DE102012215653A1 - Leistungselektronikmodul und Verfahren zum sicheren Handhaben eines Leistungselektronikmoduls - Google Patents

Leistungselektronikmodul und Verfahren zum sicheren Handhaben eines Leistungselektronikmoduls Download PDF

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Marco Lederer
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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Leistungselektronikmodul umfassend, – einen Zwischenkreiskondensator, – einen elektrischen Lastanschlussbereich, – eine elektrische Anschlussbuchse, die zur Verbindung mit einem elektrischen Stecker ausgebildet ist, wobei der Stecker ein Riegelelement aufweist, – eine Zwischenkreiskondensatorentladeeinrichtung, die derart ausgebildet ist, dass diese bei Entfernen des Steckers von der Anschlussbuchse ein elektrisches Entladen des Zwischenkreiskondensators bewirkt, und – eine Sperreinrichtung, wobei die Sperreinrichtung ein erstes Sperrelement aufweist, das derartig zum Gehäuseelement angeordnet ist, dass ein Entfernen des Gehäuseelements durch das erste Sperrelement verhindert wird, wobei die Sperreinrichtung ein zweites Sperrelement aufweist, das wenn der Stecker mit der Anschlussbuchse verbunden ist, derartig zum Riegelelement des Steckers angeordnet ist, dass ein Entfernen der Sperreinrichtung, durch eine Bewegung der Sperreinrichtung in axiale Richtung vom Leistungselektronikmodul weg, durch das Riegelelement verhindert wird. Weiterhin betrifft die Erfindung ein Verfahren zum sicheren Handhaben eines Leistungselektronikmoduls. Die Erfindung schafft ein sicher handhabbares Leistungselektronikmodul und gibt ein Verfahren zum sicheren Handhaben eines diesbezüglichen Leistungselektronikmoduls an.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Leistungselektronikmodul und ein Verfahren zum sicheren Handhaben eines Leistungselektronikmoduls.
  • Leistungselektronikmodule weisen mindestens einen Stromrichter auf, mit Hilfe dessen in der Regel Spannungen und Ströme wechsel- oder gleichgerichtet werden können. Leistungselektronikmodule werden, z.B. in der Automobilindustrie, zum Ansteuern von elektrischen Motoren verwendet und wandeln z.B. die Batteriespannung der Batterie des Autos in eine Wechselspannung zur Ansteuerung des Elektromotors, der das Auto antreibt, um.
  • Stromrichter weisen Leistungshalbleiterbauelemente, wie z.B. IGBTs (Insulated Gate Bipolar Transistor), MOSFETs (Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor), Thyristoren oder Dioden auf, die in der Regel z.B. zum Gleichrichten und Wechselrichten von elektrischen Spannungen und Strömen verwendet werden, wobei mehrere Leistungshalbleiterbauelemente zur Realisierung eines Stromrichters, elektrisch miteinander verbunden werden. Die Leistungshalbleiterbauelemente sind dabei im Allgemeinen auf einem Substrat angeordnet, das in der Regel direkt oder indirekt mit einem Kühlkörper verbunden ist.
  • Weiterhin weisen Leistungselektronikmodule jeweilig einen Zwischenkreiskondensator auf, der zum Betrieb des Stromrichters notwendig ist und einen Lastanschlussbereich, der zum elektrischen Verbinden des Leistungselektronikmoduls mit einer. Gleichspannungsquelle (z.B. Batterie, Brennstoffzelle) und/oder einem Elektromotor dient, auf. Der Lastanschlussbereich weist dabei mit dem Stromrichter und/oder mit dem Zwischenkreiskondensator elektrisch verbundene Lastanschlusselemente auf, die mit elektrischen Leitungen, wie z.B. Kabeln, die zu einer Gleichspannungsquelle oder zu einem Elektromotor führen, elektrisch verbunden werden.
  • Wenn z.B. zu Anschluss- Reparatur- oder Wartungszwecken der Lastanschlussbereich geöffnet werden muss, muss sichergestellt sein, dass die über dem Zwischenkreiskondensator anliegende elektrische Spannung auf einen für Menschen ungefährlichen Wert gesunken ist. Da der Zwischenkreiskondensator über eine relativ große Kapazität verfügt, kann es nach dem elektrischen Abtrennen des Leistungselektronikmoduls von der Gleichspannungsquelle, relativ lange dauern, bis sich der Zwischenkreiskondensator soweit entladen hat, dass die über ihm anliegende elektrische Spannung auf einen für Menschen ungefährlichen Wert gesunken ist. Erst danach darf der Lastanschlussbereich geöffnet werden.
