DE102014200069A1

DE102014200069A1 - Stromsammelschiene, elektrische Verbinderanordnung und Stromrichter

Info

Publication number: DE102014200069A1
Application number: DE102014200069.6A
Authority: DE
Inventors: David Menzies; Yu Qin; Richard J. Hampo
Original assignee: Lear Corp
Current assignee: Lear Corp
Priority date: 2013-01-17
Filing date: 2014-01-08
Publication date: 2014-07-17
Also published as: CN103944018A; US20140198475A1; CN103944018B; US9666968B2

Abstract

Eine elektrische Verbinderanordnung ist mit einer Stromsammelschiene zum Leiten von Strom versehen. Die Sammelschiene hat eine Breite, eine Länge und eine Dicke. Die Sammelschiene hat einen ersten Abschnitt mit einer ersten Länge und einen zweiten Abschnitt mit einer zweiten Länge. Der zweite Abschnitt ist in einem von Null verschiedenen Winkel relativ zu dem ersten Abschnitt ausgerichtet. Ein Verbinder ist an der Sammelschiene angebracht. Die Breite oder die Dicke ist reduziert, um einen Sensor um die Sammelschiene herum aufzunehmen. Eine Stromrichteranordnung ist mit einem Gleichstrom-Zwischenkreiskondensator und einem Strommodul versehen, die in einem Gehäuse ausgerichtet sind. Eine Vielzahl der elektrischen Verbinderanordnungen sind jeweils mit dem Gleichstrom-Zwischenkreiskondensator oder/und dem Strommodul verbunden.

