform weist der Ansteuerungs- und Überwachungsschaltkreis eine Logikschaltung und eine Treiberschaltung auf. Die Logik wird dabei eingangsseitig mit den Ausgängen der Komparatoren und ausgangsseitig mit der Treiberschaltung verbunden. Ferner kann die Treiberschaltung mit den Steueranschlüssen der Halbleiterschalter verbunden sein.
  • Gemäß einer besonders vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist der Überwachungs- und Ansteuerungsschaltkreis dazu ausgebildet, in Abhängigkeit von einem aktuellen ermittelten Wert einer oder mehrerer der messenden Messgrößen ein Alarmsignal zu generieren.
  • Es wird bevorzugt, das Alarmsignal über eine galvanische Trennung beispielsweise mittels eines Optokopplers oder eines induktiven oder kapazitiven Übertragers an eine extern zur Batteriezelle angeordnete Elektronik zu übertragen. Dadurch kann die Sicherheit weiter erhöht werden. Bei bestimmten Ausführungsformen und Anwendungen der Erfindung wird jedoch auf eine galvanische Trennung verzichtet.
  • Bei einer Ausführungsform des Verfahrens wird das Alarmsignal dann erzeugt, wenn zumindest eine der Messgrößen außerhalb eines vorgegebenen zweiten Referenzbereichs liegt. Der zweite Referenzbereich kann der erste Referenzbereich sein oder ein anderer Referenzbereich mit speziell auf die gewünschte Alarmgenerierung angepassten Grenzen.
  • Bei bestimmten Ausführungsformen sind der Überwachungs- und Ansteuerungsschaltkreis und die Messelektronik oder zumindest die zur Erzeugung des Alarmsignals erforderlichen Teile des Überwachungs- und Ansteuerungsschaltkreises in der Batteriezelle, insbesondere in dem Batteriezellengehäuse, integriert oder auf der Batteriezelle, insbesondere auf dem Batteriezellengehäuse, angeordnet. Ferner können auch die Treiberschaltung und die ansteuerbare Anordnung aus Halbleiterschaltern in der Batteriezelle oder auf der Batteriezelle angeordnet werden.
  • Um weiter Kosten zu sparen, können somit Teile der erfindungsgemäßen Elektronik auch aus der Batteriezelle ausgelagert werden.
  • Nach einem Aspekt der Erfindung wird nicht nur eine Batterie zur Verfügung gestellt, die eine oder mehrere Batteriezellen und optional sonstige Module, wie beispielsweise ein Batteriemanagementsystem, umfassen kann. Die Erfindung bezieht sich auch auf eine einzelne Batteriezelle mit einer Sicherungsvorrichtung zum Unterbrechen eines durch die Batteriezelle fließenden Stromes, wobei die Sicherungsvorrichtung eine ansteuerbare Anordnung aus Halbleiterschaltern umfasst, die derart mit den Polen der Batteriezelle gekoppelt sind, dass bei einer ersten Schaltstellung der Anordnung eine von der Batteriezelle erzeugte elektrische Spannung zwischen zwei elektrischen Anschlüssen der Batteriezelle anliegt und bei einer zweiten Schaltstellung der Anordnung zumindest einer der Anschlüsse unterbrochen ist und die beiden Anschlüsse miteinander leitend verbunden sind.
  • Nach einem anderen Aspekt der Erfindung wird auch ein Kraftfahrzeug zur Verfügung gestellt, dass die erfindungsgemäße Batterie aufweist, wobei die Batterie mit einem Antriebsstrang des Kraftfahrzeugs verbunden ist. Das Kraftfahrzeug kann insbesondere ein Hybrid- oder Elektrofahrzeug sein.
  • Bevorzugt ist die beanspruchte Batteriezelle eine Lithium-Ionen-Batteriezelle.
  • Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben und in der Beschreibung beschrieben.
