CN113972710A - 预充电单元和包括其的电池系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及用于电池系统的预充电单元(10)，该电池系统包括用于对DC链接电容器充电的多个电池单元。预充电单元(10)包括具有至少一个导电层(22,24)的印刷电路板(20)。此外，预充电单元(10)包括安装在印刷电路板(20)上的预充电开关(30)。此外，预充电电阻器(40)与预充电开关(30)串联电连接。预充电电阻器(40)由印刷电路板(20)的所述至少一个导电层(22,24)中的导电迹线(42,44)形成。此外，公开了预充电电路(80)和电池系统(100)。

Description

预充电单元和包括其的电池系统

技术领域

本发明涉及用于电池系统的预充电单元、预充电电路和包括其的电池系统，该电池系统包括用于对DC链接电容器充电的多个电池单元。

背景技术

近年来，已经开发了使用电力作为运动源的用于运输货物和人员的车辆。这种电动车辆是由电动机驱动的汽车，使用储存在可充电电池中的能量。电动车辆可以仅由电池供电，或者可以是由例如汽油发电机结合电动机供电的混合动力车辆的形式。一般地，电动车辆电池(EVB)或牵引电池是用于为电池电动车辆(BEV)的推进提供动力的电池。电动车辆电池不同于启动电池、照明电池和点火电池，因为它们被设计成在持续的时间内提供动力。可充电电池或二次电池与一次电池的不同之处在于，它可以反复地充电和放电，而后者只提供化学能到电能的不可逆转换。低容量可充电电池用作小型电子装置(诸如手机、笔记本电脑和摄像机)的电源，而高容量可充电电池用作混合动力车辆等的电源。

通常，可再充电电池包括：电极组件，包括正电极、负电极以及插置在正电极和负电极之间的隔板；容纳电极组件的壳体；以及电连接到电极组件的电极端子。电解质溶液被注入壳体中，以便能够通过正电极、负电极和电解质溶液的电化学反应对电池进行充电和放电。壳体的形状，例如圆柱形或矩形，取决于电池的预期用途。锂离子(和类似的锂聚合物)电池，因其在膝上型电脑和消费类电子产品中的应用而广为人知，在最新开发的电动车辆中占据主导地位。

可充电电池可以用作由串联和/或并联联接的多个电池单元形成的电池单元，以便提供高能量密度，特别是用于混合动力车辆的电机驱动。也就是，电池单元通过根据所需电量并为了实现高功率可再充电电池而互连多个单元电池的电极端子形成。

电池组是一组任意数量(最好相同的)的电池单元。它们可以串联、并联或串联和并联两者的混合配置，以传送所需的电压、容量或功率密度。电池包的组件包括单独的电池单元和在它们之间提供导电性的互连。

为了满足连接到电池系统的各种用电设备的动态电力需求，对电池功率输出和充电的静态控制是不够的。因此，需要电池系统与用电设备的控制器之间稳定的信息交换。该信息包括电池系统的实际充电状态(SoC)、潜在电性能、充电能力和内阻、以及用电设备的实际或预测电力需求或剩余。

电池系统通常包括用于处理上述信息的电池管理系统(BMS)和/或电池管理单元(BMU)。BMS/BMU可以通过合适的通信总线，例如SPI或CAN接口，与各种用电设备的控制器通信。BMS/BMU可以进一步与每个电池子单元通信，特别是与每个电池子单元的电池监控电路(CSC)通信。CSC可以进一步连接到电池子单元的电池连接和感测单元(CCU)，该CCU互连电池子单元的电池单元。

因此，BMS/BMU被提供用于管理电池组，诸如通过保护电池不在其安全操作区域之外操作、监控其状态、计算二次数据、报告该数据、控制其环境、对其进行验证和/或对其进行平衡。

传统上，当将包括多个电池单元的电池系统的电池电压源电连接到负载时，在主接触器/开关闭合之前，对所谓DC链接电容器进行充电，该DC链接电容器并联连接到负载且在电池系统与负载之间。其原因是，充电的DC链接电容器防止在主接触器闭合期间的高电流峰值。如此高的电流峰值可能对接触器非常有害。