Description

Technisches Gebiet
Verschiedene Ausführungsformen betreffen Stromsammelschienen, elektrische Verbinderanordnungen und Stromrichter.
Hintergrund
Fahrzeug-Stromrichter, Wechselrichter, Gleichstromwandler (DC-DC inverter) und Gleichrichter einschließen, erfassen üblicherweise separate Komponenten, die in ein Gehäuse eingeschraubt sind.
Zusammenfassung
Gemäß wenigstens einer Ausführungsform ist eine elektrische Verbinderanordnung mit einer Stromsammelschiene versehen, die Strom leitet. Die Sammelschiene hat eine Breite, eine Länge und eine Tiefe. Die Sammelschiene hat einen ersten Abschnitt mit einer ersten Länge und einen zweiten Abschnitt mit einer zweiten Länge. Der zweite Abschnitt ist in einem von Null verschiedenen Winkel relativ zu dem ersten Abschnitt ausgerichtet. Ein Verbinder ist an der Sammelschiene angebracht.
Gemäß wenigstens einer anderen Ausführungsform ist eine Stromrichteranordnung mit einem Gehäuse versehen. Ein Gleichstrom Zwischenkreiskondensator (direct current bus capacitor) ist in dem Gehäuse ausgerichtet. Ein Strommodul ist in dem Gehäuse ausgerichtet. Eine Vielzahl elektrischer Verbinderanordnungen sind jeweils mit dem Gleichstrom-Zwischenkreiskondensator oder/und dem Strommodul verbunden. Jede elektrische Verbinderanordnung ist mit einer Stromsammelschiene zum Leiten von Strom versehen. Jede Sammelschiene hat eine Breite, eine Länge und eine Dicke. Jede Sammelschiene hat einen ersten Abschnitt mit einer ersten Länge und einen zweiten Abschnitt mit einer zweiten Länge. Der zweite Abschnitt ist in einem von Null verschiedenen Winkel relativ zu dem ersten Abschnitt ausgerichtet. Ein Verbinder ist an jeder Sammelschiene angebracht.
Gemäß wenigstens einer weiteren Ausführungsform wird eine Sammelschiene zum Leiten von Strom geschaffen. Die Sammelschiene hat eine Breite, eine Länge und eine Dicke. Die Breite oder die Dicke ist reduziert, um einen Sensor um die Sammelschiene herum aufzunehmen.
Gemäß wenigstens einer weitere Ausführungsform ist eine Stromrichteranordnung mit einem Gehäuse versehen. Ein Gleichstrom-Zwischenkreiskondensator ist in dem Gehäuse ausgerichtet. Ein Strommodul ist in dem Gehäuse ausgerichtet. Eine Vielzahl elektrischer Verbinderanordnungen sind jeweils mit dem Gleichstrom-Zwischenkreiskondensator oder/und dem Strommodul verbunden. Jede elektrische Verbinderanordnung ist mit einer Stromsammelschiene zum Leiten von Strom versehen. Jede Sammelschiene hat eine Breite, eine Länge und eine Dicke. Die Breite oder die Dicke ist reduziert, um einen Sensor um die Sammelschiene herum aufzunehmen. Ein Verbinder ist an jeder Sammelschiene angebracht.
Gemäß wenigstens einer weiteren Ausführungsform ist eine Fahrzeug-Stromrichteranordnung mit einem Gehäuse versehen. Ein Gleichstrom-Zwischenkreiskondensator ist in dem Gehäuse ausgerichtet. Ein Strommodul ist in dem Gehäuse ausgerichtet. Eine Vielzahl von Stromsammelschienen sind zum Leiten von Strom vorhanden. Jede Sammelschiene hat eine Breite, eine Länge und eine Dicke. Jede Sammelschiene hat einen ersten Abschnitt mit einer ersten Länge und einen zweiten Abschnitt mit einer zweiten Länge. Jeder zweite Abschnitt ist in einem von Null verschiedenen Winkel relativ zu dem ersten Abschnitt ausgerichtet. Der erste oder der zweite Abschnitt ist mit dem Gleichstrom-Zwischenkreiskondensator oder/und dem Strommodul verbunden. Eine Vielzahl von Verbindern sind jeweils an einer der Vielzahl von Sammelschienen zur Verbindung außerhalb des Gehäuses angebracht.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1 ist eine schematische Darstellung einer Stromrichteranordnung gemäß wenigstens einer Ausführungsform;
2 ist eine schematische Darstellung einer Verbinderanordnung gemäß einer weiteren Ausführungsform;
3 ist eine teilweise auseinandergezogene Perspektivansicht einer Stromrichteranordnung gemäß einer weiteren Ausführungsform; und
4 ist eine weitere teilweise auseinandergezogene Perspektivansicht der Stromrichteranordnung in 3.
Ausführliche Beschreibung
Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden, wie erforderlich, im Folgenden offenbart. Es versteht sich jedoch, dass die offenbarten Ausführungsformen lediglich beispielhaft für die Erfindung sind, die in verschiedenen alternativen Formen ausgeführt werden kann. Die Figuren sind nicht notwendigerweise maßstabsgerecht, einige Strukturen können vergrößert oder verkleinert sein, um Details bestimmter Komponenten zu zeigen. Daher sind hier offenbarte spezifische strukturelle und funktionale Details nicht als einschränkend zu verstehen, sondern lediglich als eine repräsentative Basis, anhand der einem Fachmann verschiedene Einsatzmöglichkeiten der vorliegenden Erfindung vermittelt werden.
Fahrzeug-Stromrichter, wie beispielsweise Stromrichter für Motorantriebe, bestehen üblicherweise aus separaten Komponenten, die in ein Gehäuse eingeschraubt sind. Diese Komponenten sind über Sammelschienen verbunden, die Strom von einer Komponente zu einer anderen leiten.
1 stellt eine Stromrichteranordnung 10 gemäß einer Ausführungsform dar. Die Stromrichteranordnung 10 enthält ein Gehäuse 12, das so eingerichtet ist, dass es an einem Fahrzeugchassis angebracht wird. Ein Gleichstrom-Zwischenkreiskondensator 14 und ein Drei-Phasen-Strommodul 16 sind in dem Gehäuse installiert.
Eine Gleichstrom-Eingangsverbinderanordnung 18 ist mit einem Verbinder 20 versehen, der von der Außenseite des Gehäuses 12 aus zugänglich ist, um Gleichstromeingang von außen zu empfangen. Die Eingangsverbinderanordnung 18 enthält ein Paar Sammelschienen 22, 24, die jeweils mit dem Kondensator 14 und dem Strommodul 16 verbunden sind. Die Sammelschienen 22, 24 schaffen eine direkte Verbindung mit dem Kondensator 14 und dem Strommodul 16, wodurch Einzelteile wegfallen und sich damit Kosten und Montagezeit verringern. Durch den Wegfall von Einzelteilen reduziert sich die Anzahl von Befestigungsverbindern, so dass die Zuverlässigkeit der Stromrichteranordnung 10 zunimmt. Des Weiteren reduziert sich durch die Sammelschienen 22, 24 Stromverlust, da jede Schraubverbindung einen messbaren Widerstand hat, der einen Stromverlust bewirkt. Weiterhin werden durch den Wegfall von Einzelteilen die Kompaktheit der Stromrichteranordnung 10 verbessert und gleichzeitig das Gewicht vermindert. Kompaktheit und geringes Gewicht sind Faktoren, durch die so die Effizienz bzw. der Kraftstoffverbrauch eines Fahrzeugs verbessert wird. Ein Stromsensor 25 ist ebenfalls an der Sammelschiene 22 vorhanden.
Eine Drei-Phasen-Ausgangsverbinderanordnung 26 ist mit einem Verbinder 28 versehen, der von der Außenseite des Gehäuses 12 her zugänglich ist, um einen Ausgang von Drei-Phasen-Strom nach außen zu leiten. Die Ausgangsverbinderanordnung 26 enthält drei Sammelschienen 30, 32, 34, die jeweils direkt mit dem Drei-Phasen-Strommodul 16 verbunden sind. Ein Stromsensor 36, 38, 40 ist an jeder der Sammelschienen 30, 32, 34 der Ausgangsverbinderanordnung 26 vorhanden. Die Sammelschienen 30, 32, 34 schaffen die oben erläutert Vorteile im Zusammenhang mit dem Wegfall von Einzelteilen und Stromverlust.
Stromverbinder weisen üblicherweise einen großen Kontakt auf, so beispielsweise einen Flachstecker mit einer Abmessung von 14,5 mm der aus hochleitfähigem Kupfer besteht, das auch ein ideales Material für die Sammelschienen 22, 24, 30, 32, 34 ist. Des Weiteren können die Stromsensoren 36, 38, 40 in die integralen Sammelschienen 30, 32, 34 integriert oder direkt an ihnen angebracht werden, so dass die Stromsensoren 36, 38, 40 genau an die Sammelschienen 30, 32, 34 angepasst werden können.
2 stellt eine elektrische Verbinderanordnung 42 gemäß einer weiteren Ausführungsform dar, die in der Stromrichteranordnung 10 der vorhergehender Ausführungsform eingesetzt werden kann. Die elektrische Verbinderanordnung 42 enthält einen Verbinder 44 mit den Sammelschienen 30, 32, 34. Ein Drei-Phasen-Stromsensor 46 ist zusammen an allen drei Sammelschienen 30, 32, 34 vorhanden. Durch den Stromsensor 46 reduziert sich die Anzahl von Komponenten, da er drei separate Stromsensoren ersetzt, so dass sich die Anzahl der Einzelteile verringert, die Kosten sinken und die Zuverlässigkeit zunimmt.
