DE102013201470A1 - N-phase inverter and N-phase electric machine integrated vehicle, has phase conductors connected with electrical leading conductor system, which is electrically isolated from phase conductors and parallely arranged to phase conductors - Google Patents

N-phase inverter and N-phase electric machine integrated vehicle, has phase conductors connected with electrical leading conductor system, which is electrically isolated from phase conductors and parallely arranged to phase conductors Download PDF

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Abstract

The vehicle has phase conductors connected with an electrical leading conductor system (5). The conductor system is electrically isolated from the phase conductors and parallely arranged to the phase conductors. The conductor system comprises first and second electrical attachments. The electrical attachments are carried-out within a housing (1a) of an inverter (1) and a housing (3a) of an electric machine (3). Two ground connection points are electrically conductively connected with housing of the inverter and the housing of the electric machine.

Description

Die Erfindung betrifft ein Fahrzeug mit einem N-phasigen Inverter und mit einer N-phasigen elektrischen Maschine, wobei jede Phase des Inverters einer bestimmten Phase der elektrischen Maschine zugeordnet und über einen Phasenleiter mit dieser elektrisch verbunden ist.The invention relates to a vehicle with an N-phase inverter and with an N-phase electric machine, wherein each phase of the inverter associated with a specific phase of the electrical machine and is electrically connected via a phase conductor.

In der Antriebstechnik für Automobile kommen vermehrt elektrische Maschinen zum Einsatz, die von leistungselektronischen Baueinheiten, die als Inverter, Wechselrichter oder Antriebselektronik bezeichnet werden, mit elektrischer Leistung gespeist werden. Dabei werden in einem Fahrzeug immer mehr elektrische und elektronische Komponenten in einem kleinen Bauraum konzentriert.In drive technology for automobiles, more and more electrical machines are being used, which are supplied with electrical power by power-electronic components, which are referred to as inverters, inverters or drive electronics. In this case, more and more electrical and electronic components are concentrated in a small space in a vehicle.

Bedingt durch die hohen Taktfrequenzen des Inverters, die sich im hohen Niederfrequenzbereich, d. h. bis zu 100 kHz, bewegt, kommt es zu hochfrequenten Störungen, die sich durch Oberwellen der sinusförmigen Grundwelle der Phasenströme und durch die Flankensteilheit der Schaltsignale durch den Inverter ergeben. Im Frequenzspektrum befinden sich diese Störungen im Bereich > 1 MHz. Diese Störungen breiten sich als Spannungs- bzw. Stromschwankungen über die Phasenleiter in Form von Parasitärkapazitäten, d. h. kapazitiver Kopplung, und Streuinduktivitäten, d. h. induktiver Kopplung, mitunter im gesamten Fahrzeug aus und können andere Fahrzeugkomponenten wie z. B. ein Radioempfangsgerät stören. Nach dem Stand der Technik können als Maßnahme gegen die Störsignale die elektrische Maschine und der Inverter über eine Erdungslitze geerdet werden, siehe etwa EP 2514078 A1 .Due to the high clock frequencies of the inverter, which moves in the high low-frequency range, ie up to 100 kHz, there are high-frequency disturbances, which result from harmonics of the sinusoidal fundamental of the phase currents and by the edge steepness of the switching signals through the inverter. In the frequency spectrum these disturbances are in the range> 1 MHz. These disturbances spread as voltage or current fluctuations over the phase conductors in the form of parasitic capacitances, ie capacitive coupling, and stray inductances, ie inductive coupling, sometimes in the entire vehicle and can other vehicle components such. B. disturb a radio receiver. According to the state of the art, the electrical machine and the inverter can be earthed via a grounding wire as a measure against the interference signals, see, for example EP 2514078 A1 ,

Es ist eine Aufgabe der Erfindung, ein verbessertes Fahrzeug mit einem N-phasigen Inverter und mit einer N-phasigen elektrischen Maschine zu beschreiben.It is an object of the invention to describe an improved vehicle with an N-phase inverter and with an N-phase electric machine.

Gelöst wird diese Aufgabe durch ein Fahrzeug gemäß Anspruch 1. Vorteilhafte Ausführungsformen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.This object is achieved by a vehicle according to claim 1. Advantageous embodiments and modifications of the invention will become apparent from the dependent claims.

