DE10057140A1

DE10057140A1 - Hochstromverbindung

Info

Publication number: DE10057140A1
Application number: DE10057140A
Authority: DE
Inventors: Peter Bucher; Werner Seidel
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 2000-11-17
Filing date: 2000-11-17
Publication date: 2002-06-06

Abstract

Zur induktivitätsarmen und bei kleinstem Einbauraum Bauteiltoleranzen ausgleichenden Hochstromverbindung zwischen zumindest zwei beabstandet zueinander einzeln montierbaren elektrischen Bauteilen (6; 7 bzw. 8), insbesondere zwischen den Kondensatoren (6; 7) und der Leistungselektronik (8) eines Hochstrom-Umrichters, sind starre Stromschienen (1; 2) vorgesehen, die im Bereich ihres einen Verbindungsendes (1.1; 2.1) jeweils unmittelbar an dem einen Bauteil (8) elektrisch angeschlossen und im Bereich ihres anderen Verbindungsendes (1.2; 2.2) über ein flexibles Stromband (3; 4) an dem anderen Bauteil (6; 7) angeschlossen sind.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Hochstromverbindung gemäß Patentanspruch 1; derartige Hochstromverbindungen sind ins besondere zum Anschluss von Zwischenkreiskondensatoren an ei ne getrennt davon montierte Zwischenkreis-Leistungselektronik bei Motorregel-Frequenzumrichtern in Kraftfahrzeugen mit elektromotorischem Voll- bzw. Teilantrieb vorgesehen.

Durch die EP 0 688 092 A2 ist ein Umrichter mit in einer ers ten Ebene gehalten Kondensatoren und in einer dazu unterhalb parallelen Ebene angeordneter Leistungselektronik sowie einer gegenseitigen Stromverbindung über flexible Leitungen be kannt, die sich schlaufenartig zwischen den beiden Ebenen ausbreiten und über endseitige Kabelschuhe mit den jeweiligen Bauteilen elektrisch verbunden sind.

Gemäß Aufgabe vorliegender Erfindung soll eine einfach her stell- und montierbare Hochstromverbindung zwischen dem einen Bauteil, insbesondere Zwischenkreiskondensatoren, einerseits und dem anderen Bauteil, insbesondere einer Leistungselektro nik, andererseits geschaffen werden, die bei gewährleisteter Hochstrombelastbarkeit und dadurch gegebener hoher mechani scher Steifigkeit der Stromverbindungen einen Ausgleich zwi schen den durch Bauteildesign und gegenseitige Bauteilmontage hinzunehmenden Toleranzen auf engstem Einbauraum und bei ho her Induktivitätsarmut gewährleistet.

Die Lösung dieser Aufgabe gelingt erfindungsgemäß durch eine Hochstromverbindung gemäß Patentanspruch 1; vorteilhafte Aus gestaltungen der Erfindung sind jeweils Gegenstand der Unter ansprüche.

Die starren Stromschienen erlauben bei hoher Steifigkeit und Strombelastbarkeit eine eng benachbarte und dadurch induktivitätsarme Verlegung, wobei durch lediglich ein endseitig in tegriertes flexibles Stromband trotzdem ein hinreichender Ab stands-Toleranzausgleich zwischen den zu verbindenden Bau teilen gewährleistet und ein kabelschuhfreier Anschluss auf engstem Raum möglich ist.

In besonders kompakter und fertigungstechnisch einfacher Aus gestaltung sind die Stromschienen als Flachschienen und die flexiblen Strombänder als korrespondierende metallische Gewe bebänder bzw. als Flexi-Bars ausgebildet.

Die Erfindung sowie weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung gemäß Merkmalen der Unteransprüche werden im fol genden anhand schematisch dargestellter Ausführungsbeispiele in der Zeichnung näher erläutert; darin zeigen:

Fig. 1 die perspektivische Gesamtansicht einer Zwischen kreis-Baueinheit mit auf einer gemeinsamen Kühler- Plattform als getrennte Bauteile montierten Zwi schenkreis-Kondensatoren einerseits und einer Leis tungselektronik andererseits mit gegenseitiger Hochstromverbindung durch starre Stromschienen mit flexiblen Verbindungsenden;

Fig. 2 als Teilansicht aus Fig. 1 die Ausbildung und gegen seitige Anordnung der starren Stromschienen;

Fig. 3, 4 in perspektivischer Explosions- und Endmontagedar stellung eine starre Stromschiene mit flexiblem Verbindungsende;

Fig. 5-7 in perspektivischer Darstellung drei Ausführungs beispiele eines flexiblen Verbindungsendes.