  • Es ist Aufgabe der Erfindung ein sicher handhabbares Leistungselektronikmodul zu schaffen und ein Verfahren zum sicheren Handhaben eines diesbezüglichen Leistungselektronikmodul anzugeben.
  • Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Leistungselektronikmodul umfassend,
    • – einen Stromrichter mit Leitungshalbleiterbauelementen,
    • – einen mit dem Stromrichter elektrisch verbundenen Zwischenkreiskondensator,
    • – einen, durch Entfernen eines Gehäuseelements des Leistungselektronikmoduls von außen zugänglichen, elektrischen Lastanschlussbereich,
    • – eine in axiale Richtung des Leistungselektronikmoduls von einem Gehäusehauptelement des Leistungselektronikmoduls hervorstehende elektrische Anschlussbuchse, die zur Verbindung mit einem elektrischen Stecker ausgebildet ist, wobei der Stecker ein lateral hervorstehendes Riegelelement aufweist,
    • – eine Zwischenkreiskondensatorentladeeinrichtung, die derart ausgebildet ist, dass diese bei Entfernen des Steckers von der Anschlussbuchse, ein elektrisches Entladen des Zwischenkreiskondensators bewirkt, und
    • – eine Sperreinrichtung, wobei die Sperreinrichtung ein erstes Sperrelement aufweist, das derartig zum Gehäuseelement angeordnet ist, dass ein Entfernen des Gehäuseelements durch das erste Sperrelement verhindert wird, wobei die Sperreinrichtung ein zweites Sperrelement aufweist, das wenn der Stecker mit der Anschlussbuchse verbunden ist, derartig zum Riegelelement des Steckers angeordnet ist, dass ein Entfernen der Sperreinrichtung, durch eine Bewegung der Sperreinrichtung in axiale Richtung vom Leistungselektronikmodul weg, durch das Riegelelement verhindert wird.
  • Weiterhin wird diese Aufgabe gelöst durch ein Verfahren zum sicheren Handhaben eines diesbezüglichen Leistungselektronikmoduls mit folgenden Verfahrensschritten:
    • a) Entfernen des Steckers von der Anschlussbuchse,
    • b) Entfernen der Sperreinrichtung vom Leistungselektronikmodul, und
    • c) Entfernen des Gehäuseelements vom Leistungselektronikmodul.
  • Vorteilhafte Ausbildungen des Verfahrens ergeben sich analog zu vorteilhaften Ausbildungen des Leistungselektronikmoduls und umgekehrt.
  • Vorteilhafte Ausbildungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.
  • Es erweist sich als vorteilhaft, wenn die Zwischenkreiskondensatorentladeeinrichtung eine Auswerteeinheit aufweist, die zur Erzeugung eines Entladesignals, wenn ein vom Stecker über die Anschlussbuchse zur Auswerteeinheit fließender Auswertestrom einen Grenzwert unterschreitet, ausgebildet ist, und
    dass die Zwischenkreiskondensatorentladeeinrichtung eine Endladeeinrichtung aufweist, die zur Entladung des Zwischenkreiskondensators bei Empfang des Entladesignals ausgebildet ist. Hierdurch wird zuverlässig sichergestellt, dass in kurzer Zeit der Zwischenkreiskondensator zum überwiegenden Teil entladen ist und somit die von ihm erzeugte elektrische Spannung schnell auf einen für Menschen ungefährlichen Wert gesunken ist.
  • Weiterhin erweist es sich als vorteilhaft, wenn das Gehäuseelement mittels einer Schraube mit dem Gehäusehauptelement des Leistungselektronikmoduls verbunden ist, wobei das Entfernen des Gehäuseelements durch das erste Sperrelement verhindert wird, indem das erste Sperrelement die Schraube abdeckt, so dass diese von außen nicht entfernbar ist. Durch diese Maßnahme wird zuverlässig ein Entfernen des Gehäuseelements verhindert.
