AT521944B1 - Hochleistungskondensatormodul - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Hochleistungskondensatormodul mit einer Vielzahl von niederinduktiv elektrisch verschalteten Einzelkondensatoren sowie Anschlussterminals (10) für weitere elektronische Komponenten, nämlich Halbleiterschalter, wobei die Einzelkondensatoren als dichte Packung auf einer Trägerplatte angeordnet sind, sowie eine kastenförmige, mediendichte Modulumhausung (1; 2; 3) ausgebildet ist, welche einen Moduldeckel (3) besitzt, weiterhin in die Modulumhausung (1; 2; 3) eine Verguss- oder Verfüllmasse eingebracht ist, wobei sich ein Gasraum bildet, dessen Gasdruck zur Überwachung des Zustandes der Vielzahl von Einzelkondensatoren herangezogen wird, wobei die elektrische Verschaltung über Busbarplatten (5) ausgeführt ist, der Moduldeckel (3), vorzugsweise im Bereich räumlich konzentrierter Anschlussterminals (10) in einen Verguss- oder Verfüllmasse freien Dom (11) übergeht, der Moduldeckel (3) eine Vielzahl von Befestigungselementen (9) aufweist, wobei die Befestigungselemente (9) der Aufnahme einer plattenförmigen Wärmesenke dienen, auf der dem Moduldeckel (3) abgewandten Seite der plattenförmigen Wärmesenke die Halbleiterschalter angeordnet sind, welche mit den Anschlussterminals (10) verbindbar sind, wobei die Anschlussterminals (10) unter Nutzung isolierter Anschlussterminal- Durchführungen (12) den Dom (11) durchdringen.
Description
[0001] Die Erfindung geht aus von einem Hochleistungskondensatormodul mit einer Vielzahl von niederinduktiv elektrisch verschalteten Einzelkondensatoren sowie Anschlussterminals für weitere elektronische Komponenten, insbesondere Halbleiterschalter, wobei die Einzelkondensatoren als dichte Packung auf einer Trägerplatte angeordnet und die elektrische Verschaltung über Busbarplatten ausgeführt ist, gemäß Oberbegriff des Anspruches 1.
[0002] Aus der DE 11 2016 000 235 T2 ist eine Leistungsumsetzungsvorrichtung bekannt, welche ein Leistungshalbleitermodul sowie ein Kondensatormodul und entsprechende Sammelschienen aufweist.
[0003] Die Leistungshalbleitermodule sind so angeordnet, dass deren Leistungsanschlüsse in eine definierte Richtung weisen. Die Anschlüsse der Kondensatormodule sind so ausgeführt, dass selbige zu Hauptoberflächen von Außenanschlüssen orientiert werden.
[0004] Entsprechende Sammelschienen sind so angepasst, dass einerseits die Leistungshalbleitermodule und andererseits die Kondensatormodule elektrisch angeschlossen werden. Der eigentliche Anschluss erfolgt durch Schweißverbindungen oder aber durch mechanische Klemmung. Die Kondensatormodule einerseits und die Leistungshalbleitermodule andererseits sind benachbart auf einer Trägerplatte fixiert, welche auch die erwähnten Sammelschienen aufnimmt. Durch die benachbarte Anordnung zwischen den Kondensatormodulen und den Leistungshalbleitermodulen ohne Zwischenschaltung einer thermischen Entkopplung besteht die Gefahr, dass Verlustwärme der Leistungshalbleitermodule zu einer dauerhaften Schädigung der Kondensatormodule und letztendlich zu deren Ausfall führt.
[0005] Bei dem Leistungselektronikmodul nach DE 10 2016 204 460 A1 sind Halbleiterbauelemente und mindestens ein Kondensatormodul vorhanden. Das Kondensatormodul verfügt über mindestens einen Zwischenkreiskondensator. Weiterhin ist ein Gehäuse vorhanden, das zum einen die Halbleiterschalter und zum anderen aber auch das Kondensatormodul aufnimmt, um einen Schutz gegen äußere Umweltbedingungen zu schaffen. Der Zwischenkreiskondensator des Kondensatormoduls ist hierbei als gehäuseloser Wickelkondensator ausgeführt. Dort, wo der Zwischenkreiskondensator an der Innenseite des Gehäuses anliegt, ist eine Kühlstruktur, insbesondere zur Aufnahme einer Kühlflüssigkeit vorhanden, um Verlustwärme abzuführen. Zum mechanischen Fixieren ist vorgeschlagen, den Zwischenkreiskondensator in eine Bohrung in der Innenseite des Gehäuses einzupressen.