Fig. 1 zeigt als Teil des Zwischenkreises eines Frequenzum richters für die Motorregelung eines Kraftfahrzeug-Elektro antriebes eine Kühlebene als gemeinsame Plattform 10, auf der als voneinander getrennte Bauteile 6; 7 bzw. 8 einerseits Kon densatoren, z. B. mittels Haltewinkeln 6.1; 7.1, und anderer seits eine Leistungselektronik 8, z. B. mittels Schraubverbindungen 8.1, fixierbar sind; aufgrund dieser getrennten Bau teilebefestigung bzw. aufgrund des Designs der Bauteile selbst ergeben sich Abstandstoleranzen, die von den Hoch stromverbindungen zwischen den Bauteilen auf engstem Bauraum und gewährleisteter hoher Induktivitätsarmut zu überwinden sind.

Erfindungsgemäß sind als Hochstromverbindungen zwischen den auf engem Abstand einander gegenüberliegenden Kontakt-Stirn flächen des einen Bauteils in Form der Leistungselektronik 8 und dem anderen Bauteil 6; 7 in Form der Kondensatoren starre Stromschienen 1; 2 vorgesehen, die als Flachschienen in der Ebene der Plattform 10 in induktivitätsarmem engem Abstand, insbesondere unter Zwischenlage einer Isolierfolie 5, verlau fen, und die einerseits über angeformte erste Verbindungsen den 1.1; 2.1 direkt an das eine Bauteil 8 in Form der Leis tungselektronik 8 und andererseits über angeformte zweite Verbindungsenden 2.2 jeweils über ein flexibles Stromband 3; 4 an das andere Bauteil 6; 7 in Form der Kondensatoren an schließbar sind.

Die flexiblen Strombänder 3; 4 sind nach vorteilhaften Ausge staltungen der Erfindung als zu den Flachschienen korrespon dierende Flachstrombänder, insbesondere in Form von metal lischen Gewebebändern gemäß Fig. 5, 6, bzw. als sogenannte Fle xi-Bars gemäß Fig. 7 ausgebildet. Platzsparend sind die fle xiblen Strombänder 3; 4 mit ihren freien Verbindungsenden 3.1; 4.1 unmittelbar mit den Anschlüssen des anderen Bauteils 6; 7 in Form der Kondensatoren kontaktierbar und sind die me tallischen Gewebebänder in Bereich ihrer freien Verbindungs enden 3.1; 4.1 z. B. durch eine überzogene Hülse gemäß Fig. 5 oder durch ein Verpressen gemäß Fig. 6, versteift. Die starren Stromschienen 1; 2 einerseits und die flexiblen Strombänder 3; 4 andererseits sind als formkorrespondierende Einzelteile ausgebildet und über ein Kontaktierungsmittel 9, insbesondere durch eine umfassende Presshülse, mechanisch und elektrisch miteinander verbunden.

Die Kompaktheit der erfindungsgemäßen Hochstromverbindung kann vorteilhaft dadurch gesteigert werden, dass zur gegen seitigen Kontaktierung der starren Stromschienen 1; 2 einer seits und der flexiblen Strombänder 3; 4 andererseits von den Stromschienen 1; 2 Verbindungsenden 1.2; 2.2 in eine zu der Hauptverlaufsebene der starren Stromschienen schräg verlaufe nen Ebene, insbesondere senkrechten Ebene, derart abgebogen sind, dass durch die Elastizität der flexiblen Strombänder 3; 4 trotz der vorteilhaft massiven Stromschienen 1; 2 tole ranzbedingte Abstandsunterschiede zwischen den Kontaktstellen der getrennt voneinander auf der gemeinsamen Plattform 10 montierten Bauteile 6; 7 bzw. 8 einfach ausgleichbar sind.

Zweckmäßigerweise sind an die starren Stromschienen 1; 2, vor teilhaft ebenfalls zu ihrer Hauptverlaufsebene, abgewinkelte Gleichspannungs-Anschlusszungen GND; Batt für entsprechende Anschlüsse einer Batterie angeformt; Wechselspannungs-An schlusszungen U; V; W sind an der den starren Stromschienen 1; 2 abgewandten Seite der Leistungselektronik 8 vorgesehen.