  • Weiterhin erweist es sich als vorteilhaft, wenn das zweite Sperrelement, wenn der Stecker mit der Anschlussbuchse verbunden ist, zwischen dem Riegelelement des Steckers und dem Gehäusehauptelement des Leistungselektronikmoduls angeordnet ist. Durch diese Maßnahme wird zuverlässig ein Entfernen der Sperreinrichtung verhindert.
  • Ferner erweist es sich als vorteilhaft, wenn die Sperreinrichtung über ein Verbindungmittel mit dem Gehäusehauptelement des Leistungselektronikmoduls verbunden ist, da hierdurch eine sichere robuste mechanische Fixierung der Sperreinrichtung am Leistungselektronikmodul sichergestellt ist.
  • Weiterhin erweist es sich als vorteilhaft, wenn das Verbindungsmittel als Schraube ausgebildet ist, da eine Schraube eine zuverlässige Fixierung der Sperreinrichtung am Leistungselektronikmodul sicherstellt.
  • Ferner erweist es sich als vorteilhaft, wenn die Sperreinrichtung eine Ausnehmung aufweist, in die ein in axiale Richtung des Leistungselektronikmoduls von dem Gehäusehauptelement des Leistungselektronikmoduls wegstehendes, mit dem Gehäusehauptelement verbundenes Haltelement eingreift, da hierdurch die Durchführung einer, in einer lateralen Richtung verlaufenden Bewegung der Sperreinrichtung zuverlässig verhindert wird.
  • Weiterhin erweist sich ein Leistungselektronikmodulsystem, das das erfindungsgemäße Leistungselektronikmodul und einen mit der elektrischen Anschlussbuchse des Leistungselektronikmoduls verbundenen Stecker aufweist, als vorteilhaft.
  • Ferner erweist es sich ein Elektrofahrzeug, das mit einem Elektromotor angetrieben wird und zur Ansteuerung des Elektromotors ein diesbezügliches Leistungselektronikmodulsystem aufweist, als vorteilhaft.
  • Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Figuren dargestellt und wird im Folgenden näher erläutert. Dabei zeigen:
  • 1 ein erfindungsgemäßes Leistungselektronikmodul und ein, auf eine Anschlussbuchse des Leistungselektronikmoduls, aufgesteckter Stecker in Form einer schematisierten perspektivischen Darstellung,
  • 2 ein erfindungsgemäßes Leistungselektronikmodul in Form einer schematisierten perspektivischen Darstellung nach Durchführung eines ersten Verfahrensschritts zum sicheren Handhaben eines Leistungselektronikmoduls,
  • 3 ein erfindungsgemäßes Leistungselektronikmodul in Form einer schematisierten perspektivischen Darstellung nach Durchführung eines weiteren Verfahrensschritts zum sicheren Handhaben eines Leistungselektronikmoduls,
  • 4 ein erfindungsgemäßes Leistungselektronikmodul in Form einer schematisierten perspektivischen Darstellung nach Durchführung eines weiteren Verfahrensschritts zum sicheren Handhaben eines Leistungselektronikmoduls,
  • 5 ein erfindungsgemäßes Leistungselektronikmodul in Form einer schematisierten perspektivischen Darstellung nach Durchführung eines weiteren Verfahrensschritts zum sicheren Handhaben eines Leistungselektronikmoduls,
  • 6 ein erfindungsgemäßes Leistungselektronikmodul in Form einer schematisierten perspektivischen Darstellung nach Durchführung eines weiteren Verfahrensschritts zum sicheren Handhaben eines Leistungselektronikmoduls,
  • 7 eine zu 1 zugehörige Detailansicht,
  • 8 eine elektrisches Schaltbild der zum Verständnis der Erfindung wesentlichen Elemente eines erfindungsgemäßen Leistungselektronikmoduls.
  • In 1 ist ein erfindungsgemäßes Leistungselektronikmodul 1 und ein, auf eine Anschlussbuchse 11 des Leistungselektronikmoduls 1, aufgesteckter Stecker 12, in Form einer schematisierten perspektivischen Darstellung, dargestellt. In 7 ist eine zu 1 zugehörige Detailansicht und in 8 ein elektrisches Schaltbild der zum Verständnis der Erfindung wesentlichen Elemente des erfindungsgemäßen Leistungselektronikmoduls 1 dargestellt.
