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Stand der Technik
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Batteriezellen, auch als Akkus bezeichnet, dienen zur chemischen Speicherung von elektrisch zur Verfügung gestellter Energie. Dabei können Batteriezellen oder Batteriemodule zur Energieversorgung mobiler Geräte eingesetzt werden.
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Zur Erhöhung einer Gesamtspeicherkapazität können beispielsweise eine Vielzahl von Batteriezellen zu Batteriemodulen zusammengesetzt und miteinander verbunden oder verschaltet werden. Eine effiziente Anordnung und Beschaltung mehrerer Speicherzellen und Batteriemodule kann insbesondere im Bereich der Elektromobilität eine Rolle spielen, um zum Beispiel eine Reichweite von Fahrzeugen zu erhöhen. Dabei können elektrische Speicherzellen parallel und/oder seriell verschaltet werden, um zum Beispiel die gewünschten Spannungshöhen, Energiemengen und Leistungsparameter einzustellen. In den letzten Jahren erlangen insbesondere elektrochemische Speicherzellen, beispielsweise basierend auf Lithium-Ionen Technologie, aufgrund spezieller Eigenschaften wie Energiedichte zunehmend an Bedeutung. In den meisten Einsatzgebieten von elektrischen Speichern mit elektrochemischen Speicherprozessen wird, abgesehen von einem geringen Wechselstromanteil, auch als Ripple-Anteil bezeichnet, annähernd Gleichstrom entnommen bzw. eingespeist.
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Mit steigendem Wechselstromanteil des Stroms wächst ein Einfluss der verteilten Induktivität der Batteriezelle. Dabei wirkt der induktive Anteil der Impedanz nach außen z.B. zur Leistungselektronik und führt in Kombination mit hohen Strömen bei Schaltvorgängen zu hohen Verlustenergien in Halbleiterschaltern.
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Offenbarung der Erfindung
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Es kann daher ein Bedarf an einem verbesserten Batteriemodul und einem entsprechenden Herstellungsverfahren bestehen, die es insbesondere ermöglichen die nach außen wirkende Induktivität zu minimieren.
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Dieser Bedarf kann durch den Gegenstand der vorliegenden Erfindung gemäß den unabhängigen Ansprüchen gedeckt werden. Vorteilhafte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen beschrieben.
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Im Folgenden werden Merkmale, Einzelheiten und mögliche Vorteile einer Vorrichtung gemäß Ausführungsformen der Erfindung im Detail diskutiert.
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Gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung wird ein Batteriemodul vorgestellt. Das Batteriemodul weist ein erstes und mindestens ein zweites elektrochemisches Speicherelement auf. Das erste und das zweite elektrochemische Speicherelement sind jeweils mit einem externen Pluspol und einem externen Minuspol verbindbar. Ferner weist das Batteriemodul einen niederinduktiven kapazitiven Parallelpfad auf, der zu den elektrochemischen Speicherelementen parallel geschaltet ist.
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Anders ausgedrückt basiert die Idee der vorliegenden Erfindung darauf, die nach außen wirkende Induktivität des Batteriemoduls dadurch zu verringern, dass z.B. durch das Gehäuse der Batteriezellen oder durch gegenpolig gewickelte Zellwickel einer Batteriezelle ein Kondensator realisiert ist, der parallel zu den Polen der Batteriezelle geschaltet ist.
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Der niederinduktive, kapazitive Parallelpfad im Batteriemodul führt vorteilhafter Weise insbesondere bei höheren Frequenzen des Laststroms zu einer Absenkung der Zellimpedanz und damit auch zu einer Absenkung der nach außen wirkenden Induktivität. Auf diese Weise können Verlustleistungen beim Aufladen und Entladen des Batteriemoduls verringert oder vermieden werden. Insgesamt kann somit der Wirkungsgrad der einzelnen Batterien und des gesamten Batteriemoduls gesteigert werden. Ferner kann das Batteriemodul mit dem kapazitiven Parallelpfad weiterhin kostengünstig umgesetzt werden.
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Dabei werden für die Realisierung des kapazitiven Parallelpfads keine zusätzlichen Leitungen benötigt. Somit werden keine zusätzlichen ohmschen Anteile und kapazitiven Anteile ins Batteriemodul eingebracht. Insgesamt kann damit die „equivalent series resistance“ (ESR) und die „equivalent series inductivity“ (ESL) minimiert werden.
