DE102017216250A1 - Drive a motor vehicle - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft einen Antrieb (16) eines Kraftfahrzeugs (2), mit einem bürstenlosen Elektromotor (20), und mit einem Umrichter (18), der einen zwei Elektroden (33) umfassenden Zwischenkreiskondensator (28) und einen Wechselrichter (40) aufweist. Der Wechselrichter (40) ist elektrisch zwischen dem Elektromotor (20) und dem Zwischenkreiskondensator (28) angeordnet, und die Elektroden (33) des Zwischenkreiskondensators (28) sind jeweils mittels eines Durchführungskondensators (44) gegen Masse (6) geführt. Die Erfindung betrifft ferner ein Kraftfahrzeug (2) mit einem Antrieb (16).

Figure DE102017216250A1_0000
The invention relates to a drive (16) of a motor vehicle (2), comprising a brushless electric motor (20), and an inverter (18) having a link capacitor (28) comprising two electrodes (33) and an inverter (40). The inverter (40) is electrically arranged between the electric motor (20) and the DC link capacitor (28), and the electrodes (33) of the DC link capacitor (28) are each guided by a feedthrough capacitor (44) to ground (6). The invention further relates to a motor vehicle (2) with a drive (16).
Figure DE102017216250A1_0000

Description

Die Erfindung betrifft einen Antrieb eines Kraftfahrzeugs, mit einem bürstenlosen Elektromotor, und mit einem Umrichter. Die Erfindung betrifft ferner ein Kraftfahrzeug mit einem Antrieb.The invention relates to a drive of a motor vehicle, with a brushless electric motor, and with a converter. The invention further relates to a motor vehicle with a drive.

Kraftfahrzeuge weisen einen (Haupt-)Antrieb auf, mittels dessen der Vortrieb erstellt wird. Der Hauptantrieb weist beispielsweise eine Verbrennungskraftmaschine auf, bei der mittels Verbrennung eines Kraftstoffs eine Rotationsbewegung erzeugt wird. Als Alternative sind Elektromotoren bekannt, bei denen mittels Bestromung eines Elektromagneten ein Rotor des Elektromotors in eine Rotationsbewegung versetzt wird, welcher mit einem Antriebsrad des Kraftfahrzeugs gekoppelt ist. Der Elektromagnete ist üblicherweise ein Bestandteil eines Stators des Elektromotors, der eine Anzahl derartiger Elektromagneten aufweist. Der Rotor selbst umfasst eine Anzahl an Permanentmagneten.Motor vehicles have a (main) drive, by means of which the propulsion is created. The main drive has, for example, an internal combustion engine, in which by means of combustion of a fuel, a rotational movement is generated. As an alternative, electric motors are known in which by means of energization of an electromagnet, a rotor of the electric motor is placed in a rotational movement, which is coupled to a drive wheel of the motor vehicle. The electromagnet is usually a component of a stator of the electric motor having a number of such electromagnets. The rotor itself comprises a number of permanent magnets.

Üblicherweise ist der Elektromotor bürstenlos ausgestaltet, was einen Verschleiß verringert. Zur Bestromung der Elektromagneten des Elektromotors ist daher ein elektrischer Strom erforderlich, der auf die gewünschte Drehzahl und das gewünschte Drehmoment des Elektromotors abgestimmt ist. Hierfür wird üblicherweise ein Umrichter herangezogen, der meist dreiphasig ausgestaltet ist. Der Umrichter weist eine Brückenschaltung mit drei Brückenzweigen auf, von denen jeder zwei in Reihe geschaltete Halbleiterschalter umfasst. Mit jedem der Brückenzweige ist eine Phase des Elektromotors elektrisch kontaktiert, wobei jeder der Phasen mindestens einer der Elektromagneten des Elektromotors zugeordnet ist.Usually, the electric motor is designed brushless, which reduces wear. To energize the electromagnet of the electric motor, therefore, an electric current is required, which is tuned to the desired speed and the desired torque of the electric motor. For this purpose, usually a converter is used, which is usually designed in three phases. The inverter has a bridge circuit with three bridge branches, each comprising two series-connected semiconductor switches. With each of the bridge branches, a phase of the electric motor is electrically contacted, wherein each of the phases is associated with at least one of the electromagnets of the electric motor.

Mittels Betätigung der Halbleiterschalter des Umrichters ist es ermöglicht, einen Stromfluss von dem Umrichter zu dem Elektromotor einzustellen. By actuating the semiconductor switches of the inverter, it is possible to set a current flow from the inverter to the electric motor.

Aufgrund der Betätigung der Halbleiterschalter wird ein elektrischer Strom geschaltet, sodass innerhalb einer vergleichsweise kurzen Zeit der elektrische Stromfluss geändert wird. Infolgedessen werden elektromagnetische Störungen erzeugt, welche in ein Bordnetz des Kraftfahrzeugs einkoppeln, mittels dessen eine Bestromung des Umrichters erfolgt. Auch werden derartige Störungen zu dem Elektromotor übertragen. Diese Störungen strahlen beispielsweise über etwaige Leitungen zu weiteren Bestandteilen des Kraftfahrzeugs ab, wie zu Nebenaggregaten, weswegen deren Funktionsweise beeinträchtigt ist.Due to the actuation of the semiconductor switches, an electric current is switched so that within a comparatively short time the electric current flow is changed. As a result, electromagnetic interference is generated, which couple into an electrical system of the motor vehicle, by means of which a current supply of the inverter takes place. Also, such disturbances are transmitted to the electric motor. These disturbances radiate, for example via any lines to other components of the motor vehicle, as to ancillaries, so their functioning is impaired.

