DE102019218662A1

DE102019218662A1 - Verfahren zum Betreiben einer Umladevorrichtung

Info

Publication number: DE102019218662A1
Application number: DE102019218662.9A
Authority: DE
Inventors: Burkhard Cornelius; Roland KUBE
Original assignee: Volkswagen AG
Current assignee: Volkswagen AG
Priority date: 2018-12-06
Filing date: 2019-12-02
Publication date: 2020-06-10
Also published as: DE202018006298U1

Abstract

Verfahren zum Betreiben einer Umladevorrichtung (1) für eine Batterie, wobei die Batterie zumindest zwei Batteriezellen (BT1,...,BT12) aufweist,
wobei die nachfolgenden Schritte durchgeführt werden:
- Erstes Ansteuern wenigstens eines ersten Schaltelements (S1,...,S13) zur Auswahl einer ersten Teilschaltung von mindestens zwei der Batteriezellen (BT1,...,BT12), um die erste Teilschaltung mit einer Speicheranordnung (10) zur Aufladung der Speicheranordnung (10) elektrisch zu verbinden, sodass eine Ladungsübertragung von der ersten Teilschaltung an die Speicheranordnung (10) erfolgt,
- Zweites Ansteuern wenigstens eines zweiten Schaltelements (S1,...,S13) zur Auswahl einer zweiten Teilschaltung von mindestens einer der Batteriezellen (BT1,...,BT12), um die zweite Teilschaltung mit der Speicheranordnung (10) zur Entladung der Speicheranordnung (10) elektrisch zu verbinden, sodass eine weitere Ladungsübertragung von der Speicheranordnung (10) an die zweite Teilschaltung erfolgt, wobei sich die erste und zweite Teilschaltung unterscheiden.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer Umladevorrichtung für eine Batterie. Ferner bezieht sich die Erfindung auf eine Umladevorrichtung.
Bekannt sind Verfahren zum so genannten aktiven Ladungsausgleich und Verfahren zum so genannten passiven Ladungsausgleich.
Das passive Ausgleichen von Ladungszuständen erzeugt in nachteiliger Weise eine unerwünscht hohe Wärmeenergie, insbesondere da ein zu hoher Ladungszustand über einen Stromfluss über einen Widerstand reduziert wird. Auch wird die nutzbare Kapazität durch die Wärmeenergie, insbesondere um den Betrag der Wärmeenergie, verringert.
Die Schaltungstopologien von sogenannten aktiven Ausgleichsschaltungen umfassen in der Regel eine Vielzahl von Schaltelementen, um zum Ausgleich benötigte Strompfade herzustellen bzw. nicht benötigte Strompfade zu trennen. Es ist wünschenswert, eine Anzahl der benötigten Schaltelemente zu reduzieren.
Weiter ist bekannt, dass beim aktiven Ladungsausgleich hohe Ströme auftreten können, die für die Betriebsfähigkeit der Umladevorrichtung nachteilig sein können. Ferner kann das Problem auftreten, dass ausreichende Differenzspannungen nicht oder nur technisch aufwendig erzeugt werden können, um eine Ladungsübertragung durchzuführen.
Aus der KR 102015030501 A , DE 10 2009 054 818 A1 und CN 202616363 U sind ebenfalls gattungsgemäße Verfahren und Vorrichtungen zum Ausgleichen von Ladungszuständen bekannt.
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die voranstehend beschriebenen Nachteile zumindest teilweise zu beheben. Insbesondere stellt sich das technische Problem, eine Umladevorrichtung für eine Batterie und ein Verfahren zum Betrieb einer solchen Umladevorrichtung zu schaffen, die eine verbesserte Gewährleistung der Betriebsfähigkeit der Umladevorrichtung erreichen. Weiter kann sich das Problem stellen, eine kostengünstige Umladevorrichtung zu schaffen, insbesondere mit einer minimierten Anzahl von Schaltelementen, sowie die während eines Ladungsausgleichs erzeugte Wärmeenergie zu reduzieren. Es kann zudem die flexible Einsetzbarkeit einer solchen Umladevorrichtung verbessert werden.
Die voranstehende Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und durch eine Umladevorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 5. Weitere Merkmale und Details der Erfindung ergeben sich aus den jeweiligen Unteransprüchen, der Beschreibung und den Zeichnungen. Dabei gelten Merkmale und Details, die im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Verfahren beschrieben sind, selbstverständlich auch im Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen Umladevorrichtung, und jeweils umgekehrt, sodass bezüglich der Offenbarung zu den einzelnen Erfindungsaspekten stets wechselseitig Bezug genommen wird bzw. werden kann.
Die Aufgabe wird insbesondere gelöst durch ein Verfahren zum Betreiben einer Umladevorrichtung für eine Batterie, vorzugsweise einer wiederaufladbaren Fahrzeugbatterie. Dabei kann die Batterie zumindest zwei oder zumindest drei Batteriezellen aufweisen, welche bevorzugt in Reihe miteinander verschaltet sind.
Es können bei dem erfindungsgemäßen Verfahren die nachfolgenden Schritte durchgeführt werden, vorzugsweise nacheinander, wobei bevorzugt die Schritte auch wiederholt durchgeführt werden:

- Erstes Ansteuern wenigstens eines ersten Schaltelements zur Auswahl einer ersten Teilschaltung von mindestens ein oder zwei der Batteriezellen, um die erste Teilschaltung mit einer (elektrischen) Speicheranordnung zur Aufladung der Speicheranordnung elektrisch zu verbinden, sodass eine Ladungsübertragung von der ersten Teilschaltung an die Speicheranordnung erfolgt,
- Zweites Ansteuern wenigstens eines zweiten Schaltelements zur Auswahl einer zweiten Teilschaltung von mindestens einer oder mindestens zwei der Batteriezellen, um die zweite Teilschaltung mit der Speicheranordnung zur Entladung der Speicheranordnung elektrisch zu verbinden, sodass eine weitere Ladungsübertragung von der Speicheranordnung an die zweite Teilschaltung erfolgt,

