DE102012201752A1

DE102012201752A1 - Kondensator und Verfahren zum Herstellen eines Kondensators

Info

Publication number: DE102012201752A1
Application number: DE201210201752
Authority: DE
Inventors: Hans-Jürgen Hanft; Horst Hübner
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 2012-02-07
Filing date: 2012-02-07
Publication date: 2013-08-08

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Kondensator (120) mit einer ersten (220a) und einer zweiten (220b) Stromschiene als Elektroden (160), wobei die erste (220a) und zweite (220b) Stromschiene an einer gleichen Seite an dem Kondensator (120) angeordnet und voneinander elektrisch isoliert sind. Dabei umfasst die erste Stromschiene (220a) zumindest eine sich vom Kondensator (120) weg erstreckende erste Kontaktnase (230a) und die zweite Stromschiene (220b) eine sich vom Kondensator (120) weg erstreckende zweite Kontaktnase (230b). Weiterhin die erste (230a) und/oder zweite (230b) Kontaktnase zumindest eine Ausnehmung und/oder Öffnung (235) zur Aufnahme von zumindest einem Kontaktstift (210), um eine elektrisch leitfähige Verbindung zwischen dem Kontaktstift (215) und der ersten (230a) und/oder zweiten (230b) Kontaktnase herzustellen.

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Kondensator und ein Verfahren zum Herstellen eines Kondensators gemäß den Oberbegriffen der Hauptansprüche.
In der modernen Fahrzeugtechnik gewinnen Hybridfahrzeuge zunehmendes Interesse, da diese anstatt mit fossilen Brennstoffen mit elektrischer Energie betrieben werden können, welche beispielsweise regenerativ gewonnen werden kann. Hierzu sind jedoch größere elektrische Energiespeicher im Fahrzeug erforderlich, die zur Steuerung eines Leistungsflusses in oder aus diesem Energiespeicher eine Leistungselektronikschaltung aufweisen. Dabei kann bei der Energiewandlung zwischen unterschiedlichen Spannungs- oder Stromstärken ein sogenannter Zwischenkreis verwendet werden, in dem ein gewisser Spannungspegel vorherrscht, von dem einerseits Leistung zum Fahrzeugantrieb entnommen oder von diesem In den Zwischenkreis eingespeist und andererseits Leistung in die Akkumulatoren eingespeist oder von diesen entnommen werden kann. Diese Zwischenkreise enthalten meist Zwischenkreiskondensatoren, die oftmals sehr hoch dimensioniert werden sollten, um hinreichend große Leistungen schalten oder übertragen zu können. Um solche Zwischenkreiskondensatoren mit einer entsprechenden Leistungselektronikschaltung bzw. einzelnen Elementen dieser Leistungselektronikschaltung (wie beispielsweise einem IGBT) zu verbinden, werden bisher meist Stromschienen aus einem Metall, beispielsweise Kupfer, verwendet, welche meist manuell mittels Schrauben zwischen den Elementen der Leistungselektronikschaltung und dem Zwischenkreiskondensator verbaut werden. Ein solcher manueller Einbau der Stromschienen erweist sich jedoch einerseits als kosten- und materialintensiv und andererseits auch als fehleranfällig in Bezug auf eine Störung zwischen den Kontakten des Kondensators bzw. der Elemente der Leistungselektronikschaltung und der Stromschiene.
Vor diesem Hintergrund schafft die vorliegende Erfindung einen verbesserten Kondensator, eine verbesserte elektronische Schaltungsanordnung sowie ein verbessertes Verfahren zum Herstellen derselben gemäß den Hauptansprüchen. Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung.
Die vorliegende Erfindung schafft einen Kondensator mit einer ersten und einer zweiten Stromschiene als Elektroden, wobei die erste und zweite Stromschiene an einer gleichen Seite an dem Kondensator angeordnet und voneinander elektrisch isoliert sind, wobei die erste Stromschiene zumindest eine sich vom Kondensator weg erstreckende erste Kontaktnase aufweist und die zweite Stromschiene eine sich vom Kondensator weg erstreckende zweite Kontaktnase aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die erste und/oder zweite Kontaktnase zumindest eine Ausnehmung und/oder Öffnung zur Aufnahme von zumindest einem (beispielsweise integral mit einem elektronischen Bauelement verbundenen oder unmittelbar am elektronischen Bauelement aufgesteckten) Kontaktstift aufweist, um eine elektrisch leitfähige Verbindung zwischen dem Kontaktstift und der ersten und/oder zweiten Kontaktnase herzustellen.