  • Das erfindungsgemäße Leistungselektronikmodul 1 weist einen Stromrichter 24 mit Leitungshalbleiterbauelementen auf. Die Leistungshalbleiterbauelemente liegen beim Ausführungsbeispiel in Form von IGBTs 110 und Dioden 120 vor. Die Leistungshalbleiterbauelemente sind im Rahmen des Ausführungsbeispiels zu einem Wechselrichter verschalten, der die Zwischenkreisspannung Ud zu einer dreiphasigen elektrischen Spannung wechselrichtet, so das modulausgangseitig über Lastanschlusselemente 32 des Leistungselektronikmodul 1 die drei Wechselströme I1, I2 und I3 zu einem, z.B. an das Leistungselektronikmodul 1 angeschlossenen Elektromotor (nicht dargestellt) zur Energieversorgung des Elektromotors fließen. Im Rahmen des Ausführungsbeispiels weist das Leistungselektronikmodul 1 gleichspannungsseitig ein erstes Lastanschlusselement 33 und ein zweites Lastanschlusselement 34 auf. Die Lastanschlusselemente 33 und Lastanschlusselemente 34 sind mit einem Zwischenkreiskondensator 26 und mit dem Stromrichter 24 elektrisch verbunden. Die Lastanschlusselemente 33 und 34 dienen zum Anschluss einer Gleichspannungsquelle (z.B. Batterie, Brennstoffzelle (nicht dargestellt)), die die zum Betrieb des Elektromotors notwendige elektrische Energie liefert. Durch die Lastanschlusselemente fließen die zum Betrieb des Elektromotors notwendigen Lastströme, welche in der Regel eine hohe Stromstärke aufweisen. Es sei an dieser Stelle angemerkt, dass selbstverständlich, bei entsprechender Ansteuerung des Stromrichters 24, auch elektrische Energie vom Elektromotor zur Gleichspannungsquelle fließen kann.
  • Weiterhin weist das Leistungselektronikmodul 1, einen durch Entfernen eines Gehäuseelements 2 des Leistungselektronikmoduls 1 von außen zugänglichen elektrischen Lastanschlussbereich 22 auf. Der Lastanschlussbereich 22 weist die mit dem Stromrichter 24 und/oder dem Zwischenkreiskondensator 26 elektrisch verbundene Lastanschlusselemente 32, 33 und 34 auf, an die elektrische Leitungen, wie z.B. Lastkabel, die zu der Gleichspannungsquelle oder zu dem Elektromotor führen, angeschlossen werden. In 1 ist der Übersichtlichkeit halber nur ein solches Lastkabel mit dem Bezugszeichen 15 bezeichnet. Die Lastkabel werden im Rahmen des Ausführungsbeispiels über eine jeweilige Durchführung 20 in den Lastanschlussbereich 22 durchgeführt und im Lastanschlussbereich 22 mit den Lastanschlusselementen 32, 33 und 34 elektrisch leitend verbunden.
  • Beim Ausführungsbeispiel wird der Lastanschlussbereich 22 von vier Seitenwänden eines Gehäusehauptelements 35 des Leistungselektronikmodul 1, einer Trennwand 23 (siehe 6) und dem Gehäuseelement 2 vollständig umschlossen. Das Gehäuseelement 2 ist entfernbar und liegt beim Ausführungsbeispiel in Form einer, ein Gehäuseteil des Leistungselektronikmoduls 1 ausbildenden, Abdeckplatte vor. Das Gehäuseelement 2 ist über Schrauben 3 mit dem Gehäusehauptelement 35 verbunden, wobei der Übersichtlichkeit halber in 1 nur eine Schraube mit einem Bezugszeichen versehen ist. Beim Ausführungsbeispiel wird das Gehäuseelement 2 vom Leistungselektronikmodul entfernt, indem die Schrauben 3 herausgeschraubt werden und anschließend das Gehäuseelement 2 abgenommen wird. Der Lastanschlussbereich 22 ist dann von außen zugänglich und die Lastkabel 15 können z.B. mit den jeweilig zugeordneten Lastanschlusselementen im Lastanschlussbereich 22 elektrisch verbunden werden.
  • Es sei an dieser Stelle angemerkt, dass in den 1 bis 7 das Leistungselektronikmodul 1 auf dem Kopf liegend dargestellt ist, d.h. die eigentliche im Betrieb vorgesehene Unterseite des Leistungselektronikmoduls 1 bildet in den 1 bis 7 die Oberseite des Leistungselektronikmoduls 1.