  • Zeichnungen
  • Ausführungsbeispiele der Erfindung werden anhand der Zeichnungen und der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen:
  • 1 ein Prinzipschaltbild einer Batteriezelle, die mit einer Halbbrücken-Konfiguration aus leistungselektronischen Halbleiterschaltern zum Abkoppeln der Batteriezelle in einer Gefährdungssituation ausgestattet ist, nach einer ersten Ausführungsform der Erfindung,
  • 2 ein Prinzipschaltbild einer Schaltungsanordnung nach einer zweiten Ausführungsform der Erfindung, die eine Batteriezelle, eine Messelektronik, einen Ansteuerungs- und Überwachungsschaltkreis für die Batteriezelle und eine Halbbrücken-Konfiguration aufweist, und
  • 3 ein Prinzipschaltbild einer Schaltungsanordnung zur Erhöhung der Sicherheit einer Batteriezelle nach einer dritten Ausführungsform der Erfindung, wobei die Schaltungsanordnung im Unterschied zu 2 mit einer Elektronik zur Alarmsignalgenerierung ausgestattet ist.
  • Ausführungsformen der Erfindung
  • In der 1 ist ein Prinzipschaltbild einer Batteriezelle 10 nach einer ersten Ausführungsform der Erfindung gezeigt. Es wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, die Sicherheit der Batteriezelle 10 durch Integration von vorzugsweise leistungselektronischen Halbleiterschaltern 12, 13 zu erhöhen. Zu diesem Zweck werden die leistungselektronischen Halbleiterschalter 12, 13 so angeordnet, dass ein Abkoppeln der Batteriezelle 10 in einer Gefährdungssituation zuverlässig erreicht wird. Obwohl in der 1 die Batteriezelle 10 und die die Halbleiterschalter 12, 13 jeweils separat bezeichnet sind, können die Halbleiterschalter 12. 13 auch in oder auf einem Gehäuse der Batteriezelle 10 mit integriert sein. Die Halbleiterschalter 12, 13 werden, wie erwähnt, bevorzugt als leistungselektronische Halbleiterschalter 12, 13 ausgelegt. Die Batteriezelle 10 weist Terminals 16. 17 auf, die mit den Halbleiterschaltern 12, 13 verbunden sind, wie in der Figur gezeigt wird. Genauer gesagt sind die Halbleiterschalter 12, 13 gemäß einer Halbbrücken-Konfiguration 11 verschaltet. Dazu sind die Halbleiterschalter 12, 13 in Reihenschaltung angeordnet, wobei ein Ende 14 der Reihenschaltung mit dem ersten Terminal 16 der Batteriezelle 10 verbunden ist und das andere Ende 15 der Reihenschaltung mit dem zweiten Terminal 17 der Batteriezelle 10 verbunden ist. Ein Mittelanschluss 18 der Reihenschaltung ist mit einem ersten, der Batteriezelle 10 zugeordneten Anschluss 19 verbunden. Ferner ist das andere Ende der Reihenschaltung ferner mit einem zweiten, der Batteriezelle 10 zugeordneten Anschluss 18 verbunden.
  • Wenn sich die Batteriezelle 10 sich in einem normalen Zustand beziehungsweise die Halbleiterschalter 12, 13 sich in einem als „Gut“-Zustand zu bezeichnenden ersten Schaltzustand befinden, ist bei dieser Konfiguration der Halbleiterschalter 12, der mit dem ersten Terminal 16 der Batteriezelle 10 verbunden ist, immer leitend. Befinden sich dahingegen die Halbleiterschaler 12. 13 in einem zweiten, als „Schlecht“-Zustand zu bezeichnenden Schaltzustand, ist der Halbleiterschalter 12 gesperrt und der mit dem zweiten Terminal 17 der Batteriezelle 10 verbundene Halbleiterschalter 13 leitend, so dass die betroffene Batteriezelle überbrückt beziehungsweise umgangen wird. Dazu werden die beiden der Batteriezelle 10 zugeordneten Anschlüsse 18, 19 leitend verbunden, wohingegen die Batteriezelle 10 von dem Anschluss 19 abgekoppelt wird. Dieser „Schlecht“-Schaltzustand wird gewählt beziehungsweise automatisch angesteuert, wenn sich aus den Messungen des Batteriezustandes ein Hinweis auf eine Gefährdung bezüglich der Batteriezelle 10 ergibt. Dies ist insbesondere der Fall, wenn ein Zustand festgestellt wird, der einen Brand oder eine Explosion hervorrufen könnte, also beispielsweise bei erhöhtem Innendruck oder erhöhter Temperatur der Batteriezelle 10.
