[发明专利]电能量存储单元和用于制造电能量存储单元的方法

说明书

技术领域

本发明涉及电能量存储单元和用于制造电能量存储单元的方法。

背景技术

通常从电能量存储单元提取直流电流或者将直流电流馈入其中。因此，能量存储单元的迄今已知的结构是针对欧姆内阻的优化以及能量存储单元的特定能量密度或功率密度来设计的。

文献US 2007/0148542A1例如公开了一种带有电极堆叠的电池电极设计，该电极堆叠经由穿通的极接触部通过电极面被连接。

文献US 2009/0029240A1公开了一种带有电极线圈的圆柱状电池单元，所述电极线圈分别在电池的两个端部上经由接触片相互连接。

在电能量存储单元的许多应用中，存储单元以串联或并列布置相互连接成电池模块，以便调整出所希望的输出参数如总电压、电压范围、能含量或功率密度。如果从这种能量存储单元提取具有升高的交流分量的电流，则能量存储单元的分布电感的影响与频率相关地上升。能量存储单元的电感损耗由电极、极布线、和电极在壳体中的布置的损耗贡献的各电感分量组成。

因此存在对以下能量存储单元的需求：其在提取高频交流电流方面具有较小的损耗并且因此改善了使用这些能量存储单元的系统的效率。

发明内容

按照一个方面，本发明提供了一种电能量存储单元，具有：多个平面平行的第一电极元件；多个与第一电极元件平面平行地延伸并且平面平行的第二电极元件，这些第二电极元件与第一电极元件电流分离；第一平面接触元件，其电接触多个第一电极元件；第二平面接触元件，其电接触多个第二电极元件；至少一个第一平面接触连接器，其电接触第一接触元件；第一极接触部，其电接触第一平面接触连接器；以及第二极接触部，其与第二平面接触元件电连接。

按照另一个方面，本发明提供了一种用于制造电能量存储单元的方法，具有步骤：将多个平面平行的第一电极元件与第一平面接触元件电接触；将多个与第一电极元件平面平行地延伸并且平面平行的第二电极元件与第二平面接触元件电接触，其中这些第二电极元件与第一电极元件电流分离；将第一接触元件与至少一个第一平面接触连接器电接触；将第一平面接触连接器与第一极接触部电接触，以及将第二平面接触元件与第二极接触部电连接。

本发明的优点

本发明的思想是，通过具有尽可能小的内部单元电感的能量存储单元的合适结构来减小在控制电能量存储单元时的电感损耗。为此，将能量存储单元的内部的引导电流的导体元件以合适的方式布置，使得这些引导电流的导体元件一方面包围尽可能小的面积，并且另一方面有效的电流路径在最大均匀分布的电流密度情况下具有尽可能小的长度，使得能量存储单元的电感性内部阻抗被最小化。

显著的优点在于，尤其是在从能量存储单元提取高频交流电流的情况下可以显著减少损耗能量。尤其是在具有集成的逆变器、即所谓的电池直接逆变器（“battery direct inverter”，BDI）的电池系统中，减少损耗能量是非常有利的，其中在所述电池系统中通过用于改变电流电压的电池模块来进行电流引导的快速变换。

另一有利的优点在于，改善了这种能量存储单元的短时间动态特性，其方式是在负载变换之后能量存储单元的能量或负载输出的延迟被最小化。由此，可以以有利的方式取消否则可能用来进行补偿的器件例如缓冲电容器，这可以降低使用能量存储单元的部件的结构空间需求以及制造成本。

此外，可以通过避免由能量存储单元引起的电感损耗分量来改善电磁兼容性（EMV），因为可以减小所发射的电磁场以及可以减少对相邻电子部件的干扰影响。

按照本发明能量存储单元的一种实施方式，第一极接触部和第二极接触部可以彼此平行地被引导。

按照本发明能量存储单元的另一实施方式，第一平面接触连接器与第一和第二电极元件平面平行地延伸。

按照另一实施方式，本发明能量存储单元此外可以具有至少一个第二平面接触连接器，其电接触第二接触元件并且与第一和第二电极元件平面平行地延伸。在此，第二极接触部可以电接触第二平面接触连接器。借助第二平面接触连接器可以有利地提供在能量存储单元中的电流并行地沿着第一和第二平面接触连接器流经的大平面。由此显著地减少了能量存储单元的内部电阻。此外，由此可以减少不希望的效应例如趋肤效应的作用。