Ferner schafft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zum Herstellen einer Variante des vorstehend genannten Kondensators, wobei das Verfahren durch die folgenden Schritte gekennzeichnet ist:
Bereitstellen von zumindest einem kapazitiven Element, einer ersten Stromschiene und einer zweiten Stromschiene, wobei die erste Stromschiene zumindest eine erste Kontaktnase aufweist und die zweite Stromschiene eine zweite Kontaktnase aufweist, wobei die erste und/oder zweite Kontaktnase zumindest eine Ausnehmung und/oder Öffnung zur Aufnahme von zumindest einem (beispielsweise integral mit einem elektronischen Bauelement verbundenen oder unmittelbar am elektronischen Bauelement aufgesteckten) Kontaktstift aufweist, um eine elektrisch leitfähige Verbindung zwischen dem Kontaktstift und der ersten und/oder zweiten Kontaktnase herzustellen; und
Anordnen des kapazitiven Elementes und die erste und zweite Stromschiene zur Herstellung des Kondensators derart, dass sich die erste und zweite Kontaktnase vom Kondensator weg erstrecken.
Unter einem Kondensator kann beispielsweise ein Zwischenkreiskondensator verstanden werden, wie er in der elektrischen Antriebstechnik, beispielsweise im Bereich der Hybridfahrzeuge Verwendung findet. Unter einer Stromschiene kann eine elektrische Leitung verstanden werden, die als flaches Band oder Blech mit Biegungen, Laschen oder Vorsprüngen versehen ist. Unter einer Kontaktnase kann ein Vorsprung einer Stromschiene verstanden werden, der sich vom Kondensator weg erstreckt. Unter einer Ausnehmung kann eine Vertiefung in einem Teil einer der Stromschienen, beispielsweise in einer Kontaktnase verstanden werden. Unter einer Öffnung kann ein Loch in einem Teil einer der Stromschienen, beispielsweise in einer Kontaktnase verstanden werden. Dabei sollte die Öffnung und/oder die Ausnehmung eine Größe bzw. einen Durchmesser aufweisen, der eine Durchführung oder Aufnahme eines beispielsweise einstückig mit dem elektronischen Bauelement verbundenen oder unmittelbar am Bauelement aufgesteckten Kontaktstifts und/oder eine dauerhafte Verbindung zwischen der Stromschiene und dem Kontaktstift ermöglicht.
Die vorliegende Erfindung basiert auf der Erkenntnis, dass eine Verbesserung der Verbindung zwischen Elektroden eines (Zwischenkreis-)Kondensators und einem Kontaktstift eines weiteren elektronischen Bauelements durch das Vorsehen von einer oder mehreren Kontaktnasen mit (beispielsweise je) einer Ausnehmung und/oder Öffnung in einer solchen Kontaktnase möglich ist. Hierdurch kann ein separates Bauteil zur Vermeidung der Stromschiene(n) bzw. Elektrode(n) vermieden werden, da die Elektroden des Kondensators direkt über den bzw. die Kontaktstift(e) mit dem elektronischen Bauelement verbunden werden kann. In vorteilhafter Weise kann hierdurch nicht bloß eine Reduktion der Herstellungskosten durch einen Entfall eines zusätzlichen Arbeitsschritts des bzw. einer Verbindungskomponente zwischen dem Kondensator und dem elektronischen Bauelement vermieden werden, sondern es kann auch eine Verbesserung der Störungs- bzw. Fehlersicherheit erreicht werden. Insbesondere durch das Vermeiden von zusätzlichen Schraub-, Löt- und/oder Schweißverbindungen lässt sich eine solche Erhöhung der Störungs- bzw. Fehlersicherheit einer elektrischen Verbindung zwischen dem Kondensator und dem elektronischen Bauelement erreichen. Dabei kann beispielsweise mit einem speziell ausgeformten Werkzeug eine schnell und einfach herzustellende Verpressung zwischen den Kontaktstift und einer der Kontaktnasen als elektrische Verbindung zwischen dem Kondensator und dem elektronischen Bauelement gefertigt werden.
Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann die erste Kontaktnase in Bezug zu einer Längserstreckungsrichtung der ersten Stromschiene seitlich versetzt zur zweiten Kontaktnase angeordnet sein. Unter einer Längserstreckungsrichtung kann eine Richtung verstanden werden, in die eine Stromschiene die längste Ausdehnung aufweist. Beispielsweise entspricht diese Richtung einer (maximalen) Länge des Kondensators. Eine derartige Ausführungsform der vorliegenden Erfindung bietet den Vorteil einer besonders einfachen da räumlich sehr nahe am Kondensator ausführbaren Kontaktierung von Kontaktstiften.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann zumindest die erste und/oder zweite Kontaktnase eine Mehrzahl von Öffnungen und/oder Ausnehmungen zur Aufnahme von je einem Kontaktstift aufweisen. Eine derartige Ausführungsform der vorliegenden Erfindung bietet den Vorteil, dass insbesondere bei einer Übertragung von hohen elektrischen Leistungen ein Stromfluss über eine Kontaktnase und mehrere Kontaktstifte erfolgen kann, sodass sich die Stromdichte in den Kontaktstiften reduzieren lässt. Hierdurch können die Kontaktstifte, die mit der ersten oder zweiten Kontaktnase in elektrisch leitfähige Verbindung gebracht werden einen geringeren Durchmesser aufweisen. Zugleich lassen sich diese Ausnehmungen oder Öffnungen an oder in der Kontaktnase in einem engeren Rastern anordnen, welches beispielsweise einem engen Kontaktstiftraster des elektronischen Bauelements entspricht.