  • Zur Ansteuerung der Halbleiterbrücke beziehungsweise der in Halbbrücken-Konfiguration 11 angeordneten Halbleiterschalter 12, 13 wird ein autonomer Schaltkreis vorgeschaltet, der die Zellspannung, den Strom und/oder die Zelltemperatur hinsichtlich vorgegebener Grenzen überwacht. Eine entsprechende Ausführungsform der Erfindung wird im Folgenden anhand der 2 erläutert:
  • In der 2 ist ein Prinzipschaltbild einer Schaltungsanordnung 29 in einer Batterie nach einer zweiten Ausführungsform der Erfindung gezeigt. Zusätzlich zu 1 wird gemäß 2 die Ansteuerungselektronik der Halbleiterschalter 12, 13 dargestellt. Diese wird gemäß der Schaltungsanordnung 29 durch einen Ansteuerungs- und Überwachungsschaltkreis 21 für die Batteriezelle 10 implementiert. Der Ansteuerungs- und Überwachungsschaltkreis 21 weist eine Logik 26 und eine Treiberschaltung 27 auf, welche die Halbleiterschalter 12, 13 ansteuert.
  • Der Ansteuerungs- und Überwachungsschaltkreis 21 generiert die ausgegebenen Ansteuerungssignale dabei anhand von Messgrößen, welche durch eine vorgeschaltete Messelektronik 28 ermittelt werden. Die Messelektronik 28 umfasst Komparatoren 23, 24, 25, die vorzugsweise als Fensterkomparatoren mit geeigneten Grenzwerten ausgelegt sind. Dabei verarbeitet der Komparator 25 einen Messwert eines Batteriestroms I, wohingegen der Komparator 24 mit der Spannung der Batteriezelle 10 angesteuert wird. Schließlich wird der Komparator 23 von einem Temperatursensor 22 mit einem Eingangssignal versorgt. Die Ausgänge der Komparatoren 23, 24, 25 sind mit der Logik 26 verbunden, welche in dieser Ausführungsform die Treiberschaltung 27 mittels digitaler Signale ansteuert.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird die in der 2 beschriebene Elektronik zumindest teilweise direkt auf der Batteriezelle 10 oder in der Batteriezelle 10 integriert.
  • In der 3 ist ein Prinzipschaltbild einer Schaltungsanordnung 30 zur Erhöhung einer in einer Batterie angeordneten Batteriezelle 10 nach einer dritten Ausführungsform der Erfindung gezeigt. Im Unterschied zu der Schaltungsanordnung 29 zur Erhöhung der Sicherheit der Batteriezelle 10 gemäß der in 2 gezeigten Ausführungsform wurde die Schaltungsanordnung 30 durch eine Schaltung 31 zur Alarmsignalgenerierung ergänzt.
  • Gemäß der hier gezeigten Ausführungsform weist die Schaltung 31 zur Alarmsignalgenerierung einen Optokoppler 32 auf. Der Optokoppler 32 wird von der erfindungsgemäßen Treiberschaltung 26 angesteuert. Durch Verwendung eines Optokopplers kann vorteilhaft insbesondere eine galvanische Trennung der Schaltung der Batteriezelle 10 sichergestellt werden. Das durch den Optokoppler 32 generierte Alarmsignal kann ausgangsseitig über den Ausgangsanschluss 34 an eine externe Auswerte-Elektronik, beispielsweise an ein Batteriemanagementsystem oder an eine akustische oder optische Warneinrichtung für den Fahrer ausgegeben werden. Ferner ist in der Figur die elektrische Leitung 33 dargestellt, welche zu der Treiberschaltung 27 führt.