[0006] Bei der gattungsbildenden DE 20 2015 004 662 U1 ist ein Zwischenkreiskondensatormodul mit niederinduktiven Busbar-Verbindungen zwischen den Einzelkondensatoren und einem Anschluss für einen Halbleiterschalter, insbesondere einem IGBT, gezeigt, wobei die Einzelkondensatoren als Becherkondensatoren mit auf einer Becherseite befindlichen Anschlussterminals ausgebildet sind.
[0007] Weiterhin ist eine Trägerplatte vorhanden, welche eine Gruppe von Einzelkondensatoren aufnimmt.
[0008] Die Einzelkondensatoren sind als dichte Packung in beliebiger Anzahl und geometrischer Anordnung auf der Trägerplatte befindlich. Die Busbar-Verbindungen sind als mehrlagige Busbarplatte mit isolierender Zwischenschicht ausgeführt.
[0009] Die Einzelkondensatoren werden zwischen der Trägerplatte und der Busbarplatte fixiert, wobei die Busbarplatte sich über bolzenartige Verbindungsmittel gegenüber der Trägerplatte abstützt.
[0010] Die Einzelkondensatoren befinden sich derart im Abstandsraum zwischen der Trägerplatte und der Busbarplatte, dass die auf der zur Busbarplatte gerichteten Becherseite befindlichen Anschlussterminals mit einer jeweiligen leitfähigen Lage der Busbarplatte verbindbar sind.
[0011] Mit einer solchen Lösung sind niederinduktive, kurze Verbindungen zwischen einem Kondensatormodul und Halbleiterschaltungen realisierbar. Außerdem wird verhindert, dass sich die
aufgrund Verlustleistung der IGBTs entstehende Wärme sich nachteilig auf die Lebensdauer und das Verhalten benachbarter Kondensatoren auswirkt.
[0012] Bei einer Ausführungsform nach DE 20 2015 004 662 U1 kann die als Wärmesenke nutzbare Trägerplatte als Kühlkörper ausgebildet sein, wobei dieser Kühlkörper auch in Verbindung mit dem Halbleiterschalter, insbesondere dem jeweiligen IGBT, steht. Die Trägerplatte kann also bei dieser Ausgestaltung eine gemeinsame Wärmesenke darstellen.
[0013] Das Dokument EP 2 1 94 547 A1 offenbart eine Energiespeichereinrichtung umfassend einen Drucksensor, der außenwandseitig an einem Gehäuse angebracht ist, welches Kondensatorkammern aufweist, die wiederum Kondensatorzellen aufnehmen. Mit dem Drucksensor soll der Innendruck der Kondensatorkammern erfasst werden. Der Drucksensor ist durch einen, eine Membran bildenden Wandbereich realisiert, welcher zumindest Teil der Gehäuseschale 50 ist. Konkret wird im Wandbereich 192 ein Dehnungsmessstreifen 196 angeordnet. Hierdurch lässt sich die membranartige Deformation des Wandbereiches 192 erfassen. Es findet also über den Dehnungsmessstreifen eine Ermittlung der Formänderung des Wandbereiches statt. Hieraus wird mittelbar auf den Innendruck in der Kondensatorkammer geschlossen. Diesbezüglich ist eine Druckmessschaltung mit entsprechend abgelegter Tabelle vorhanden.
[0014] Das Dokument US 2013/0089765 A1 offenbart eine Energiespeichervorrichtung. Hier wird gemäß Figur 2 ein Deformationssensor beschrieben, der an einer äußeren Oberfläche eines zu überwachenden Gehäuses angebracht ist. Auch dort kann eine Zustandsüberwachung der Kondensatoren nur über die Erfassung einer Gehäusedeformation erfolgen.
