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Die Erfindung betrifft eine Kondensatoranordnung zum Betrieb an einem Gleichspannungskreis, aufweisend mindestens einen Kondensator, mindestens einen elektrischen Anschluss, welcher zur elektrischen Verbindung des jeweiligen Kondensators mit dem Gleichspannungskreis ausgebildet ist, mindestens einen Füllstoff, welcher thermisch leitfähigen ist, und zumindest einen Wärmebereich in der Kondensatoranordnung, wobei an dem jeweiligen Wärmebereich während des Betriebs eine Verlustwärme vorliegt. Die Erfindung betrifft weiterhin einen elektrischen Umrichter mit der Kondensatoranordnung sowie ein Elektro- und Hybridfahrzeug mit dem elektrischen Umrichter und eine von dem elektrischen Umrichter betriebene elektrische Maschine.
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Elektrotechnische Baugruppen, welche sowohl im industriellen Umfeld wie auch in der Automobilindustrie eingesetzt werden, betreiben oft eine Vielzahl von elektrischen Bauelementen an einem Gleichspannungskreis. In diesem Kontext werden oft Kondensatoren benötigt, welche einerseits für eine dynamische Speicherung bzw. Entladung von elektrischer Energie benötigt werden, andererseits Spannungen zuverlässig glätten.
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Insbesondere für einen elektrischer Umrichter im Elektro- oder Hybridfahrzeug, welcher zum Betrieb der elektrischen Antriebsmaschine vorgesehen ist, werden Kondensatoren mit hoher Kapazität sowie thermischer und elektrischer Stabilität benötigt, welche meist auch für hohe Gleichspannungen ausgelegt werden müssen. Bekannt ist, dass Elektro- oder Hybridfahrzeuge als Energiequelle am Gleichspannungskreis immer öfter Hochvoltbatterien bzw. exakt formuliert Hochvoltakkumulatoren verwenden. Diese elektrischen Speicher erreichen meist Spannungseben von bis zu 800V Gleichspannung und mehr.
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In diesem Zusammenhang müssen sowohl aus baulicher Sicht wie auch aus Sicht elektrischer Kenngrößen meist mehrere Kondensatoren zu einem Kondensatormodul bzw. zu einer Kondensatoranordnung zusammengefasst werden. Diese Kondensatoranordnung am Gleichspannungszwischenkreis wird oft auch verallgemeinernd als Zwischenkreiskondensator bezeichnet.
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Die bereits erwähnten schnellen Lade- und Entladevorgänge am Gleichspannungskreis, welche sich durch schnelle Schaltvorgänge der Leistungshalbleiter bzw. Leistungshalbleitermodule im elektrischen Umrichter ergeben können, stellen somit hohe Anforderungen an die elektrischen wie auch baulich-konstruktiven Merkmale der Kondensatoren bzw. Kondensatoranordnungen.
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So entstehen durch die Umladungsvorgänge in den Kondensatoren elektrische Verluste, welche sich jeweils als Verlustwärme an verschiedenen Stellen der Kondensatoranordnung manifestiert können. Externe Wärmequellen der unmittelbaren Umgebung der Kondensatoranordnung, welche beispielsweise bei Hybridfahrzeugen mit Elektroantrieb und Verbrennungsantrieb auftreten, können ebenfalls zu einer Erwärmung der Kondensatoranordnung führen. Letztendlich sind auch die elektrischen Verbindungen bzw. die elektrischen Anschlüsse der Kondensatoranordnung potentielle Wärmequellen, welche die Kondensatoranordnung zusätzlich erwärmen.
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Um die Verfügbarkeit wie auch die Sicherheit von Mensch und Maschine beim Einsatz der beschriebenen Kondensatoren zu gewährleisten, muss die im Betrieb entstehende systemimmanente Verlustwärme von den Kondensatoren bzw. der Kondensatoranordnung abgeführt werden. Eine effiziente Kühlung ist daher eine wichtige Voraussetzung für einen erfolgreichen Einsatz insbesondere bei Anwendungen in der Automobilindustrie.