  • Der Stromrichter 24 ist im Rahmen des Ausführungsbeispiels in einem Stromrichterbereich 5 angeordnet und aus der in den 1 bis 7 dargestellten Perspektive nicht sichtbar. Der Stromrichter 24 wird von Kühlkanälen 18 gekühlt, die mit einem Kühlflüssigkeitseintrittsanschluss 17a und einem Kühlflüssigkeitsaustrittsanschluss 17b verbunden sind.
  • Der Zwischenkreiskondensator 26 ist im Rahmen des Ausführungsbeispiels in einem Kondensatorbereich 21 angeordnet und aus der in den 1 bis 7 dargestellten Perspektive nicht sichtbar.
  • Weiterhin weist das Leistungselektronikmodul 1 eine in axiale Richtung X des Leistungselektronikmoduls 1 von dem Gehäusehauptelement 35 des Leistungselektronikmoduls 1 hervorstehende elektrische Anschlussbuchse 11, die zur Verbindung mit einem elektrischen Stecker 12 ausgebildet ist, auf, wobei der Stecker 12 ein lateral, d.h. in Y-Richtung und/oder in Z-Richtung hervorstehendes Riegelelement 14 aufweist. Beim Ausführungsbeispiel ist das Riegelelement 14 u-förmig ausgebildet und steht in Y-Richtung hervor. Der Stecker 12 ist in axialer Richtung X des Leistungselektronikmodul 1 auf die Anschlussbuchse 11 aufgesteckt.
  • Das an den Stecker 12 angeschlossene mehradrige Steuerkabel ist in den Figuren der Übersichtlichkeit halber nicht dargestellt. Der Stecker 12 bzw. das mehradrige Steuerkabel dient beim Ausführungsbeispiel zur elektrischen Verbindung des Leistungselektronikmodul 1 mit einer nicht dargestellten Steuereinrichtung, die zur Steuerung des Leistungselektronikmodul 1 ausgebildet ist. Der Stecker 12 weist beim Ausführungsbeispiel eine Steckerbefestigungseinrichtung 13 auf, mittels derer der Stecker 12 an der Anschlussbuchse 11 befestigt werden kann.
  • Ferner weist das Leistungselektronikmodul 1 eine Zwischenkreiskondensatorentladeeinrichtung 28 auf, die bei Entfernen des Steckers 12 von der Anschlussbuchse 11, genauer ausgedrückt, bei Abziehen des Steckers 12 von der Anschlussbuchse 11, eine elektrische Entladung des Zwischenkreiskondensators 26 bewirkt. Die Zwischenkreiskondensatorentladeeinrichtung 28 weist hierzu eine Auswerteeinheit 27 auf, die einen vom Stecker 12 über die Anschlussbuchse 11 zur Auswerteeinheit 27 fließenden Auswertestrom Ia auf Unterschreitung eines Grenzwerts überwacht und wenn der Auswertestrom Ia den Grenzwert unterschreitet ein Entladesignals S erzeugt und an eine Endladeeinrichtung 36 ausgibt. Wenn die Entladeeinrichtung 36 das Entladesignal S empfängt wird von ihr eine Entladung des Zwischenkreiskondensators 26 durchgeführt. Die Entladeeinrichtung 36 weist hierzu vorzugsweise einen elektrischen Widerstand 25 und einen Leistungshalbleiterschalter 29 auf. Wenn der Leistungshalbleiterschalter 29 (z.B. IGBT) das Entladesignal S an seinem Steuereingang G empfängt, schaltet dieser ein und der elektrische Widerstand 25 ist elektrisch parallel zum Zwischenkreiskondensators 26 geschaltet, wodurch beim Ausführungsbeispiel eine schnelle Entladung des Zwischenkreiskondensators 26 bewirkt wird. Vorzugsweise weist dabei der ohmsche Wert des Widerstands in Relation zur Kapazität des Zwischenkreiskondensators 26 einen derartigen Wert auf, dass beim Entladen des Zwischenkreiskondensators 26, die Zwischenkreisspannung Ud (die Gleichspannungsquelle ist dabei mit dem Leistungselektronikmodul nicht elektrisch verbunden), innerhalb von weniger als 10 Sekunden, insbesondere innerhalb von weniger als 5 Sekunden auf einen Wert unterhalb von 60 V sinkt.