Folglich ist es erforderlich, derartige Störungen zu verringern. Hierfür werden üblicherweise Filter herangezogen, die mit dem Umrichter gekoppelt sind. Diese weisen üblicherweise einen Hoch- und/oder Tiefpass auf, sodass vergleichsweise hochfrequente bzw. tieffrequente Störungen herausgefiltert werden, was eine EMV-Verträglichkeit des Antriebs erhöht. Derartige Filter sind jedoch vergleichsweise kostenintensiv, weswegen die Herstellungskosten von einem derartigen Antrieb erhöht sind.Consequently, it is necessary to reduce such disturbances. For this purpose, usually filters are used, which are coupled to the inverter. These usually have a high and / or low pass, so that comparatively high-frequency or low-frequency interference are filtered out, which increases the EMC compatibility of the drive. However, such filters are relatively expensive, which is why the production costs are increased by such a drive.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen besonders geeigneten Antrieb eines Kraftfahrzeugs sowie ein besonders geeignetes Kraftfahrzeug mit einem Antrieb anzugeben, wobei vorteilhafterweise Herstellungskosten reduziert sind.The invention has for its object to provide a particularly suitable drive a motor vehicle and a particularly suitable motor vehicle with a drive, wherein advantageously manufacturing costs are reduced.

Hinsichtlich des Antriebs wird diese Aufgabe durch die Merkmale des Anspruchs 1 und hinsichtlich des Kraftfahrzeugs durch die Merkmale des Anspruchs 9 erfindungsgemäß gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestaltungen sind Gegenstand der jeweiligen Unteransprüche.With regard to the drive this object is achieved by the features of claim 1 and in terms of the motor vehicle by the features of claim 9 according to the invention. Advantageous developments and refinements are the subject of the respective subclaims.

Der Antrieb ist Bestandteil eines Kraftfahrzeugs und weist einen bürstenlosen Elektromotor und einen Umrichter auf. Der Antrieb ist beispielsweise ein Antrieb eines Nebenaggregats des Kraftfahrzeugs, wie einer Pumpe oder eines Lüfters. Mit anderen Worten dient der Antrieb nicht dem Vortrieb des Kraftfahrzeugs. Besonders bevorzugt jedoch ist der Antrieb ein Hauptantrieb des Kraftfahrzeugs und dient folglich dem Vortrieb des Kraftfahrzeugs. Hierbei ist beispielsweise der Elektromotor mit einem Antriebsrad des Kraftfahrzeugs gekoppelt, insbesondere mittels einer Welle. Beispielsweise ist der Elektromotor als sogenannter Radnabenmotor ausgestaltet. Alternativ hierzu ist mittels des Elektromotors beispielsweise ein Getriebe angetrieben, welches mit dem Antriebsrad gekoppelt ist.The drive is part of a motor vehicle and has a brushless electric motor and a converter. The drive is, for example, a drive of an accessory of the motor vehicle, such as a pump or a fan. In other words, the drive does not serve the propulsion of the motor vehicle. However, particularly preferably, the drive is a main drive of the motor vehicle and consequently serves the propulsion of the motor vehicle. Here, for example, the electric motor is coupled to a drive wheel of the motor vehicle, in particular by means of a shaft. For example, the electric motor is designed as a so-called hub motor. Alternatively, by means of the electric motor, for example, a gear is driven, which is coupled to the drive wheel.

Der Umrichter ist im Montagezustand mit einem Bordnetz des Kraftfahrzeugs gekoppelt, mittels dessen insbesondere eine elektrische Gleichspannung bereitgestellt ist. Beispielsweise ist das Bordnetz ein Niedervolt-Bordnetz, mit dem eine elektrische Spannung von 12 Volt, 24 Volt oder 42 Volt bereitgestellt ist. Alternativ hierzu ist das Bordnetz ein Hochvoltbordnetz, bei dem beispielsweise eine elektrische Spannung zwischen 400 Volt und 1.000 Volt und beispielsweise im Wesentlichen von 800 Volt bereitgestellt ist. Der Umrichter weist einen Zwischenkreiskondensator und einen Wechselrichter auf. Besonders bevorzugt ist der Zwischenkreiskondensator mittels des Bordnetzes gespeist. Der Zwischenkreiskondensator weist zwei Elektroden auf, von denen jeweils eine mit unterschiedlichen Potentialen des Bordnetzes elektrisch kontaktiert ist. Mittels des Zwischenkreiskondensators ist geeigneterweise ein Energiespeicher bereitgestellt.The converter is coupled in the assembled state with a vehicle electrical system of the motor vehicle, by means of which in particular a DC electrical voltage is provided. For example, the electrical system is a low-voltage electrical system, with which an electrical voltage of 12 volts, 24 volts or 42 volts is provided. Alternatively, the electrical system is a high-voltage electrical system in which, for example, an electrical voltage between 400 volts and 1,000 volts and, for example, provided substantially 800 volts. The inverter has an intermediate circuit capacitor and an inverter. Particularly preferably, the DC link capacitor is powered by the electrical system. The DC link capacitor has two electrodes, one of which is electrically contacted with different potentials of the electrical system. By means of the intermediate circuit capacitor, an energy store is suitably provided.