[0015] Ausgehend von dem geschilderten Stand der Technik ist es Aufgabe der Erfindung, einen weiterentwickelten Hochleistungskondensatormodul mit einer Vielzahl von niederinduktiv elektrisch verschalteten Einzelkondensatoren sowie Anschlussterminals für weitere elektronische Komponenten, insbesondere Halbleiterschalter, zu schaffen, welcher die Einzelkondensatoren auf engem Bauraum mechanisch stabil und gegen Umwelteinflüsse geschützt trägt, wobei gleichzeitig die in einer Gehäuseanordnung entstehende Wärme abgeführt werden kann und dafür gesorgt ist, dass Verlustwärme von in baulicher Nähe befindlicher Halbleiterbauelemente sich nicht nachteilig auf die Lebensdauer und die Zuverlässigkeit der eingesetzten Kondensatoren auswirkt. Letztendlich soll in einfacher Weise eine Uberwachung der Funktionalität der Kondensatoren gewährleistet werden, um im Falle auftretender Störungen Schäden, insbesondere durch Auswirkungen auf benachbarte Baugruppen, Bauteile oder sonstige Gerätschaften zu vermeiden.
[0016] Die Lösung der Aufgabe der Erfindung erfolgt durch einen Hochleistungskondensatormodul gemäß der Merkmalskombination nach Anspruch 1, wobei die Unteransprüche mindestens zweckmäßige Ausgestaltungen und Weiterbildungen darstellen.
[0017] Es wird demnach von einem Hochleistungskondensatormodul mit einer Vielzahl von niederinduktiv elektrisch verschalteten Einzelkondensatoren ausgegangen. Bei den Einzelkondensatoren kann es sich um in einem Becher befindliche Wickelkondensatorelemente mit entsprechenden Anschlüssen handeln.
[0018] Weiterhin umfasst das Hochleistungskondensatormodul Anschlussterminals für weitere elektrische oder elektronische Komponenten, insbesondere Halbleiterschalter, hier wiederum insbesondere IGBTs. Die Einzelkondensatoren sind als dichte Packung auf einer Trägerplatte angeordnet. Die elektrische Verschaltung der einzelnen Kondensatoren erfolgt über gegeneinander isolierte Busbarplatten.
[0019] In einer bevorzugten Ausführungsform sind die Einzelkondensatoren stehend nebeneinander so angeordnet, dass eine Parallelschaltung der Kondensatoren in einfacher Weise realisierbar ist.
[0020] Erfindungsgemäß ist eine kastenförmige, mediendichte Modulumhausung ausgebildet, welche einen Moduldeckel besitzt.
[0021] Der Moduldeckel geht in einen Dom über. [0022] Dieser Dom kann sich vorzugsweise im Bereich räumlich konzentrierter Anschlusstermi
nals befinden. Die Anschlussterminals durchdringen hierbei unter Nutzung einer Isolationsdurchführung den Dom.
[0023] In die Modulumhausung ist mit Ausnahme des Domes eine elektrisch isolierende Vergussoder Verfüllmasse eingebracht, wobei sich im Volumen des Doms ein Gasraum bildet.
[0024] Der Druck im Gasraum wird zur Überwachung des Zustandes der Vielzahl von Einzelkondensatoren herangezogen.
[0025] Diesbezüglich ist ausgestaltend ein in den Gasraum hineinreichender Drucksensor, insbesondere ein Druckschalter, angeordnet.
[0026] Wenn der Innendruck innerhalb des Domes einen Grenzwert überschreitet, kann über den Druckschalter eine automatische Abschaltung des Moduls vorgenommen werden. Darüber hinaus kann unter Einsatz eines Drucksensors ein laufendes Monitoring der Druckverhältnisse vorgenommen werden, um eine Schadensfrüherkennung zu ermöglichen bzw. abzuleiten, ob eine turnusmäßige Wartung ansteht.
[0027] Der Drucksensor bzw. der Druckschalter kann auch in Verbindung mit einem Überdruckventil ausgeführt oder Bestandteil eines solchen Überdruckventils sein.