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Wie im Folgenden erläutert, wird kein zusätzlicher Bauraum oder ein lediglich geringfügig vergrößerter Bauraum für die Realisierung des kapazitiven Parallelpfads benötigt. Somit hat die Integration eines kapazitiven Parallelpfads keine Auswirkungen auf Modulllevel. D.h. es sind z.B. keine konstruktiven Veränderungen an den Komponenten eines Batteriepacks, wie z.B. an einem Gehäuse in dem mehrere Batteriemodule untergebracht sind, nötig.
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Unter Batteriemodul kann in der vorliegenden Anmeldung einerseits ein Modul aus mehreren, insbesondere aus mindestens zwei Batteriezellen verstanden werden. Anderseits kann unter Batteriemodul eine einzelne Batteriezelle verstanden werden, die ein Gehäuse aufweist, in dem mindestens zwei gegenpolig gewickelte Zellwickel angeordnet sind. Dementsprechend können die elektrochemischen Speicherelemente einerseits als einzelne Batteriezellen oder als Zellwickel einer Batteriezelle ausgeführt sein.
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Das erste elektrochemische Speicherelement kann dabei z.B. identisch zum zweiten elektrochemischen Speicherelement ausgeführt sein. Beispielsweise können beide elektrochemischen Speicherelemente als Lithium-Ionen-Batteriezellen ausgeführt sein. Alternativ können die Speicherelemente unterschiedlich ausgeführt sein. Beispielsweise können die Speicherelemente als gegenpolig gewickelte Zellwickel ausgeführt sein.
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Das Batteriemodul kann zur Energieversorgung von mobilen Geräten, insbesondere von Kraftfahrzeugen eingesetzt werden. Beispielsweise kann das Batteriemodul in Elektrofahrzeugen und/oder in Hybridfahrzeugen verwendet werden. Ferner kann das Batteriemodul zur stationären Zwischenspeicherung elektrischer Energie dienen.
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Beispielsweise kann das Batteriemodul von alternativen Energiequellen, wie z.B. Solarzellen, stammende elektrische Energie speichern.
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Gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung ist der kapazitive Parallelpfad ausgeführt, eine nach außen wirkende Induktivität des Batteriemoduls zu minimieren.
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Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung ist der kapazitive Parallelpfad ausgeführt, eine nach außen wirkende Impedanz des Batteriemoduls in einem vorgebbaren Wertebereich einzustellen. D.h. der kapazitive Parallelpfad ist ausgeführt die Impedanz gemäß einer gewünschten Spezifikation einzustellen. Hierzu können am Batteriemodul Schaltelemente vorgesehen sein, die ein Zu- und Abschalten der einzelnen elektrochemischen Speicherelemente nur derart ermöglichen, dass die nach außen wirkende Impedanz des Batteriemoduls in einem vorgegebenen Wertebereich liegt.
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Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung weist das Batteriemodul ferner ein erstes Isolierelement auf. Das erste Isolierelement ist dabei zwischen dem ersten elektrochemischen Speicherelement und dem zweiten elektrochemischen Speicherelement angeordnet und isoliert beide Speicherelemente elektrisch voneinander.
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Sind die elektrochemischen Speicherelemente als Batteriezellen ausgeführt, so kann das erste Isolierelement zwischen den Gehäusen der Batteriezellen angeordnet sein. Sind die elektrochemischen Speicherelemente dagegen als Zellwickel, auch als Elektrodenstapel bezeichnet, ausgeführt, so kann das erste Isolierelement zwischen den Zellwickeln angeordnet sein. Das erste Isolierelement dient dabei der Maximierung der zwischen den elektrochemischen Speicherelementen entstehenden Kapazität.
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Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung ist das erste Isolierelement als Folie ausgeführt. Dabei kann das erste Isolierelement z.B. im Vergleich zu den Abmessungen der elektrochemischen Speicherelemente dünn ausgeführt sein. Hierdurch kann das erste Isolierelement ohne Vergrößerung des Bauraumes in das Batteriemodul integriert werden. Ferner kann das erste Isolierelement flexibel ausgeführt sein. Auf diese Weise kann das erste Isolierelement optimal an die geometrische Beschaffenheit der elektrochemischen Speicherelemente anpassbar sein.