Der Wechselrichter ist elektrisch zwischen dem Elektromotor und dem Zwischenkreiskondensator angeordnet. Mit anderen Worten ist der Wechselrichter zwischen dem Elektromotor und dem Zwischenkreiskondensator elektrisch geschaltet. Folglich ist der Wechselrichter elektrisch mit dem Elektromotor und elektrisch mit dem Zwischenkreiskondensator kontaktiert. Insbesondere ist der Zwischenkreiskondensator direkt elektrisch mit dem Wechselrichter kontaktiert, sodass zwischen diesen keine weiteren elektrischen Bauteile vorhanden sind. Der Wechselrichter umfasst beispielsweise einen Halbleiterschalter, vorzugsweise eine Anzahl derartiger Halbleiterschalter, mittels dessen bei Betrieb ein elektrischer Stromfluss zwischen dem Zwischenkreiskondensator und dem Elektromotor eingestellt wird. Der Halbleiterschalter ist insbesondere ein Transistor, vorzugsweise ein Feldeffekttransistor, beispielsweise ein MOSFET, ein GTO oder ein IGBT. Der Halbleiterschalter ist vorzugsweise mit einer Steuereinheit des Wechselrichters elektrisch kontaktiert, wobei bei Betrieb mittels der Steuereinheit ein Zustand des Halbleiterschalters eingestellt wird, also ob dieser elektrisch leitend oder elektrisch nicht leitend ist.The inverter is electrically arranged between the electric motor and the DC link capacitor. In other words, the inverter is between the electric motor and the DC link capacitor electrically connected. Consequently, the inverter is electrically contacted with the electric motor and electrically with the DC link capacitor. In particular, the DC link capacitor is directly electrically contacted with the inverter, so that there are no other electrical components between them. The inverter includes, for example, a semiconductor switch, preferably a number of such semiconductor switches, by means of which an electrical current flow between the DC link capacitor and the electric motor is adjusted during operation. The semiconductor switch is in particular a transistor, preferably a field-effect transistor, for example a MOSFET, a GTO or an IGBT. The semiconductor switch is preferably electrically contacted with a control unit of the inverter, wherein in operation by means of the control unit, a state of the semiconductor switch is set, so whether it is electrically conductive or electrically non-conductive.

Somit ist bei Betrieb der Elektromotor mittels des Umrichters angetrieben, wobei beispielsweise elektrische Energie dem etwaigen Bordnetz entnommen und dem Elektromotor zugeführt wird. Besonders bevorzugt ist der Umrichter rückspeisefähig, sodass insbesondere bei einer Abbremsung des Kraftfahrzeugs der Elektromotor generatorisch wirkt und die auf diese Weise erzeugte elektrische Energie zur Speisung des Zwischenkreiskondensators mittels des Wechselrichters herangezogen wird. Mit anderen Worten ist der Umrichter rückspeisefähig ausgestaltet.Thus, during operation, the electric motor is driven by means of the converter, wherein, for example, electrical energy is taken from the eventual vehicle electrical system and supplied to the electric motor. Particularly preferably, the inverter is regenerative capable, so that in particular at a deceleration of the motor vehicle, the electric motor acts as a generator and the electrical energy generated in this way is used to power the DC link capacitor means of the inverter. In other words, the inverter is designed to be regenerative.

Ferner weist der Antrieb zwei Durchführungskontaktoren auf. Hierbei ist jeweils einer der Durchführungskondensatoren einer der Elektroden des Zwischenkreiskondensators zugeordnet, und jede der beiden Elektroden mittels des zugeordneten Durchführungskondensators gegen Masse geführt ist. Mit anderen Worten weist jeder der Durchführungskondensatoren jeweils zwei Elektroden auf, wobei eine der Elektroden des Durchführungskondensators mit der Elektrode des jeweiligen Zwischenkreiskondensators elektrisch kontaktiert ist. Die verbleibenden Elektroden der beiden Durchführungskondensatoren sind elektrisch mit Masse kontaktiert, insbesondere direkt. Vorzugsweise sind die Elektroden der Zwischenkreiskondensatoren vorzugsweise direkt mit jeweils der zugeordneten Elektrode des Zwischenkreiskondensators elektrisch kontaktiert. Mit anderen Worten ist elektrisch zwischen die beiden Elektroden kein weiteres elektrisches und/oder elektronisches Bauteil geschaltet. Masse ist beispielsweise mittels einer Karosserie des Kraftfahrzeugs bereitgestellt. Mit anderen Worten ist jeder der Durchführungskondensatoren elektrisch mit der Karosserie kontaktiert, was eine Verkabelung vereinfacht.Furthermore, the drive has two feedthrough contactors. In this case, in each case one of the feedthrough capacitors is associated with one of the electrodes of the intermediate circuit capacitor, and each of the two electrodes is guided by means of the associated feedthrough capacitor to ground. In other words, each of the feedthrough capacitors in each case has two electrodes, wherein one of the electrodes of the feedthrough capacitor is electrically contacted with the electrode of the respective intermediate circuit capacitor. The remaining electrodes of the two feedthrough capacitors are electrically connected to ground, in particular directly. Preferably, the electrodes of the DC link capacitors are preferably electrically contacted directly with the respective associated electrode of the DC link capacitor. In other words, no further electrical and / or electronic component is electrically connected between the two electrodes. Mass is provided for example by means of a body of the motor vehicle. In other words, each of the feedthrough capacitors is electrically contacted with the body, which simplifies cabling.