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Eine bekannte Lösung, Kondensatoren vor Beschädigung und Zerstörung aufgrund unzureichender Kühlung zu bewahren, ist verbunden mit einer elektrischen, mechanischen und thermischen Auslegung von Kondensatoren bzw. der gesamten Kondensatoranordnung für den Fall größter Belastung. Obwohl der Anwender damit Einsatzsicherheit und Sicherheit für Mensch und Maschine erhält, kann eine derartige Auslegung aus Sicht von Bauraum und Bauteilkosten für Elektro- und Hybridfahrzeuge kaum mehr praktikabel und effizient sein.
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Für Elektro- und Hybridfahrzeugen werden daher Kondensatoranordnungen am Gleichspannungskreis im Allgemeinen mit einer Flüssigkeitskühlung verbunden.
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Eine weitere bekannte Kühlungslösung verfolgt die thermische Anbindung der einzelnen Kondensatoren oder der Kondensatoranordnung an das Gehäuse des elektrischen Umrichters mittels eines thermisch leitfähigen, elektrisch isolierenden Feststoffes, z.B. mittels Wärmeleitfolien oder Wärmeleitkissen.
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Auch diese Lösung hat eher den Nachteil, dass die Kondensatoren bzw. die Kondensatoranordnung großzügig auslegen zu müssen. Selbst die Kombination mit der bei Elektro- oder Hybridfahrzeugen im Allgemeinen etablierten Flüssigkeitskühlung bringt nicht immer den Erfolg, wenn für die Anwendung nur kleinste Bauräume für eine vergleichsweise hohe elektrische Leistungsdichte zur Verfügung stehen.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Kondensatoranordnung bereitzustellen, welche für eine verbesserte Kühlung der Kondensatoranordnung Verlustwärme von verschiedenen Wärmebereichen der Kondensatoranordnung gezielt zu einer Wärmesenke abführt, um den Wirkungsgrad der Kondensatoranordnung bzw. den Gesamtwirkungsgrad am Gleichspannungskreis weiter zu erhöhen.
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Diese Aufgabe wird durch eine Kondensatoranordnung mit den im Anspruch 1 angegebenen Merkmalen gelöst.
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Diese Aufgabe wird weiterhin durch einen elektrischen Umrichter nach Anspruch 14 und ein Elektro- oder Hybridfahrzeug nach Anspruch 15 gelöst.
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Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass eine Verlustwärme, welche jeweils hervorgerufen durch elektrische Verluste bei Kondensatoren und deren elektrischen Anschlüssen an verschiedenen Stellen in einer Kondensatoranordnung auftritt, innerhalb der Kondensatoranordnung von einem derart mit der Verlustwärme behafteten Wärmebereich gezielt aufgenommen und in Folge von diesem Wärmebereich effizient abgeführt werden muss. Unerwünscht hohe Temperaturen können sich daher innerhalb der Kondensatoranordnung nicht bilden, einer Beschädigung oder Zerstörung der Kondensatoranordnung wird vorgebeugt und auch eine bauliche und elektrotechnische Auslegung kann den Herausforderungen insbesondere der Automobilindustrie folgen.
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Für die Lösung der Aufgabe wird daher eine Kondensatoranordnung zum Betrieb an einem Gleichspannungskreis vorgeschlagen, aufweisend mindestens einen Kondensator, weiterhin aufweisend mindestens einen elektrischen Anschluss, welcher zur elektrischen Verbindung des jeweiligen Kondensators mit dem Gleichspannungskreis vorgesehen ist, weiterhin aufweisend einen Füllstoff, welcher thermisch leitfähig ist, und ebenfalls aufweisend zumindest einen Wärmebereich in der Kondensatoranordnung, wobei an dem jeweiligen Wärmebereich während des Betriebs eine Verlustwärme vorliegt, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Entwärmungselement mit dem jeweiligen Wärmebereich thermisch gekoppelt ist, dass der Füllstoff den jeweiligen Kondensator und das jeweilige Entwärmungselement zumindest teilweise umschließt, dass mittels des Füllstoffs die Verlustwärme von dem jeweiligen Wärmebereich zu dem jeweiligen Entwärmungselement thermisch leitbar ist, und dass das jeweilige Entwärmungselement derart ausgebildet ist, die Verlustwärme an eine Wärmesenke thermisch abzuführen.