  • Weiterhin weist das Leistungselektronikmodul 1 eine Sperreinrichtung 4 auf, die im Rahmen des Ausführungsbeispiels ein erstes Sperrelement 6, ein zweites Sperrelement 8 und ein Verbindungselement 7, dass das erste und das zweite Sperrelement 6 und 8 miteinander verbindet, aufweist. Beim Ausführungsbeispiel ist das Verbindungselement 7 mehrfach in einem Wickel von 90° gebogen und weist eine Öffnung 9 zur Durchführung eines Lastkabels auf.
  • Das erstes Sperrelement 6 ist derartig zum Gehäuseelement 2 angeordnet ist, dass ein Entfernen des Gehäuseelements 2 durch das erste Sperrelement 6 verhindert wird. Beim Ausführungsbeispiel ist das Gehäuseelement 2 mittels Schrauben 3 mit dem Gehäusehauptelement 35 des Leistungselektronikmoduls 1 verbunden, wobei das Entfernen des Gehäuseelements 2 durch das erste Sperrelement 6 verhindert wird, indem das erste Sperrelement 2 die Schraube 3‘ (siehe 4), welche das Gehäuseelement 2 mit dem Gehäusehauptelement 35 verbindet, abdeckt, so dass die Schraube 3‘ von außen nicht entfernbar bzw. genauer ausgedrückt, nicht herausschraubbar ist.
  • Das zweite Sperrelement 8 ist, wenn der Stecker 12 mit der Anschlussbuchse 11 verbunden ist, derartig zum Riegelelement 14 des Steckers 12 angeordnet, dass ein Entfernen der Sperreinrichtung 4, durch eine Bewegung der Sperreinrichtung 4 in axiale Richtung X vom Leistungselektronikmodul 1 weg, durch das Riegelelement 14 verhindert wird. Beim Ausführungsbeispiel wird dies dadurch erreichet, dass, wenn der Stecker 12 mit der Anschlussbuchse 11 verbunden ist, das zweite Sperrelement 8 zwischen dem Riegelelement 14 des Steckers 12 und dem Gehäusehauptelement 35 des Leistungselektronikmoduls 1 angeordnet ist.
  • Vorzugsweise ist zur Fixierung der Sperreinrichtung 14 am Leistungselektronikmodul 1, die Sperreinrichtung 14 über ein Verbindungmittel 19 mit dem Gehäusehauptelement 14 verbunden, wobei beim Ausführungsbespiel, das Verbindungmittel 19 in Form einer Schraube 19 vorliegt. Die Sperreinrichtung 14 weist vorzugsweise eine Ausnehmung 30 auf, in die ein in axiale Richtung X vom Gehäusehauptelement 14 wegstehendes, mit dem Gehäusehauptelement 14 verbundenes Haltelement 31 eingreift. Das Haltelement 31 ist beim Ausführungsbeispiel in Form eines Stifts und die Ausnehmung 30 in Form eines Lochs ausgebildet. Das Halteelement 31 verhindert zuverlässig, wenn das Verbindungmittel 19 entfernt ist, d.h. beim Ausführungsbeispiel die Schraube 19 herausgeschraubt ist, die Durchführung einer, in einer lateralen Richtung verlaufenden, Bewegung der Sperreinrichtung 14. Die Sperreinrichtung 14 kann solchermaßen beim Ausführungsbeispiel nur in axiale Richtung X vom Leistungselektronikmodul 1 weg, bewegt werden.
  • Das Leistungselektronikmodul 1 bildet zusammen mit dem mit der elektrischen Anschlussbuchse 11 des Leistungselektronikmoduls 1 verbundenen Stecker 12 ein Leistungselektronikmodulsystem. Das Leistungselektronikmodulsystem kann z.B. zur Ansteuerung eines Elektromotors, der ein Elektrofahrzeug antreibt, verwendet werden. Das Elektrofahrzeug kann z.B. als Auto, LKW, Fahrrad, Schiff oder U-Boot ausgebildet sein. Selbstverständlich kann die Erfindung aber auch bei beliebigen anderen Anwendungen, insbesondere auch bei Anwendungen, die nicht der Automobilindustrie zugehören, angewendet werden.