Aufgrund der Durchführungskondensatoren erfolgt eine Filterung der dem Wechselrichter entnommenen oder auf diesen zurück wirkenden elektrischen Ströme, weswegen eine elektromagnetische Verträglichkeit erhöht ist. Die Durchführungskondensatoren benötigen zur Montage keine Leiterplatten oder dergleichen und können somit vergleichsweise frei positioniert werden. Infolgedessen sind lediglich vergleichsweise wenige Montagebauteile zur Stabilisierung und Positionierung der Durchführungskondensatoren erforderlich, was Herstellungskosten reduziert. Auch ist ein Platzbedarf verringert, weswegen ein vergleichsweise kompakt bauender Antrieb realisiert ist. Auch sind aufgrund der mittels der Durchführungskondensatoren erhöhten elektromagnetischen Verträglichkeit, keine zusätzlichen Maßnahmen oder zumindest lediglich in geringem Maße zusätzlichen Maßnahmen zur Realisierung einer vorgegebenen elektromagnetischen Verträglichkeit erforderlich, was Herstellungskosten weiter reduziert.Due to the feedthrough capacitors filtering takes place of the inverter taken or back acting on these electrical currents, which is why an electromagnetic compatibility is increased. The feedthrough capacitors do not require any printed circuit boards or the like for mounting and can thus be positioned comparatively freely. As a result, only comparatively few mounting components for stabilizing and positioning the feedthrough capacitors are required, which reduces manufacturing costs. Also, a space requirement is reduced, which is why a comparatively compact drive is realized. Also, due to the increased electromagnetic compatibility by means of feedthrough capacitors, no additional measures or at least only a small amount of additional measures for realizing a given electromagnetic compatibility are required, which further reduces manufacturing costs.

Beispielsweise weist jeder der Durchführungskondensatoren eine Stromtragfähigkeit von 1 Ampere bis 5000 Ampere und beispielsweise zwischen 10 Ampere und 2000 Ampere oder zwischen 100 Ampere und 1000 Ampere auf. Insbesondere ist die Kapazität jedes der Durchführungskondensatoren kleiner als 0,1 µF und beispielsweise größer als 1 nF. Insbesondere ist die Kapazität jedes der Durchführungskondensatoren im Wesentlichen gleich 0,01 µF. Besonders bevorzugt sind die Durchführungskondensatoren zueinander baugleich, was Herstellungskosten reduziert und eine Lagerhaltung vereinfacht.For example, each of the feedthrough capacitors has a current carrying capacity of 1 ampere to 5,000 ampere and, for example, between 10 ampere and 2,000 ampere or between 100 ampere and 1,000 ampere. In particular, the capacitance of each of the feedthrough capacitors is less than 0.1 μF and, for example, greater than 1 nF. In particular, the capacitance of each of the feedthrough capacitors is substantially equal to 0.01 μF. Particularly preferably, the feedthrough capacitors are identical to one another, which reduces manufacturing costs and simplifies storage.

Zweckmäßigerweise sind der Zwischenkreiskondensator und der Wechselrichter mittels zweier Stromschienen elektrisch kontaktiert. Die Stromschienen sind insbesondere elektrische Leitungen. Beispielsweise sind lediglich die beiden Stromschienen elektrisch zwischen den Zwischenkreiskondensator und den Wechselrichter geschaltet. Die Stromschienen sind beispielsweise mittels eines Stanzbiegeteils bereitgestellt, welches im Wesentlichen beispielsweise aus einem Kupfer erstellt ist, insbesondere reinem Kupfer oder einer Kupferlegierung. Die Stanzbiegeteile sind beispielsweise im Wesentlichen quaderförmig ausgestaltet. Vorzugsweise umfasst jede der Stromschienen zumindest ein derartiges Stanzbiegeteil und/oder beispielsweise ein Kabel. Beispielsweise weisen die Stromschienen jeweils eine Abschirmung auf, insbesondere ein Drahtgeflecht, mittels derer beispielsweise ein Kern, wie der (Trag-)Körper oder eine Litze, umgeben ist. Die Abschirmung ist beispielsweise gegen Masse geführt, sodass ein Abstrahlen von elektromagnetischen Wellen von der Stromschiene aufgrund eines hier durchfließenden Wechselstroms unterbunden ist, was eine elektromagnetische Verträglichkeit weiter erhöht. Jeder Elektrode des Zwischenkreiskondensators ist jeweils eine der Stromschienen zugeordnet, sodass die Stromschiene vorzugsweise das gleiche elektrische Potential wie die jeweils zugeordnete Elektrode des Zwischenkreiskondensators aufweist.Advantageously, the intermediate circuit capacitor and the inverter are electrically contacted by means of two bus bars. The busbars are in particular electrical lines. For example, only the two busbars are electrically connected between the intermediate circuit capacitor and the inverter. The busbars are provided for example by means of a stamped and bent part, which is essentially made for example of a copper, in particular pure copper or a copper alloy. The stamped and bent parts are designed, for example, substantially cuboid. Preferably, each of the busbars comprises at least one such stamped and bent part and / or, for example, a cable. For example, the busbars each have a shield, in particular a wire mesh, by means of which, for example, a core, such as the (supporting) body or a strand is surrounded. The shield is guided, for example, to ground, so that a radiation of electromagnetic waves is prevented by the busbar due to an alternating current flowing through here, which further increases electromagnetic compatibility. Each electrode of the DC link capacitor is each associated with one of the busbars, so that the busbar preferably has the same electrical potential as the respective associated electrode of the intermediate circuit capacitor.