根据现有技术，具有10Ω至100Ω的典型电阻的欧姆预充电电阻器被使用，并且在电池电压源(即，多个联接的电池单元)和DC链接电容器之间电互连。当DC链接电容器被充分充电时，主电容器可以关闭，电流峰值降低。欧姆电阻器通常是高功率器件，通常封装在陶瓷中。或者，它可以形成为缠绕在陶瓷芯上的铜线。

这些已知方案产生的问题是传统的预充电电阻器消耗空间，特别是在HV电池系统外壳中。此外，它需要到多个电池单元的汇流条的单独的导线和连接器。这种实现方式也导致更高的成本。

因此，本发明的一目的是克服或减少现有技术的至少一些缺点，并提供一种预充电单元和电池系统，该预充电单元和电池系统可以紧凑地集成，从而减小体积空间，但仍然提供足够的电阻来限制开关电流。进一步解决的客观问题将从下面的描述中变得更加清楚。

发明内容

本公开的实施方式寻求至少在某种程度上解决现有技术中存在的至少一个问题。具体地，提供了一种用于电池系统的预充电单元，该电池系统包括用于对DC链接电容器充电的多个电池单元。预充电单元包括具有至少一个导电层的印刷电路板。预充电单元进一步包括安装在印刷电路板上的预充电开关。预充电单元包括与预充电开关串联电连接的预充电电阻器。预充电电阻器由印刷电路板的所述至少一个导电层中的导电迹线形成。

导电迹线的欧姆电阻可以由电阻迹线的宽度、厚度和迹线长度来设定或限定。这些参数可以被预先选择，即在制造过程中选择，以便定制所需的电阻值。预充电开关可以是用于切换高电压(例如超过100V或超过例如400V)的预充电继电器，换言之，安装在其上的可以是附接到其上。导电迹线可以优选是铜迹线，即，包含铜。导电迹线也可以被称为导电轨道。

本发明的技术优点是电阻与预充电开关一起集成在印刷电路板中，从而减少用于电缆的空间和成本，因为不需要分离的电阻器部件和连接电缆。特别地，本发明还使用预充电开关所需的印刷电路板来实现电阻器。因此，本发明结合预充电开关提供了印刷电路板的有效使用。

在优选实施方式中，导电层中的导电迹线可以形成为包括多个平行排列的带部分。导电迹线的迹线长度可以以这种方式被最大化。

优选地，导电层中的导电迹线的宽度大于两个平行带部分之间的距离。于是，可以增加导电迹线的迹线长度，从而可以获得足够的电阻。在印刷电路板具有单个导电层的情况下，可以实现导电迹线相对于印刷电路板的高占据面积，例如高于50％或更大。

在优选实施方式中，导电迹线可以形成为包括电连接两个相邻的带部分的缠绕端部。稳定的(即，连续的)导电迹线被形成，其蜿蜒穿过导电层的区域。

优选地，缠绕端部可以位于印刷电路板的边缘部分。导电迹线的迹线长度可以增加，这可以用于实现更高的电阻值。换言之，缠绕端部的定位也可以被定位在导电层的边缘部分。

优选地，预充电电阻器的导电迹线可以热耦合到设置在导电迹线的至少一侧上的冷却板。因此，可以防止由于导电迹线处的电阻加热引起的高温所致的温度升高和可能的损坏。

在优选实施方式中，印刷电路板可以包括至少两个导电层，每个导电层包括导电迹线并且该至少两个导电层彼此垂直设置，其中预充电电阻器由所述至少两个导电迹线形成。由于所述两个导电层，迹线长度并因此导电迹线的电阻值可以有利地增加。此外，可以减少由导电迹线对每个导电层的占用面积。

优选地，不同导电层的导电迹线通过至少一个导电垂直互连单元串联电连接，该至少一个导电垂直互连单元垂直穿过插置在所述不同导电层之间的至少一个绝缘层。垂直互连单元尤其可以是垂直互连通道，也被称为通路或VIA。垂直互连单元的构思由此被转移，以便通过提供穿过一个或更多个绝缘层的直接连接来增加组合的导电迹线的电阻。由于垂直互连单元，迹线长度和所连接的迹线的电阻可以增加，或者导电迹线在每个导电层中的占据面积可以减少。