3 und 4 zeigen eine Stromrichteranordnung 48 gemäß einer weiteren Ausführungsform, die ohne ein Gehäuse dargestellt ist, um die internen Komponenten freizulegen. Ein Kondensator-und-Strom-Modul 50 ist in dem Gehäuse vorhanden. Eine elektrische Eingangsverbinderanordnung 52 enthält paarige Sammelschienen 54, 56.
Jede Sammelschiene 54, 56 hat eine Breite W und eine Dicke T, die so bemessen sind, dass eine Querschnittsfläche maximiert wird, wodurch der Widerstand auf ein Minimum verringert wird und damit der Stromverlust auf ein Minimum verringert wird. Die Gesamtlänge der Sammelschienen 54, 56 ist jeweils auf ein Minimum verringert, um den Widerstand auf ein Minimum zu verringern. Die Sammelschiene 54 hat einen ersten Abschnitt 58 mit einer Länge L1 und einen zweiten Abschnitt 60 mit einer Länge L2. Der erste und zweite Abschnitt 58, 60 bilden einen Winkel, beispielsweise einen Winkel von 90° zueinander. Im Unterschied zu dem Stand der Technik bilden der erste und der zweite Abschnitt 58, 60 einen Winkel zueinander und sind integral ausgebildet, um eine Schraubverbindung zu vermeiden.
Ein Paar Flachsteckeranschlüsse 62, 64 sind jeweils an dem ersten Abschnitt 58 der Sammelschiene 54 vorhanden. Die Flachstecker sind im Allgemeinen parallel zu dem zweiten Abschnitt 60 ausgebildet. Gemäß einer Ausführungsform ist jeder Flachstecker 62, 64 integral mit der Sammelschiene 54 ausgebildet. Gemäß einer anderen Ausführungsform sind die Flachstecker 62, 64 an der Sammelschiene 54 angeschweißt, um eine Schraubverbindung mit einem Gewinde-Befestigungselement zu umgehen, durch die ansonsten der Widerstand zunehmen kann, und die sich in Fahrt möglicherweise löst.
Die Sammelschiene 58 enthält einen Filter 66 und ein Paar Flachsteckeranschlüsse 68, 70. Die Flachstecker 62, 64, 68, 70 erstrecken sich durch Öffnungen 72 in einer Aufsatzanordnung 74 an Abdeckplatte 76 des Gehäuses hindurch. Die Aufsatzanordnung 74 bildet eine Verbinder-Schnittfläche für die Eingangsverbinderanordnung 52. Die elektrische Verbinderanordnung 52 kann, wie in den vorhergehenden Ausführungsformen dargestellt, Sensoren enthalten. Die Verbinderanordnung 52 kann einen Buchsenabschnitt enthalten, der integral mit der Sammelschiene 54 ausgebildet ist.
Die Stromrichteranordnung 48 enthält des Weiteren drei Sammelschienen 78, 80 82 zum Leiten des Drei-Phase-Stroms. Jede Sammelschiene 78, 80, 82 hat einen ersten Abschnitt 84 mit einem Paar Flachsteckeranschlüsse 86, 88. Jede Sammelschiene 78, 80, 82 hat einen zweiten Abschnitt 90 mit einer Breite W2, einer Länge L3 und einer Dicke T2. Die Breite W2 ist reduziert, um einen Stromsensor 92 aufzunehmen. Durch die reduzierte Breite W2 entstehen paarige Anliegeflächen 94 zum Positionieren des Sensors 92. Die Anliegeflächen 94 ermöglichen genaue Positionierung des Stromsensors 92, durch die Zuverlässigkeit gewährleistet wird und Anpassung des Sensors 92 auf ein Minimum verringert wird. Des Weiteren ist der Sensor 92 so bemessen, dass er die Sammelschiene 78 aufnimmt, so dass ein Gewinde-Befestigungselement vermieden wird.
Des Weiteren ist eine Öffnung 94 in dem zweiten Abschnitt 90 jeder Sammelschiene 78, 80, 82 ausgebildet, um die Sammelschienen 78, 80, 82 elektrisch mit einem Sammler 98 zu verbinden. Die Flachstecker 86, 88 der Sammelschienen 78, 80, 80 erstrecken sich zusammen durch Öffnungen 100 in einer Aufsatzanordnung 102 an der Abdeckplatte 76 hindurch. Die Aufsatzanordnung 102 bildet eine Verbinderschnittstelle für eine Ausgangsverbinderanordnung 104.
Obwohl oben verschiedene Ausführungsformen beschrieben sind, sollen diese Ausführungsformen nicht alle möglichen Formen der Erfindung beschreiben. Vielmehr sind die in der Patentbeschreibung verwendeten Formulierungen beschreibende und keine beschränkenden Formulierungen, und es versteht sich, dass verschiedene Veränderungen vorgenommen werden können, ohne vom Geist und vom Schutzumfang der Erfindung abzuweichen. Des Weiteren können Merkmale verschiedener Umsetzungsformen kombiniert werden, um weitere Ausführungsformen der Erfindung auszubilden.