In anderen Worten kann die erste und zweite Teilschaltung jeweils eine Teilmenge der Batteriezellen aufweisen, wobei die erste Teilschaltung mindestens zwei der Batteriezellen und die zweite Teilschaltung mindestens eine der Batteriezellen aufweist. Die Batteriezellen der ersten und zweiten Teilschaltung können sich teilweise oder vollständig (d. h. ohne Schnittmenge) unterscheiden. Auch kann die Anzahl der Batteriezellen sich unterscheiden. Zunächst kann durch das erste Ansteuern ein Ladungsausgleich zwischen der ersten Teilschaltung und der Speicheranordnung stattfinden, und anschließend durch das zweite Ansteuern ein weiterer Ladungsausgleich zwischen der Speicheranordnung und der zweiten Teilschaltung stattfinden. Im Ergebnis wird auf diese Weise eine Umladung von der ersten Teilschaltung zur zweiten Teilschaltung erzielt. Auf diese Weise kann ein flexibel einsetzbarer Mechanismus zum Ladungsausgleich zwischen Batteriezellen bereitgestellt werden.
Allerdings kann es möglich sein, dass die Umladung nur dann erfolgt, wenn eine entsprechende Differenzspannung zwischen den Teilschaltungen vorliegt. Konkret kann es eine Umladeanforderung sein, dass die Spannung der ersten Teilschaltung (Summe der Spannungen der Batteriezellen dieser ersten Teilschaltung) größer ist als die Spannung der zweiten Teilschaltung (Summe der Spannungen der Batteriezellen dieser zweiten Teilschaltung). Um diese Anforderung zu umgehen, kann als weitere Verbesserung eine Umschalteranordnung (als Seriell-Parallel-Umschalter) für die Speicheranordnung vorgesehen sein. Dies wird nachfolgend noch mit weiteren Einzelheiten beschrieben.
Nach einer weiteren Möglichkeit kann daher vorgesehen sein, dass das erste und/oder das zweite Ansteuern (gemäß einer ersten Ansteuerungsvariante) so erfolgt, dass, insbesondere gemäß einer Umladeanforderung, eine elektrische Spannung über der ersten Teilschaltung größer ist als eine elektrische Spannung über der zweiten Teilschaltung. Die Anzahl der zu entladenen Batteriezellen der ersten Teilschaltung kann z. B. größer sein bzw. gewählt werden als die Anzahl der zu ladenden Batteriezellen der zweiten Teilschaltung, damit die Batteriezellen der ersten Teilschaltung in Summe eine höhere Spannung haben als die Summe der Spannungen der Batteriezellen der zweiten Teilschaltung.
Auch ist ein weiterer Vorteil im Rahmen der Erfindung erzielbar, wenn die erste Teilschaltung und die zweite Teilschaltung teilweise oder vollständig unterschiedliche der Batteriezellen aufweisen, und/oder die Anzahl der Batteriezellen jeweils gleich ist oder die Anzahl der Batteriezellen der ersten Teilschaltung geringer ist als die Anzahl der Batteriezellen der zweiten Teilschaltung. Dies kann dazu führen, dass die Spannung der ersten Teilschaltung geringer ist als die Spannung der zweiten Teilschaltung, oder dieser entspricht. Um dennoch den Ladungsausgleich stattfinden zu lassen, kann z. B. eine Umschalteranordnung für die Speicheranordnung genutzt werden.
Es kann vorgesehen sein, dass nach dem ersten Ansteuern, insbesondere Schließen, des wenigstens einen ersten Schaltelements - nach dem Aufladen der Speicheranordnung - das wenigstens eine erste Schaltelement wieder geöffnet wird, um erst anschließend das zweite Ansteuern, insbesondere Schließen, des wenigstens einen zweiten Schaltelements durchzuführen. Damit kann die erste Teilschaltung wieder von der Speicheranordnung elektrisch getrennt werden, bevor die zweite Teilschaltung mit der Speicheranordnung elektrisch verbunden wird.
Es ist ferner denkbar, dass nach dem ersten Ansteuern und vor dem zweiten Ansteuern (gemäß einer zweiten Ansteuerungsvariante) wenigstens ein Schaltelement einer Umschalteranordnung angesteuert und insbesondere umgeschaltet wird, um die elektrische Spannung der Speicheranordnung zu erhöhen, und vorzugsweise so die Entladung der Speicheranordnung unabhängig von der Umladeanforderung durchzuführen. Auf diese Weise kann die Speicheranordnung nach dem Aufladen zunächst eine Spannung aufweisen, die geringer oder gleich der Spannung der zweiten Teilschaltung ist (entsprechend kann auch die Spannung der ersten Teilschaltung geringer oder gleich der zweiten Teilschaltung sein). Durch die Umschalteranordnung kann dann die Spannung bei der Speicheranordnung erhöht werden, damit die Entladung auf die zweite Teilschaltung stattfinden kann. Damit kann die Ladung auch auf eine Anzahl von Batteriezellen umgeladen werden, die weniger Spannung führt. Auch ist es nicht notwendig, dass die Anzahl der Batteriezellen der ersten Teilschaltung zum Aufladen der Speicheranordnung größer sein muss als die Anzahl der Batteriezellen der zweiten Teilschaltung. Die Spannungserhöhung wird z. B. dadurch erzielt, dass (bei Beibehaltung der gespeicherten Ladungsmenge) die Kapazität der Speicheranordnung verringert wird. Das Ansteuern gemäß der ersten Ansteuerungsvariante kann dabei alternativ oder kombinativ zum Ansteuern gemäß der zweiten Ansteuerungsvariante vorgesehen sein. Bspw. wird nur bei Bedarf, wenn die Umschaltanforderung als Voraussetzung für die erste Ansteuerungsvariante nicht erfüllbar ist, die zweite Ansteuerungsvariante durchgeführt, und die Umschalteranordnung angesteuert.
Vorteilhafterweise weist die Umladevorrichtung eine Reihenschaltung der mindestens zwei Batteriezellen (Zellen) auf. Vorzugsweise umfasst die Batterie eine Reihenschaltung von mehr als zwei Batteriezellen, insbesondere drei, vier, fünf, sechs, sieben, acht oder neun oder mehr als neun Batteriezellen. Die Reihenschaltung kann hierbei eine ungerade Anzahl von Batteriezellen oder eine gerade Anzahl von Batteriezellen umfassen.
Die Batterie kann insbesondere eine Fahrzeugbatterie oder einen Teil einer Fahrzeugbatterie ausbilden. Die Fahrzeugbatterie kann insbesondere eine Traktionsbatterie sein, die zur Bereitstellung von Energie für den Betrieb einer elektrischen Maschine zum Antrieb des Fahrzeugs dient. Vorteilhafterweise ist die Batterie als ein wiederaufladbarer Energiespeicher (Akkumulator), wie z. B. ein wiederaufladbarer Lithium-Ionen-Akkumulator ausgebildet.
Ein Pluspol jeder ungeraden Batteriezelle und ein Minuspol jeder geraden Batteriezelle der Reihenschaltung aller Batteriezellen oder jeder ungeraden Batteriezelle einer Reihenschaltung einer ersten Teilmenge dieser Batteriezellen sind über ein Schaltelement mit einer ersten Verbindungsleitung verbindbar. Eine erste Teilmenge kann hierbei mehrere, aber nicht alle Batteriezellen der Batterie umfassen, wobei die Batteriezellen der ersten Teilmenge jedoch in Reihe geschaltete Batteriezellen sind.