Erfindungsgemäß ist den Phasenleitern ein elektrisch leitendes Leitersystem zugeordnet, das Leitersystem ist von den Phasenleitern elektrisch isoliert angeordnet und das Leitersystem ist im Wesentlichen parallel zu den Phasenleitern angeordnet.According to the invention, the phase conductors are assigned an electrically conductive conductor system, the conductor system is arranged in an electrically insulated manner by the phase conductors, and the conductor system is arranged essentially parallel to the phase conductors.

Dies bedeutet, dass das Leitersystem im Wesentlichen zusammen mit den Phasenleitern verlegt ist. Als Effekt resultiert daraus, dass die Impedanz für Störströme im Fahrzeug minimal ist und der Spannungsabfall der Störspannung minimiert wird. Die minimierte Impedanz resultiert daraus, dass Störströme aus physikalischen Gründen – hier ist auf das Grundprinzip verwiesen, dass sich Strom vom höheren Potential zum niedrigeren Potential ausbreitet, – die Eigenschaft aufweisen, einen elektrischen Störstromkreis von der Störquelle zu einer Senke hin zu schließen. Hier fungiert der Inverter als Quelle und als Senke.This means that the conductor system is laid essentially together with the phase conductors. The effect of this is that the impedance for interference currents in the vehicle is minimal and the voltage drop of the interference voltage is minimized. The minimized impedance results from the fact that interference currents for physical reasons - here refers to the basic principle that propagates current from higher potential to lower potential, - have the property to close an electrical noise circuit from the source of interference to a sink. Here, the inverter acts as a source and a sink.

Nach einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist das Leitersystem eine erste elektrische Anbindung und eine zweite elektrische Anbindung auf, die erste elektrische Anbindung ist innerhalb eines Gehäuses des Inverters ausgeführt und es ist die zweite elektrische Anbindung innerhalb eines Gehäuses der elektrischen Maschine ausgeführt.According to a preferred embodiment of the invention, the conductor system has a first electrical connection and a second electrical connection, the first electrical connection is made within a housing of the inverter and the second electrical connection is made within a housing of the electrical machine.

Nach dieser Ausführungsform reicht das Leitersystem jeweils in das Innere der Gehäuse der Komponenten. Dies hat den besonderen Vorteil, dass der Störstrom über einen möglichst niederimpedanten und räumlich kurzen Weg zur Verfügung gestellt wird. Je niederimpedanter der Störstromkreis ist, desto geringer ist der Abfall an Störspannungen im Fahrzeug.According to this embodiment, the conductor system in each case extends into the interior of the housing of the components. This has the particular advantage that the interference current is provided via a possible low-impedance and spatially short path. The more low-impedance the noise circuit is, the lower the drop in interference voltages in the vehicle.

Nach einer weiteren Variante der Erfindung weist der elektrische Inverter für jede Phasen einen Phasenausgang auf, es ist die erste elektrische Anbindung von allen Phasenausgängen galvanisch getrennt und die erste elektrische Anbindung ist mit einem ersten Masseverbindungspunkt innerhalb des Gehäuses des Inverters verbunden.According to a further variant of the invention, the electrical inverter has a phase output for each phase, the first electrical connection is galvanically isolated from all phase outputs, and the first electrical connection is connected to a first ground connection point within the housing of the inverter.

Die elektrische Anbindung des Leitersystems ist also innerhalb des Gehäuses des Inverters, jedoch von den Phasenausgängen und von Phasenabgriffen innerhalb des Inverters isoliert, ausgebildet.The electrical connection of the conductor system is thus formed within the housing of the inverter but isolated from the phase outputs and phase taps within the inverter.

Nach einer weiteren Ausführungsform der Erfindung weist die elektrische Maschine für jede Phase einen Phaseneingang auf, es ist die zweite elektrische Anbindung von allen Phaseneingängen galvanisch getrennt und die zweite elektrische Anbindung ist mit einem zweiten Masseverbindungspunkt innerhalb des Gehäuses des Inverters verbunden.According to a further embodiment of the invention, the electrical machine has a phase input for each phase, the second electrical connection is galvanically isolated from all phase inputs, and the second electrical connection is connected to a second ground connection point within the housing of the inverter.

Die elektrische Anbindung des Leitersystems ist also innerhalb des Gehäuses der elektrischen Maschine, jedoch von den Phasenausgängen und von Phasenabgriffen innerhalb des Inverters isoliert, ausgebildet.The electrical connection of the conductor system is thus formed within the housing of the electrical machine, but isolated from the phase outputs and phase taps within the inverter.