Günstig ist es ferner, wenn gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung die Mehrzahl von Öffnungen und/oder Ausnehmungen der ersten und zweiten Kontaktnase auf einer Geraden angeordnet sind. Eine solche Ausführungsform der vorliegenden Erfindung bietet den Vorteil, dass die oftmals in einer Reihe angeordneten Kontaktstifte eines elektronischen Bauelements sehr einfach mit den Ausnehmungen und/oder Öffnungen einer oder mehrerer Kontaktnasen in elektrisch leitfähigen Kontakt gebracht und zugleich mechanisch fixiert werden können.
Um eine weitere Reduzierung einer Stromdichte in den Kontaktnasen zu erreichen und/oder Kontaktstifte mehrerer elektronischer Bauelemente mit einer der Stromschienen des Kondensators elektrisch kontaktieren zu können, kann gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung die erste Stromschiene zumindest eine sich vom Kondensator weg erstreckende dritte Kontaktnase aufweisen und/oder die zweite Stromschiene eine sich vom Kondensator weg erstreckende vierte Kontaktnase aufweisen, wobei die dritte und/oder vierte Kontaktnase zumindest eine Ausnehmung und/oder Öffnung zur Aufnahme von zumindest einem weiteren Kontaktstift aufweist, um eine elektrisch leitfähige Verbindung zwischen dem weiteren Kontaktstift und der dritten und/oder vierten Kontaktnase herzustellen.
Günstig ist ferner eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, bei der sich die erste und zweite Kontaktnase in unterschiedlichen Höhen in Bezug auf eine Grundfläche des Kondensators von diesem weg erstrecken. Eine derartige Ausführungsform der vorliegenden Erfindung bietet den Vorteil einer besonders einfachen Ausbildung eines elektrischen Kontakt zwischen unterschiedlichen Kontaktstiften und der ersten und zweiten Stromschiene, wobei dennoch eine zuverlässige elektrische Isolierung zwischen der ersten und zweiten Stromschiene auch im Bereich der Kontaktstifte bzw. Kontaktnasen realisierbar ist.
Um weiterhin auch den Kondensator mit einer Energiespeichereinheit mit hoher Kapazität wie beispielsweise einem Akkumulator oder einer Antriebseinheit wie einem Elektromotor elektrisch zu koppeln, kann gemäß einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung die erste und/oder zweite Stromschiene ferner (je) eine Anschlusslasche (beispielsweise mit einer Öffnung) aufweisen, insbesondere wobei sich die Anschlusslasche in Bezug zu einer Grundfläche des Kondensators in einer anderen Höhe vom Kondensator weg erstreckt, als die erste und/oder zweite Kontaktnase. Dabei kann sich die zumindest eine Anschlusslasche auf einer gleichen Seite des Kondensators befinden, wie die erste und/oder zweite Kontaktnase. In einer solchen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung lässt sich vorteilhaft sicherstellen, dass eine zuverlässige elektrische Isolation zwischen den Kontaktstiften des elektrischen Bauelements bzw. den Kontaktnasen einerseits und andererseits Anschlüssen der Energiespeichereinheit oder einer Antriebseinheit, die über die Anschlussflaschen mit dem Kondensator verbunden werden, gewährleistet ist.
Besonders einfach wird eine Kontaktierung von mehreren Kontaktstiften eines oder mehrerer elektronischer Bauelemente und der Rastnase bzw. mehreren Rastnasen, wenn die zumindest eine Ausnehmung und/oder Öffnung in der ersten und/oder zweiten Kontaktnase in einem Raster angeordnet sind, das einem Raster von Kontaktstiften zumindest eines mit der ersten und/oder zweiten Kontaktnase verbindbaren elektronischen Bauelementes entspricht. Auf diese Weise kann eine sehr einfache Einführung der Kontaktstifte in die Ausnehmung(en) und/oder Öffnung(en) erfolgen, sodass dies einerseits maschinell durchgeführt werden kann und andererseits eine zuverlässige elektrische Kontaktierung zwischen den Kontaktstiften und den betreffenden Kontaktnasen ermöglicht.
Eine besonders sichere und robuste elektrische Verbindung zwischen einem Kontaktstift und einer der Kontaktnasen herzustellen, kann die zumindest eine Ausnehmung und/oder Öffnung in der ersten und/oder zweiten Kontaktnase einen Durchmesser aufweisen, der ausgebildet ist, um bei einem Einpressen von Kontaktstiften zumindest eines mit der ersten und/oder zweiten Kontaktnase verbindbaren elektronischen Bauelementes in die Ausnehmung und/oder Öffnung einen elektrisch leitfähigen Kontakt herzustellen.