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Die erfindungsgemäße Kondensatoranordnung ist im Allgemeinen für eine Mehrzahl von Kondensatoren vorgesehen, welche durch Parallelschaltung elektrisch miteinander verbunden sind. Denkbar ist auch der Aufbau der Kondensatoranordnung mit nur dem mindestens einen Kondensator. In der Regel können jedoch mehrere Wärmebereiche identifiziert werden, in deren möglichst unmittelbarer Nähe das jeweilige Entwärmungselement, in Abhängigkeit von elektrischen und baulichen Voraussetzungen der Kondensatoranordnung, angeordnet wird. Diese Wärmebereiche, bezeichnet auch als „Hot-Spots“, verorten Bereiche innerhalb der Kondensatoranordnung, an denen eine Verlustwärme in Form von unerwünscht hohen Temperaturen auftritt.
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Ausgehend von dem jeweiligen Wärmebereich, bei welchem im Betrieb die hohe Verlustwärme erwartet wird, ist mittels des thermisch leitenden Füllstoffs die Verlustwärme gezielt an das jeweilige Entwärmungselement leitbar, welches möglichst in unmittelbarer Nähe angeordnet ist.
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Aufgabe des nun nächstliegenden jeweiligen Entwärmungselements ist es, die Verlustwärme von dem Füllstoff aufzunehmen und an die Wärmesenke abzuführen. Neben der rein thermischen Kopplung ist das jeweilige Entwärmungselement teilweise in die Wärmesenke eingelassen und mit ihr unmittelbar verbunden. Die Verbindung der Wärmesenke mit dem jeweiligen Entwärmungselement kann sowohl formschlüssig wie auch stoffschlüssig ausgeführt sein. Demgegenüber ist die Wärmesenke üblicherweise flächig an dem Füllstoff angeordnet und mit ihm über diese Fläche im thermischen Kontakt.
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Der Vorteil der erfindungsgemäßen Kondensatoranordnung liegt somit in einer zielgerichteten Abführung von Verlustwärme, welche, abgegeben von Kondensatoren und deren elektrischen Anschlüssen, innerhalb der Kondensatoranordnung an verschiedenen Wärmepunkten auftreten kann. Die Verlustwärme wird, ausgehend vom Erzeuger, zielgerichtet zu der Wärmesenke abgeführt.
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Vorteilhafte Ausgestaltungsformen der Kondensatoranordnung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
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Bei einer ersten vorteilhaften Ausgestaltungsform der Kondensatoranordnung weist das jeweilige Entwärmungselement eine höhere Wärmeleitfähigkeit auf als der Füllstoff.
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Mittels der höheren Wärmeleitfähigkeit des Entwärmungselements zu dem ihn umgebenden Füllstoff ist eine Aufnahme und Abführung der von dem Füllstoff transportierten Verlustwärme durch das Entwärmungselement zur Wärmesenke in größerem Umfang möglich.
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Bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltungsform der Kondensatoranordnung ist das jeweilige Entwärmungselement aus Kupfer oder besteht aus einem Material, dessen Wärmeleitfähigkeit nicht kleiner als Kupfer ist.
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Kupfer als Material für das jeweilige Entwärmungselement ist bzgl. einer Wärmeleitung der Verlustwärme für die Kondensatoranordnung besonders gut geeignet. Die Wärmeleitfähigkeit λ wird für Kupfer mit einem Wert zwischen 240–400 W / m·K angegeben.
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Materialen, welche als Alternative zu Kupfer eingesetzt werden, erzielen bzgl. der Wärmeleitung vergleichbare Ergebnisse wie Kupfer, soweit sie den Wärmeleitwert von 240 W / m·K nicht unterschreiten.