Weiterhin ist es vorteilhaft, wenn der erste Masseverbindungspunkt mit dem Gehäuse des Inverters elektrisch leitend verbunden ist und der zweite Masseverbindungspunkt mit dem Gehäuse der elektrischen Maschine elektrisch leitend verbunden ist.Furthermore, it is advantageous if the first ground connection point is electrically conductively connected to the housing of the inverter and the second ground connection point is electrically conductively connected to the housing of the electrical machine.

Dies bedeutet, dass die beiden Masseverbindungspunkte innerhalb der jeweiligen Gehäuse eine elektrische Verbindung zu den jeweiligen Gehäusen herstellen.This means that the two ground connection points within the respective housing one establish electrical connection to the respective housings.

Auf diese Weise wird ein parasitär, kapazitiv gekoppelter Störstrom, der sich z. B. auf das Gehäuse der elektrischen Maschine überträgt, über das Leitersystem gerichtet abgeführt.In this way, a parasitic, capacitively coupled noise current, the z. B. transmits to the housing of the electrical machine, directed directed via the conductor system.

Nach einer besonders bevorzugten Alternative ist das Leitersystem im Wesentlichen als elektrischer Flacheiter ausgeführt, wobei der Flachleiter eingliedrig oder N-gliedrig ausgebildet ist.According to a particularly preferred alternative, the conductor system is designed essentially as an electrical flat conductor, wherein the flat conductor is formed in a single-limbed or N-shaped manner.

Ein mehrgliedriger Leiter hat gegenüber einem eingliedrigen Flachleiter Gewichtsvorteile. Insbesondere bei einem eingliedrigen Leiter wird der Proximity-Effekt geschickt ausgenutzt, der bewirkt, dass ein hochfrequenter Störstrom in kürzester Distanz zum jeweiligen Phasenleiter, über den sich der Störstrom fortpflanzt, fliesst. Es kommt also in dem Flachleiter zu einer Ausbildung einer Stromverteilung, die im wesentlichen N Stück Strompfade auf dem Flachleiter zeigt, wobei jeder der Strompfade einem der N Stück Phasenleiter zuordenbar ist. Diese Strompfade verlaufen auf dem Flachleiter parallel im kürzest möglichen Abstand zu den Phasenleitern.A multi-membered conductor has weight advantages over a single-membered flat conductor. Particularly in the case of a single-row conductor, the proximity effect is cleverly utilized, which causes a high-frequency interference current to flow in the shortest possible distance to the respective phase conductor through which the interference current propagates. It comes in the flat conductor to form a current distribution, which essentially shows N pieces of current paths on the lead, wherein each of the current paths can be assigned to one of the N piece of phase conductor. These current paths run parallel on the lead in the shortest possible distance to the phase conductors.

Besondere Bedeutung kommt dabei dem Abstand zwischen den Phasenleitern und dem Leitersystem zu. Durch den Proximity-Effekt bedingt fließt der Strom auf dem Rückleiter in kleinstmöglichem Abstand zu den jeweiligen Phasenleiter zurück. Dadurch wird die durch den Stromkreis aus Hin- und Rückleiter aufgespannte Fläche weiter minimiert und somit die Impedanz verringert. Dies wirkt sich wiederum positiv auf das elektrische Emissionsverhalten der gesamten Leitungsanordnung aus Phasenleitern und Leitersystem aus, da dadurch der Störspannungsabfall minimiert wird.Particular importance is attached to the distance between the phase conductors and the conductor system. Due to the proximity effect, the current flows back on the return conductor in the smallest possible distance to the respective phase conductors. As a result, the surface spanned by the circuit of the forward and return conductors is further minimized, thus reducing the impedance. This in turn has a positive effect on the electrical emission behavior of the entire line arrangement of phase conductors and conductor system, as this minimizes the interference voltage drop.

Die Erfindung beruht auf den nachfolgend dargelegten Überlegungen:
In mechanisch verbundenen Kombinationen aus Inverter (IV) und elektrischer Maschine (EM) werden die beiden Komponenten aus akustischen und mechanischen Gründen oftmals entkoppelt. Diese Entkopplung bewirkt eine galvanische Trennung von Inverter und Maschine. Bislang werden im Stand der Technik die durch die Entkopplung entstehenden Übergänge durch flexible galvanische Verbindungen, insbesondere Litzen, an den Außenseiten der Komponenten überbrückt.The invention is based on the following considerations:
In mechanically connected combinations of inverter (IV) and electrical machine (EM), the two components are often decoupled for acoustic and mechanical reasons. This decoupling causes a galvanic separation of inverter and machine. So far, in the prior art, the transitions resulting from the decoupling are bridged by flexible galvanic connections, in particular strands, on the outer sides of the components.