Jede der Stromschienen weist jeweils vorzugsweise einen der Durchführungskondensatoren auf. Mit anderen Worten ist die Stromschiene zumindest teilweise mittels des Durchführungskondensators gebildet, wobei die Stromschiene dort vorzugsweise einen quaderförmig ausgestalteten Körper aufweist, welcher umfangsseitig mittels eines Wickels umgeben ist, welcher beispielsweise die weitere Elektrode bildet. Der Körper ist beispielsweise das Stanzbiegeteil. Besonders bevorzugt weist der Durchführungskondensator zwei (Kondensator-)Wickel auf, die zueinander beabstandet und spiralförmig bzw. schneckenförmig ausgestaltet sind und ineinander greifen. Infolgedessen ist eine effektive Überlappungsfläche der beiden Kondensatorwickel vergrößert. Geeigneterweise sind die Kondensatorwickel koaxial zu dem Körper angeordnet. Einer der Kondensatorwickel ist elektrisch mit Masse und der weitere elektrisch mit dem (Stromschienen-/Trag-)Körper kontaktiert, der vorzugsweise das gleiche elektrische Potential wie die jeweils zugeordnete Elektrode aufweist. Da die Stromschiene sowohl den Durchführungskondensator aufweist als auch der elektrischen Kontaktierung des Wechselrichters mit dem Zwischenkreiskondensator dient, ist ein Platzbedarf weiter verringert. Auch ist der Durchführungskondensator stabilisiert.Each of the bus bars preferably has one of the feedthrough capacitors in each case. In other words, the busbar is at least partially formed by means of the feedthrough capacitor, wherein the busbar there preferably has a cuboid-shaped body, which is peripherally surrounded by a coil, which forms, for example, the further electrode. The body is for example the stamped and bent part. Particularly preferably, the feedthrough capacitor has two (condenser) windings, which are spaced apart from one another and configured in a spiral or helical shape and engage in one another. As a result, an effective overlap area of the two capacitor windings is increased. Suitably, the capacitor windings are arranged coaxially with the body. One of the capacitor winding is electrically connected to ground and the other electrically connected to the (busbar / support) body, which preferably has the same electrical potential as the respectively associated electrode. Since the busbar has both the feedthrough capacitor and the electrical contacting of the inverter is used with the DC link capacitor, a space requirement is further reduced. Also, the feedthrough capacitor is stabilized.

Besonders bevorzugt sind der Wechselrichter und der Elektromotor jeweils dreiphasig ausgestaltet. Mit anderen Worten weist der Elektromotor drei Phasen auf, die bei Betrieb insbesondere sukzessive bestromt werden. Beispielsweise weist jede Phase einen Elektromagneten auf, vorzugweise jeweils eine Anzahl an Elektromagneten. Geeigneterweise weist jede der Phasen des Elektromotors die gleiche Anzahl an Elektromagneten auf. Der Wechselrichter weist bevorzugt eine Brückenschaltung auf, die insbesondere drei Brückenzweige umfasst. Jeder der Brückenzweige weist vorzugsweise zwei Halbleiterschalter auf. Mit anderen Worten ist der Umrichter in einer B6-Konfiguration aufgebaut. Zum Beispiel ist jeweils eine der Phasen des Elektromotors elektrisch mit einem der Brückenzweige kontaktiert.Particularly preferably, the inverter and the electric motor are each designed in three phases. In other words, the electric motor has three phases, which in particular are energized successively during operation. For example, each phase has an electromagnet, preferably in each case a number of electromagnets. Suitably, each of the phases of the electric motor has the same number of electromagnets. The inverter preferably has a bridge circuit, which in particular comprises three bridge branches. Each of the bridge branches preferably has two semiconductor switches. In other words, the inverter is built in a B6 configuration. For example, each one of the phases of the electric motor is electrically contacted with one of the bridge branches.

Der Zwischenkreiskondensator ist bevorzugt zu den Brückenzweigen parallel geschaltet. Beispielsweise sind der Wechselrichter und der Zwischenkreiskondensator mittels der Stromschienen elektrisch kontaktiert, wobei die beiden Stromschienen mittels der Brückenzweige elektrisch miteinander kontaktiert sind, die zueinander parallel geschaltet sind. Beispielsweise weist der Antrieb insgesamt sechs Stromschienen auf, wobei jedem der Brückenzweige jeweils zwei Stromschienen zugeordnet sind. The intermediate circuit capacitor is preferably connected in parallel with the bridge branches. For example, the inverter and the intermediate circuit capacitor are electrically contacted by means of the busbars, wherein the two busbars are electrically connected to each other by means of the bridge branches, which are connected in parallel with each other. For example, the drive has a total of six busbars, wherein each of the bridge arms are each assigned two busbars.

Vorzugsweise weist jede der Stromschienen jeweils einen Durchführungskondensator auf, sodass der Antrieb insgesamt sechs Durchführungskondensatoren aufweist. Infolgedessen ist es ermöglicht, die Kapazität der jeweiligen Durchführungskondensatoren zu reduzieren, was den Bauraum der Durchführungskondensatoren und deren Kosten weiter reduziert.Preferably, each of the busbars each have a feedthrough capacitor, so that the drive has a total of six feedthrough capacitors. As a result, it is possible to reduce the capacity of the respective feedthrough capacitors, which further reduces the installation space of the feedthrough capacitors and their cost.