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Alternativ kann das erste Isolierelement als Materialschicht, insbesondere als dünne Materialschicht ausgeführt sein. Beispielsweise kann das erste Isolierelement als Lackschicht ausgeführt sein.
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Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung weist das erste Isolierelement eine Dielektrizitätskonstante εR >> 1 auf. D.h. das erste Isolierelement weist eine sehr hohe Dielektrizitätskonstante auf, die wesentlich größer ist als 1. Beispielsweise könnte das erste Isolierelement Tantalpentoxid mit einer Dielektrizitätskonstante von εR = 27 aufweisen bzw. daraus bestehen. Ferner könnte das erste Isolierelement Titandioxid mit einer Dielektrizitätskonstante von εR = 80 aufweisen bzw. daraus bestehen. Des Weiteren könnte das erste Isolierelement Bariumtitanat mit einer Dielektrizitätskonstante zwischen εR = 1000 und εR = 10000 aufweisen bzw. daraus bestehen. Ferner kann das erste Isolierelement eine Kombination der genannten Materialien untereinander und gegebenenfalls mit weiteren Materialien aufweisen. Durch ein erstes Isolierelement mit hoher Dielektrizitätskonstante wird die kapazitive Wirkung des Parallelpfads erhöht.
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Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung ist das erste elektrochemische Speicherelement in einem ersten elektrisch leitfähigen Gehäuse und das zweite elektrochemische Speicherelement in einem zweiten elektrisch leitfähigen Gehäuse angeordnet. Der kapazitive Parallelpfad ist dabei durch die Verbindbarkeit des ersten Gehäuses mit dem externen Pluspol und des zweiten Gehäuses mit dem externen Minuspol realisiert.
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In diesem Ausführungsbeispiel ist das erste elektrochemische Speicherelement als erste Batteriezelle und das zweite elektrochemische Speicherelement als zweite Batteriezelle ausgeführt. Die Batteriezellen weisen dabei jeweils ein Gehäuse auf, das auch als Zellmantel bezeichnet werden kann. Beispielsweise können die Gehäuse ein Metall aufweisen bzw. daraus bestehen. Alternativ können die Gehäuse aus Kunststoff mit integrierten elektrisch leitfähigen Elementen gefertigt sein. Die elektrisch leitfähigen Elemente können dabei im Inneren des Gehäuses oder am Außenumfang des Gehäuses angeordnet sein. Alternativ oder zusätzlich können die elektrisch leitfähigen Elemente in das Gehäuse integriert sein. D.h. die elektrisch leitfähigen Elemente können von der Gehäusewand umgeben sein.
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Das erste elektrisch leitfähige Gehäuse ist dabei elektrisch vom zweiten elektrisch leitfähigen Gehäuse isoliert. Beispielsweise kann diese Isolation durch das erste Isolierelement realisiert oder ergänzt werden. Das erste Gehäuse kann räumlich in unmittelbarer Nähe des zweiten Gehäuses angeordnet sein. Das erste Gehäuse bzw. ein Teil des ersten Gehäuses kann z.B. eine erste Kondensatorplatte ausbilden. Das zweite Gehäuse bzw. ein Teil des zweiten Gehäuses, kann dabei eine zweite Kondensatorplatte ausbilden. Der kapazitive Parallelpfad zu den elektrochemischen Speicherelementen entsteht durch die Verbindung dieser Kondensatorplatten mit dem externen Plus- bzw. Minuspol.
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Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung ist das erste elektrochemische Element durch ein zweites Isolierelement vom ersten Gehäuse elektrisch isoliert. Ferner ist das zweite elektrochemische Element durch ein zweites Isolierelement vom zweiten Gehäuse elektrisch isoliert.
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Beispielsweise sind die Elektroden und die Stromableiter der Batteriezellen vom jeweiligen Gehäuse elektrisch isoliert. Das zweite Isolierelement kann z.B. ähnlich dem ersten Isolierelement ausgeführt sein. Insbesondere kann das zweite Isolierelement als Folie, insbesondere als Kunststofffolie ausgeführt sein. Das zweite Isolierelement kann z.B. jeweils an der Innenwand der Gehäuse angebracht sein.