Über die außenliegenden Verbindungen werden Störungen auf das Gehäuse der Komponenten geführt, was zu einer unerwünschten elektromagnetischen Abstrahlung führt. Außerdem stellen die Litzen bauartbedingt infolge der erforderlichen Leitungslängen eine erhöhte Impedanz dar, welche wiederum zu einer erhöhten elektromagnetischen Abstrahlung der Komponenten führt.Faults are conducted to the housing of the components via the external connections, which leads to unwanted electromagnetic radiation. In addition, due to the required line lengths, the strands represent an increased impedance due to the design, which in turn leads to increased electromagnetic radiation of the components.

Die elektromagnetische Abstrahlung kann sowohl den Rundfunkempfang in einem Fahrzeug und andere elektronische Komponenten beeinträchtigen. Weiterhin sind außenliegende Litzen verstärkt Einflüssen wie Korrosion und Alterung ausgesetzt, welche die elektrischen Eigenschaften im Laufe der Zeit weiter verschlechtern und die negativen elektromagnetischen Abstrahlungen, die als Störung für andere Komponenten wirken können, weiter verschlechtern.The electromagnetic radiation can affect both the radio reception in a vehicle and other electronic components. Furthermore, external strands are increasingly exposed to influences such as corrosion and aging, which further deteriorate the electrical properties over time and further degrade the negative electromagnetic emissions which may act as a perturbation to other components.

Außerdem stellen Metalllitzen, z. B. aus Kupfer, einen nicht unerheblichen Kosten und Gewichtsfaktor dar.In addition, metal strands, z. As copper, a significant cost and weight factor.

Hochfrequente Strom- bzw. Spannungsstörungen, welche von der Invertereinheit ausgehen und hier als IStör bzw. UStör bezeichnet werden, sind dem Nutzsignal der elektrischen Maschine überlagert und breiten sich über die Phasenleitungen bzw. Stromschienen, die zwischen dem Inverter und der EM angeordnet sind, zur Maschine hin aus.High-frequency current or voltage disturbances , which emanate from the inverter unit and are referred to here as I sturge or U sturgeon , are superimposed on the useful signal of the electric machine and propagate via the phase lines or busbars which are arranged between the inverter and the EM , towards the machine.

Die Störungen weisen aus physikalischen Gründen – hier ist auf das Grundprinzip verwiesen, dass sich Strom vom höheren Potential zum niedrigeren Potential ausbreitet, – die Eigenschaft auf, einen elektrischen Stromkreis von der Quelle (hier der IV) zur Senke (hier ebenfalls der IV) hin zu schließen.For physical reasons - here it is referred to the basic principle that current spreads from the higher potential to the lower potential - the property points to an electric circuit from the source (here the IV) to the sink (here also the IV) close.

Durch eine mechanische Entkopplung von EM und IV ist ein Rückpfad jedoch galvanisch unterbrochen. Dieser galvanisch hochohmige Übergang stellt für den Störstom IStör im Vergleich zu einem Übergang mit einer Litze nach dem Stand der Technik eine höhere Impedanz dar. Dies liegt an der elektrischer Störstromkreis ohne eine Litze über einen längeren Strompfad, z. B. über Karosserie- bzw. Gehäuseteile führt. Mit dem längeren Strompfad ist zudem eine weitere Erhöhung der Störspannung UStör im Vergleich zur Situation mit angebrachter Litze verbunden.However, due to a mechanical decoupling of EM and IV, a return path is galvanically interrupted. This galvanically high-impedance transition represents a higher impedance for the interference current I sturgeon compared to a transition with a stranded wire according to the prior art. This is due to the electrical interference circuit without a stranded wire over a longer current path, e.g. B. over body or housing parts leads. The longer current path also causes a further increase in the interference voltage U Stör in comparison to the situation with the stranded wire attached.