Eine ungerade Batteriezelle bezeichnet hierbei eine Batteriezelle mit ungerader Ordnungszahl, wobei die Ordnungszahl die Platzierung der Batteriezelle in der Reihenfolge der in Reihe geschalteten Batteriezellen bezeichnet. Mit anderen Worten dient die Ordnungszahl zur Kennzeichnung der Stelle, an der sich die Batteriezelle innerhalb der Reihe von in Reihe geschalteten Batteriezellen befindet. Eine ungerade Batteriezelle ist z.B. also die erste Batteriezelle der Reihenschaltung, die dritte Batteriezelle der Reihenschaltung, die fünfte Batteriezelle der Reihenschaltung usw. Entsprechend bezeichnet eine gerade Batteriezelle eine Batteriezelle mit einer geraden Ordnungszahl. Eine gerade Batteriezelle ist z.B. die zweite Batteriezelle der Reihenschaltung, die vierte Batteriezelle der Reihenschaltung, die sechste Batteriezelle der Reihenschaltung usw.
Es ist möglich, dass jeder Pluspol jeder ungeraden Batteriezelle und jeder Minuspol jeder geraden Batteriezelle über jeweils ein Schaltelement mit der ersten Verbindungsleitung verbindbar sind, wobei die Schaltelemente separat voneinander ausgebildet sind. Ist jedoch ein Minuspol einer geraden Batteriezelle mit einem Pluspol einer ungeraden Batteriezelle verbunden, so können diese Pole über ein gemeinsames Schaltelement mit der ersten Verbindungsleitung verbindbar sein.
Es kann außerdem ein Pluspol jeder geraden Batteriezelle und ein Minuspol jeder ungeraden Batteriezelle der Reihenschaltung aller Batteriezellen oder jeder geraden Batteriezelle der ersten Teilmenge dieser Batteriezellen über ein Schaltelement mit einer weiteren Verbindungsleitung, also einer zweiten Verbindungsleitung, verbindbar oder verbunden sein.
Es ist möglich, dass alle Pluspole jeder geraden Batteriezelle und alle Minuspole jeder ungeraden Batteriezelle über separat voneinander ausgebildete Schaltelemente mit der weiteren Verbindungsleitung verbindbar sind. Ist jedoch ein Minuspol einer ungeraden Batteriezelle mit einem Pluspol einer geraden Batteriezelle verbunden, so können diese Pole über ein gemeinsames Schaltelement mit der weiteren Verbindungsleitung verbindbar sein.
Die Anzahl der Schaltelemente kann hierbei also um Eins größer sein als die Anzahl der in Reihe geschalteten Batteriezellen.
Im Sinne dieser Erfindung bedeutet „verbunden“, dass die miteinander verbundenen Elemente elektrisch verbunden, insbesondere unmittelbar verbunden, sein können. Eine unmittelbare (direkte) Verbindung kann eine Verbindung über ein elektrisches Verbindungselement, z.B. eine Leitung, jedoch nicht über ein elektrisches oder elektronisches Bauelement bezeichnen.
Die Umladevorrichtung kann hierbei die erläuterten Schaltelemente zur Verbindung der Pole der Batteriezellen mit den entsprechenden Verbindungsleitungen aufweisen. Ein Schaltelement kann insbesondere als elektronisches Schaltelement, insbesondere als MOSFET oder als IGBT, ausgebildet sein. Weiter kann die Umladevorrichtung die erläuterten Verbindungsleitungen aufweisen.
Optional kann die Umladevorrichtung mindestens einen Umladezweig umfassen, der auch als Umladeabschnitt bezeichnet werden kann. Im Umladezweig kann dabei die Speicheranordnung integriert sein.
Es kann ein erster Anschluss der Speicheranordnung mit der ersten Verbindungsleitung, insbesondere über genau oder mindestens ein Schaltelement, verbindbar oder verbunden, insbesondere dauerhaft verbunden sein. Weiter kann ein weiterer (also zweiter) Anschluss der Speicheranordnung mit der weiteren (zweiten) Verbindungsleitung verbindbar, insbesondere über genau ein oder mindestens ein Schaltelement, oder verbunden, insbesondere dauerhaft verbunden sein.
Die erste und die weitere Verbindungsleitung, die auch als zweite Verbindungsleitung bezeichnet werden kann, können hierbei als voneinander verschiedene Verbindungsleitungen ausgebildet sein, und vorzugsweise mit unterschiedlichem elektrischen Potential verbunden sein.
Der erste und der weitere Anschluss können voneinander verschiedene Anschlüsse der Speicheranordnung sein. Die Speicheranordnung kann somit eine Gesamtheit bzw. eine Gesamtschaltung von elektrischen oder elektronischen Bauelementen umfassen, die zwischen dem ersten und dem weiteren Anschluss angeordnet ist. Ferner kann der erste Anschluss mit einem ersten Anschluss bzw. einer ersten Elektrode wenigstens eines Ladekondensators der Speicheranordnung verbunden sein. Dementsprechend kann der zweite Anschluss mit einem zweiten Anschluss bzw. einer zweiten Elektrode wenigstens eines Ladekondensators der Speicheranordnung verbunden sein. Damit bieten die Anschlüsse eine Möglichkeit, den wenigstens einen Ladekondensator über die damit verbundenen unterschiedlichen Elektroden aufzuladen.
Es ist ferner möglich, dass der erste Anschluss sowohl mit der ersten Verbindungsleitung als auch mit der weiteren Verbindungsleitung verbindbar ist, insbesondere mittels eines Schaltelements einer Schaltanordnung, z.B. mittels eines Wechselschaltelements. Allerdings kann der erste Anschluss nicht gleichzeitig sowohl mit der ersten als auch der weiteren Verbindungsleitung verbunden werden. Mit anderen Worten kann ein mit der ersten und weiteren Verbindungsleitung verbindbarer erster Anschluss in einem ersten Zustand mit der ersten Verbindungsleitung, nicht aber mit der weiteren Verbindungsleitung, und in einem weiteren Zustand mit der weiteren Verbindungsleitung, nicht aber mit der ersten Verbindungsleitung, verbunden sein. Wie nachfolgend noch näher erläutert ist es aber insbesondere auch möglich, dass der erste Anschluss mit der ersten Verbindungsleitung, aber nicht mit der weiteren Verbindungsleitung verbindbar oder verbunden ist. Mit anderen Worten kann dies bedeuten, dass die Umladevorrichtung derart konfiguriert ist, dass keine elektrische Verbindung zwischen dem ersten Anschluss und der weiteren Verbindungsleitung herstellbar ist.
Entsprechend ist es möglich, dass der weitere (d. h. zweite) Anschluss sowohl mit der ersten Verbindungsleitung als auch mit der weiteren (d. h. zweiten) Verbindungsleitung verbindbar ist, insbesondere mittels eines Schaltelements der Schaltanordnung, z.B. mittels eines Wechselschaltelements. Allerdings kann der weitere Anschluss nicht gleichzeitig sowohl mit der ersten als auch der weiteren Verbindungsleitung verbunden werden. Mit anderen Worten kann ein mit der ersten und weiteren Verbindungsleitung verbindbarer weiterer Anschluss in einem ersten Zustand mit der ersten Verbindungsleitung, nicht aber mit der weiteren Verbindungsleitung, und in einem weiteren Zustand mit der weiteren Verbindungsleitung, nicht aber mit der ersten Verbindungsleitung, verbunden sein. Wie nachfolgend noch näher erläutert ist es aber insbesondere auch möglich, dass der weitere Anschluss mit der weiteren Verbindungsleitung, aber nicht mit der ersten Verbindungsleitung verbindbar oder verbunden ist. Mit anderen Worten kann dies bedeuten, dass die Umladevorrichtung derart konfiguriert ist, dass keine elektrische Verbindung zwischen dem ersten Anschluss und der weiteren Verbindungsleitung herstellbar ist.