[0028] Bevorzugt sind im Dom isolierte Anschlussterminal-Durchführungen befindlich. Der erwähnte Drucksensor bzw. der Druckschalter kann an einer solchen Seitenfläche des Domes befestigt werden, die bezogen auf den elektrischen Anschluss im Hinblick auf die dort vorhandenen Terminals nicht einschränkend ist.
[0029] Der Moduldeckel weist eine Vielzahl von Befestigungselementen, zum Beispiel ausgebildet als Befestigungsbolzen, auf, wobei diese Befestigungselemente bzw. Befestigungsbolzen dem Fixieren einer plattenförmigen Wärmesenke dienen.
[0030] Diese kühlplattenartige Wärmesenke erhöht die mechanische Festigkeit der Modulumhausung und kann unter Nutzung eines entsprechenden seitlichen Uberstandes zum Befestigen des Hochleistungskondensatormoduls, zum Beispiel in einem Gestell, einem Schaltschrank oder dergleichen genutzt werden.
[0031] Auf der dem Moduldeckel abgewandten Seite der plattenförmige Wärmesenke sind bevorzugt Halbleiterschalter angeordnet, welche dann mit den Anschlussterminals im Bereich des Domes verbindbar sind.
[0032] Die plattenförmige Wärmesenke dient der Wärmeabführung einerseits aus der Modulumhausung und andererseits der Ableitung von Verlustwärme der eingesetzten sonstigen elektronischen Bauelemente, insbesondere der Halbleiterschalter.
[0033] Durch die Sandwichstruktur zwischen Moduldeckel, plattenförmige Wärmesenke und oberseitig der plattenförmigen Wärmesenke befindlichen Verlustleistung erzeugenden Bauelementen wird auch dafür gesorgt, dass die von den insbesondere aktiven elektronischen Bauelementen erzeugte Verlustwärme nicht in das Innere der Modulumhausung eindringt und dort womöglich zu einer Beschädigung der Kondensatoren führt.
[0034] In einer Weiterbildung der Erfindung kann die Trägerplatte Bestandteil der Modulumhausung sein. Hier kann die Trägerplatte die Bodenplatte der Modulumhausung bilden.
[0035] Der Dom kann mit dem Moduldeckel einstückig ausgebildet oder aber auch als ein die Offnung im Moduldeckel verschließendes Bauteil ausgeführt werden.
[0036] Die eingesetzte elektrisch isolierende Verguss- bzw. Verfüllmasse ist bevorzugt aushärtend ausgeführt. Diesbezüglich können ein oder mehrere Vergussöffnungen, welche verschließbar sind, im Moduldeckel angeordnet werden.
[0037] Die Modulumhausung besteht bevorzugt aus einem metallischen Material, insbesondere Aluminium oder Stahl, und weist an der Innenseite eine elektrische Isolation auf.
[0038] Die Busbarplatten bestehen aus einem lötfähigen Material, insbesondere Kupfer. Im Be-
reich von Lötinseln sind Einschnitte oder Aussparungen zur thermischen Entkopplung der jeweiligen Lötinsel von der übrigen Busbarplatte ausgebildet. Hierdurch ist es möglich, die Vielzahl der notwendigen Lötverbindungen mit geringer thermischer Energie auszuführen, so dass ein unerwünschter Wärmeeintrag in die Kondensatorelemente bereits bei der Herstellung der elektrischen Verbindungen vermeidbar ist.
[0039] Erfindungsgemäß ist das vorgestellte Hochleistungskondensatormodul für den Einsatz in Mittel- oder Hochspannungsumrichtern mit Leistungshalbleitern, insbesondere IGBT-Baugruppen, vorgesehen, ohne dass die Verwendung auf den vorgenannten technischen Aspekt beschränkt ist.
[0040] Die Erfindung soll nachstehend anhand eines Ausführungsbeispiels sowie unter Zuhilfenahme von Figuren näher erläutert werden.