Beispielsweise sind die Phasen des Elektromotors zu einer Dreieckschaltung miteinander verschaltet. Besonders bevorzugt jedoch sind die Phasen des Elektromotors zu einer Sternschaltung miteinander verschaltet. Mit anderen Worten ist jede der Phasen des Elektromotors sowohl mit dem Wechselrichter, insbesondere mit einem Brückenzweig des Wechselrichters, und mit einem gemeinsamen Sternpunkt elektrisch kontaktiert. Der Sternpunkt ist zweckmäßigerweise elektrisch nicht mit einem weiteren elektrischen Potential kontaktiert, und insbesondere nicht mit einem Gehäuse und/oder Masse elektrisch verbunden. Vorzugsweise ist der Sternpunkt somit „floatend“. Aufgrund von Streukapazitäten des Elektromotors werden bei Betrieb Gleichtaktstörungen (common mode) mit Gleichtaktströmen hervorgerufen. Die Gleichtaktströme weisen vergleichsweise kurze Anstiegs- und Abfallzeiten und zum Beispiel zwischen 5A und 20A in der Spitze auf. Die Höhe der (Gleichtakt-)Ströme ist insbesondere abhängig von einer Schaltgeschwindigkeit des Wechselrichters, insbesondere von einer Schaltgeschwindigkeit dessen Halbleiterschalter/Schaltelemente, und von sonstigen Eigenschaften des Störstromkreises. Mittels der Durchführungskondensatoren ist für den elektrischen Strom, insbesondere die Gleichtaktströmen, ein breitbandig niederimpedanter Pfad vorhanden, was die Gleichtaktstörungen verringert. Zusammenfassend wird insbesondere mittels der Durchführungskondensatoren, dem elektrischen Strom, insbesondere den Gleichtaktströmen, ein niederimpedanter Rückweg zum Zwischenkreiskondensator ermöglicht. Das verhindert vergleichsweise große (elektrische) Gleichtaktspannungen zwischen den Potentialen des Bordnetzes, insbesondere etwaigen Batterieanschlüssen, und Masse und/oder zwischen den Elektroden des Zwischenkreiskondensators und Masse. Somit ist eine niedrige elektro-magnetische Verträglichkeit (EMV) ermöglicht.For example, the phases of the electric motor are connected to one another in a delta connection. Particularly preferably, however, the phases of the electric motor are connected to form a star connection with each other. In other words, each of the phases of the electric motor is electrically contacted both with the inverter, in particular with a bridge branch of the inverter, and with a common star point. The star point is expediently not electrically contacted with a further electrical potential, and in particular not electrically connected to a housing and / or ground. Preferably, the star point is "floating". Due to stray capacitances of the electric motor common mode with common mode currents are caused during operation. The common mode currents have comparatively short rise and fall times and, for example, between 5A and 20A in the peak. The level of the (common mode) currents is dependent, in particular, on a switching speed of the inverter, in particular on a switching speed of its semiconductor switches / switching elements, and on other characteristics of the noise current circuit. By means of the feedthrough capacitors for the electric current, in particular the common mode currents, a broadband low-impedance path exists, which reduces the common mode noise. In summary, in particular by means of the feedthrough capacitors, the electric current, in particular the common-mode currents, a low-impedance return path to the intermediate circuit capacitor is made possible. This prevents comparatively large (electrical) common-mode voltages between the potentials of the vehicle electrical system, in particular any battery terminals, and ground and / or between the electrodes of the DC link capacitor and ground. Thus, a low electromagnetic compatibility (EMC) is possible.

Beispielsweise sind der Zwischenkreiskondensator und der Wechselrichter in einem gemeinsamen Gehäuse angeordnet. Besonders bevorzugt jedoch weist sowohl der Zwischenkreiskondensator als auch der Wechselrichter jeweils ein Gehäuse auf. Mit anderen Worten ist der Umrichter modular aufgebaut, was eine Montage vereinfacht und Herstellungskosten weiter reduziert. Das Gehäuse des Wechselrichters und/oder das Gehäuse des Zwischenkreiskondensators sind beispielsweise aus einem Metall erstellt, welches elektrisch mit Masse kontaktiert ist. Somit ist eine elektromagnetische Verträglichkeit (EMV) des Umrichters weiter erhöht.For example, the DC link capacitor and the inverter are arranged in a common housing. However, particularly preferably, both the DC link capacitor and the inverter each have a housing. In other words, the inverter is modular, which simplifies assembly and further reduces manufacturing costs. The housing of the inverter and / or the housing of the intermediate circuit capacitor are made for example of a metal which is electrically contacted with ground. Thus, an electromagnetic compatibility (EMC) of the inverter is further increased.