Claims

Elektrische Verbinderanordnung, die umfasst: eine Stromsammelschiene zum Leiten von Strom, wobei die Sammelschiene eine Breite, eine Länge und eine Dicke hat, die Sammelschiene einen ersten Abschnitt mit einer ersten Länge sowie einen zweiten Abschnitt mit einer zweiten Länge hat und der zweite Abschnitt in einem von Null verschiedenen Winkel relativ zu dem ersten Abschnitt ausgerichtet ist; und einen Verbinder, der an der Sammelschiene angebracht ist.
Elektrische Verbinderanordnung nach Anspruch 1, wobei der Verbinder integral mit der Sammelschiene augebildet ist.
Elektrische Verbinderanordnung nach Anspruch 1, wobei der Verbinder an der Sammelschiene angeschweißt ist.
Elektrische Verbinderanordnung nach Anspruch 1, wobei der Verbinder nicht mit einem Gewinde-Befestigungselement an der Sammelschiene befestigt ist.
Elektrische Verbinderanordnung nach Anspruch 1, wobei der Verbinder wenigstens einen Flachstecker umfasst.
Elektrische Verbinderanordnung nach Anspruch 5, wobei der wenigstens eine Flachstecker parallel zu dem ersten oder dem zweiten Abschnitt ist.
Elektrische Verbinderanordnung nach Anspruch 1, wobei der Verbinder einen Buchsenabschnitt umfasst, der integral mit der Sammelschiene ausgebildet ist.
Elektrische Verbinderanordnung nach Anspruch 1, wobei der Verbinder an dem ersten Abschnitt angebracht ist; und wobei die elektrische Verbinderanordnung des Weiteren einen an dem zweiten Abschnitt angebrachten Sensor umfasst.
Elektrische Verbinderanordnung nach Anspruch 8, wobei der Sensor einen Stromsensor umfasst.
Elektrische Verbinderanordnung nach Anspruch 8, wobei der zweite Abschnitt mit einer Anliegefläche zum Positionieren des Sensors versehen ist.
Elektrische Verbinderanordnung nach Anspruch 8, wobei die Breite des zweiten Abschnitts geringer ist als die Breite des zweiten Abschnitts zum Positionieren des Sensors.
Elektrische Verbinderanordnung nach Anspruch 8, wobei in dem zweiten Abschnitt der Sammelschiene eine Öffnung zum elektrischen Verbinden mit einer anderen elektrischen Komponente ausgebildet ist.
Elektrische Verbinderanordnung nach Anspruch 8, wobei der Sensor nicht mit einem Gewinde-Befestigungselement an der Sammelschiene befestigt ist.
Stromrichteranordnung, die umfasst: ein Gehäuse; einen Gleichstrom-Zwischenkreiskondensator, der in dem Gehäuse ausgerichtet ist; ein Strommodul, das in dem Gehäuse ausgerichtet ist; eine Vielzahl elektrischer Verbinderanordnungen nach Anspruch 1, die jeweils mit dem Gleichstrom-Zwischenkreiskondensator oder/und dem Strommodul verbunden sind.
Stromsammelschiene zum Leiten von Strom, wobei die Sammelschiene eine Breite, eine Länge und eine Dicke hat und die Breite oder die Dicke zur Aufnahme eines Sensors um die Sammelschiene herum reduziert ist.
Elektrische Verbinderanordnung, die umfasst: eine Stromsammelschiene nach Anspruch 15; und einen an der Sammelschiene angebrachten Verbinder.
Elektrische Verbinderanordnung nach Anspruch 16, wobei der Verbinder an dem ersten Abschnitt angebracht ist; und die elektrische Verbinderanordnung des Weiteren einen Sensor umfasst, der an dem zweiten Abschnitt angebracht ist.
Elektrische Verbinderanordnung nach Anspruch 17, wobei die Sammelschiene mit einer Anliegefläche zum Positionieren des Sensors versehen ist.
Stromrichteranordnung, die umfasst: ein Gehäuse; einen Gleichstrom-Zwischenkreiskondensator, der in dem Gehäuse ausgerichtet ist; ein Strommodul, das in dem Gehäuse ausgerichtet ist; ein Vielzahl elektrischer Verbinderanordnungen nach Anspruch 16, die jeweils mit dem Gleichstrom-Zwischenkreiskondensator oder/und dem Strommodul verbunden sind.
Fahrzeug-Stromrichteranordnung, die umfasst: in Gehäuse; einen Gleichstrom-Zwischenkreiskondensator, der in dem Gehäuse ausgerichtet ist; ein Strommodul, das in dem Gehäuse ausgerichtet ist; eine Vielzahl von Stromsammelschienen zum Leiten von Strom, wobei jede Sammelschiene eine Breite, eine Länge und eine Dicke hat, jede Sammelschiene einen Abschnitt mit einer ersten Länge sowie einen zweiten Abschnitt mit einer zweiten Länge hat, der zweite Abschnitt in einem von Null verschiedenen Winkel relativ zu dem ersten Abschnitt ausgerichtet ist und der erste oder der zweite Abschnitt mit dem Gleichstrom-Zwischenkreiskondensator oder/und dem Strommodul verbunden ist; und eine Vielzahl von Verbindern, die jeweils zur Verbindung außerhalb des Gehäuses an einer der Vielzahl von Sammelschienen angebracht sind.