Günstig ist ferner eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung in der Form einer elektronischen Schaltungsanordnung mit einer Variante des vorstehend beschriebenen Kondensators und einem elektronischen Bauelement mit zumindest einem Kontaktstift zum elektrisch leitfähigen Kontaktieren des elektronischen Bauelementes, wobei der zumindest eine Kontaktstift in der Ausnehmung und/oder der Öffnung der ersten oder zweiten Kontaktnase befestigt ist.
Dabei kann gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung der zumindest eine Kontaktstift in die Ausnehmung oder Öffnung der ersten oder zweiten Kontaktnase eingepresst sein, insbesondere mit der Ausnehmung oder Öffnung der ersten oder zweiten Kontaktnase kalt verschweißt sein.
Entsprechend vorteilhaft ist ferner eine Variante einer Herstellung einer elektrischen Schaltungsanordnung, wie sie vorstehend beschrieben wurde, wobei das Verfahren durch die folgenden Schritte gekennzeichnet ist:
Bereitstellen einer Variante eines vorstehend beschriebenen Kondensators und eines elektronischen Bauelements mit zumindest einem Kontaktstift zum elektrisch leitfähigen Kontaktieren des elektronischen Bauelementes; und
Verbinden des Kondensators mit dem elektronischen Bauelement, wobei beim Verbinden der zumindest eine Kontaktstift in der Ausnehmung und/oder der Öffnung der ersten oder zweiten Kontaktnase befestigt wird.
Die Erfindung wird anhand der beigefügten Zeichnungen beispielhaft näher erläutert. Es zeigen:
1 ein Blockschaltbild eines Fahrzeugs mit einer elektronischen Schaltungsanordnung sowie einem Kondensator gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
2 eine Draufsicht auf eine elektronische Schaltungsanordnung mit einem Kondensator gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
3 eine Seitenansicht einer elektronischen Schaltungsanordnung mit einem Kondensator gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
4 eine Frontansicht einer elektronischen Schaltungsanordnung mit einem Kondensator gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
5 eine perspektivische Ansicht einer elektronischen Schaltungsanordnung mit einem Kondensator gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
6 ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens zum Herstellen eines Kondensators gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung; und
7 ein Ablaufdiagramm eines Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
In der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden für die in den verschiedenen Figuren dargestellten und ähnlich wirkenden Elemente gleiche oder ähnliche Bezugszeichen verwendet, wobei auf eine wiederholte Beschreibung dieser Elemente verzichtet wird.
1 zeigt ein Blockschaltbild eines Fahrzeugs 100 mit einer elektronischen Schaltung 110 sowie einem Kondensator 120 gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Dabei kann die Schaltungsanordnung eine Komponente eines Zwischenkreises als einer elektronischer Schaltungsanordnung 130 sein, der beispielsweise zur Wandlung einer Gleichspannung einer Fahrzeugbatterie bzw. eines Fahrzeugakkumulators 140 in eine für einen Antriebsmotor 150 des Fahrzeugs 100 nutzbare Wechselspannung wandelt. Dabei kann der Zwischenkreiskondensator 120 zur Glättung bzw. als Energiespeicher zur Lieferung von Energie für kurzzeitige Lastspitzen des Antriebsmotors 150 verwendet werden. Hierzu hat der Kondensator 120 beispielsweise eine Kapazität von 660 µF aufweist und ist als Folienkondensator mit mehreren in einem Gehäuse angeordneten Wicklungen aufgebaut ist, die miteinander verschaltet sind. Um nun große Leistungen in den Kondensator 120 zu laden bzw. aus dem Kondensator zu entnehmen, ist eine stabile Verbindungstechnik erforderlich, um die Anschlüsse bzw. Elektroden 160 des Kondensators 120 mit den Anschlüssen der elektronischen Schaltungsanordnung bzw. einzelnen Anschlüssen von einem oder mehreren elektronischen Bauelementen der Schaltungsanordnung 130 zu verbinden. Hierzu wurden in bisherigen Ansätzen separate Stromschienen verwendet, die manuell durch Schraubverbindungen zwischen die Elektroden 160 des Kondensators 120 und die Kontaktanschlüsse des oder der elektronischen Bauelements/Bauelemente geschaltet werden. Eine solche Lösung hat sich jedoch als nachteilhaft erwiesen, da erstens durch den manuell ausführbaren Schritt des Verschraubens einer separaten Stromschiene ein erhöhter Herstellungsaufwand erforderlich ist und ferner eine solche Verbindung auch fehleranfällig ist, da die Schraubverbindung bei einer Korrosion nicht immer zuverlässig eine elektrische Verbindung zwischen dem Kondensator 120 und dem elektronischen Bauelement der elektronischen Schaltung 110 sicherstellt. Aus diesem Grund wird in der nachfolgenden Beschreibung eine Möglichkeit einer Optimierung von Komponenten für eine solche elektronische Schaltungsanordnung 130 vorgestellt, um einerseits eine einfachere und somit kostengünstigere Montage der elektronischen Schaltungsanordnung und andererseits eine zuverlässigere Funktion der elektrischen Verbdingung zwischen den Komponenten der Schaltungsanordnung zu ermöglichen.
