[发明专利]具有减小的总电感的电池模块

说明书

技术领域

本发明涉及一种电池模块。

背景技术

为了能够形成具有高电容的电池模块可以将多个电池单元串联连接。在电池模块的大多数应用领域中，除了少量纹波成分之外近似取出或馈入直流电流。

从US 5 642 275 A中公知一种具有集成的逆变器功能的电池系统，其中设置有一系列具有电池形式的单独的直流电压源的功率开关。常常也被称作多电平级联型逆变器（Multilevel Cascaded Inverter）的这样的电池系统使得能够实现单相或者多相系统，所述单相或者多相系统比常规的逆变器装置具有更高的效率和更高的故障安全性。

但是如果这样的电池系统例如被用于控制电机，则为了改变相电压而需要通过直流电压源或在直流电压源上经过（vorbei）的电流引导（Stromfuehrung）的快速更替。随着电流的交流成分升高，但是对直流电压源的电感的影响也增长，并且由此在使用电池模块时对各个电池单元的布线的电感的影响也增长。尤其是，与高电流结合的分布式模块电感在开关过程中导致高损耗能量，所述损耗能量在功率开关中被转换成热。由于开关过程重复出现，所以这导致了开关中的高损耗功率，并且由此导致电池系统的效率降低。在一些应用情况下，电池模块的阻抗的过高电感性成分也可使得附加的缓冲电容器成为需要的。

随着分布式模块电感而来地，在每个开关过程中也发射电磁场，该电磁场在没有补救措施的情况下会导致干扰相邻的电子部件，使得常常需要昂贵的附加电路措施来遵守EMV规定（EMV=电磁兼容性）。

发明内容

本发明提出了一种电池模块，其具有：

- 至少两个电池单元，所述至少两个电池单元分别具有第一端子和第二端子，

- 用于将至少两个电池单元电连接的端子连接元件，其中每个端子连接元件都将第一电池单元的第一端子与第二电池单元的（优选地相邻布置的）第二端子相连接，

- 第一极端子（Polanschluss）和第二极端子，用于将电池模块与外部线路布置（Beschaltung）相连接，

- 用于将第一极端子与电池模块的第一极电连接的第一极端子连接元件，其中第一极通过第一电池单元的第一端子形成，以及

- 用于将第二极端子与电池模块的第二极电连接的第二极端子连接元件，其中第二极通过第二电池单元的第二端子形成，

在此，第二极端子连接元件平面地被构造并且被布置为使得所述第二极端子连接元件的表面与端子连接元件间隔开地并且基本上平行地走向，而且至少在部分区域中覆盖所述端子连接元件，并且第二极端子连接元件在电池模块工作时被如下电流流经：该电流的方向基本上与在端子连接元件中的电流流动方向相反。

本发明的优点

电池模块的总电感一方面通过各个电池单元的电感（单元电感（Zellinduktivitaet））而另一方面通过该电池单元的布线的电感来确定。本发明所基于的基本思想是：在包括多个串联连接的电池单元的电池模块中，各个电池单元的布线被设计为使得布线对电池模块的总电感的贡献取相对于单元电感可忽略的值。

这根据本发明基本上通过如下方式来实现：第二极端子连接元件平面地被构造并且被布置为使得所述第二极端子连接元件的表面与端子连接元件间隔开地并且基本上平行地走向，而且至少在部分区域中覆盖所述端子连接元件，并且第一极端子连接元件在电池模块工作时被如下电流流经：该电流的方向基本上与端子连接元件中的电流流动方向相反。

通过平面的电流引导和在端子连接元件与第二极端子连接元件之间的由于在相反电流方向的情况下部分的覆盖而引起的磁性相互作用得到了由布线产生的电感的明显减小。这又导致功率开关的损耗功率减小，并且由此导致电池系统的效率更高。电池模块的根据本发明的结构将磁场集中到在连接元件与第二极端子连接元件之间的区域上，并且由此使电磁干扰的发射最小化。

这些效应还可以通过如下方式来增强：端子连接元件同样平面地被构造并且第二极端子连接元件被布置为使得所述第二极端子连接元件的表面基本上平行于端子连接元件的表面走向。

单元布线的欧姆性损耗被划分成直流损耗和交流损耗。通过平面的电流引导，在极端子连接元件中的小材料厚度已足以实现针对直流电流的可忽略的电阻值，使得根据本发明的电池模块不仅以低布线电感出众，而且以电池单元的极其低欧姆性的连接出众。

与连接元件的宽度相比为小的材料厚度进一步得到了有利的横截面，用于减小集肤效应的影响，使得根据本发明的电池模块也具有在交流运行时的减小的损耗电阻。