所述至少一个垂直互连单元可以位于印刷电路板的导电层的端部。位于端部的垂直互连单元允许在每个导电层中实现最大迹线长度。可以最佳地使用每个导电迹线，并且可以获得最大的电阻。

在一优选实施方式中，每个包括导电迹线的多个导电层可以是两个，或者在一备选实施方式中，每个包括导电迹线的导电层的数量可以是奇数。两个导电层可能是优选实施方式，因为复杂性随着导电层的数量而升高。当导电层的数量是奇数时，迹线端部可以位于印刷电路板的不同端。因此，导电迹线可以便利地电联接到例如预充电开关。

在一优选实施方式中，与预充电电阻器处的导电层的面积相比，由导电迹线占据的导电层的占据面积的分数小于50％。因此，当使用两个或更多个导电层时，迹线长度可以减小，从而也可以使由导电迹线覆盖的占据面积具有更小的占据密度。例如，在两个导电层的情况下，由导电迹线的占据面积可以是例如74cm²，但是本发明不限于此。

在本发明的另一方面，公开了用于对DC链接电容器充电的预充电电路，包括根据以上实施方式之一的预充电单元和电连接到预充电单元的预充电开关的多个电池单元。

在一优选实施方式中，控制单元可以被配置为基于充电时间超过预定充电时间而打开预充电单元的预充电开关，其中预定充电时间基于电池单元的电压和导电迹线的电阻。这允许防止导电迹线过热，从而防止预充电电阻器过热。特别地，了解到焦耳加热将取决于多个电池单元的被施加电压以及电阻迹线的被选电阻值。于是，控制单元可以计算/确定相应的最大充电时间。这种有限的充电时间可能导致DC链接电容器没有充满电。然而，对于防止高电流峰值可以是足够的，同时保证电路完整性。对于100V或400V以上的电压，最大充电时间可以小于10至100ms，但是本发明不限于此。

在本发明的另一方面，可以提供包括预充电电路和/或预充电单元的电池系统。特别地，主开关和预充电单元可以并联连接。

根据本发明的另一方面，车辆可以包括根据以上实施方式之一的电池系统。

本发明的其它方面可以从从属权利要求或以下描述获悉。

附图说明

通过参考附图详细描述示例性实施方式，特征对于本领域普通技术人员将变得显而易见，其中：

图1示出了根据本发明的一实施方式的预充电单元和电池系统的示意图；

图2示出了根据本发明的一实施方式的预充电电阻器的一部分的俯视透视图；

图3示出了根据本发明的另一实施方式的预充电单元的一部分的透视图；以及

图4示出了根据本发明的另一实施方式的预充电单元的一部分的侧视透视图。

具体实施方式

现在将详细参考实施方式，其示例在附图中示出。将参考附图描述示例性实施方式的效果和特征及其实现方法。在附图中，相同的附图标记表示相同的元件，并且省略了多余的描述。在这里使用时，术语“和/或”包括一个或更多个相关列出项目的任何和所有组合。此外，当描述本发明的实施方式时，使用“可以”是指“本发明的一个或更多个实施方式”

将理解，尽管术语“第一”和“第二”用于描述各种元件，但是这些元件不应受这些术语限制。这些术语仅用于区分一个元件和另一元件。例如，在不脱离本发明的范围的情况下，第一元件可以被命名为第二元件，类似地，第二元件可以被命名为第一元件。

在本发明的实施方式的以下描述中，单数形式的术语可以包括复数形式，除非上下文另有明确指示。

将进一步理解，术语“包括”、“包含”、“包括……的”或“包含……的”表明属性、区域、固定数量、步骤、过程、元素、组件及其组合，但不排除其它属性、区域、固定数量、步骤、过程、元素、组件及其组合。

还将理解，当一膜、区域或元件被称为“在”另一膜、区域或元件的“上方”或“上”时，它可以直接在所述另一膜、区域或元件上，或者也可以存在居间的膜、区域或元件。

这里，术语“上”和“下”根据z轴被定义。例如，上盖位于z轴的上部，而下盖位于其下部。在附图中，为了清楚起见，元件的尺寸可能被放大。例如，在附图中，为了说明的目的，每个元件的尺寸或厚度可以任意显示，因此本发明的实施方式不应被解释为局限于此。