2 zeigt eine Draufsicht auf eine elektronische Schaltungsanordnung 130 mit einem Kondensator 120 gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Die elektronische Schaltungsanordnung umfasst den Kondensator 120 und drei elektronische Bauelemente 200, die vorliegend als IGBT ausgestaltet sind. Die IGBTs dienen einer Spannungswandlung zwischen der Spannung aus dem Fahrzeugakkumulator 140 und der Spannung, die für den Antriebsmotor 150 benötigt wird, und umgekehrt. Die elektronischen Bauelemente 200 sind über Kontaktstifte 210 elektrisch kontaktierbar, die in mehreren Reihen 215 um jedes der elektronischen Bauelemente 200 herum angeordnet ist. Um nun die Kontaktstifte 210 der elektronischen Bauelemente 210 mit den Anschlüssen des Kondensators 120 elektrisch zu verbinden, weist der Kondensator 120 zwei Stromschienen 220a und 220b auf, die voneinander elektrisch isoliert sind. Die Stromschienen 220a und 220b sind an einer gleichen Seite des Kondensators 120 angeordnet und weisen je eine Mehrzahl von Kontaktnasen 230a und 230b auf, die selbst wiederum mehrere in Reihe oder in einer Geraden angeordnete Öffnungen oder Löcher 235 aufweisen. Die Löcher 235 einer ersten 230a der Kontaktnasen 230, die einer ersten 220a der Stromschienen 220 zugeordnet ist, sind dabei zugleich in Reihe mit den Löchern 235 einer zweiten 230b der Kontaktnasen 230 angeordnet, wobei die zweite 230b der Kontaktnasen der zweiten 220b der Stromschienen 220 zugeordnet ist. Die Kontaktnasen 220 erstrecken sich dabei vom Körper des Kondensators 120 weg in Richtung der elektronischen Bauelemente 200, wobei die Kontaktnasen 230a der ersten Stromschiene 220a in Bezug auf eine Längserstreckungsrichtung 240 der Stromschienen 220 seitlich zu den Kontaktnasen 230b der zweiten Stromschiene 220b versetzt angeordnet sind. Dabei sind die Kontaktnasen 230a der ersten Stromschiene in einer anderen Höhe über einer Grundfläche des Kondensators 120 angeordnet, als die Kontaktnasen 230b der zweiten Stromschiene 220b, wie dies noch besser aus den nachfolgenden 3 und 4 ersichtlich ist. Hierdurch kann sichergestellt werden, dass beim Herstellen einer Verbindung zwischen den elektronischen Bauelementen 200 bzw. den Kontaktstiften 210 derselben und den Kontaktnasen 230a bzw. 230b ein Kontaktstift lediglich mit einer der Kontaktnasen 230 verbunden wird, wodurch eine zuverlässige elektrische Isolation der beiden Stromschienen 220 sichergestellt wird. Eine solche elektrisch leitfähige Verbindung zwischen den Kontaktstiften 210 und den betreffenden Kontaktnasen 230a bzw. 230b kann beispielsweise durch ein Einfügen der Kontaktstifte 210 (die beispielsweise in der Form von Pressfit-Kontakten vorliegen) in die Öffnungen 235 der Kontaktnasen 230a bzw. 230b und einem nachfolgenden Verpressen der Kontaktstifte 235 in den Öffnungen zu Kaltschweißverbindungen unter Verwendung eines speziell ausgeformten Werkzeugs durchgeführt werden.
Um eine geringe Stromdichte bei der Kontaktierung der elektrischen Bauelemente 200 sicherzustellen, sollten einerseits möglichst viele Kontaktstifte 210 mit jeder Kontaktnase 230a bzw. 230b verbunden werden. Dabei können jedoch vorteilhafterweise die Öffnungen 235 in den Kontaktnasen 230a und 230b in einem Raster voneinander beabstandet sein, das einem Raster entspricht, in dem die Kontaktstifte 210 an dem elektronischen Bauelement 200 angebracht sind. Diese Kontaktstifte sind beispielsweise bereits bei der Herstellung des elektronischen Bauelementes 200 an diesem integral befestigt. Hierdurch ist eine schnelle und gut kontaktierende Verbindung zwischen den Kontaktstiften 210 und den Kontaktnasen 230 realisierbar. Um weiterhin eine möglichst geringe Stromdichte in den Kontaktnasen 230 zu gewährleisten, kann können auch unterschiedliche Bereiche der elektronischen Bauelemente durch unterschiedliche Kontaktnasen 230 versorgt werden, die entweder der ersten Stromschiene 220a oder der zweiten Stromschiene 220b zugeordnet sind. Beispielsweise kann somit zwischen einer ersten und einer dritten Kontaktnase 230c, die der ersten Stromschiene 220a zugeordnet sind, die zweite Kontaktnase 230b liegen, die der zweiten Stromschiene 220b zugeordnet ist. Durch eine solche Maßnahme kann eine Verteilung des Stromes, der von einer Stromschiene 220 zu einem elektronischen Bauelement 200 fließt, auf mehrere Kontaktnasen 230a bzw. 230c aufgeteilt werden, wodurch die Strombelastung bzw. die Stromdichte in Teilen des Materials der betreffenden Stromschiene 220 reduziert wird. Alternativ kann natürlich auch eine in der 2 nicht näher dargestellte vierte Kontaktnase verwendet werden, die der zweiten Stromschiene 220b zugeordnet ist, und die zwischen zwei Kontaktnasen angeordnet ist, die der ersten Stromschiene 220a zugeordnet sind.