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Bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltungsform der Kondensatoranordnung ist das jeweilige Entwärmungselement ein Wärmerohr.
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Ein Wärmerohr ist ein Wärmeübertrager, welcher prinzipiell mittels einer geringen Temperaturdifferenz eine hohe Wärmemenge übertragen kann. Das Wärmerohr ist auch unter den Begriffen „Heatpipe“ oder „Zwei-Phasen-Thermosiphon“ bekannt. Das Wärmerohr nutzt dabei Verdampfungsenthalpie und Kondensationsenthalpie eines Arbeitsmediums im Inneren des Wärmerohres. Über kleinen Querschnittsflächen können so große Wärmemengen transportiert werden.
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Bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltungsform der Kondensatoranordnung ist der jeweilige Kondensator ein Folienkondensator.
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Folienkondensatoren sind kostengünstig herstellbar. Zum Einsatz kommen beispielsweise metallisierte Kunststoff-Folienkondensatoren. Dabei werden Elektroden direkt auf Isolierfolien ein- oder beidseitig in Form von Metallisierungen aufgebracht. Der Folienkondensator besitzt als eine herausragende Eigenschaft selbstheilende Effekte. Diese selbstheilenden Effekte bestimmen wesentlich die im Vergleich zu anderen Kondensatorarten lange Lebensdauer der Folienkondensatoren.
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Bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltungsform der Kondensatoranordnung weist der Folienkondensator als Folienmaterial Polypropylen auf.
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Temperatur- und Frequenzverhalten sowie elektrischen Eigenschaften von Folienkondensatoren, soweit diese Kunststoff-Folienkondensatoren sind, werden im Wesentlichen vom Folienmaterial bestimmt, welches ein Dielektrikum der Folienkondensatoren bildet. Folienkondensatoren aus Polypropylen weisen eine vergleichsweise zu anderen Kunststoff-Folienkondensatoren geringe Temperatur- und Frequenzabhängigkeit seiner elektrischen Parameter auf. Für eine Anwendung in der erfindungsgemäßen Kondensatoranordnung sind diese Eigenschaften vorteilhaft, insbesondere da ein derartiger Folienkondensator aus Polypropylen besonders wirtschaftlich ist.
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Bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltungsform der Kondensatoranordnung ist der Folienkondensator ein Wickelkondensator, welcher als ein Rundwickel gewickelt ist.
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Wickelkondensatoren, welche als Rundwickel ausgeführt sind, können für eine platzsparende Integration mit dem jeweiligen Entwärmungselement, insbesondere mit dem Wärmerohr, geometrisch vorteilhaft angeordnet werden. Ein Bauvolumen der erfindungsgemäßen Kondensatoranordnung kann im Vergleich zu bisher meist üblichen Anordnungen von bekannten Kondensatormodulen gleichwertig ausgelegt werden.
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Bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltungsform der Kondensatoranordnung ist die Wärmesenke eine Trägerplatte der Kondensatoranordnung, welche mit dem jeweiligen Entwärmungselement thermisch gekoppelt ist.
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Die Trägerplatte wird üblicherweise als Kühlplatte ausgelegt. Neben der rein thermischen Kopplung ist das jeweilige Entwärmungselement teilweise in die Trägerplatte eingelassen und mit ihr verbunden. Die Verbindung der Trägerplatte mit dem jeweiligen Entwärmungselement kann sowohl formschlüssig wie auch stoffschlüssig ausgeführt sein.
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Bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltungsform der Kondensatoranordnung ist die Trägerplatte thermisch an einen Kühlkreislauf gekoppelt, mittels welchem unter Einsatz eines Kühlmediums die zur Wärmesenke abgeführte Verlustwärme von der Kondensatoranordnung thermisch ableitbar ist.