  • Im Folgenden wird im Rahmen des Ausführungsbeispiels ein Verfahren zum sicheren Handhaben des erfindungsgemäßen Leistungselektronikmoduls 1 beschrieben. In 2 ist das Leistungselektronikmodul 1 nach Durchführung eines ersten Verfahrensschritts dargestellt. In dem Verfahrensschritt erfolgt ein Entfernen des Steckers 12 von der Anschlussbuchse 11 des Leistungselektronikmoduls 1. Das Entfernen des Steckers 12 von der Anschlussbuchse 11 wird von der Zwischenkreiskondensatorentladeeinrichtung 28 detektiert, die daraufhin ein Entladen des Zwischenkreiskondensators 26 durchführt.
  • In 3 ist das Leistungselektronikmodul 1 nach Durchführung eines weiteren, im Rahmen des Ausführungsbeispiels, durchgeführten Verfahrensschritts dargestellt. In dem Verfahrensschritt erfolgt ein Entfernen des Verbindungmittels 19 mit dem die Sperreinrichtung 4 mit dem Gehäusehauptelement 35 des Leistungselektronikmoduls 1 verbunden ist. Beim Ausführungsbeispiel geschieht dies durch Herausdrehen der Schraube 19.
  • In 4 ist das Leistungselektronikmodul 1 nach Durchführung eines weiteren Verfahrensschritts dargestellt. In dem Verfahrensschritt erfolgt ein Entfernen der Sperreinrichtung 4 vom Leistungselektronikmodul 1. Beim Ausführungsbeispiel wird hierzu die Sperreinrichtung 4 in axialer Richtung X vom Leistungselektronikmodul 1 weg bewegt. Nach dem Entfernen Sperreinrichtung 4 wird die Schraube 3‘ nicht mehr vom ersten Sperrelement 6 der Sperreinrichtung 4 abgedeckt, so dass jetzt die Schraube 3‘ von außen durch Herausdrehen entfernbar ist.
  • In 6 ist das Leistungselektronikmodul 1 nach Durchführung eines weiteren Verfahrensschritts dargestellt. In dem Verfahrensschritt erfolgt dabei ein Entfernen des Gehäuseelements 2 vom Leistungselektronikmodul 1. Beim Ausführungsbeispiel erfolgt das Entfernen des Gehäuseelements 2 vom Leistungselektronikmodul 1 in zwei Teilverfahrensschritten, wobei in einem ersten Teilverfahrensschritt, die Schrauben 3 (einschließlich der Schraube 3‘, die eine der Schrauben 3 ist) mit denen das Gehäuseelement 2 mit dem Gehäusehauptelement 35 des Leistungselektronikmoduls 1 verbunden ist, durch Herausdrehen der Schrauben 3 entfernt werden (siehe 5) und in einem zweiten Teilverfahrensschritt das Gehäuseelement 2 vom Leistungselektronikmodul 1 abgenommen wird und solchermaßen der Lastanschlussbereich 22 und damit, die Lastanschlusselemente 32, 33 und 34, von außen, z.B. für Anschluss-, Reparatur- oder Wartungszwecke, zugänglich werden.
  • Die Zeitdauer, die infolge der Sperreinrichtung 4 für das Entfernen des Gehäuseelements 1, seit dem Entfernen des Steckers 12 von der Anschlussbuchse 11, benötigt wird, ist dabei selbst wenn im Vorfeld schon alle Schrauben 3 bis auf die Schraube 3‘ entfernt wurden, so groß, dass der Zwischenkreiskondensator 26 so weit entladen ist, dass die über ihm anliegende Zwischenkreisspannung Ud auf einen für Menschen ungefährlichen Wert gesunken ist.