将理解，尽管术语“第一”、“第二”、“第三”等在这里可以用来描述各种元件、组件、区域、层和/或部分，这些元件、组件、区域、层和/或部分不应受这些术语限制。这些术语用于区分一个元件、组件、区域、层或部分与另一元件、组件、区域、层或部分。因此，在不脱离本发明的范围的情况下，下面描述的第一元件、组件、区域、层或部分可以被称为第二元件、组件、区域、层或部分。

将理解，当一元件或层被称为“在”另一元件或层“上”、“连接到”或“联接到”另一元件或层时，它可以直接在所述另一元件或层上、直接连接到或联接到所述另一元件或层，或者可以存在一个或更多个居间元件或层。此外，还将理解，当一元件或层被称为“在”两个元件或层“之间”时，它可以是这两个元件或层之间的唯一元件或层，或者也可以存在一个或更多个居间元件或层。

图1显示了根据本发明的一实施方式的电池系统100的示意图，该电池系统100具有集成在电池系统100中的预充电电路80和预充电单元10。

根据本发明的实施方式，将在图2至图4中更详细地描述根据本发明的预充电单元10。

电池系统100可以包括预充电电路80。电池系统100可以进一步包括多个电池单元110。为了紧凑，多个电池单元110在图1中显示为电池电压源。多个电池单元110也可以是预充电电路80的一部分。

电池系统100可以容纳在电池外壳105中。电池系统100可以具有电触点C2、C1，以电连接到负载140并向负载供电。在实施方式中，负载140可以优选地是电机，但是本发明不限于此。

仅作为示例性说明，逆变器130可以在电触点C1、C2和负载140之间互连。逆变器130可以将由多个电池单元110产生的输出电压转换成相应负载140所需的电压。逆变器130在这种情况下可以是DC/DC转换器。

电池系统100可以连接到外部DC链接电容器120。换言之，DC链接电容器可以是到负载140的中间电容器。参照图1，DC链接电容器120可以进一步例如经由逆变器130电连接到负载140。这里，DC链接电容器120可以电连接到电池系统100的电触点C1、C2。

电池系统100可以包括第一主开关M1。电池系统100可以进一步包括第二主开关M2。在一些实施方式中，可以省略第二主开关M2。主开关M1、M2可以优选地是继电器，以切换高电压，例如高于100V、高于400V或更高。当第一主开关M1或者第一主开关M1和第二主开关M2处于导电状态，即闭合状态时，主开关可以将多个电池单元110电连接到负载140。控制单元70可以被提供，其被配置成控制开关M1、M2。控制单元70可以是微控制器。微控制器可以是电池管理系统的一部分。

当外部DC链接电容器120被充分充电时，主开关M1、M2可以闭合，而不会产生高电流峰值，高电流峰值可能损坏或甚至破坏主开关M1或M2。换言之，已充电的DC链接电容器120可以在闭合第一主开关M1和/或第二主开关M2时防止高电流峰值。

DC链接电容器120的充电必须在闭合主开关M1、M2的步骤之前的前一步骤中进行。

因此，电池系统100包括附加的预充电电路80，这将在下面更详细地说明。

特别地，电池系统100和预充电电路80包括预充电单元10，用于对DC链接电容器120充电。预充电单元10和第一主开关M1可以并联连接并且电连接到多个电池单元110。此外，根据第一主开关M1的开关状态和预充电单元10的状态，预充电单元10和主开关M1可以电连接到节点N1，节点N1电连接到外部DC链接电容器用于对DC链接电容器120充电，并且电连接到负载140以供电。

现在将更详细地描述根据本发明的预充电单元10。预充电单元10可以包括预充电开关30。预充电开关30可以由控制单元70控制，以对DC链接电容器120充电。预充电开关30可以电连接到多个电池单元110。当提供第二开关M2时，为了预充电，第二开关M2也可以通过控制单元70设定为导通。