  • Gemäß einer der möglichen Varianten der in der 3 gezeigten Ausführungsform wird in der Batteriezelle 10 lediglich die Schaltung 31 zur Alarmsignalgenerierung integriert, wohingegen die Halbleiterschalter 12, 13 (in 3 nicht gezeigt) und die Treiberschaltung 27 (in 3 nicht gezeigt) nicht direkt in oder auf der Batteriezelle 10 beziehungsweise einem Gehäuse davon, sondern stattdessen separat angeordnet werden. Dadurch können die Kosten und der Aufwand weiter reduziert werden. Anstelle eines Optokopplers können auch andere Isolatoren, beispielsweise auf kapazitiver oder induktiver Basis arbeitende Isolatoren, verwendet werden.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • US 20060076926 [0004]

Claims (11)

  1. Batterie mit einer oder mehreren Batteriezellen (10), wobei zumindest eine der Batteriezellen (10) mit einer Sicherungsvorrichtung zum Unterbrechen eines durch die Batteriezelle (10) fließenden Stromes ausgestattet ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Sicherungsvorrichtung eine ansteuerbare Anordnung aus Halbleiterschaltern (12, 13) umfasst, die derart mit den Polen der Batteriezelle (10) gekoppelt sind, dass bei einer ersten Schaltstellung der Anordnung eine von der Batteriezelle (10) erzeugte elektrische Spannung zwischen einem ersten elektrischen Anschluss (19) und einem zweiten elektrischen Anschluss (18), die der Batteriezelle (10) zugeordnet sind, anliegt und bei einer zweiten Schaltstellung der Anordnung die Batteriezelle (10) zumindest einseitig von den Anschlüssen (18, 19) entkoppelt ist und der erste Anschluss (19) und der zweite Anschluss (18) leitend verbunden sind.
  2. Batterie nach Anspruch 1, wobei die Anordnung einen ersten Halbleiterschalter (12), insbesondere einen ersten leistungselektronischen Halbleiterschalter (12), und einen zweiten Halbleiterschalter (13), insbesondere einen zweiten leistungselektronischen Halbleiterschalter (13) aufweist, die in Reihenschaltung angeordnet sind, wobei ein Ende (14) der Reihenschaltung mit einem ersten Terminal (16) der Batteriezelle (10) gekoppelt ist, das andere Ende (15) der Reihenschaltung mit dem zweiten Terminal (17) der Batteriezelle (10) und dem ersten Anschluss (19) von den der Batteriezelle (10) zugeordneten elektrischen Anschlüssen (18, 19) gekoppelt ist und wobei ein mittlerer, zwischen dem ersten Halbleiterschalter (12) und dem zweiten Halbleiterschalter (13) angeordneter Anschluss (20) der Reihenschaltung mit dem zweiten Anschluss (18) von den der Batteriezelle (10) zugeordneten elektrischen Anschlüssen (18, 19) gekoppelt ist.
  3. Batterie nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Batterie ferner Mittel (28) zum Messen von einer oder mehreren Messgrößen der Batteriezelle (10) umfasst, die mit einem Ansteuerungs- und Überwachungsschaltkreis (21) verbunden sind, wobei der Ansteuerungs- und Überwachungsschaltkreis (21) dazu eingerichtet ist, Ansteuerungssignale zum Ansteuern der Halbleiterschalter (12, 13) der ansteuerbaren Anordnung zu erzeugen.
  4. Batterie nach Anspruch 3, wobei der Ansteuerungs- und Überwachungsschaltkreis (21) mit einem oder mehreren Komparatoren (23, 24, 25), vorzugsweise Fensterkomparatoren, gekoppelt ist, deren Eingangsanschlüsse jeweils mit einem zu einer der zu messenden Messgrößen proportionalen Spannungswert versorgt werden.