Claims (10)

  1. Leistungselektronikmodul umfassend, – einen Stromrichter (24) mit Leitungshalbleiterbauelementen (110, 120), – einen mit dem Stromrichter (24) elektrisch verbundenen Zwischenkreiskondensator (26), – einen, durch Entfernen eines Gehäuseelements (2) des Leistungselektronikmoduls (1) von außen zugänglichen, elektrischen Lastanschlussbereich (22), – eine in axiale Richtung (X) des Leistungselektronikmoduls von einem Gehäusehauptelement (35) des Leistungselektronikmoduls (1) hervorstehende elektrische Anschlussbuchse (11), die zur Verbindung mit einem elektrischen Stecker (12) ausgebildet ist, wobei der Stecker (12) ein lateral hervorstehendes Riegelelement (14) aufweist, – eine Zwischenkreiskondensatorentladeeinrichtung (28), die derart ausgebildet ist, dass diese bei Entfernen des Steckers (12) von der Anschlussbuchse (11), ein elektrisches Entladen des Zwischenkreiskondensators (26) bewirkt, und – eine Sperreinrichtung (4), wobei die Sperreinrichtung (4) ein erstes Sperrelement (6) aufweist, das derartig zum Gehäuseelement (2) angeordnet ist, dass ein Entfernen des Gehäuseelements (2) durch das erste Sperrelement (6) verhindert wird, wobei die Sperreinrichtung (4) ein zweites Sperrelement (8) aufweist, das wenn der Stecker (12) mit der Anschlussbuchse (11) verbunden ist, derartig zum Riegelelement (14) des Steckers (12) angeordnet ist, dass ein Entfernen der Sperreinrichtung (4), durch eine Bewegung der Sperreinrichtung (4) in axiale Richtung (X) vom Leistungselektronikmodul (1) weg, durch das Riegelelement (14) verhindert wird.
  2. Leistungselektronikmodul nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Zwischenkreiskondensatorentladeeinrichtung (28) eine Auswerteeinheit (27) aufweist, die zur Erzeugung eines Entladesignals (S), wenn ein vom Stecker (12) über die Anschlussbuchse (11) zur Auswerteeinheit (27) fließender Auswertestrom (Ia) einen Grenzwert unterschreitet, ausgebildet ist, und dass die Zwischenkreiskondensatorentladeeinrichtung (28) eine Endladeeinrichtung (36) aufweist, die zur Entladung des Zwischenkreiskondensators (26) bei Empfang des Entladesignals (S) ausgebildet ist.
  3. Leistungselektronikmodul nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuseelement (2) mittels einer Schraube (3‘) mit dem Gehäusehauptelement (35) des Leistungselektronikmoduls (1) verbunden ist, wobei das Entfernen des Gehäuseelements (2) durch das erste Sperrelement (6) verhindert wird, indem das erste Sperrelement (6) die Schraube (3‘) abdeckt, so dass diese von außen nicht entfernbar ist.
  4. Leistungselektronikmodul nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das zweites Sperrelement (8), wenn der Stecker (12) mit der Anschlussbuchse (11) verbunden ist, zwischen dem Riegelelement (14) des Steckers (12) und dem Gehäusehauptelement (35) des Leistungselektronikmoduls (1) angeordnet ist.
  5. Leistungselektronikmodul nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Sperreinrichtung (4) über ein Verbindungmittel (19) mit dem Gehäusehauptelement (35) des Leistungselektronikmoduls (1) verbunden ist.
  6. Leistungselektronikmodul nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Verbindungsmittel (19) als Schraube ausgebildet ist.
  7. Leistungselektronikmodul nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Sperreinrichtung (4) eine Ausnehmung (30) aufweist, in die ein in axiale Richtung (X) des Leistungselektronikmoduls (1) von dem Gehäusehauptelement (35) des Leistungselektronikmoduls (1) wegstehendes, mit dem Gehäusehauptelement (35) verbundenes Haltelement (9) eingreift.
  8. Leistungselektronikmodulsystem, wobei das Leistungselektronikmodulsystem ein Leistungselektronikmodul (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche und einen mit der elektrischen Anschlussbuchse (11) des Leistungselektronikmoduls (1) verbundenen Stecker (12) aufweist.
  9. Elektrofahrzeug, wobei das Elektrofahrzeug mit einem Elektromotor angetrieben wird und zur Ansteuerung des Elektromotors ein Leistungselektronikmodulsystem nach Anspruch 8 aufweist.
  10. Verfahren zum sicheren Handhaben eines Leistungselektronikmoduls (1), das nach einem der Ansprüche 1 bis 7 ausgebildet ist, mit folgenden Verfahrensschritten: a) Entfernen des Steckers (12) von der Anschlussbuchse (11), b) Entfernen der Sperreinrichtung (4) vom Leistungselektronikmodul (1), und c) Entfernen des Gehäuseelements (2) vom Leistungselektronikmodul (1).
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