Es wird alternativ vorgeschlagen, die Länge des Strompfades des elektrischen Störstromkreises in geschickter Weise zu optimieren. Dazu wird ein allen Phasen gemeinsamer oder ein jeder einzelnen Phase der EM zugeordneter, flächig ausgeführter Leiter zum Phasenleiter isoliert und parallel zu diesem angeordnet. Dieser Leiter bzw. diese Leiter werden als Leitersystem bezeichnet. Das Leitersystem verbindet die elektrische Masse des IV mit der Masse der EM in derem gedichteten Bereich. Der gedichtete Bereich ist ein Bereich innerhalb eines Gehäuses der EM, der gegen das Eindringen von Feuchtigkeit in geeigneter Weise, z. B. durch eine Kunststoffeinhausung, geschützt ist.It is alternatively proposed to optimize the length of the current path of the electrical noise circuit in a skilful manner. For this purpose, a surface conductor which is assigned to all phases of a common or each individual phase of the EM is insulated from the phase conductor and arranged parallel thereto. This conductor or these conductors are referred to as a conductor system. The conductor system connects the electrical mass of the IV to the mass of the EM in its sealed region. The sealed area is an area within a housing of the EM which is suitable for preventing the ingress of moisture, e.g. B. by a plastic housing, is protected.

Diese Ausführung ist besonders vorteilhaft. Die Führung des Störstroms führt alternativ zur Führung des Störstroms über eine Litze von Gehäuseaußenseite zu Gehäuseaußenseite von der EM innerhalb deren Gehäuses zurück zum IV, d. h. auf einem optimiert kurzen Leitungsweg parallel zum Phasenleiter. Dies führt zu einer Verminderung der Impedanz des Störstromkreises durch eine nahezu maximale mögliche Verkürzung des Störstromrückpfades. Ermöglicht wird dies durch die räumlich möglichst enge Führung des Leitersystems relativ zu den Phasenleitern. This embodiment is particularly advantageous. The leadership of the interference current leads alternatively to the leadership of the interference current via a strand of housing outside to housing outside of the EM within the housing back to IV, ie on an optimized short conduction path parallel to the phase conductor. This leads to a reduction of the impedance of the noise circuit by an almost maximum possible shortening of Störstromrückpfades. This is made possible by the spatially close guidance of the conductor system relative to the phase conductors.

Mit dieser Maßnahme geht eine erhebliche Reduzierung der elektromagnetischen Abstrahlung einher. Die Problematik von Korrosion und Alterung der elektrischen Verbindung zwischen EM und IV reduziert sich im Vergleich zu einer Verbindung mit einer Litze deutlich bei gleichzeitiger Gewichts- und Kostenreduktion.This measure is accompanied by a significant reduction of the electromagnetic radiation. The problem of corrosion and aging of the electrical connection between EM and IV is reduced compared to a connection with a strand significantly with simultaneous weight and cost reduction.

Im Folgenden wird anhand der beigefügten Zeichnungen ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung beschrieben. Daraus ergeben sich weitere Details, bevorzugte Ausführungsformen und Weiterbildungen der Erfindung.Hereinafter, a preferred embodiment of the invention will be described with reference to the accompanying drawings. This results in further details, preferred embodiments and further developments of the invention.

Im Einzelnen zeigt schematischIn detail shows schematically

1 Inverter und elektrische Maschine mit Phasenleitern und Leitersystem zur Entstörung 1 Inverter and electrical machine with phase conductors and conductor system for filtering

Die 1 zeigt schematisch einen Ausschnitt eines Hochvoltbordnetzes eines Fahrzeugs mit einen 3-phasigen Inverter (1) mit drei Phasenausgängen (u, v, w) einer Brückenschaltungseinheit (2) des Inverters mit drei Halbbrücken. Über drei Phasenleitungen werden die Phasenströme zu einem Statorsystem einer elektrischen Maschine (3) übertragen. Inverter, Brückenschaltungseinheit und elektrische Maschine verfügen jeweils über ein Gehäuse (1a, 2a, 3a).The 1 schematically shows a section of a high-voltage vehicle electrical system with a 3-phase inverter ( 1 ) with three phase outputs (u, v, w) of a bridge circuit unit ( 2 ) of the inverter with three half-bridges. Over three phase lines the phase currents become a stator system of an electric machine ( 3 ) transfer. Inverter, bridge circuit unit and electrical machine each have a housing ( 1a . 2a . 3a ).

Die Phasenströme sind bezüglich ihrer Grundwelle als Sinussignal ausgebildet. Infolge von nicht ideal funktionierenden Systemen und durch die Flankensteilheit beim Schalten der Hallbrücken (im kHz-Bereich) ist die Grundwelle im Frequenzspektrum mit hochfrequenten Störsignalen überlagert (im MHz-Bereich).The phase currents are formed with respect to their fundamental wave as sinusoidal signal. As a result of systems that do not function ideally and the edge steepness when switching the Hall bridges (in the kHz range), the fundamental wave in the frequency spectrum is superimposed with high-frequency interfering signals (in the MHz range).