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Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung weisen das erste Gehäuse und gegebenenfalls auch das zweite Gehäuse eine Oberflächenstruktur auf, die die Oberfläche des jeweiligen Gehäuses maximiert. D.h. die Oberfläche der Gehäuse ist derart ausgeführt, dass die aktive Fläche, die dem anderen Gehäuse zugewandt ist vergrößert wird. Beispielsweise können die Gehäuse mäanderförmig im Querschnitt bzw. Ziehharmonika-ähnlich ausgeführt sein. Insbesondere können die Gehäuse Vertiefungen und Erhebungen auf der dem jeweils benachbarten Gehäuse zugewandten Gehäuseseite aufweisen.
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Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung sind das erste elektrochemische Element und das zweite elektrochemische Element als Zellwickel ausgeführt. Die Zellwickel weisen jeweils eine positive und eine negative Ableiterfolie auf. Der kapazitive Parallelpfad ist dabei dadurch realisiert, dass die positive Ableiterfolie des ersten elektrochemischen Elements mit dem externen Pluspol und die negative Ableiterfolie des zweiten elektrochemischen Elements mit dem externen Minuspol verbindbar bzw. verbunden sind.
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In diesem Ausführungsbeispiel sind die elektrochemischen Speicherelemente als Zellwickel ausgeführt, die z.B. als Teil einer gemeinsamen Batteriezelle ausgeführt sind. Beispielsweise können der erste Zellwickel und der zweite Zellwickel in einem gemeinsamend Gehäuse, das als drittes Gehäuse bezeichnet wird, angeordnet sein.
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Die Zellwickel können auch als Stapel bezeichnet werden. Bei Lithium-Ionen Batteriezellen können die Zellwickel auch als Jellyrolls bezeichnet werden. Die jeweils benachbarten Zellwickel sind gegenpolig gewickelt. Beispielsweise ist das erste elektrochemische Speicherelement von Innen nach Außen wie folgt aufgebaut: negative Ableiterfolie, Anode, Separator, Katode, positive Ableiterfolie. Das zweite elektrochemische Speicherelement kann dabei folgendermaßen von Innen nach Außen aufgebaut sein: positive Ableiterfolie, Katode, Separator, Anode, negative Ableiterfolie.
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Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung weist das Batteriemodul ferner eine Steuerelektronik auf, die in das Batteriemodul integriert ist. Die Steuerelektronik weist z.B. Leistungshalbleiterschalter auf. Die direkte Integration der Steuerelektronik in das Batteriemodul ermöglicht eine möglichst effiziente Auf- und Entladung der elektrochemischen Speicherelemente.
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Gemäß einem zweiten Aspekt der Erfindung wird ein Verfahren Herstellung eines oben beschriebenen Batteriemoduls vorgestellt. Das Verfahren weist die folgenden Schritte auf: Vorsehen eines ersten elektrochemischen Speicherelements; Vorsehen eines zweiten elektrochemischen Speicherelements; Ausgestalten des ersten und des zweiten elektrochemischen Speicherelements derart, dass diese jeweils mit einem externen Pluspol und einem externen Minuspol verbindbar sind; Vorsehen eines kapazitiven Parallelpfads, der zu den elektrochemischen Speicherelementen parallel geschaltet ist.
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Weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden dem Fachmann aus der nachfolgenden Beschreibung beispielhafter Ausführungsformen, die jedoch nicht als die Erfindung beschränkend auszulegen sind, unter Bezugnahme auf die beigelegten Zeichnungen ersichtlich.
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1 zeigt eine schematische Darstellung eines Batteriemoduls gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung
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2 zeigt eine plastische Ansicht eines Batteriemoduls gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung
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3 zeigt einen Querschnitt durch die in 2 angedeutete Ebene
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4 zeigt Draufsichten auf unterschiedliche Verschaltungen der elektrochemischen Speicherelemente des Batteriemoduls
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5 zeigt einen Querschnitt durch ein Batteriemodul gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung
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Alle Figuren sind lediglich schematische Darstellungen erfindungsgemäßer Vorrichtungen bzw. ihrer Bestandteile gemäß Ausführungsbeispielen der Erfindung. Insbesondere Abstände und Größenrelationen sind in den Figuren nicht maßstabsgetreu wiedergegeben. In den verschiedenen Figuren sind sich entsprechende Elemente mit den gleichen Referenznummern versehen.