  5. Batterie nach Anspruch 4, wobei der Ansteuerungs- und Überwachungsschaltkreis (21) eine Logik (26) und eine Treiberschaltung (27) aufweist, wobei die Logik (26) eingangsseitig mit den Ausgängen der Komparatoren (23, 24, 25) und ausgangsseitig mit der Treiberschaltung (27) verbunden ist und wobei die Treiberschaltung (27) mit den Steueranschlüssen der Halbleiterschalter (12, 13) der ansteuerbaren Anordnung verbunden ist.
  6. Batterie nach einem der Ansprüche 3 bis 5, wobei der Überwachungs- und Ansteuerungsschaltkreis (21) dazu ausgebildet ist, in Abhängigkeit von einem aktuellen ermittelten Wert der zu messenden Messgrößen ein Alarmsignal zu generieren, wobei das Alarmsignal über eine galvanische Trennung mittels beispielsweise eines Optokopplers (32) oder eines induktiven oder kapazitiven Übertragers an eine extern zur Batteriezelle (10) angeordnete Elektronik übertragbar ist.
  7. Batterie nach Anspruch 6, wobei der Überwachungs- und Ansteuerungsschaltkreis (21) oder zumindest die zur Erzeugung des Alarmsignals erforderlichen Teile des Überwachungs- und Ansteuerungsschaltkreises (21) und/oder die ansteuerbare Anordnung aus Halbleiterschaltern (12, 13) in der Batteriezelle (10), insbesondere in dem Batteriezellengehäuse, integriert oder auf der Batteriezelle (10), insbesondere auf dem Batteriezellengehäuse, angeordnet sind.
  8. Verfahren zum Schutz einer Batteriezelle (10), bei dem ein Zustand der Batteriezelle (10) überwacht wird, indem eine oder mehrere Messgrößen der Batteriezelle (10), wie beispielsweise ein Batteriestrom, die Batteriezellenspannung und/oder die Temperatur der Batteriezelle (10) erfasst werden und ermittelt wird, ob die eine oder die mehreren Messgrößen innerhalb oder außerhalb eines jeweiligen vorgegeben ersten Referenzbereichs liegen, wobei, wenn zumindest eine der Messgrößen außerhalb des entsprechenden vorgegebenen ersten Referenzbereichs liegt, ein durch die Batteriezelle (10) fließender Strom unterbrochen wird, dadurch gekennzeichnet, dass zur Sicherung der Batteriezelle (10) wechselweise, je nach Zustand der Batteriezelle (10), zwei Halbleiterschalter (12, 13) angesteuert werden, die in Reihenschaltung gemäß einer Halbbrücken-Konfiguration (11) mit den Terminals (16, 17) der Batteriezelle (10) verbunden sind.
  9. Verfahren nach Anspruch 8, wobei wenn zumindest eine der Messgrößen außerhalb eines vorgegebenen, zweiten Referenzbereichs liegt, der gleich oder unterschiedlich zu dem ersten Referenzbereich ist, ein Alarmsignal erzeugt wird und das Alarmsignal an eine nachgeordnete Elektronikschaltung übermittelt wird.
  10. Batteriezelle (10) mit einer Sicherungsvorrichtung zum Unterbrechen eines durch die Batteriezelle (10) fließenden Stromes, dadurch gekennzeichnet, dass die Sicherungsvorrichtung eine ansteuerbare Anordnung aus Halbleiterschaltern (12, 13) umfasst, die derart mit den Polen der Batteriezelle (10) gekoppelt sind, dass bei einer ersten Schaltstellung der Anordnung eine von der Batteriezelle (10) erzeugte elektrische Spannung zwischen zwei elektrischen Anschlüssen der Batteriezelle (10) anliegt und bei einer zweiten Schaltstellung der Anordnung zumindest einer der beiden Anschlüsse (18, 19) bezüglich der Batteriezellenspannung abgetrennt ist und die beiden Anschlüsse (18, 19) miteinander leitend verbunden sind.
  11. Kraftfahrzeug, insbesondere Hybridfahrzeug oder Elektrofahrzeug, das eine Batterie nach einem der Ansprüche 1 bis 7 aufweist, wobei die Batterie mit einem Antriebsstrang des Kraftfahrzeugs verbunden ist.
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