Bei hohen Frequenzen werden Störstromkreise, gebildet durch die Störspannung UStör eine Störquelle (6) und den Störstrom IStör überwiegend durch parasitäre Kapazitäten geschlossen. Beispielsweise können sich elektromagnetische Störungen über eine maschinenseitige parasitäre Kapazität (4) auf das Gehäuse der elektrischen Maschine übertragen. Dieser Effekt wird auch als Gleichtaktstörung bezeichnet.At high frequencies, noise circuits formed by the interference voltage U Stör become a source of interference ( 6 ) and the Störstrom I sturgeon predominantly closed by parasitic capacitances. For example, electromagnetic disturbances can occur via a machine-side parasitic capacitance ( 4 ) transmitted to the housing of the electric machine. This effect is also referred to as common mode noise.

Nach dem Stand der Technik ist das Gehäuse der elektrischen Maschine (3a) mit dem Gehäuse des Inverters (2a) über einen elektrischen Leiter elektrisch verbunden (nicht in 1 gezeigt).According to the prior art, the housing of the electrical machine ( 3a ) with the housing of the inverter ( 2a ) electrically connected via an electrical conductor (not in 1 shown).

Um eine Beeinflussung angeschlossener Komponente im Fahrzeug durch weitere Kopplungen zu verhindern, ist nach der Ausführungsform in 1 ein Leitersystem (5, gestrichelt) zwischen dem Inverter und der elektrischen Maschine angeordnet. Dieses Leitersystem fungiert jedoch im Wesentlichen nicht als Rückleiter für die funktionalen Phasenströme des N-Leiter Systems sondern als Rückleitersystem für hochfrequente Störströme der Anordnung aus elektrischer Maschine und Inverter.In order to prevent interference of connected components in the vehicle by further couplings, according to the embodiment in FIG 1 a ladder system ( 5 , dashed) between the inverter and the electric machine. However, this conductor system essentially does not function as a return conductor for the functional phase currents of the N-conductor system but rather as a return conductor system for high-frequency interference currents of the arrangement of electrical machine and inverter.

Das Leitersystem ist als ein flächiger, metallischer Leiter ausgeführt, der galvanisch getrennt von den Phasenausgängen von innerhalb des Gehäuses der Brückenschaltungseinheit in das Innere des Gehäuses der elektrischen Maschine führt. In der elektrischen Maschine ist das Leitersystem ebenfalls galvanisch von den Phaseneingängen getrennt integriert.The conductor system is designed as a planar, metallic conductor which leads galvanically separated from the phase outputs from within the housing of the bridge circuit unit into the interior of the housing of the electrical machine. In the electrical machine, the conductor system is also integrated galvanically separated from the phase inputs.

Die jeweiligen elektrischen Anbindungen des Leitersystems im Inverter und in der elektrischen Maschine sind leitend mit Masseverbindungspunkten innerhalb dieser Komponenten elektrisch verbunden. Dies kann auf Seiten der elektrischen Maschine das Gehäuse (3a) und auf Seiten des Inverters das Gehäuse der Brückenschaltungseinheit (2a) sein, die jeweils von deren Innenseiten kontaktiert sind. Zur Kontaktierung eignen sich bevorzugt nichtstarre, leitende Elemente (7a, 7b) für eine mechanische Entkopplung von den jeweiligen Gehäusen, z. B. mit Massebändern.The respective electrical connections of the conductor system in the inverter and in the electrical machine are electrically connected to ground connection points within these components. This can be on the part of the electric machine the housing ( 3a ) and on the side of the inverter, the housing of the bridge circuit unit ( 2a ), which are each contacted by their inner sides. For contacting are preferably non-rigid, conductive elements ( 7a . 7b ) for a mechanical decoupling of the respective housings, for. B. with grounding bands.

Zusätzlich ist der metallische Flachleiter parallel zu den Phasenleitern angeordnet mit einem minimalen räumlichen Abstand. Der Abstand ist nach unten im Wesentlichen limitiert durch Aspekte, die sich z. B. aus Anforderungen an eine leichte Montierbarkeit, an Kurzschlusssicherheit durch Erschütterungen sowie an Mindestabstände betreffend Luft- und Kriechstrecken für eine Überschlagssicherheit ergeben.In addition, the metallic flat conductor is arranged parallel to the phase conductors with a minimum spatial distance. The distance down is essentially limited by aspects that may be e.g. B. resulting from requirements for easy mountability, short-circuit safety due to shocks and to minimum distances in terms of clearance and creepage distances for rollover safety.