Beispielsweise ist das Gehäuse des Zwischenkreiskondensators an dem Gehäuse des Wechselrichters angebunden, sodass diese zueinander stabilisiert sind. Besonders bevorzugt jedoch sind die beiden Gehäuse zueinander beabstandet, sodass diese vergleichsweise unabhängig zueinander positioniert werden können, weswegen ein Bauraum im Kraftfahrzeug vergleichsweise effizient ausgenutzt werden kann. Hierbei ist der Zwischenkreiskondensator und der Wechselrichter besonders bevorzugt mittels der Stromschienen miteinander elektrisch verbunden, die beispielsweise zumindest abschnittsweise nach Art eines Kabels ausgestaltet sindFor example, the housing of the DC link capacitor is connected to the housing of the inverter, so that they are stabilized to each other. Particularly preferably, however, the two housings are spaced apart from one another so that they can be positioned comparatively independently of one another, which is why an installation space in the motor vehicle can be utilized comparatively efficiently. In this case, the intermediate circuit capacitor and the inverter are particularly preferably electrically connected to one another by means of the busbars, which are configured, for example, at least in sections in the manner of a cable

Beispielsweise sind die Durchführungskondensatoren in zumindest einem Gehäuse des Antriebs integriert, beispielsweise in dem Gehäuse des Zwischenkreiskondensators. Mit anderen Worten wird der jeweilige Durchführungskondensator mit dem jeweiligen Gehäuse stabilisiert. Beispielsweise weisen die Stromschienen den Durchführungskondensator auf, die in einem Durchbruch durch das Gehäuse angeordnet sind. Beispielsweise ist der Durchführungskondensator mit dem jeweiligen Gehäuse verschraubt oder in einer Öffnung des Gehäuses angeordnet, sodass der Durchführungskondensator durch die Öffnung hindurch ragt und somit zumindest teilweise innerhalb und teilweise außerhalb des jeweiligen Gehäuses angeordnet ist.For example, the feedthrough capacitors are integrated in at least one housing of the drive, for example in the housing of the intermediate circuit capacitor. In other words, the respective feedthrough capacitor is stabilized with the respective housing. For example, the bus bars on the feedthrough capacitor, which are arranged in an opening through the housing. For example, the feedthrough capacitor is screwed to the respective housing or arranged in an opening of the housing, so that the feedthrough capacitor protrudes through the opening and is thus arranged at least partially within and partially outside of the respective housing.

Mit anderen Worten ist der Durchführungskondensator an einer Wand des jeweiligen Gehäuses befestigt. Bevorzugt ist die Wand, vorzugsweise das vollständige Gehäuse, elektrisch mit Masse kontaktiert, und eine der Elektroden des jeweiligen Durchführungskondensators ist elektrisch mit dem Gehäuse kontaktiert. Infolgedessen ist eine Montage weiter vereinfacht und es sind keine weiteren Bauteile erforderlich, was Herstellungskosten weiter reduziert. Besonders bevorzugt sind die Durchführungskondensatoren in dem Gehäuse des Wechselrichters integriert. Somit ist ein elektrischer Pfad zwischen den etwaigen Halbleiterschaltern des Wechselrichters und den Durchführungskondensatoren verringert, weswegen etwaige Störungen, die aufgrund von Schaltvorgängen des oder der Halbleiterschalter des Wechselrichters hervorgerufen werden, vergleichsweise effizient mittels der Durchführungskondensatoren gefiltert werden. Daher ist ein Fortpflanzen zu weiteren Bestandteilen des Antriebs oder des Kraftfahrzeugs unterbunden. Auch ist eine effektive Länge von die Störungen tragender Bestandteile des Antriebs verringert, weswegen eine Abstrahlung von elektromagnetischen Wellen verringert ist.In other words, the feedthrough capacitor is attached to a wall of the respective housing. Preferably, the wall, preferably the complete housing, is electrically grounded and one of the electrodes of the respective feedthrough capacitor is electrically contacted to the housing. As a result, an assembly is further simplified and there are no further components required, which further reduces manufacturing costs. Particularly preferably, the feedthrough capacitors are integrated in the housing of the inverter. Thus, an electrical path between the potential semiconductor switches of the inverter and the feedthrough capacitors is reduced, and therefore any disturbances caused due to switching operations of the inverter's semiconductor switch (s) are relatively efficiently filtered by the feedthrough capacitors. Therefore, propagation to other components of the drive or the motor vehicle is prevented. Also, an effective length of the noise-bearing components of the drive is reduced, and therefore radiation of electromagnetic waves is reduced.

Beispielsweise sind die Durchführungskondensatoren zwischen dem Wechselrichter und dem Zwischenkreiskondensator, insbesondere zwischen deren Gehäusen, angeordnet, wobei die Stromschiene beispielsweise die Durchführungskondensatoren aufweisen. Geeigneterweise umfasst der Antrieb eine Spange, die elektrisch gegen Masse geführt ist. Da die Spange gegen Masse geführt ist, ist eine elektrische Isolierung nicht erforderlich, was Herstellungskosten weiter reduziert. Mit der Spange, die beispielsweise mittels eines Blechstreifens oder dergleichen bereitgestellt ist, ist jeweils eine Elektrode der beiden Durchführungskondensatoren elektrisch kontaktiert. Mit anderen Worten ist jeweils eine der Elektroden der beiden Durchführungskondensatoren mit der Spange elektrisch kontaktiert.For example, the feedthrough capacitors between the inverter and the DC link capacitor, in particular between the housings, arranged, wherein the bus bar, for example, have the feedthrough capacitors. Suitably, the drive comprises a clip which is electrically grounded. Since the clasp is grounded, electrical insulation is not required, further reducing manufacturing costs. With the clasp, which is provided for example by means of a metal strip or the like, in each case one electrode of the two feedthrough capacitors is electrically contacted. In other words, in each case one of the electrodes of the two feedthrough capacitors is electrically contacted with the clip.