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Eine als Kühlplatte ausgeführte Trägerplatte verschließt üblicherweise den Kühlkreislauf an einer dafür vorgesehenen Öffnung des Kühlkreislaufs. Als Kühlmedium, welches im Betrieb durch den Kühlkreislauf fließt und die Trägerplatte einseitig umspült, ist Wasser sowohl aus wirtschaftlicher wie auch aus technischer Sicht vorteilhaft. Jedoch ist auch ein Wassergemisch als Kühlmedium einsetzbar, wobei beispielsweise ein geeignetes Frostschutzmittel beigemischt wird. Auch sind gasförmige Kühlmedien für einen Einsatz denkbar.
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Bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltungsform der Kondensatoranordnung weist die Trägerplatte Anformungen auf, welche in den Kühlkreislauf hineinreichen und vom Kühlmedium umspülbar sind.
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Die Anformungen, auch Pin-Fins genannt, können als verschiedene geometrische Formen ausgeführt sein. Sie bewirken im Kühlkreislauf ein Verwirbeln des Kühlmediums, was eine Abfuhr der Verlustwärme über den Kühlkreislauf maßgeblich unterstützt.
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Bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltungsform der Kondensatoranordnung sind zur elektrischen Isolation des jeweiligen Entwärmungselements Abstandshalter angebracht, welche aus einem elektrisch isolierenden Material bestehen, und/oder weist der Füllstoff elektrisch isolierende Eigenschaften auf.
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Innerhalb der Kondensatoranordnung muss sichergestellt werden, dass beispielsweise Kondensator und Entwärmungselement nicht in elektrischen Kontakt zueinander kommen. Auch muss ein Spannungsdurchschlag verhindert werden, indem ein entsprechender Mindestabstand zwischen Kondensator und Entwärmungselement vorgesehen ist.
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Bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltungsform der Kondensatoranordnung sind mindestens der Füllstoff, der jeweilige Kondensator und das jeweilige Entwärmungselement zumindest teilweise von einem Gehäuse umgeben.
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Ein Gehäuse schützt die Kondensatoranordnung vor mechanischer Beschädigung, Verschmutzung, Feuchtigkeit und weiteren äußeren Einflüssen, denen die Kondensatoranordnung ausgesetzt sein kann. Auch kann das Gehäuse mit dem Kühlkreislauf, zumindest aber mit der Wärmesenke thermisch gekoppelt und flächig verbunden werden.
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Bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltungsform der Kondensatoranordnung ist der jeweilige elektrische Anschluss zur elektrischen Verbindung mit mindestens einem Leistungshalbleitermodul vorgesehen.
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Eine möglichst niederinduktive wie auch niederohmige Anbindung der Kondensatoranordnung an das jeweilige Leistungshalbleitermodul hilft, Schaltverluste in Leistungshalbleitern zu reduzieren. Daher wird das jeweilige Leistungshalbleitermodul elektrisch so nah wie baulich möglich mit der Kondensatoranordnung verbunden.
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Für die Lösung der Aufgabe wird ebenfalls ein elektrischer Umrichter mit einer erfindungsgemäßen Kondensatoranordnung vorgeschlagen, welcher einen Gleichspannungskreis mit mindestens einem am Gleichspannungskreis betriebenen Leistungshalbleitermodul aufweist.
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Wird die erfindungsgemäße Kondensatoranordnung in elektrischen Umrichtern eingesetzt, kann eine verbesserte Kühlung der Kondensatoranordnung den Wirkungsgrad des elektrischen Umrichters wesentlich erhöhen.
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Für die Lösung der Aufgabe wird weiterhin ein Elektro- oder Hybridfahrzeug mit einem erfindungsgemäßen elektrischen Umrichter vorgeschlagen, welcher eine elektrische Maschine betreibt.