[0041] Hierbei zeigen:
[0042] Fig. 1 eine perspektivische Darstellung einer kastenförmigen Modulumhausung noch ohne Moduldeckel, jedoch bereits mit Busbarplatte, Teilen der Anschlussterminals sowie Lötinseln, die über Einschnitte zur übrigen Busbarplatte thermisch entkoppelt sind, und
[0043] Fig. 2 eine perspektivische Darstellung des Hochleistungskondensatormoduls mit geschlossener, das heißt mediendichter Modulumhausung, auf dem Moduldeckel befindlichen Bolzen zur Aufnahme einer nicht gezeigten Kühlplatte sowie einem oberhalb des Moduldeckels befindlichen, mit diesem verbundenen Dom, welcher einen Gasraum bildet nebst Druckschalter zur Überwachung des Gasdruckes sowie zum elektrischen Abtrennen im Falle auftretender Störungen.
[0044] Bei den Figuren wird von einer z.B. kastenförmigen Modulumhausung ausgegangen, welche aus vier Seitenwänden 1 sowie einem Boden 2 und einem Deckel 3 (siehe Figur 2) besteht.
[0045] In dem von der Modulumhausung umfassten Innenvolumen ist eine Vielzahl von Kondensatorwickeln bzw. Einzelkondensatoren befindlich.
[0046] Die Einzelkondensatoren sind beispielhaft nebeneinander, bezogen auf ihre Längsachse stehend, in der Modulumhausung untergebracht. Ein abgebogener Wickelanschluss führt, wie in der Figur 1 erkennbar, jeweils auf eine Lötinsel, die durch seitliche Einschnitte thermisch von der Busbarplatte 5 entkoppelt ist.
[0047] Eine zweite, elektrisch isolierende Busbarplatte ist jeweils mit dem zweiten Kondensatorwickelanschluss verbunden. Die Terminals 10 sind jeweils wechselseitig mit den Busbarplatten 5 verbunden. Die Anzahl der Terminals 10 und deren Querschnitt kann an die elektrischen Erfordernisse angepasst werden.
[0048] Innenwandseitig weist die Modulumhausung noch eine isolierende Platte 6 auf.
[0049] Öffnungen 7 dienen dem Einfüllen einer Vergussmasse, und zwar nachdem der Moduldeckel 3 mit dem bis dahin noch offenen Kasten bestehend aus den Teilen 1 und 2 verschweißt wurde.
[0050] Die entsprechenden Öffnungen im Moduldeckel 3 sind beispielsweise mit Schrauben 8 dicht verschließbar.
[0051] Am Moduldeckel 3 ist eine Vielzahl von Stehbolzen 9 befestigt, die der Aufnahme einer nicht gezeigten Kühlplatte dienen.
[0052] Der Moduldeckel 3 besitzt vorzugsweise im Bereich der räumlich konzentrierten Anschlussterminals 10 einen Dom 11 bzw. geht in einen solchen Dom 11 über.
[0053] Der Dom 11 weist Anschlussterminal-Durchführungen 12 für die Terminals 10 auf. [0054] An einer der Figur 2 erkennbaren beispielhaften Stirnseite 13 des Domes 11 ist ein in den vom Dom 11 umschlossenen Gasraum hineinreichender Drucksensor oder Druckschalter 14 an-
geordnet.
[0055] Eine Füllung des kastenförmigen Volumens über die Öffnungen 7 bzw. nach Entfernen der Verschraubung 8 erfolgt nur bis maximal zur Unterseite des Moduldeckels 3 bzw. bis an den Dom 11 heranreichend.
[0056] Hierbei bildet sich im Dom 11 ein Gasraum. Der Gasdruck im Gasraum wird mit Hilfe des Druckschalters oder Drucksensors 14 überwacht, so dass im Störungsfall entsprechende Maßnahmen, insbesondere eine Abschaltung des Moduls möglich sind. Um im Falle eines sehr schnellen Anstieges des Gasdruckes im Volumen des Doms eine explosionsartige Zerstörung zu vermeiden, besteht die Möglichkeit, im Bereich des Domes 11 eine Uberdrucksicherung im Sinne eines Ventiles 15 anzuordnen.
[0057] Alternativ kann auch über die Öffnungen für den Druckschalter 14 und/oder das Ventil 15 gefüllt werden und die Offnungen 7 bzw. die Verschraubungen 8 können entfallen.