Um nun eine Kontaktierung des Kondensators 120 mit beispielsweise der Energiespeichereinheit 140 oder dem Antriebsmotor gemäß der 1 zu verbinden und über eine solche Verbindung hohe Ströme führen zu können, werden auf der gleichen Seite des Kondensators, an dem auch die Kontaktnasen 230 angeordnet sind, zwei Anschlusslaschen 250a bzw. 250b in einem Randbereich der Stromschienen 220 vorgesehen, die jeweils entweder mit der ersten Stromschiene 220a oder der zweiten Stromschiene 220b verbunden sind. Diese Anschlusslaschen 250 weisen beispielsweise je eine Öffnung zur Befestigung einer Schraubverbindung auf, welche eine Übertragung von hohen Strömen von oder zu dem Kondensator ermöglicht. Für eine gute Isolationseigenschaft zwischen den Stromschienen 220, insbesondere wenn beispielsweise in den Löchern der Anschlusslaschen 250 Schrauben zu befestigen sind, können die Anschlusslaschen 250 einerseits in Längserstreckungsrichtung 240 ebenfalls seitlich zueinander versetzt sein als auch in unterschiedlichen Höhen über einer Grundfläche 300 des Kondensators angeordnet sein, wie dies aus der 3 gut zu entnehmen ist.
Die 3 zeigt dabei eine Seitenansicht einer elektronischen Schaltungsanordnung 130 mit einem Kondensator 120 gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Aus der 3 ist dabei auch zu erkennen, wie sich die erste 230a und zweite 230b Kontaktnase in unterschiedlichen Höhen in Bezug zu einer Grundfläche 300 des Kondensators 120 von diesem weg erstrecken. Auch ist aus der 3 gut zu erkennen, wie sich die Anschlusslaschen 250, die den unterschiedlichen Stromschienen 220a bzw. 220b zugeordnet sind, ebenfalls in unterschiedlichen Höhen in Bezug auf die Grundfläche 300 von dem Kondensator 120 weg erstrecken. Auch kann aus der Darstellung der 3 entnommen werden, wie die Kontaktstifte 210 der elektronischen Bauelemente 200 in einer Reihe (in der 3 hintereinander dargestellt) angeordnet sind und durch die entsprechenden Öffnungen 235 der Kontaktnasen 230a bzw. 230b hindurchgeführt sind.
Analog kann auch aus der Darstellung der 4 sehr gut die Anordnung der den unterschiedlichen Stromschienen 220a bzw. 220b zugeordneten Anschlusslaschen 250a bzw. 250b und der Kontaktnasen 230a bzw. 230b in unterschiedlichen Höhen über der Grundfläche 300 entnommen werden. Die 4 zeigt dabei eine Frontansicht einer elektronischen Schaltungsanordnung 130 mit einem Kondensator 120 gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. In der Darstellung aus der 4 kann auch die Ausformung der Kontaktstifte 210 als Einpressstifte und die Einfügung der Kontaktstifte 210 in die Öffnungen 235 in den Kontaktnasen 230 erkannt werden.
In einem Körper des Kondensators 120 ist eine in der 2 bzw. 3 nicht dargestellte Kapazität, beispielsweise in der Form von mehreren Wickeln bzw. Wicklungen angeordnet. Diese Kapazität kann während der Herstellung des Kondensators so mit einer Vergussmasse vergossen und beispielsweise in einem Gehäuse verbaut werden, dass ein quaderförmiger Block als Kondensatorkörper entsteht, der an einer Seite die beiden Stromschienen 220 mit den Kontaktnasen 230 und den Anschlusslaschen 250 aufweist. Dieser Kondensatorkörper kann durch in der 2 seitlich dargestellte Befestigungslaschen 260 an einem Träger fixiert und somit an diesem im Betrieb gehalten werden.
5 zeigt eine perspektivische Ansicht einer elektronischen Schaltungsanordnung 130 mit einem Kondensator 120 gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Hierbei ist wiederum die räumliche Anordnung der Kontaktnasen 230, der Kontaktstifte 210, der Stromschienen 220 und/oder der Anschlusslaschen 250 zueinander gut zu erkennen.