Die Erfindung lässt sich wie folgt zusammenfassen:
Zur induktivitätsarmen und bei kleinstem Einbauraum Bauteil toleranzen ausgleichenden Hochstromverbindung zwischen zumin dest zwei beabstandet zueinander einzeln montierbaren elek trischen Bauteilen 6; 7 bzw. 8, insbesondere zwischen den Kon densatoren 6; 7 und der Leistungselektronik 8 eines Hochstrom- Umrichters, sind starre Stromschienen 1; 2 vorgesehen, die im Bereich ihres einen Verbindungsendes 1.1; 2.1 jeweils unmit telbar an dem einen Bauteil 8 elektrisch angeschlossen und im Bereich ihres anderen Verbindungsendes 1.2; 2.2 über ein fle xibles Stromband 3; 4 an dem anderen Bauteil 6; 7 angeschlossen sind.

Claims

1. Hochstromverbindung zwischen zumindest zwei beabstandet zueinander einzeln montierbaren elektrischen Bauteilen (6; 7 bzw. 8), insbesondere eines Hochstromumrichters, mit dem Merk mal:
Zur Hochstromverbindung sind starre Stromschienen (1; 2) vorgesehen, die im Bereich ihres Verbindungsendes mit dem einen Bauteil (8) unmittelbar an diesem und im Bereich ihres Verbindungsendes (1.2; 2.2) mit dem anderen Bauteil (6; 7) über ein flexibles Stromband (34) elektrisch an geschlossen sind.

2. Hochstromverbindung nach Anspruch 1 mit dem Merkmal:
Das flexible Stromband (3; 4) ist unmittelbar, insbeson dere kabelschuhfrei, an dem anderen Bauteil (6 bzw. 7) elektrisch angeschlossen.

3. Hochstromverbindung nach Anspruch 1 und/oder 2 mit dem Merkmal:
Die Stromschienen (1; 2) sind als Flachschienen und die flexiblen Strombänder (3; 4) als korrespondierende Flach- Strombänder ausgebildet.

4. Hochstromverbindung nach zumindest einem der Ansprüche 1-3 mit dem Merkmal:
Die flexiblen Strombänder (3; 4) bestehen jeweils aus ei nem metallischen Gewebeband mit jeweils versteiften Ver bindungsenden (3.1; 4.1) zu dem anderen Bauteil (6; 7).

5. Hochstromverbindung nach zumindest einem der Ansprüche 1-4 mit dem Merkmal:
Die flexiblen Strombänder (3; 4) bestehen aus Flexi-Bars.

6. Hochstromverbindung nach zumindest einem der Ansprüche 1-5 mit dem Merkmal:
Jede starre Stromschiene (1; 2) ist über ein Verbindungs mittel (9) mit einem zugeordneten zugehörigen flexiblen Stromband (3; 4) elektrisch und mechanisch verbunden.

7. Hochstromverbindung nach Anspruch 6 mit dem Merkmal:
Als Verbindungsmittel (9) ist ein die zugeordneten Ver bindungsenden jeweils einer starren Stromschiene (1; 2) und eines flexiblen Strombandes (3; 4) in ihrer gegensei tigen Montagestellung verbindende Hülse, insbesondere eine umfassende Presshülse, vorgesehen.

8. Hochstromverbindung nach zumindest einem der Ansprüche 1-7 mit dem Merkmal:
Die starren Stromschienen (1; 2) sind im Sinne einer in duktivitätsarmen Verbindung zwischen den Bauteilen (6; 7 bzw. 8) in engem gegenseitigen Abstand zueinander iso liert, insbesondere durch Zwischenlage einer Isolierfolie (5), angeordnet.

9. Hochstromverbindung für einen Hochstrom-Umrichter nach zumindest einem der Ansprüche 1-8 mit dem Merkmal:
Die starren Stromschienen (1; 2) dienen zum elektrischen Anschluss einer Leistungselektronik (8), insbesondere in einer Zwischenkreisebene eines Umrichters, als dem einen Bauteil (8) an Kondensatoren als dem anderen Bauteil (6; 7).

10. Hochstromverbindung nach zumindest einem der Ansprüche 1-9 mit den Merkmalen:

- Die starren Stromschienen (1; 2), insbesondere als Flach schienen, verlaufen zwischen den beiden Bauteilen (6; 7 bzw. 8) in der Ebene einer die Bauteile aufnehmenden ge meinsamen Plattform (10);
- die starren Stromschienen (1; 2) weisen im wesentlichen senkrecht zu ihrer Verlaufsebene abgebogene Verbindungs enden (1.2; 2.2) zu den flexiblen Strombändern 3; 4 auf;
- die flexiblen Strombänder (3; 4) verlaufen im wesentlichen parallel zu den abgebogenen Verbindungsenden (1.2; 2.2) der starren Stromschienen (1; 2).