[0058] Aus der Darstellung nach der Figur 2 ist ersichtlich, dass der Dom 11 höhenmäßig über die Oberfläche des Moduldeckels 3 hinausragt. Der vorhandene höhenmäßige Unterschied kann durch die nicht gezeigte, die Gesamtanordnung darüber hinaus stabilisierende Kühlplatte, befestigt mit Hilfe der Bolzen 9 ausgeglichen bzw. genutzt werden.
[0059] Die nicht gezeigte Kühlplatte dient weiterhin der Aufnahme von elektronischen Bauelementen, insbesondere IGBTs, die wiederum entsprechend der notwendigen Verschaltung mit den Terminals 10 verbindbar sind.
[0060] Der Boden 2 der Modulumhausung kann gleichzeitig die Trägerplatte für die Vielzahl der Einzelkondensatoren bilden.
[0061] Die kastenförmige Modulumhausung mit Dom bildet quasi einen Druckbehälter, wobei der sich im Störungsfall verändernde Druck des Gasvolumens im Bereich des Domes überwacht wird.
[0062] Durch die flache, kastenförmige Ausbildung der Modulumhausung mit Dom wird genügend Bauraum zur aus Verschaltungsgründen bevorzugten engen Nachbarschaft hinsichtlich der notwendigen Leistungselektronik geschaffen. Die Anordnung der Polaritäten der Anschlussterminals einschließlich deren Lage erfolgt mit dem Ziel der induktivitätsarmen Verbindung zu benachbarten Leistungsbauelementen und ist entsprechend dem jeweiligen Anwendungs- und Einsatzfall variierbar.
Claims (11)
1. Hochleistungskondensatormodul mit einer Vielzahl von niederinduktiv elektrisch verschalteten Einzelkondensatoren sowie Anschlussterminals (10) für weitere elektronische Komponenten, nämlich Halbleiterschalter, wobei die Einzelkondensatoren als dichte Packung auf einer Trägerplatte angeordnet sind, sowie eine kastenförmige, mediendichte Modulumhausung (1; 2; 3) ausgebildet ist, welche einen Moduldeckel (3) besitzt, weiterhin in die Modulumhausung (1; 2; 3) eine Verguss- oder Verfüllmasse eingebracht ist, wobei sich ein Gasraum bildet, dessen Gasdruck zur Überwachung des Zustandes der Vielzahl von Einzelkondensatoren herangezogen wird, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrische Verschaltung über Busbarplatten (5) ausgeführt ist, der Moduldeckel (3), vorzugsweise im Bereich räumlich konzentrierter Anschlussterminals (10) in einen Verguss- 0der Verfüllmasse freien Dom (11) übergeht, der Moduldeckel (3) eine Vielzahl von Befestigungselementen (9) aufweist, wobei die Befestigungselemente (9) der Aufnahme einer plattenförmigen Wärmesenke dienen, auf der dem Moduldeckel (3) abgewandten Seite der plattenförmigen Wärmesenke die Halbleiterschalter angeordnet sind, welche mit den Anschlussterminals (10) verbindbar sind, wobei die Anschlussterminals (10) unter Nutzung isolierter Anschlussterminal-Durchführungen (12) den Dom (11) durchdringen.
2. Hochleistungskondensatormodul nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass am Dom (11) ein in den Gasraum hineinreichender Drucksensor, insbesondere Druckschalter (14), angeordnet ist.
3. Hochleistungskondensatormodul nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die plattenförmige Wärmesenke der Wärmeabführung aus der Modulumhausung (1; 2; 3) und der Ableitung von Verlustwärme der Halbleiterschalter dient.
4. Hochleistungskondensatormodul nach einem der Ansprüche 1 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass über die plattenförmige Wärmesenke eine Befestigung des Moduls an einer Trägereinrichtung erfolgt.
5. Hochleistungskondensatormodul nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Trägerplatte Bestandteil der Modulumhausung ist.
6. Hochleistungskondensatormodul nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Trägerplatte die Bodenplatte (2) der Modulumhausung ist.
7. Hochleistungskondensatormodul nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Dom (11) mit dem Moduldeckel (3) einstückig ausgebildet oder der Dom (11) als ein die Offnung im Moduldeckel (3) verschließendes Bauteil ausgebildet ist.