6 zeigt ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens 600 zum Herstellen eines Kondensators gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Das Verfahren 600 zum Herstellen eines Kondensators gemäß einer vorstehend beschriebenen Variante umfasst einen Schritt des Bereitstellens 610 von zumindest einem kapazitiven Element, einer ersten Stromschiene und einer zweiten Stromschiene, wobei die erste Stromschiene zumindest eine erste Kontaktnase aufweist und die zweite Stromschiene eine zweite Kontaktnase aufweist, wobei die erste und/oder zweite Kontaktnase zumindest eine Ausnehmung und/oder Öffnung zur Aufnahme von zumindest einem Kontaktstift aufweist, um eine elektrisch leitfähige Verbindung zwischen dem Kontaktstift und der ersten und/oder zweiten Kontaktnase herzustellen. Schließlich umfasst das Verfahren einen Schritt des Anordnens 620 des kapazitiven Elementes und die erste und zweite Stromschiene zur Herstellung des Kondensators derart, dass sich die erste und zweite Kontaktnase vom Kondensator weg erstrecken.
7 zeigt ein Ablaufdiagramm eines Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung als Verfahren 700 zum Herstellen einer Variante einer vorstehend beschriebenen elektrischen Schaltungsanordnung. Das Verfahren 700 umfasst einen Schritt des Bereitstellens 710 einer Variante eines vorstehend beschriebenen Kondensators und einer Variante eines elektronischen Bauelements mit zumindest einem Kontaktstift zum elektrisch leitfähigen Kontaktieren des elektronischen Bauelementes. Ferner umfasst das Verfahren einen Schritt des Verbindens 720 des Kondensators mit dem elektronischen Bauelement, wobei beim Verbinden der zumindest eine Kontaktstift in der Ausnehmung und/oder der Öffnung der ersten oder zweiten Kontaktnase befestigt wird.
Die beschriebenen und in den Figuren gezeigten Ausführungsbeispiele sind nur beispielhaft gewählt. Unterschiedliche Ausführungsbeispiele können vollständig oder in Bezug auf einzelne Merkmale miteinander kombiniert werden. Auch kann ein Ausführungsbeispiel durch Merkmale eines weiteren Ausführungsbeispiels ergänzt werden.
Ferner können erfindungsgemäße Verfahrensschritte wiederholt sowie in einer anderen als in der beschriebenen Reihenfolge ausgeführt werden.
Umfasst ein Ausführungsbeispiel eine „und/oder“ Verknüpfung zwischen einem ersten Merkmal und einem zweiten Merkmal, so kann dies so gelesen werden, dass das Ausführungsbeispiel gemäß einer Ausführungsform sowohl das erste Merkmal als auch das zweite Merkmal und gemäß einer weiteren Ausführungsform entweder nur das erste Merkmal oder nur das zweite Merkmal aufweist.
Bezugszeichenliste

100: Fahrzeug
110: elektronisches Bauelement
120: Kondensator, Zwischenkreiskondensator
130: elektronische Schaltungsanordnung
140: Fahrzeugakkumulator
150: Antriebsmotor
160: Elektroden des Kondensators
200: elektronisches Bauelement
210: Kontaktstift
215: Reihenanordnung von Kontaktstiften
220a: erste Stromschiene
220b: zweite Stromschiene
230a: erste Kontaktnase
230b: zweite Kontaktnase
230c: dritte Kontaktnase
235: Öffnung, Ausnehmung
240: Längserstreckungsrichtung der Stromschienen
250: Anschlusslaschen
260: Befestigungslasche
300: Grundfläche des Kondensators
600: Verfahren zum Herstellen des Kondensators
610: Schritt des Bereitstellens
620: Schritt des Anordnens
700: Verfahren zum Herstellen der elektronischen Schaltungsanordnung
710: Schritt des Bereitstellens
720: Schritt des Verbindens

Claims

Kondensator (120) mit einer ersten (220a) und einer zweiten (220b) Stromschiene als Elektroden (160), wobei die erste (220a) und zweite (220b) Stromschiene an einer gleichen Seite an dem Kondensator (120) angeordnet und voneinander elektrisch isoliert sind, wobei die erste Stromschiene (220a) zumindest eine sich vom Kondensator (120) weg erstreckende erste Kontaktnase (230a) aufweist und die zweite Stromschiene (220b) eine sich vom Kondensator (120) weg erstreckende zweite Kontaktnase (230b) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die erste (230a) und/oder zweite (230b) Kontaktnase zumindest eine Ausnehmung und/oder Öffnung (235) zur Aufnahme von zumindest einem Kontaktstift (210) aufweist, um eine elektrisch leitfähige Verbindung zwischen dem Kontaktstift (215) und der ersten (230a) und/oder zweiten (230b) Kontaktnase herzustellen.
Kondensator (120) gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass wobei die erste Kontaktnase (230a) in Bezug zu einer Längserstreckungsrichtung (240) der ersten Stromschiene (220a) seitlich versetzt zur zweiten Kontaktnase (230b) angeordnet ist.
Kondensator (120) gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest die erste (230a) und/oder zweite (230b) Kontaktnase eine Mehrzahl von Öffnungen (235) und/oder Ausnehmungen zur Aufnahme von je einem Kontaktstift (210) aufweist.