Durch diese Anordnung des Leitersystems werden Störströme wirkungsvoll zur Störquelle (6) zurückgeführt.Due to this arrangement of the conductor system, interference currents become effectively the source of interference ( 6 ) returned.

Durch die räumliche Nähe wird die Impedanz der Leiterschleife, die durch den Störstromkreis gebildet wird, bestehend aus Phasenleiter und Flachleiter des Leitersystems minimiert. Dadurch ergibt sich eine niedrigere Impedanz gegenüber z. B. einer technischen Lösung mit Massebändern außerhalb der Komponenten, nach welcher die Rückleitung über die Gehäuseaußenseiten von elektrischer Maschine (3a) und Inverter (1a) und eine diese elektrisch verbindende Litze zustande kommt (nicht in 1 abgebildet). In diesem Sinne ist in dem vorliegenden Dokument der Begriff der Minimierung der Impedanz zu verstehen.Due to the spatial proximity, the impedance of the conductor loop, which is formed by the noise current circuit consisting of phase conductors and flat conductors of the conductor system is minimized. This results in a lower impedance compared to z. B. a technical solution with grounding bands outside the components, according to which the return line on the outside of the housing of electrical machine ( 3a ) and inverter ( 1a ) and one of them electrically connecting strand comes about (not in 1 shown). In this sense, in the present document, the term of minimizing the impedance is to be understood.

Weiterhin wird durch die Ausnutzung des Proximity Effekts eine energetische Optimierung des Störstromflusses und somit eine weitere Verringerung der Induktivität der Leiterschleife über das Leitersystem gegenüber einer Lösung bspw. aus Kabeln oder Litzen über die Gehäuseaußenseiten von elektrischer Maschine und Inverter erreicht.Furthermore, by exploiting the proximity effect, an energetic optimization of the Störstromflusses and thus a further reduction of the inductance of the conductor loop over the conductor system against a solution, for example. From cables or strands on the outside of the housing of electrical machine and inverter achieved.

Vorteilhaft an dieser Lösung ist neben der effektiven Entstörung des Systems im hochfrequenten Bereich auch deren Haltbarkeit und Robustheit. Dies folgt daraus, dass sämtliche der Entstörung dienenden elektrischen Anbindungen innerhalb von Gehäusen ausgebildet ist. Damit erhöht sich die Korrosionsfestigkeit.The advantage of this solution is in addition to the effective suppression of the system in the high-frequency range, their durability and robustness. This follows from the fact that all of the suppression electrical connections are formed within housings. This increases the corrosion resistance.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • EP 2514078 A1 [0003] EP 2514078 A1 [0003]

Claims (6)