根据本发明的预充电单元10包括印刷电路板20，如图1示意性指示的。预充电开关30在这里被安装在或附着在印刷电路板20上。

此外，印刷电路板20包括导电层22、24，例如参见公开了本发明的几个实施方式的图2至图4。在实施方式中，一个或更多个导电层22、24可以形成在印刷电路板20中。在至少一个导电层22、24中，形成导电迹线42、44。优选地，导电迹线42、44可以是铜迹线。

预充电电阻器40由印刷电路板20的至少一个导电层22、24中的导电迹线42、44形成，如图1中示意性指示的，并且将在以下附图中更清楚地示出。由导电迹线42、44形成的预充电电阻器40与预充电开关30串联电连接。每个导电迹线42的电阻值可以由其长度、宽度和厚度来定义。

根据本发明，用于限制电流的电阻与预充电开关30一起集成在印刷电路板20中。这意味着不必提供单独的电阻器。此外，不需要将额外的电阻器安装到印刷电路板20上并与电线连接。因此，减少了电缆的空间和成本，因为不需要单独的电阻器部件和连接电缆。因此，当预充电开关30安装在印刷电路板20中并且电阻器由导电迹线实现时，印刷电路板20被高效地使用。因此，现有资源得到了有效利用。特别地，电池外壳105为内部空间和部件设定了特定的体积。该方案带来了空间紧凑的优势，这在应用中实现电池系统时非常重要。

图2显示了印刷电路板20的俯视透视图中的截面，其中形成了根据本发明的一实施方式的预充电单元10中使用的预充电电阻器40。该截面显示了印刷电路板20的导电层22。导电层22包括形成预充电电阻器40的导电迹线42。在一实施方式中，导电迹线42可以包括铜。

在图2的当前示例中，印刷电路板20包括一个导电层22。然而，本发明不限于此，例如参见图3和图4的实施方式，其中实现了多于一个导电层22、24。

由此注意到，对于多个电池单元110的非常高的电压意味着高电流。因此，对于更高的电压，也需要更高的电阻。因此，本发明还旨在提供足够的电阻来对于更高电池电压也限制电流。例如，电阻可以是大约10Ω至100Ω或至1000Ω，同时可以使用大于100V或大于400V的电压。

导电层22中的导电迹线42可以被形成为包括多个平行排列的带部分S1、……、Sn。相邻带部分Si、Si+1可以携带具有相互相反方向的电流，其中1<i<n-1。带部分S1、……、Sn可以构成导电迹线42的电阻的主要贡献，这导致响应预充电开关30的闭合对电流峰值的有效限制。

此外，在这个示例中并且还如图3所示，导电层22中的导电迹线42的宽度W可以大于两个平行带部分Si、Si+1之间的距离D，其中1<i<n-1。相邻带部分Si、Si+1之间的空间可以包括绝缘体46，该绝缘体46将带部分S1、……、Sn与其相邻的带部分电隔离。短距离D意味着在带部分S1、……、Sn之间仅产生窄间隙，并且导电迹线42的迹线长度可以增加，因为固定长度的带部分S1、……、Sn的数量可以更高。因此，可以增加导电迹线42的电阻长度。

导电迹线42可以进一步形成为包括缠绕端部W1、……、Wn。每个缠绕端部W1、……、Wn可以电连接两个相邻的带部分Si、Si+1。缠绕端部可以具有至少一个弯曲部分或者可以完全弯曲。缠绕端部W1、……、Wn可以提供导电迹线42的180度转弯。缠绕端部W1、……、Wn导致导电迹线在导电层22的整个区域上蜿蜒。特别地，缠绕端部W1、……、Wn可以位于印刷电路板20的边缘部分ED。此外，这个特征可以有效地使用可用的几何面积/空间，特别是印刷电路板20和/或导电层22的宽度，以增加每个带部分S1、……、Sn的迹线长度，于是增加导电迹线42的迹线长度。

导电迹线42可以形成为使得，在只有一个导电层22的情况下，与预充电电阻器40处的导电层22的面积相比，在俯视图中导电层22/印刷电路板22的由导电迹线42占据的占据面积的分数可以超过50％。由印刷电路板20，特别是导电层22提供的面积于是可以有效地用于形成根据本发明的预充电电阻器40的电阻。