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Den in den Figuren dargestellten Ausführungsformen liegen unter anderem die folgenden Erkenntnisse und Ideen zugrunde: Mit steigendem Wechselanteil des Stromes durch ein Batteriemodul wächst frequenzabhängig der Einfluss der verteilten Induktivität im Speichersystem. Beispielsweise kann bei einem schnellen Wechsel der Stromführung durch ein Batteriemodul zusätzlich zum Gleichstromanteil ein Wechselstromanteil erzeugt werden. Frequenzen derartiger Wechselstromanteile können im Kilohertzbereich, beispielsweise zwischen 1 bis 100 kHz, liegen.
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Der induktive Anteil der Zellimpedanz kann nach außen zur Leistungselektronik wirken und in Kombination mit hohen Strömen bei den Schaltvorgängen hohe Verlustenergien in den Halbleiterbauelementen verursachen. Bei bestimmten Schaltvorgängen kann es, getrieben durch die in den Induktivitäten gespeicherte elektrische Energie im Halbleiter zu einem Lawinendurchbruch kommen, was auch als Avalanche-Betrieb bezeichnet wird. Derartige Effekte können zu einer erhöhten Degradation der betroffenen Bauelemente führen. Bei serieller Verschaltung der Batteriezellen in einem Modul addieren sich die einzelnen Zellinduktivitäten sowie die Induktivitäten der Zellverbinder auf. Dies kann zu einer entsprechend höheren Avalanche-Energie und somit zu einer höheren Verlustleistung führen.
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Generell kann eine hohe Induktivität eines Batteriemoduls dazu führen, dass bei jedem Schaltvorgang relativ starke elektromagnetische Felder emittiert werden, die zu Störungen benachbarter Elektronik führen können.
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Wie in 1 gezeigt kann dank der Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Batteriemoduls 1 mit einem zu den elektrochemischen Speicherelementen 3, 5 parallel geschalteten kapazitiven Parallelpfads 11, die Impedanz und somit die nach außen wirkende Induktivität des Batteriemoduls 1 verringert werden. Auf diese Weise kann eine Verlustleistung, insbesondere bei integrierten Leistungshalbleiterschaltern auf Basis von Metal-oxide-semiconductor field effect transistor (MOSFET), minimiert werden. Ferner kann somit der Wirkungsgrad des Batteriemoduls, bei gleichbleibendem Einbauraum, kostengünstig vergrößert werden.
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Die Kapazität des Parallelpfads 11 ist in 1 mit CP angedeutet. Das Batteriemodul 1 kann, wie in 2 bis 4 gezeigt, einen Verband mehrerer Batteriezellen oder, wie in 5 gezeigt, eine einzelne Batteriezelle mit mehreren Zellwickeln aufweisen.
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In 2 ist das Batteriemodul 1 mit drei elektrochemischen Speicherelementen 3, 5 ausgeführt. Die elektrochemischen Speicherelemente 3, 5 sind als Batteriezellen mit jeweils einem Pluspol 7 bzw. einem Pluspolanschluss und einem Minuspol 9 bzw. Minuspolanschluss ausgeführt. Das zweite elektrochemische Speicherelement 5 ist zwischen zwei ersten elektrochemischen Speicherelementen 3 angeordnet. Ferner ist in 2 die Schnittebene der in 3 gezeigten Darstellung gestrichelt angedeutet. Die Batteriezellen können in einem Modulgehäuse angeordnet sein. Dieses ist in 2 nicht dargestellt.
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Der in 3 gezeigte Querschnitt durch das Batteriemodul 1 verdeutlicht die Realisierung des kapazitiven Parallelpfads 11 mit Hilfe der elektrisch leitfähigen Gehäuse 17, 19 der Batteriezellen. D.h. die parallele Kapazität CP wird konstruktiv durch die elektrische Anbindung der Gehäuse 17, 19 an einen Stromableiter 35 und damit an einen der Pole 7, 9 verwirklicht. Der Stromableiter 35 kann mit einem Zellverbinder 33 verbunden sein, der wiederum mit externen Verbrauchern bzw. Stromabnehmern verbunden werden kann.