Fahrzeug mit einem N-phasigen Inverter und mit einer N-phasigen elektrischen Maschine, wobei jede Phase des Inverters einer bestimmten Phase der elektrischen Maschine zugeordnet und über einen Phasenleiter mit dieser elektrisch verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass – den Phasenleitern ein elektrisch leitendes Leitersystem zugeordnet ist, – das Leitersystem von den Phasenleitern elektrisch isoliert angeordnet ist, und – das Leitersystem im Wesentlichen parallel zu den Phasenleitern angeordnet ist.Vehicle with an N-phase inverter and with an N-phase electric machine, wherein each phase of the inverter associated with a specific phase of the electrical machine and electrically connected thereto via a phase conductor, characterized in that - the phase conductors associated with an electrically conductive conductor system is, - the conductor system is arranged electrically isolated from the phase conductors, and - the conductor system is arranged substantially parallel to the phase conductors. Fahrzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass – das Leitersystem eine erste elektrische Anbindung und eine zweite elektrische Anbindung aufweist, – die erste elektrische Anbindung innerhalb eines Gehäuses des Inverters ausgeführt ist, und – die zweite elektrische Anbindung innerhalb eines Gehäuses der elektrischen Maschine ausgeführt ist.Vehicle according to claim 1, characterized in that - the conductor system has a first electrical connection and a second electrical connection, - the first electrical connection is made within a housing of the inverter, and - the second electrical connection is made within a housing of the electrical machine , Fahrzeug nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass – der elektrische Inverter für jede Phasen einen Phasenausgang aufweist, – die erste elektrische Anbindung von allen Phasenausgängen galvanisch getrennt ist, und – die erste elektrische Anbindung mit einem ersten Masseverbindungspunkt innerhalb des Gehäuses des Inverters verbunden ist.Vehicle according to claim 2, characterized in that - the electrical inverter has a phase output for each phase, - the first electrical connection is galvanically isolated from all phase outputs, and - the first electrical connection is connected to a first ground connection point within the housing of the inverter. Fahrzeug nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass – die elektrische Maschine für jede Phase einen Phaseneingang aufweist, – die zweite elektrische Anbindung von allen Phaseneingängen galvanisch getrennt ist, und – die zweite elektrische Anbindung mit einem zweiten Masseverbindungspunkt innerhalb des Gehäuses des Inverters verbunden ist.Vehicle according to claim 3, characterized in that - the electric machine has a phase input for each phase, - the second electrical connection is galvanically isolated from all phase inputs, and - the second electrical connection is connected to a second ground connection point within the housing of the inverter. Fahrzeug nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass – der erste Masseverbindungspunkt mit dem Gehäuse des Inverters elektrisch leitend verbunden ist und – der zweite Masseverbindungspunkt mit dem Gehäuse der elektrischen Maschine elektrisch leitend verbunden ist.Vehicle according to claim 4, characterized in that - the first ground connection point is electrically conductively connected to the housing of the inverter and - the second ground connection point is electrically conductively connected to the housing of the electrical machine. Fahrzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass – das Leitersystem im Wesentlichen als elektrischer Flacheiter ausgeführt ist, und – der Flachleiter eingliedrig oder N-gliedrig ausgeführt ist.Vehicle according to one of the preceding claims, characterized in that - the conductor system is designed essentially as an electrical flat conductor, and - the flat conductor is embodied in a single-limbed or N-shaped manner.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102014223615A1 (en) 2014-11-19 2016-06-02 Volkswagen Aktiengesellschaft Electrical voltage transformer
WO2017162360A1 (en) 2016-03-24 2017-09-28 Magna powertrain gmbh & co kg Drive arrangement

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3420250A1 (en) * 1984-05-30 1985-12-05 Dynamit Nobel Ag, 5210 Troisdorf Device for connecting electrical apparatuses to a power source
JP2001309505A (en) * 2000-04-21 2001-11-02 Toshiba Transport Eng Inc Electric rolling stock control apparatus
DE10312254A1 (en) * 2003-03-19 2004-10-21 Siemens Ag traction engine
JP2006080215A (en) * 2004-09-08 2006-03-23 Nissan Motor Co Ltd Power electronics system for vehicle and noise controlling method therefor
DE112009002491T5 (en) * 2008-09-30 2012-01-19 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Vehicle motor drive system
DE102010055512A1 (en) * 2010-12-22 2012-06-28 Avl Trimerics Gmbh Drive system with devices to prevent electromagnetic interference
EP2514078A1 (en) 2010-03-01 2012-10-24 Siemens Aktiengesellschaft Electric machine for which the grounding function is monitored and method

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3420250A1 (en) * 1984-05-30 1985-12-05 Dynamit Nobel Ag, 5210 Troisdorf Device for connecting electrical apparatuses to a power source
JP2001309505A (en) * 2000-04-21 2001-11-02 Toshiba Transport Eng Inc Electric rolling stock control apparatus
DE10312254A1 (en) * 2003-03-19 2004-10-21 Siemens Ag traction engine
JP2006080215A (en) * 2004-09-08 2006-03-23 Nissan Motor Co Ltd Power electronics system for vehicle and noise controlling method therefor
DE112009002491T5 (en) * 2008-09-30 2012-01-19 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Vehicle motor drive system
EP2514078A1 (en) 2010-03-01 2012-10-24 Siemens Aktiengesellschaft Electric machine for which the grounding function is monitored and method
DE102010055512A1 (en) * 2010-12-22 2012-06-28 Avl Trimerics Gmbh Drive system with devices to prevent electromagnetic interference

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102014223615A1 (en) 2014-11-19 2016-06-02 Volkswagen Aktiengesellschaft Electrical voltage transformer
WO2017162360A1 (en) 2016-03-24 2017-09-28 Magna powertrain gmbh & co kg Drive arrangement
DE102016204966A1 (en) 2016-03-24 2017-09-28 Magna powertrain gmbh & co kg drive arrangement
DE102016204966B4 (en) 2016-03-24 2018-12-06 Magna powertrain gmbh & co kg drive arrangement

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