由于根据本实施方式的印刷电路板20仅包括一个导电层22，导电迹线42可以包括在相反侧上的两个迹线端部TE1、TE2，用于将导电迹线42与预充电开关30连接以及将布线连接到负载140。迹线端部TE1、TE2可以位于预充电电阻器40的相反端。迹线端部TE1、TE2可以位于相对于带部分S1、……、Sn的相反侧，并且在其中在其间包括带部分S1、……、Sn，但是本发明不限于此。

预充电电路80可以包括多个电池单元110。此外，预充电电路80可以包括控制单元70，控制单元70被配置为基于充电时间超过预充电时间而打开(即，设定不导通)预充电单元10的预充电开关30。也就是，印刷电路板20上的导电迹线42可能由于电阻加热而被加热。预定的充电时间可以基于多个电池单元110的电压和导电迹线42的电阻来计算。控制单元70可以是例如电池管理系统的微处理器。预定的充电时间可以在小于100ms的范围内，优选地小于50ms或者甚至小于10ms。由于个性化的预定充电时间，充电时间可以被调节使得导电迹线42处的高温风险降低。

图3和图4公开了根据本发明的另一实施方式的预充电电阻器40。特别地，图3显示了预充电电阻器40的透视图，而图4显示了预充电电阻器40的侧视图。

在这个优选实施方式中，印刷电路板20可以包括两个导电层22、24，其中每个导电层22、24包括导电迹线42、44，如图3和图4两者中具体示出的。预充电电阻器40由导电迹线42、44形成，从而可以产生高电阻。

在本发明的其它实施方式中，每个包括导电迹线42、44的导电层22、24的数量可以是三个或四个，但是本发明不限于此。导电层22、24可以彼此垂直设置，如图3和图4所示。预充电电阻器40于是由两条导电迹线42、44形成。每个导电迹线42、44原则上可以以与根据图1和图2的先前实施方式公开的实施方式相同的方式形成。

两个不同导电层22、24的导电迹线42、44可以串联电连接。然后，公共导电迹线22、24的迹线长度可以大约加倍。可以提供至少一个导电垂直互连单元26。在这种情况下，提供了三个垂直互连单元26，但是本发明不限于此。如在图3中看到的，垂直互连单元26可以垂直穿过至少一个绝缘层25，该绝缘层25插在导电层22、24之间。导电层22、24可以每个包括导电连接器板28，垂直互连单元26可以分别连接到该导电连接器板28。于是导电迹线的迹线长度增加。这允许产生更高的电阻。换言之，由于使用两条迹线，每个导电层22、24的导电迹线42、44的占用面积也可以减少。

垂直互连单元26可以位于导电层22、24的端部EP。例如，三个垂直互连单元26中的每个都形成在端部EP。于是，每个导电层22、24的全导电迹线42、44可以以全长度使用。

在本实施方式中，迹线端部T1、T2可以位于相对于导电迹线42、44的带部分S1、……、Sn的同一侧，参见图4的示例。在本发明的一实施方式中，每个包括导电迹线42的导电层22的数量可以是奇数，例如3、5或7，或者根据图2的1。于是，迹线端部可以位于相反侧，类似于图1所示。

由于使用多于一个的导电层22来提供电阻，导电层22可以形成为使得与预充电电阻器40处的导电层22、24的面积相比，在平面图中导电层22/印刷电路板22的由导电迹线42占据的面积的分数可以小于50％。由于两个或更多个导电层，所以在这个实施方式中，与仅使用一个导电层的情况(例如参见图2)相比，每个导电层22、24的迹线长度可以减小。每个导电层22、24的迹线长度的损失由不同导电层22、24的导电迹线42、44的串联连接补偿。

如在图4中可见的，预充电电阻器40的导电迹线42、44热耦合到冷却板50。冷却板50可以设置在导电迹线42、44的至少一侧。预充电电阻器40可以热耦合到设置在印刷电路板20的至少一侧的冷却板50。如图4所示，这种冷却板50可以至少在导电迹线42、44处放置在印刷电路板20的两侧，以有效地传输当电流传输通过导电迹线42、44时由于焦耳加热产生的热量。冷却板50也可以用于图2的实施方式中，从而防止高温状态。