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Um ein möglichst ideales kapazitives Verhalten zu realisieren wird zwischen den Batteriezellen ein erstes Isolierelement 13 angeordnet. Das erste Isolierelement 13 kann z.B. als elektrisch isolierende Schicht oder Folie ausgeführt sein. Dabei kann das erste Isolierelement 13 eine sehr große Dielektrizitätskonstante εR aufweisen. Auf diese Weise kann die zwischen den elektrisch leitfähigen Gehäusen 17, 19 entstehende Kapazität maximiert werden. Zusätzlich kann die Struktur von gegenüberliegenden Oberflächen der Gehäuse 17, 19 derart ausgeführt sein, dass die aktive Fläche erhöht ist. Beispielsweise kann die Oberfläche im Querschnitt jeweils Ziehharmonika-ähnlich ausgeführt sein.
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Um die Anzahl von parallel geschalteten Kondensatoren mit derer der elektrochemischen Speicherelemente 3, 5 identisch zu halten, ist im Ausführungsbeispiel in 3 an einem Ende der Serienschaltung eine zusätzliche Plattenelektrode 37 und ein zusätzliches erstes Isolierelement 13 eingefügt. Diese zusätzliche Plattenelektrode 37 ist dabei elektrisch leitend mit einem gleichpoligen Gehäuse 17 verbunden. Im Ausführungsbeispiel von 3 ist die zusätzliche Plattenelektrode 37 am linken Ende der Serienschaltung gegenüber einem mit dem Minuspol 9 verbundenen Teil des ersten Gehäuses 17 angeordnet. Ferner ist diese mit einem mit dem Pluspol 7 verbunden Teil des ersten Gehäuses 17 verbunden.
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Die Batteriezellen im Ausführungsbeispiel von 3 sind derart ausgeführt, dass nicht nur die Stromableiter 35 der Batteriezellen mit den Polen 7, 9 elektrisch leitend verbunden sind, sondern auch die elektrisch leitfähigen Gehäuse 17, 19 der Batteriezellen. Das Innere der Batteriezelle, wie z.B. die Zellwickel, ist dabei jeweils durch ein zweites Isolierelement 15 elektrisch vom Gehäuse 17, 19 isoliert. Das zweite Isolierelement 15 kann z.B. als Kunststofffolie ausgeführt sein. Der Gehäuseboden 21 der elektrisch leitfähigen Gehäuse 17, 19 kann ebenfalls elektrisch isolierend ausgeführt sein. Der weitere geometrische Aufbau der Batteriezelle innerhalb des Gehäuses 17, 19 kann im Ausführungsbeispiel von 3 vergleichbar mit dem geometrischen Aufbau von bekannten Batteriezellen sein.
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In 4 sind Draufsichten auf unterschiedliche Verschaltungen der elektrochemischen Speicherelemente 3, 5 des Batteriemoduls 1 dargestellt. In den Ausführungsbeispielen von 4 sind die elektrochemischen Speicherelemente 3, 5 ebenfalls als Batteriezellen ausgeführt.
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4A zeigt eine Ausgestaltung, bei der die Gehäuse 17, 19 der einzelnen Batteriezellen mit einem Pluspol 7 verbunden sind. Eine Kapazität CP bzw. der kapazitive Parallelpfad 11 bildet sich dabei im Ausführungsbeispiel von 4A zwischen dem Gehäuse 17, 19 und einem außenliegenden und mit dem Minuspol 9 verbundenen Außenwickel im Inneren der Batteriezelle aus. Die Batteriezellen können dabei, wie im rechten Bereich von 4A angedeuteten Querschnitt gezeigt, z.B. als Rundzellen ausgeführt sein. Dabei kann der Zellwickel im Inneren der Batteriezelle konzentrisch zum Gehäuse 17, 19 verlaufen.