Kondensator (120) gemäß Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Mehrzahl von Öffnungen (235) und/oder Ausnehmungen der ersten (230a) und zweiten (230b) Kontaktnase auf einer Geraden (215) angeordnet sind.
Kondensator (120) gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Stromschiene (220a) zumindest eine sich vom Kondensator (120) weg erstreckende dritte Kontaktnase (230c) aufweist und/oder die zweite Stromschiene (220b) eine sich vom Kondensator (120) weg erstreckende vierte Kontaktnase aufweist, wobei die dritte (230c) und/oder vierte Kontaktnase zumindest eine Ausnehmung (235) und/oder Öffnung zur Aufnahme von zumindest einem (210) Kontaktstift aufweist, um eine elektrisch leitfähige Verbindung zwischen dem Kontaktstift (210) und der dritten (230c) und/oder vierten Kontaktnase herzustellen.
Kondensator (120) gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sich die erste (230a) und zweite (230b) Kontaktnase in unterschiedlichen Höhen in Bezug auf eine Grundfläche (300) des Kondensators (120) von diesem weg erstrecken.
Kondensator (120) gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste (220a) und/oder zweite (220b) Stromschiene ferner eine Anschlusslasche (250) aufweist, insbesondere wobei sich die Anschlusslasche (250) in Bezug zu einer Grundfläche (300) des Kondensators (120) in einer anderen Höhe vom Kondensator (120) weg erstreckt, als die erste (230a) und/oder zweite (230b) Kontaktnase.
Kondensator (120) gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die zumindest eine Ausnehmung und/oder Öffnung (235) in der ersten (230a) und zweiten Kontaktnase (230b) in einem Raster angeordnet sind, das einem Raster von Kontaktstiften (210) zumindest eines mit der ersten (230a) und/oder zweiten (230b) Kontaktnase verbindbaren elektronischen Bauelementes (200) entspricht.
Kondensator (120) gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die zumindest eine Ausnehmung und/oder Öffnung (235) in der ersten (230a) und/oder zweiten (230b) Kontaktnase einen Durchmesser aufweist, der ausgebildet ist, um bei einem Einpressen von Kontaktstiften (210) zumindest eines mit der ersten (230a) und/oder zweiten (230b) Kontaktnase verbindbaren elektronischen Bauelementes (200) in die Ausnehmung und/oder Öffnung (235) einen elektrisch leitfähigen Kontakt herzustellen.
Elektronische Schaltungsanordnung (130) mit einem Kondensator (120) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 9 und einem elektronischen Bauelement (110, 200) mit zumindest einem Kontaktstift (210) zum elektrisch leitfähigen Kontaktieren des elektronischen Bauelementes (200), dadurch gekennzeichnet, dass der zumindest eine Kontaktstift (210) in der Ausnehmung und/oder der Öffnung (235) der ersten (230a) oder zweiten (230b) Kontaktnase befestigt ist.
Elektronische Schaltungsanordnung (130) gemäß Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der zumindest eine Kontaktstift (210) in die Ausnehmung oder Öffnung (235) der ersten (230a) oder zweiten (230b) Kontaktnase eingepresst ist, insbesondere mit der Ausnehmung oder Öffnung (235) der ersten (230a) oder zweiten (230b) Kontaktnase kalt verschweißt ist.
Verfahren (600) zum Herstellen eines Kondensators (120) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei das Verfahren (600) durch die folgenden Schritte gekennzeichnet ist: Bereitstellen (610) von zumindest einem kapazitiven Element, einer ersten Stromschiene und einer zweiten Stromschiene, wobei die erste Stromschiene zumindest eine erste Kontaktnase aufweist und die zweite Stromschiene eine zweite Kontaktnase aufweist, wobei die erste und/oder zweite Kontaktnase zumindest eine Ausnehmung und/oder Öffnung zur Aufnahme von zumindest einem Kontaktstift aufweist, um eine elektrisch leitfähige Verbindung zwischen dem Kontaktstift und der ersten und/oder zweiten Kontaktnase herzustellen; und Anordnen (620) des kapazitiven Elementes und die erste und zweite Stromschiene zur Herstellung des Kondensators derart, dass sich die erste und zweite Kontaktnase vom Kondensator weg erstrecken.
Verfahren (700) zum Herstellen einer elektrischen Schaltungsanordnung gemäß Anspruch 10 oder 11, wobei das Verfahren durch die folgenden Schritte gekennzeichnet ist: Bereitstellen (710) eines Kondensators gemäß einem der Ansprüche 1 bis 9 und eines elektronischen Bauelements mit zumindest einem Kontaktstift zum elektrisch leitfähigen Kontaktieren des elektronischen Bauelementes; und Verbinden (720) des Kondensators mit dem elektronischen Bauelement, wobei beim Verbinden der zumindest eine Kontaktstift in der Ausnehmung und/oder der Öffnung der ersten oder zweiten Kontaktnase befestigt wird.