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Die oben beschriebenen Eigenschaften, Merkmale und Vorteile dieser Erfindung sowie die Art und Weise, wie diese erreicht werden, werden klarer und deutlicher verständlich im Zusammenhang mit der folgenden Beschreibung der Ausführungsbeispiele, die im Zusammenhang mit den Figuren näher erläutert werden. Es zeigt:
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1 ein schematisches dreidimensionales Bild einer bekannten Kondensatoranordnung,
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2 eine erste schematische Darstellung der erfindungsgemäßen Kondensatoranordnung in einer Draufsicht,
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3 eine weitere schematische Darstellung der erfindungsgemäßen Kondensatoranordnung gemäß 2 in einer Seitenansicht, und
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4 eine schematische Darstellung eines Elektro- oder Hybridfahrzeug mit einem erfindungsgemäßen elektrischen Umrichter zum Betrieb einer elektrischen Maschine.
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1 zeigt ein schematisches dreidimensionales Bild einer bekannten Kondensatoranordnung 1´. Diese bekannte Kondensatoranordnung 1´ zeigt beispielhaft zwölf einzelne Kondensatoren 3´, welche über einen elektrischen Anschluss 4´ mit einem Gleichspannungskreis 2´ elektrisch verbindbar sind. Unmittelbar an dem elektrischen Anschluss 4´ können Leistungshalbleitermodule 19´ mit der bekannten Kondensatoranordnung 1´ elektrisch verbunden werden.
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Die einzelnen Kondensatoren 3´ sind als Folienkondensatoren ausgelegt. Genauer charakterisiert, sind diese Folienkondensatoren Wickelkondensatoren, welche jeweils Rundwickel aufweisen.
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Eine Füllmasse 5´ umschließt alle zwölf Kondensatoren 3´ ein. Die Kondensatoranordnung 1´ an einen Kühlkreislauf anzubinden, welcher insbesondere ein flüssiges Kühlmedium aufweist, ist in diesem Beispiel des Standes der Technik nicht vorgesehen. So kann eine Entwärmung der Kondensatoranordnung beispielsweise mittels Wärmeleitfolien oder Wärmeleitkissen erfolgen.
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Im Beispiel der in 1 dargestellten Kondensatoranordnung 1´ wird davon ausgegangen, dass eine Auslegung der Kondensatoranordnung 1´ nach einer technisch maximalen Belastung für einen Anwendungsfall erfolgen muss.
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Mit 2 wird eine erste schematische Darstellung der erfindungsgemäßen Kondensatoranordnung 1 in einer Draufsicht visualisiert.
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Dargestellt sind beispielhaft sechs Kondensatoren 3, welche jeweils als Folienkondensator ausgeführt, und als Wickelkondensator näher charakterisiert sind, wobei als Wickelart Rundwickel angewendet werden. In unmittelbarer Nähe von sechs beispielhaft dargestellten Wärmebereichen 6, welche jeweils im Betrieb eine Verlustwärme VW erzeugen, sind ebenfalls beispielhaft sechs Entwärmungselemente 7 angeordnet.
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Mit den jeweiligen Entwärmungselementen 7 sind beispielhaft jeweils drei Abstandshalter 13 unmittelbar verbunden. Alle in 2 gezeigten Kondensatoren 3, alle Entwärmungselemente 7 sowie deren Abstandshalter 13 werden von einem Füllstoff 5 umschlossen, wobei wiederum ein Gehäuse 14 den Füllstoff 5 im Anwendungsbeispiel kapselt. Am Gehäuse 14 angeordnet sind beispielhaft drei elektrische Anschlüsse 4, welche die jeweiligen Kondensatoren 3 mit ebenfalls beispielhaft gewählten drei Leistungshalbleitermodulen 18 elektrisch verbinden. Alle elektrischen Anschlüsse 4 sind für den Betrieb mit einem Gleichspannungskreis 2 verbindbar.
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Anhand der Draufsicht der schematischen Darstellung der erfindungsgemäßen Kondensatoranordnung 1 der 2 ist die Wirkungsweise der Entwärmung der Kondensatoranordnung 1 in einem ersten Schritt erkennbar. Dazu wird im Betrieb die Verlustwärme VW von den jeweiligen Wärmebereichen 6 über den thermisch leitfähigen Füllstoff 5 zu den in unmittelbarer Nähe angeordneten jeweiligen Entwärmungselementen 7 geleitet.