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Im Ausführungsbeispiel von 4B sind die Gehäuse 17, 19 der einzelnen Batteriezellen abwechselnd auf unterschiedliche Potentiale gelegt. D.h. die ersten Gehäuse 17 sind z.B. mit dem Minuspol 9 und die zweiten Gehäuse 19 mit dem Pluspol 7 verbunden. Die Kapazität CP bzw. der kapazitive Parallelpfad 11 wird dabei zwischen den Gehäusen 17, 19 ausgebildet.
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In 4C ist im Inneren der einzelnen Batteriezellen bzw. innerhalb der Gehäuse 17, 19 jeweils eine zusätzliche Plattenelektrode 37 vorgesehen. Diese kann ähnlich zu der in 3 gezeigten ausgeführt sein. Die zusätzliche Plattenelektrode 37 ist jeweils mit dem Minuspol 9 verbunden. Die Gehäuse 17, 19 sind dagegen mit dem Pluspol 7 verbunden. Die Kapazität CP bzw. der kapazitive Parallelpfad 11 wird dabei zwischen den Gehäusen 17, 19 und der jeweiligen zusätzlichen Plattenelektrode 37 ausgebildet.
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Eine alternative Ausgestaltung des kapazitiven Parallelpfads 11 ist in 5 dargestellt. In 5 sind die elektrochemischen Speicherelemente 3, 5 als Zellwickel einer Batteriezelle ausgeführt. Die Zellwickel können z.B. innerhalb eines gemeinsamen Gehäuses 17, 19 angeordnet werden. Der kapazitive Parallelpfad 11 wird direkt durch die Aneinanderreihung von gegenpolig gewickelten Zellwickeln realisiert. In 5 befindet sich die positive Ableiterfolie 23 am ersten elektrochemischen Speicherelement 3, d.h. am ersten Zellwickel auf dem äußeren Mantel des Zellwickels. Beim zweiten elektrochemischen Speicherelement 5, d.h. bei dem zum ersten Zellwickel benachbarten zweiten Zellwickel, befindet sich die negative Ableiterfolie 25 auf dem äußeren Mantel des Zellwickels. Die Ableiterfolien 23, 25 sind dabei mit dem Pluspol 7 bzw. mit dem Minuspol 9 verbunden.
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Zwischen den Zellwickeln, d.h. zwischen den elektrochemischen Speicherelementen 3, 5, ist ein erstes Isolierelement 13 mit einer großen Dielektrizitätskonstante angeordnet. Die parallele Kapazität wird dabei bereits innerhalb der Batteriezelle zwischen den Zellwickeln ausgebildet.
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In 5 ist ferner in einer vergrößerten Ansicht der Aufbau der gegenpolig gewickelten Zellwickel dargestellt. Der erste Zellwickel, auch als erstes elektrochemisches Element 3 bezeichnet, ist von Außen nach Innen wie folgt aufgebaut: positive Ableiterfolie 23, Kathode 29, Separator 31, Anode 27 und negative Ableiterfolie 25. Der zweite Zellwickel, auch als zweites elektrochemisches Element 5 bezeichnet, ist von Außen nach Innen wie folgt aufgebaut: negative Ableiterfolie 25, Anode 27, Separator 31, Kathode 29 und positive Ableiterfolie 23.
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Zusammenfassend wird bei dem Batteriemodul 1 ein kapazitiver Parallelpfad 11 realisiert. Dies geschieht ohne Einsatz zusätzlicher Leitungen und damit ohne das Einbringen von zusätzlichen ohmschen oder induktiven Anteilen in das Batteriemodul 1. Dies führt, insbesondere bei hohen Frequenzen zu einer Absenkung der nach außen wirksamen Zellimpedanz.
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Abschließend wird angemerkt, dass Ausdrücke wie „aufweisend“ oder ähnliche nicht ausschließen sollen, dass weitere Elemente oder Schritte vorgesehen sein können. Des Weiteren sei darauf hingewiesen, dass „eine“ oder „ein“ keine Vielzahl ausschließen. Außerdem können in Verbindung mit den verschiedenen Ausführungsformen beschriebene Merkmale beliebig miteinander kombiniert werden. Es wird ferner angemerkt, dass die Bezugszeichen in den Ansprüchen nicht als den Umfang der Ansprüche beschränkend ausgelegt werden sollen.