Ferner kann die Speicheranordnung optional eine Reihenschaltung von mindestens einem kapazitiven Element - wie zumindest einem Ladekondensator - und mindestens einem induktiven Element umfassen. Dass die Speicheranordnung die Reihenschaltung umfasst, kann bedeuten, dass die Speicheranordnung neben dieser Reihenschaltung auch weitere elektrische oder elektronische Bauelemente umfasst. Das induktive Element kann insbesondere als Spule ausgebildet sein. Durch die Reihenschaltung von mindestens einem kapazitiven und mindestens einem induktiven Element wird ein Schwingkreis gebildet.
Der wenigstens eine Ladekondensator kann jeweils insbesondere als ein Keramikkondensator oder als ein Folienkondensator oder dergleichen ausgebildet sein, vorzugsweise jedoch nicht als ein Elektrolytkondensator.
Das kapazitive Element der Speicheranordnung kann auch als Ladekondensator bezeichnet werden. Dieses kapazitive Element dient als Zwischenspeicher für elektrische Energie/Ladung während des Ladungsausgleichs. Ein Vorgang für den Ladungsausgleich zwischen verschiedenen Batteriezellen kann hierbei einen Entladevorgang und einen Ladevorgang umfassen.
So ist es z.B. möglich, in einem Entladevorgang Ladung aus einer oder aus mehreren Batteriezelle(n) in das kapazitive Element zu transportieren, insbesondere über einen entsprechenden Stromfluss. Nach Beendigung dieses Transports kann dann elektrische Energie/Ladung in einem Ladevorgang aus dem kapazitiven Element in eine oder mehrere Batteriezelle(n) transportiert werden, insbesondere ebenfalls über einen entsprechenden Stromfluss. Hierbei ist eine Batteriezelle, aus der elektrische Energie im Entladevorgang in das kapazitive Element transportiert wird, vorzugsweise nicht Teil der Batteriezellen, in die im Ladevorgang elektrische Energie/Ladung aus dem kapazitiven Element transportiert wird. Vorzugsweise sind alle Batteriezellen, aus denen elektrische Energie/Ladung im Entladevorgang in das kapazitive Element transportiert wird, von den Batteriezellen, in die im Ladevorgang elektrische Energie/Ladung aus dem kapazitiven Element transportiert wird, verschieden.
Durch das Vorhandensein des induktiven Elements kann sich in vorteilhafter Weise ergeben, dass keine unerwünscht hohen Ströme während des Entladevorgangs oder des Ladevorgangs auftreten können. Hierdurch wird in vorteilhafter Weise eine Betriebsfähigkeit der Umladevorrichtung in verbesserter Weise gewährleistet.
Die Umladevorrichtung kann selbstverständlich mindestens eine Steuer- und/oder Auswerteeinrichtung zur Steuerung der Schaltelemente, insbesondere zur Einstellung von Schaltzeitpunkten der Schaltelemente, umfassen. Diese Steuer- und/oder Auswerteeinrichtung kann als Recheneinrichtung ausgebildet sein oder eine solche umfassen. Eine Recheneinrichtung kann insbesondere als Mikrocontroller oder als integrierte Schaltung, beispielsweise als FPGA, ausgebildet sein. Weiter können mittels der Steuer- und/oder Auswerteeinrichtung nachfolgend noch näher erläuterte Größen ausgewertet werden.
In einer weiteren Ausführungsform umfasst die Speicheranordnung eine Reihenschaltung von mindestens einem kapazitiven Element, mindestens einem induktiven Element und mindestens einem resistiven Element. Das resistive Element kann insbesondere als Widerstand ausgebildet sein. Es ist jedoch auch möglich, dass die Speicheranordnung kein resistives Element umfasst oder enthält. Vorzugsweise wird die Speicheranordnung durch die erläuterte Reihenschaltung gebildet.
In einem Entladezustand kann vorteilhaferweise ein Ladungstransport von der ersten Teilschaltung zur Speicheranordnung stattfinden. Im Entladezustand erfolgt somit ein Aufladen der Speicheranordnung. In einem Ladezustand kann die zweite Teilschaltung mit der Speicheranordnung verbunden sein. In diesem Ladezustand kann somit elektrische Energie/Ladung von dem mindestens einen kapazitiven Element der Speicheranordnung in die Batteriezelle(n) der zweiten Teilschaltung transportiert werden, also ein Entladen der Speicheranordnung erfolgen. Dies kann (aus Sicht der Batteriezellen) auch als Ladevorgang bezeichnet werden. Der Entladezustand kann durch das erste Ansteuern und der Ladezustand kann durch das zweite Ansteuern eingestellt werden. Das Einstellen des Entlade- und des Ladezustands kann hierbei durch die vorhergehend erläuterte Steuer- und/oder Auswerteeinrichtung erfolgen. Insbesondere kann der Entladezustand solange eingestellt sein, bis das mindestens eine kapazitive Element einen vorbestimmten Ladezustand erreicht hat, insbesondere bis der Ladzustand auf den vorbestimmten Ladezustand gestiegen ist, und/oder bis eine oder mehrere Batteriezelle(n) des ersten Teilabschnitts einen vorbestimmten Ladezustand erreicht hat, insbesondere bis der Ladezustand dieser Batteriezelle(n) auf den vorbestimmten Ladezustand gefallen ist.
Der Ladezustand kann solange eingestellt sein, bis eine oder mehrere Batteriezellen der zweiten Teilschaltung jeweils einen vorbestimmten (gewünschten) Ladezustand erreicht haben, insbesondere bis der Ladezustand dieser Batteriezelle(n) auf diesen vorbestimmten Ladezustand gestiegen ist, und/oder bis der Ladezustand des mindestens einen kapazitiven Elements einen vorbestimmten Schwellwert erreicht hat, insbesondere bis dieser Ladezustand auf den vorbestimmten Schwellwert gefallen ist.
Hierbei kann die Umladevorrichtung mindestens ein Mittel zur Erfassung oder Bestimmung des Ladezustands des mindestens einen kapazitiven Elements der Speicheranordnung umfassen. Weiter kann die Umladevorrichtung mindestens ein Mittel zur Erfassung des Ladezustands einer Batteriezelle, vorzugsweise jeder Batteriezelle, der Reihenschaltung aller Batteriezellen umfassen.
Eine Sequenz der Zustände „Entladezustand, Ladezustand“ bzw. „Entladezustand, Leerlaufzustand, Ladezustand“ kann ggf. periodisch wiederholt werden. In den einander entsprechenden Zuständen der verschiedenen Perioden können jeweils voneinander verschiedene Batteriezellen entladen oder geladen werden. Es ist z.B. möglich, dass in den Ladezuständen zeitlich aufeinanderfolgender Perioden jeweils eine der ungeraden Batteriezelle geladen wird. Nachdem alle ungeraden Batteriezellen geladen wurden, kann dann in den Ladezuständen von weiteren zeitlich aufeinanderfolgenden Perioden jeweils eine der geraden Batteriezelle geladen werden. Zwischen der Periodenfolge zum Laden der ungeraden Batteriezellen und der Periodenfolge zum Laden der geraden Batteriezellen kann ein Umladen des Ladekondensators in der Speicheranordnung erfolgen.
Ebenfalls Gegenstand der Erfindung ist eine Umladevorrichtung für eine Batterie mit wenigstens zwei Batteriezellen, aufweisend:

- eine elektrische Speicheranordnung,
- wenigstens ein erstes Schaltelement zur Auswahl einer ersten Teilschaltung (d. h. Teilabschnitts) von mindestens ein oder zwei der Batteriezellen, um die erste Teilschaltung mit der Speicheranordnung zur Aufladung der Speicheranordnung (und insbesondere Entladung der Batteriezellen dieser ersten Teilschaltung) elektrisch zu verbinden, sodass eine Ladungsübertragung von der ersten Teilschaltung an die Speicheranordnung erfolgt,
- wenigstens ein zweites Schaltelement zur Auswahl einer zweiten Teilschaltung (d. h. Teilabschnitts) von mindestens einer der Batteriezellen, um die zweite Teilschaltung mit der Speicheranordnung zur Entladung der Speicheranordnung (und insbesondere Aufladung der Batteriezellen dieser zweiten Teilschaltung) elektrisch zu verbinden, sodass eine weitere Ladungsübertragung von der Speicheranordnung an die zweite Teilschaltung erfolgt.

Hierbei ist vorgesehen, dass sich die erste und zweite Teilschaltung unterscheiden. Damit bringt die erfindungsgemäße Umladevorrichtung die gleichen Vorteile mit sich, wie sie ausführlich mit Bezug auf ein erfindungsgemäßes Verfahren beschrieben worden sind. Zudem kann die Umladevorrichtung geeignet sein, durch ein erfindungsgemäßes Verfahren betrieben zu werden.
Es kann weiter möglich sein, dass die Speicheranordnung wenigstens einen Ladekondensator (als kapazitives Element) aufweist, und vorzugsweise dass eine Schaltanordnung vorgesehen ist, welche elektrisch mit den zur Auswahl der Teilschaltungen vorgesehenen Schaltelementen verbunden ist, um die Schaltelemente jeweils wahlweise mit unterschiedlichen Anschlüssen, insbesondere Elektroden, des wenigstens einen Ladekondensators zu verbinden. In anderen Worten kann die Schaltanordnung dazu dienen, ein jeweiliges Schaltelement und den damit verbunden Plus- bzw. Minuspol einer Batteriezelle wahlweise mit dem ersten Anschluss oder dem zweiten Anschluss des wenigstens einen Ladekondensators zu verbinden. Es ist damit möglich, flexibel den Stromfluss zu steuern und somit z. B. auch die gerade Batteriezellen mit den ungeraden Batteriezellen aufzuladen oder umgekehrt. Außerdem lässt sich das Potential des Ladekondensators anpassen und negieren. Es kann vorgesehen sein, dass diese jeweiligen Schaltelemente über eine erste bzw. zweite Verbindungsleitung mit der Schaltanordnung verbunden sind. Somit kann die Schaltanordnung die wahlweise Verbindung dadurch erreichen, dass sie die erste Verbindungsleitung wahlweise mit dem ersten und zweiten Anschluss und auch die zweite Verbindungsleitung wahlweise mit dem ersten und zweiten Anschluss verbindet. Dabei kann über die Schaltanordnung und/oder durch die Steuer- und/oder Auswerteeinrichtung gewährleistet sein, dass die Verbindungsleitungen stets mit unterschiedlichen der Anschlüsse verbunden werden.
Außerdem kann es im Rahmen der Erfindung von Vorteil sein, dass die Speicheranordnung wenigstens oder genau zwei Ladekondensatoren aufweist, und dass eine Umschalteranordnung vorgesehen ist, um zwischen einer seriellen und parallelen Verschaltung der Ladekondensatoren umzuschalten. Dies stellt eine technisch einfach umzusetzende und zuverlässige Möglichkeit dar, durch eine Reduzierung der Kapazität die Spannung zu erhöhen.
Es kann optional möglich sein, dass die Umschalteranordnung elektrisch mit den zur Auswahl der Teilschaltungen vorgesehenen Schaltelementen verbunden ist, um für die Aufladung der Speicheranordnung (also beim ersten Ansteuern) die Ladekondensatoren parallel zu verschalten, und für die Entladung der Speicheranordnung (also beim zweiten Ansteuern) seriell zu verschalten. Bei der seriellen Verschaltung kann die Spannung der einzelnen Ladekondensatoren summiert, und die Kapazität verringert, sodass die Ladungsübertragung an die zweite Teilschaltung auch dann erfolgen kann, wenn die Spannung über der zweiten Teilschaltung geringer ist als die des einzelnen Ladekondensators.
Optional kann es vorgesehen sein, dass mindestens 6 oder mindestens 12 Batteriezellen der Batterie vorgesehen sind, welche in Reihe miteinander verschaltet sind, und/oder dass die zur Auswahl der Teilschaltungen vorgesehenen Schaltelemente die Batteriezellen in der Weise mit der Speicheranordnung verbinden, dass:

- für jede ungerade der Batteriezellen ein ungerades Schaltelement vorgesehen ist, das einen Pluspol dieser Batteriezelle mit einer ersten Verbindungsleitung verbindet, und ein gerades Schaltelement vorgesehen ist, das einen Minuspol dieser Batteriezelle mit einer zweiten Verbindungsleitung verbindet, und/oder
- für jede gerade der Batteriezellen ein gerades Schaltelement vorgesehen ist, das einen Pluspol dieser Batteriezelle mit der zweiten Verbindungsleitung verbindet, und ein ungerades Schaltelement vorgesehen ist, das einen Minuspol dieser Batteriezelle mit der ersten Verbindungsleitung verbindet,

Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in der unter Bezugnahme auf die Zeichnungen Ausführungsbeispiele der Erfindung im Einzelnen beschrieben sind. Dabei können die in den Ansprüchen und in der Beschreibung erwähnten Merkmale jeweils einzeln für sich oder in beliebiger Kombination erfindungswesentlich sein. Es zeigen:

1 eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Umladevorrichtung zur Visualisierung eines erfindungsgemäßen Verfahrens,
2 eine weitere schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Umladevorrichtung,
3 eine weitere schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Umladevorrichtung.

In den nachfolgenden Figuren werden für die gleichen technischen Merkmale auch von unterschiedlichen Ausführungsbeispielen die identischen Bezugszeichen verwendet.
In den 1 bis 3 ist jeweils eine erfindungsgemäße Umladevorrichtung 1 gezeigt, welche mittels einer Steuer- und Auswerteeinrichtung 3 gemäß einem erfindungsgemäßen Verfahren betrieben werden kann. Die Umladevorrichtung 1 dient hierbei z. B. dazu, eine Umladung von Ladungen bei Batteriezellen BT1,...,BT12 einer Batterie vorzunehmen. Gekennzeichnet sind in den Figuren hierbei auch die Batteriezellenspannungen U1, U2,...,U12.
Gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren können hierzu die nachfolgenden Schritte durchgeführt werden. Gemäß einem ersten Verfahrensschritt erfolgt ein erstes Ansteuern wenigstens eines ersten Schaltelements S1,...,S13 der Umladevorrichtung 1 zur Auswahl einer ersten Teilschaltung von mindestens ein oder zwei der Batteriezellen BT1,...,BT12, um die erste Teilschaltung mit einer Speicheranordnung 10 der Umladevorrichtung 1 zur Aufladung der Speicheranordnung 10 elektrisch zu verbinden. Auf diese Weise kann eine Ladungsübertragung von der ersten Teilschaltung an die Speicheranordnung 10 ermöglicht werden. Anschließend kann durch ein zweites Ansteuern wenigstens eines zweiten Schaltelements S1,...,S13 der Umladevorrichtung 1 eine Auswahl einer zweiten Teilschaltung von mindestens einer der Batteriezellen BT1,...,BT12 erfolgen. Dieses zweite Ansteuern kann bewirken, dass die zweite Teilschaltung mit der Speicheranordnung 10 zur Entladung der Speicheranordnung 10 elektrisch verbunden wird, sodass eine weitere Ladungsübertragung von der Speicheranordnung 10 an die zweite Teilschaltung erfolgt. Die Auswahl kann hierbei so getroffen werden, dass sich die erste und zweite Teilschaltung unterscheiden. Wie konkret anhand der 1 bis 3 ersichtlich ist, sind die Schaltelemente S1,...,S13 zwischen einem Pluspol + oder Minuspol - der Batteriezellen BT1,...,BT12 und der Speicheranordnung 10 verschaltet. Damit eignen sich die Schaltelemente S1,...,S13 dafür, die Auswahl der Teilschaltungen vorzunehmen. Für das jeweilige Ansteuern kann bspw. ein Schalten der Schaltelemente S1,...,S13 durchgeführt werden, sodass die jeweilige Ladungsübertragung durch die geschalteten Schaltelemente S1,...,S13 erfolgt.
In 1 befinden sich sämtliche Schaltelemente S1,...,S13 zunächst in einem offenen Zustand. Wenn nun das Schaltelement S1 und S2 gemäß dem ersten Ansteuern geschlossen wird, umfasst die erste Teilschaltung ausschließlich die Batteriezelle BT1. Wenn dagegen z. B. die Schaltelemente S1 und S4 geschlossen werden, umfasst die erste Teilschaltung BT1 bis BT3. Die Batteriezellen der ersten Teilschaltung werden über die geschlossenen Schaltelemente mit der Speicheranordnung 10 elektrisch verbunden. Konkret wird der Pluspol „+“ der ersten Batteriezelle BT1 der ersten Teilschaltung mit dem ersten Anschluss A1 der Speicheranordnung 10 und der Minuspol „-“ der letzten Batteriezelle der ersten Teilschaltung (z. B. ebenfalls BT1 oder BT3) mit dem zweiten Anschluss A2 verbunden. Für eine Umladung der hierdurch auf die Speicheranordnung 10 übertragenen Ladung auf eine oder mehrere andere Batteriezellen, bspw. BT11, kann beim zweiten Ansteuern ein Öffnen der entsprechenden Schaltelemente dieser zweiten Teilschaltung erfolgen. Hierzu wird für das genannte Beispiel über ein entsprechendes Schaltelement der Pluspol „+“ von BT11 mit dem ersten Anschluss A1 und der Minuspol „-“ über das Schaltelement S12 mit dem zweiten Anschluss A2 verbunden. Auf diese Weise kann über die Differenzspannung zwischen der Speicheranordnung 10 und der zweiten Teilschaltung (also z. B: B11) die Ladung von der Speicheranordnung 10 an die zweite Teilschaltung übertragen werden.
Gemäß 1 wären für den Fall, dass die erste Teilschaltung mit einer ungeraden Batteriezelle (z. B. BT1 oder BT3) beginnt, und die zweite Teilschaltung mit einer geraden Batteriezelle (z. B. BT2 oder BT12) endet, ein Pluspol „+“ der ersten Teilschaltung mit einem Minuspol „-“ der zweiten Teilschaltung über die erste Verbindungsleitung BL1 direkt verbunden. Um dies zu vermeiden, und somit auch eine derartige Auswahl der Teilschaltungen zu ermöglichen, kann gemäß 2 eine Schaltanordnung 20 (auch als Multiplexer bzw. Multiplexeranordnung bezeichnet) vorgesehen sein. Die Schaltanordnung 20 ist elektrisch mit den zur Auswahl der Teilschaltungen vorgesehenen Schaltelementen S1,...,S13 verbunden, um die Schaltelemente S1,...,S13 jeweils wahlweise mit unterschiedlichen Anschlüssen A1, A2, insbesondere Elektroden, des wenigstens einen Ladekondensators C1, C2 zu verbinden. Um bspw. den Pluspol „+“ der Batteriezelle BT1 über das Schaltelement S1 mit dem ersten Anschluss A1 zu verbinden, kann ein Schaltelement S26 geschlossen und ein Schaltelement S27 geöffnet werden. In anderen Worten verbindet das Schaltelement S26 die erste Verbindungsleitung BL1 mit dem ersten Anschluss A1 und es verbindet das Schaltelement S27 die erste Verbindungsleitung BL1 mit dem zweiten Anschluss A2. Um bspw. den Minuspol „-“ der Batteriezelle BT1 über das Schaltelement S2 mit dem ersten Anschluss A1 zu verbinden, kann ein Schaltelement S24 geschlossen und ein Schaltelement S25 geöffnet werden. In anderen Worten verbindet das Schaltelement S24 die zweite Verbindungsleitung BL2 mit dem ersten Anschluss A1 und es verbindet das Schaltelement S25 die zweite Verbindungsleitung BL2 mit dem zweiten Anschluss A2.
Es kann weiter vorgesehen sein, dass mindestens 6 oder mindestens 12 Batteriezellen BT1,...,BT12 der Batterie vorgesehen sind, welche in Reihe miteinander verschaltet sind, und die zur Auswahl der Teilschaltungen vorgesehenen Schaltelemente S1,...,S13 die Batteriezellen BT1,...,BT12 in der Weise mit der Speicheranordnung 10 verbinden, dass:

- für jede ungerade der Batteriezellen BT1, BT3,...,BT11 ein ungerades Schaltelement S1, S3,...,S13 vorgesehen ist, das einen Pluspol + dieser Batteriezelle BT1, BT3,...,BT11 mit der ersten Verbindungsleitung BL1 verbindet, und ein gerades Schaltelement S2, S4,...,S12 vorgesehen ist, das einen Minuspol - dieser Batteriezelle BT1, BT3,...,BT11 mit der zweiten Verbindungsleitung BL2 verbindet,
- für jede gerade der Batteriezellen BT2, BT4,...,BT12 ein gerades Schaltelement S2, S4,...,S12 vorgesehen ist, das einen Pluspol + dieser Batteriezelle BT2, BT4,...,BT12 mit der zweiten Verbindungsleitung BL2 verbindet, und ein ungerades Schaltelement S1, S3,...,S13 vorgesehen ist, das einen Minuspol - dieser Batteriezelle BT2, BT4,...,BT12 mit der ersten Verbindungsleitung BL1 verbindet,

BL1

BL2

20

A1

A2

10

2

Es kann möglich sein, dass die Speicheranordnung 10 genau einen Ladekondensator C aufweist, wie es in 3 vorgesehen ist. In dem gezeigten Beispiel kann eine permanente Ladungsumkehr für die Batteriezellen BT1 und BT2 dadurch erzielt werden, dass das Schaltelement S2 permanent geschlossen ist und die Schaltelemente S1 und S3 wechselseitig geschlossen werden. Dieses Prinzip lässt sich selbstverständlich auf die weiteren Batteriezellen BT1,...,BT12 übertragen. Auf diese Weise lassen sich zwei oder mehr der Batteriezellen BT1,...,BT12 entladen und/oder durch den Stromfluss im Innenwiderstand aufheizen.
Es kann erforderlich sein, dass das erste und/oder das zweite Ansteuern so erfolgt, dass gemäß einer Umladeanforderung eine elektrische Spannung über der ersten Teilschaltung größer ist als eine elektrische Spannung über der zweiten Teilschaltung. Problematisch kann es somit für die zur Umladung erforderliche Differenzspannung sein, wenn die erste Teilschaltung eine geringere oder gleiche Spannung aufweist als die zweite Teilschaltung. Falls die Umladung auf nur einen Ladekondensator C erfolgt, kann in diesem Falle keine Differenzspannung erzeugt werden, um die Ladungsübertragung zu bewirken. Daher ist es möglich, dass nach dem ersten Ansteuern und vor dem zweiten Ansteuern wenigstens ein Schaltelement S21, S22, S23 einer Umschalteranordnung 30 angesteuert wird, um die elektrische Spannung der Speicheranordnung 10 zu erhöhen, und so die Entladung der Speicheranordnung 10 unabhängig von der Umladeanforderung durchzuführen. Hierzu weist die Speicheranordnung 10 wenigstens oder genau zwei Ladekondensatoren C1, C2 auf. Die Umschalteranordnung 30 kann daher zwischen einer seriellen und parallelen Verschaltung der Ladekondensatoren C1, C2 umschalten, um die Spannung über die Speicheranordnung 10 aus C1 und C2 für die Entladung zu erhöhen. Damit ist es möglich, dass die Anzahl der Batteriezellen BT1,...,BT12 der ersten und zweiten Teilschaltung jeweils gleich ist. Konkret kann, wie in 1 und 2 dargestellt ist, für die Umschaltung zwischen der seriellen und parallelen Verschaltung ein Schaltelement S21 zwischen dem ersten Anschluss A1 und dem zweiten Ladekondensator C2 verbunden, ein Schaltelement S22 zwischen dem ersten Ladekondensator C1 und dem zweiten Anschluss A2 verbunden, und ein Schaltelement S23 zwischen den Ladekondensatoren C1, C2 verbunden sein. S21 und S22 bilden damit im geschlossenen Zustand die Parallelschaltung der Ladekondensatoren C1 und C2, wenn S23 geöffnet ist, und S23 im geschlossenen Zustand die Reihenschaltung der Ladekondensatoren C1 und C2, wenn S21 und S22 geöffnet sind.
Die voranstehende Erläuterung der Ausführungsformen beschreibt die vorliegende Erfindung ausschließlich im Rahmen von Beispielen. Selbstverständlich können einzelne Merkmale der Ausführungsformen, sofern technisch sinnvoll, frei miteinander kombiniert werden, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
Bezugszeichenliste

-: Minuspol
+: Pluspol
1: Umladevorrichtung
2: Umladezweig
3: Steuer- und Auswerteeinrichtung
10: Speicheranordnung
20: Schaltanordnung, Multiplexeranordnung
30: Umschalteranordnung, Seriell-Parallel-Umschalteranordnung
A1: erster Anschluss
A2: zweiter Anschluss
C1: erster Ladekondensator
C2: zweiter Ladekondensator
C1, C2: Ladekondensator
BL1: erste Verbindungsleitung
BL2: zweite Verbindungsleitung
S1,...,S13: Schaltelement
S21, S22, S23: Schaltelemente der Umschalteranordnung
BT1,...,BT12: Batteriezelle
U1,...,U12: Batteriezellenspannung