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Wie schon beschrieben, stellt eine Auswahl der Wärmebereiche 6 nur ein Beispiel dar. Sie können prinzipiell an weiteren Stellen innerhalb der Kondensatoranordnung 1 identifiziert werden. Deren Identifikation und Festlegung richtet sich nicht nur nach einer individuellen Bauform bzw. elektrischen Auslegung des Produktes der Kondensatoranordnung 1, sondern auch nach einen anwendungsbezogenen Einsatz für die Kondensatoranordnung 1 am Gleichspannungskreis 2 von Systemen, in welchen die Kondensatoranordnung 1 integriert wird.
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Eine weitere schematische Darstellung der erfindungsgemäßen Kondensatoranordnung 1 in einer Seitenansicht zeigt die 3 gemäß der 2.
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Zu sehen sind, wie in 2 ebenfalls schon beispielhaft visualisiert, sechs Kondensatoren 3, welche als Folienkondensatoren ausgeführt, und als Rundwickel des Wickelkondensators näher charakterisiert sind. Weiterhin in der unmittelbare Nähe von hier beispielhaft dargestellten sechs Wärmebereichen 6, welche jeweils im Betrieb die Verlustwärme VW erzeugen, sind ebenfalls beispielhaft sechs Entwärmungselemente 7 angeordnet.
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Mit den jeweiligen Entwärmungselementen 7 sind beispielhaft jeweils drei Abstandshalter 13 unmittelbar verbunden. Alle in 3 gezeigten Kondensatoren 3, alle Entwärmungselemente 7 sowie deren Abstandshalter 13 werden von dem Füllstoff 5 umschlossen, wobei wiederum das Gehäuse 14 den Füllstoff 5 im Anwendungsbeispiel kapselt.
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Am Gehäuse 14 flächig angeordnet und mit dem Gehäuse 14 thermisch verbunden, ist eine Wärmesenke 8, welche als Trägerplatte 9 ausgelegt ist. Die Trägerplatte 9 wiederum weist Anformungen 12 auf, sogenannte Pin-Fins. Das Kühlmedium 11 fließt durch den Kühlkreislauf 10 und umströmt die Anformungen 12 der Trägerplatte 9.
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Anhand der Seitenansicht der schematischen Darstellung der erfindungsgemäßen Kondensatoranordnung 1 in 3 ist die Wirkungsweise der Kondensatoranordnung 1 zur Entwärmung erkennbar.
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Im Betrieb wird die Verlustwärme VW von den jeweiligen Wärmebereichen 6 über den thermisch leitfähigen Füllstoff 5 zu den in unmittelbarer Nähe angeordneten jeweiligen Entwärmungselementen 7 geleitet. Mittels des jeweiligen Entwärmungselements 7 wird die Verlustwärme VW im Weiteren an die Wärmesenke 8 abgeführt, welche als Trägerelement 9 ausgelegt ist. Das Kühlmedium 11 durchfließt den Kühlkreislauf 10 und umspült dabei die Wärmesenke 8, insbesondere aber die Anformungen 12 des Trägerelements 9. Die Verlustwärme VW wird in diesem letzten Schritt von der Kondensatoranordnung 1 thermisch abtransportiert.
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3 zeigt eine schematische Darstellung eines Elektro- oder Hybridfahrzeugs 15 mit einem erfindungsgemäßen elektrischen Umrichter 16 zum Betrieb einer elektrischen Maschine 17.
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Eine erfindungsgemäße Kondensatoranordnung 1 ist in einem elektrischen Umrichter 16 am Gleichspannungskreis 2 mittels elektrischer Anschlüsse 4 verbunden. Weiterhin am Gleichspannungskreis 2 betrieben wird ein Leistungshalbleitermodul 18. Das Leistungshalbleitermodul 18 kann ebenfalls direkt über den elektrischen Anschluss 4 mit der Kondensatoranordnung 1 verbunden sein. Der elektrische Umrichter 16 betreibt die elektrische Maschine 17 des Elektro- oder Hybridfahrzeugs 15.