参考符号

10 预充电单元

20 印刷电路板

22 导电层

24 导电层

25 绝缘层

26 垂直互连单元

28 连接器板

30 预充电开关

40 预充电电阻器

42 导电迹线

44 导电迹线

46 绝缘体

50 冷却板

70 控制单元

80 预充电电路

100 电池系统

105 外壳

110 电池单元

120 DC链接电容器

130 逆变器

140 负载

C1 电触点

C2 电触点

N1 节点

S1、……、Sn 带部分

W1、……、Wn 缠绕端部

ED 边缘部分

W 宽度

D 距离

M1 主开关

M2 主开关

EP 端部

TE1 迹线端部

TE2 迹线端部

Claims (15)

1.一种用于包括多个电池单元的电池系统的预充电单元(10)，用于对DC链接电容器充电，包括：

包括至少一个导电层(22,24)的印刷电路板(20)；

安装在所述印刷电路板(20)上的预充电开关(30)；

与所述预充电开关(30)串联电连接的预充电电阻器(40)；以及

其中所述预充电电阻器(40)由所述印刷电路板(20)的所述至少一个导电层(22,24)中的导电迹线(42,44)形成。

2.根据权利要求1所述的预充电单元(10)，其中，所述至少一个导电层(22,24)中的所述导电迹线(42,44)被形成为包括多个平行排列的带部分(S1、……、Sn)。

3.根据权利要求2所述的预充电单元(10)，其中，所述至少一个导电层(22,24)中的所述导电迹线(42,44)的宽度(W)大于两个平行的带部分(S1、……、Sn)之间的距离(D)。

4.根据权利要求2和3中任一项所述的预充电单元(10)，其中所述导电迹线(42,44)被形成为包括电连接两个相邻的带部分(S1、……、Sn)的缠绕端部(W1、……、Wn)。

5.根据权利要求4所述的预充电单元(10)，其中所述缠绕端部(W1、……、Wn)位于所述印刷电路板(20)的边缘部分(ED)处。

6.根据权利要求1所述的预充电单元(10)，其中，所述预充电电阻器(40)的所述导电迹线(42,44)热耦合到设置在所述导电迹线(42,44)的至少一侧的冷却板(50)。

7.根据权利要求1所述的预充电单元(10)，其中所述印刷电路板(20)包括至少两个导电层(22,24)，每个导电层(22,24)包括导电迹线(42,44)并且所述至少两个导电层(22,24)彼此垂直设置，其中所述预充电电阻器(40)由所述导电迹线(42,44)形成。

8.根据权利要求7所述的预充电单元(10)，其中，不同导电层(22,24)的所述导电迹线(42,44)通过至少一个导电垂直互连单元(26)串联电连接，所述至少一个导电垂直互连单元(26)垂直穿过插置在所述不同导电层(22,24)之间的至少一个绝缘层(25)。

9.根据权利要求8所述的预充电单元(10)，其中所述至少一个垂直互连单元(26)位于所述导电层(22,24)的端部(EP)。

10.根据权利要求7至9中任一项所述的预充电单元(10)，其中导电层(22,24)的数量是两个并且每个导电层(22,24)包括导电迹线(42,44)，或者其中导电层(22)的数量是奇数且每个导电层(22)包括导电迹线(42)。

11.根据权利要求7所述的预充电单元(10)，其中，与所述导电迹线处的所述导电层(22，24)的面积相比，所述导电层(22,24)的由所述导电迹线(42,44)占据的占据面积的分数小于50％。

12.一种用于对DC链接电容器充电的预充电电路(80)，包括根据权利要求1至11之一所述的预充电单元(10)和电连接到所述预充电单元(10)的所述预充电开关(30)的多个电池单元(110)。

13.根据权利要求12所述的预充电电路(80)，包括控制单元(70)，所述控制单元被配置为基于充电时间超过预定充电时间而打开所述预充电单元(10)的所述预充电开关(30)，其中所述预定充电时间基于所述多个电池单元(110)的电压和所述导电迹线(42,44)的所述电阻。

14.一种电池系统(100)，包括根据权利要求12和13之一所述的预充电电路(80)。

15.一种车辆，包括根据权利要求14所述的电池系统(100)。

Images