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

KR 102015030501 A [0006]
DE 102009054818 A1 [0006]
CN 202616363 U [0006]

Claims

Verfahren zum Betreiben einer Umladevorrichtung (1) für eine Batterie, wobei die Batterie zumindest zwei Batteriezellen (BT1,...,BT12) aufweist, wobei die nachfolgenden Schritte durchgeführt werden: - Erstes Ansteuern wenigstens eines ersten Schaltelements (S1,...,S13) zur Auswahl einer ersten Teilschaltung von mindestens zwei der Batteriezellen (BT1,...,BT12), um die erste Teilschaltung mit einer Speicheranordnung (10) zur Aufladung der Speicheranordnung (10) elektrisch zu verbinden, sodass eine Ladungsübertragung von der ersten Teilschaltung an die Speicheranordnung (10) erfolgt, - Zweites Ansteuern wenigstens eines zweiten Schaltelements (S1 ,...,S13) zur Auswahl einer zweiten Teilschaltung von mindestens einer der Batteriezellen (BT1,...,BT12), um die zweite Teilschaltung mit der Speicheranordnung (10) zur Entladung der Speicheranordnung (10) elektrisch zu verbinden, sodass eine weitere Ladungsübertragung von der Speicheranordnung (10) an die zweite Teilschaltung erfolgt, wobei sich die erste und zweite Teilschaltung unterscheiden.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Teilschaltung und die zweite Teilschaltung vollständig unterschiedliche der Batteriezellen (BT1,...,BT12) aufweisen, und vorzugsweise die Anzahl der Batteriezellen (BT1,...,BT12) jeweils gleich ist.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das erste und/oder das zweite Ansteuern so erfolgt, dass, insbesondere gemäß einer Umladeanforderung, eine elektrische Spannung über der ersten Teilschaltung größer ist als eine elektrische Spannung über der zweiten Teilschaltung.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass nach dem ersten Ansteuern und vor dem zweiten Ansteuern wenigstens ein Schaltelement (S21, S22, S23) einer Umschalteranordnung (30) angesteuert wird, um die elektrische Spannung der Speicheranordnung (10) zu erhöhen, und insbesondere so die Entladung der Speicheranordnung (10) unabhängig von der Umladeanforderung durchzuführen.
Umladevorrichtung (1) für eine Batterie mit wenigstens zwei Batteriezellen (BT1,...,BT12), aufweisend: - eine elektrische Speicheranordnung (10), - wenigstens ein erstes Schaltelement (S1,...,S13) zur Auswahl einer ersten Teilschaltung von mindestens zwei der Batteriezellen (BT1,...,BT12), um die erste Teilschaltung mit der Speicheranordnung (10) zur Aufladung der Speicheranordnung (10) elektrisch zu verbinden, sodass eine Ladungsübertragung von der ersten Teilschaltung an die Speicheranordnung (10) erfolgt, - wenigstens ein zweites Schaltelement (S1 ,...,S13) zur Auswahl einer zweiten Teilschaltung von mindestens einer der Batteriezellen (BT1,...,BT12), um die zweite Teilschaltung mit der Speicheranordnung (10) zur Entladung der Speicheranordnung (10) elektrisch zu verbinden, sodass eine weitere Ladungsübertragung von der Speicheranordnung (10) an die zweite Teilschaltung erfolgt, wobei sich die erste und zweite Teilschaltung unterscheiden.
Umladevorrichtung (1) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Speicheranordnung (10) wenigstens einen Ladekondensator (C1, C2) aufweist, und dass eine Schaltanordnung (20) vorgesehen ist, welche elektrisch mit den zur Auswahl der Teilschaltungen vorgesehenen Schaltelementen (S1,...,S13) verbunden ist, um die Schaltelemente (S1,...,S13) jeweils wahlweise mit unterschiedlichen Anschlüssen, insbesondere Elektroden, des wenigstens einen Ladekondensators (C1, C2) zu verbinden.
Umladevorrichtung (1) nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Speicheranordnung (10) wenigstens oder genau zwei Ladekondensatoren (C1, C2) aufweist, und dass eine Umschalteranordnung (30) vorgesehen ist, um zwischen einer seriellen und parallelen Verschaltung der Ladekondensatoren (C1, C2) umzuschalten.
Umladevorrichtung (1) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Umschalteranordnung (30) elektrisch mit den zur Auswahl der Teilschaltungen vorgesehenen Schaltelementen (S1,...,S13) verbunden ist, um für die Aufladung der Speicheranordnung (10) die Ladekondensatoren (C1, C2) parallel zu verschalten, und für die Entladung der Speicheranordnung (10) seriell zu verschalten.
Umladevorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens 6 oder mindestens 12 Batteriezellen (BT1,...,BT12) der Batterie vorgesehen sind, welche in Reihe miteinander verschaltet sind, und die zur Auswahl der Teilschaltungen vorgesehenen Schaltelemente (S1,...,S13) die Batteriezellen (BT1,...,BT12) in der Weise mit der Speicheranordnung (10) verbinden, dass: - für jede ungerade der Batteriezellen (BT1, BT3,...,BT11) ein ungerades Schaltelement (S1, S3,...,S13) vorgesehen ist, das einen Pluspol (+) dieser Batteriezelle (BT1, BT3,...,BT11) mit einer ersten Verbindungsleitung (BL1) verbindet, und ein gerades Schaltelement (S2, S4,...,S12) vorgesehen ist, das einen Minuspol (-) dieser Batteriezelle (BT1, BT3,...,BT11) mit einer zweiten Verbindungsleitung (BL2) verbindet, - für jede gerade der Batteriezellen (BT2, BT4,...,BT12) ein gerades Schaltelement (S2, S4,...,S12) vorgesehen ist, das einen Pluspol (+) dieser Batteriezelle (BT2, BT4,...,BT12) mit der zweiten Verbindungsleitung (BL2) verbindet, und ein ungerades Schaltelement (S1, S3,...,S13) vorgesehen ist, das einen Minuspol (-) dieser Batteriezelle (BT2, BT4,...,BT12) mit der ersten Verbindungsleitung (BL1) verbindet, wobei die erste Verbindungsleitung (BL1) und die zweite Verbindungsleitung (BL2) mit der Schaltanordnung (20) verbunden sind, um über die Schaltanordnung (20) wahlweise mit unterschiedlichen Anschlüssen (A1, A2) der Speicheranordnung (10) elektrisch verbunden zu werden.
Umladevorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 5 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass eine Steuer- und Auswerteeinrichtung (3) vorgesehen ist, um ein Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4 auszuführen.