8. Hochleistungskondensatormodul nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Moduldeckel (3) mit der plattenförmigen Wärmesenke eine Sandwichanordnung bildet.
9. Hochleistungskondensatormodul nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Verguss- oder Verfüllmasse aushärtend und elektrisch isolierend ist.
10. Hochleistungskondensatormodul nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Modulumhausung aus einem metallischen Material, insbesondere Aluminium oder Stahl, besteht und eine innenseitige elektrische Isolation (6) aufweist.
11. Hochleistungskondensatormodul nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrisch leitfähigen Busbarplatten (5) aus einem lötfähigen Material bestehen und im Bereich von Lötinseln Einschnitte oder Aussparungen zur thermischen Entkopplung der jeweiligen Lötinsel von der übrigen Busbarplatte ausgebildet sind.
Hierzu 2 Blatt Zeichnungen
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Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20050041370A1 (en) * | 2001-10-04 | 2005-02-24 | Wilk Michael D. | High-power ultracapacitor energy storage pack and method of use |
EP2194547A1 (de) * | 2008-12-04 | 2010-06-09 | Stribel Production GmbH | Energiespeichereinrichtung |
US20130089765A1 (en) * | 2010-11-30 | 2013-04-11 | Tokai Rubber Industries, Ltd. | Electricity accumulation device |
CN103065805A (zh) * | 2013-01-08 | 2013-04-24 | 周旺龙 | 一种矩形方块状有散热面的铝电解电容器模组及结构 |
US20170170439A1 (en) * | 2015-10-02 | 2017-06-15 | Alcoa Inc. | Energy storage device and related methods |
DE102018112227A1 (de) * | 2017-05-22 | 2018-11-22 | Denso Corporation | Kondensatormodul und elektrische Drehmaschineneinheit, die dieses enthält |
Family Cites Families (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE29504732U1 (de) * | 1995-03-20 | 1995-06-01 | Roederstein Spezialfabriken für Bauelemente der Elektronik und Kondensatoren der Starkstromtechnik GmbH, 84034 Landshut | Leistungskondensator |
JP4512494B2 (ja) * | 2005-01-07 | 2010-07-28 | 双信電機株式会社 | コンデンサ組立体 |
DE102005007607A1 (de) * | 2005-02-18 | 2006-08-24 | Epcos Ag | Kondensatormodul |
KR20120017983A (ko) * | 2010-08-20 | 2012-02-29 | 현대자동차주식회사 | 하이브리드 전기 차량용 발열 부품 냉각 구조체 |
WO2016117403A1 (ja) | 2015-01-19 | 2016-07-28 | 日立オートモティブシステムズ株式会社 | 電力変換装置 |
DE202015004662U1 (de) | 2015-04-27 | 2015-08-20 | Electronicon Kondensatoren Gmbh | Zwischenkreiskondensatormodul mit niederinduktiven Busbar-Verbindungen |
DE102016204460A1 (de) | 2016-03-17 | 2017-09-21 | Zf Friedrichshafen Ag | Leistungselektronikmodul und Fahrzeugantriebsystem |
DE102016208381A1 (de) * | 2016-05-17 | 2017-11-23 | Robert Bosch Gmbh | Kondensator, insbesondere Zwischenkreiskondensator für ein Mehrphasensystem |
-
2019
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Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20050041370A1 (en) * | 2001-10-04 | 2005-02-24 | Wilk Michael D. | High-power ultracapacitor energy storage pack and method of use |
EP2194547A1 (de) * | 2008-12-04 | 2010-06-09 | Stribel Production GmbH | Energiespeichereinrichtung |
US20130089765A1 (en) * | 2010-11-30 | 2013-04-11 | Tokai Rubber Industries, Ltd. | Electricity accumulation device |
CN103065805A (zh) * | 2013-01-08 | 2013-04-24 | 周旺龙 | 一种矩形方块状有散热面的铝电解电容器模组及结构 |
US20170170439A1 (en) * | 2015-10-02 | 2017-06-15 | Alcoa Inc. | Energy storage device and related methods |
DE102018112227A1 (de) * | 2017-05-22 | 2018-11-22 | Denso Corporation | Kondensatormodul und elektrische Drehmaschineneinheit, die dieses enthält |
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