Beispielsweise sind die Durchführungskondensatoren X-Kondensatoren. Mit anderen Worten sind die Durchführungskondensatoren Entstörkondensatoren zur Funk-Entstörung der Klasse X nach IEC 60384-1. Besonders bevorzugt jedoch sind die Durchführungskondensatoren Klasse-Y-Kondensatoren nach IEC 60384-1, die somit insbesondere eine Basisisolierung überbrücken. Beispielsweise sind die Kondensatoren Y2-Kondensatoren. Daher ist eine Sicherheit des Antriebs weiter erhöht. Ferner dienen die Durchführungskondensatoren zur Unterdrückung von Gleichtaktstörungen, die insbesondere aufgrund der Kopplung der Phasen des Elektromotors mit Masse aufgrund von parasitären Kapazitäten (Streukapazitäten) entstehen.For example, the feedthrough capacitors are X capacitors. In other words, the feedthrough capacitors are suppression capacitors for Class X interference suppression according to IEC 60384-1. Particularly preferred, however, are the feedthrough capacitors class Y capacitors according to IEC 60384-1, which thus bridge in particular a basic insulation. For example, the capacitors are Y2 capacitors. Therefore, safety of the drive is further increased. Furthermore, the feedthrough capacitors serve to suppress common-mode noise, which arises in particular due to the coupling of the phases of the electric motor to ground due to parasitic capacitances (stray capacitances).

Besonders bevorzugt weist der Antrieb, beispielsweise der Umrichter, einen EMV-Filter auf. Zweckmäßigerweise umfasst der EMV-Filter einen Anschluss für das etwaige Bordnetz des Kraftfahrzeugs, und das Bordnetz des Kraftfahrzeugs ist zweckmäßigerweise im Montagezustand elektrisch mit dem EMV-Filter kontaktiert, insbesondere direkt an diesem angeschlossen. Der Zwischenkreiskondensator ist elektrisch zwischen dem EMV-Filter und dem Wechselrichter angeordnet. Vorzugsweise ist ein Anschluss des EMV-Filters elektrisch mit einer der Elektroden des Zwischenkreiskondensators und ein weiterer Anschluss des EMV-Filters mit der weiteren Elektrode des Zwischenkreiskondensators kontaktiert. Mittels des EMV-Filters sind beispielsweise ein Hochpass und/oder ein Tiefpass bereitgestellt, mittels dessen somit Störungen gefiltert werden. Beispielsweise weist der EMV-Filter eine Drossel oder dergleichen auf. Aufgrund des EMV-Filters werden Störungen, die wegen etwaigen Schaltvorgängen des Wechselrichters entstehen, herausgefiltert und nicht in das Bordnetz geleitet. Auch werden etwaige Störungen im Bordnetz herausgefiltert, sodass der Wechselrichter unabhängig von derartigen Störungen betrieben werden kann. Aufgrund der Durchführungskondensatoren ist es ermöglicht, den EMV-Filter vergleichsweise klein zu dimensionieren, was Herstellungskosten reduziert.The drive, for example the converter, particularly preferably has an EMC filter. Conveniently, the EMC filter comprises a connection for the eventual electrical system of the motor vehicle, and the vehicle electrical system of the motor vehicle is expediently electrically contacted in the assembled state with the EMC filter, in particular directly connected to this. The DC link capacitor is electrically arranged between the EMC filter and the inverter. Preferably, a terminal of the EMC filter is electrically contacted with one of the electrodes of the DC link capacitor and another terminal of the EMC filter with the other electrode of the DC link capacitor. By means of the EMC filter, for example, a high-pass and / or a low-pass filter are provided, by means of which disturbances are thus filtered. For example, the EMC filter has a throttle or the like. Due to the EMC filter, faults that occur due to any switching operations of the inverter are filtered out and not routed to the electrical system. Also, any faults in the vehicle electrical system are filtered out so that the inverter can be operated independently of such interference. Due to the feedthrough capacitors, it is possible to dimension the EMC filter comparatively small, which reduces manufacturing costs.

Das Kraftfahrzeug weist einen Antrieb mit einem bürstenlosen Elektromotor und mit einem Umrichter auf. Der Umrichter umfasst einen Zwischenkreiskondensator mit zwei Elektroden und einen Wechselrichter. Der Wechselrichter ist elektrisch zwischen dem Elektromotor und dem Zwischenkreiskondensator angeordnet, wobei die Elektroden des Zwischenkreiskondensators jeweils mittels eines Durchführungskondensators gegen Masse geführt sind. Vorzugsweise ist der Antrieb, zum Beispiel der Umrichter, elektrisch mit einem Bordnetz des Kraftfahrzeugs kontaktiert, beispielsweise einem Niedervolt-Bordnetz oder besonders bevorzugt einem Hochvoltbordnetz des Kraftfahrzeugs. Der Antrieb ist beispielsweise ein Bestandteil eines Nebenaggregats des Kraftfahrzeugs, wie einer Pumpe oder eines Gebläses. Besonders bevorzugt jedoch ist der Antrieb ein Hauptantrieb. Hierbei weist das Kraftfahrzeug ein Antriebsrad auf, welches bei Betrieb beispielsweise in direktem mechanischem Kontakt mit einem Untergrund des Kraftfahrzeugs, beispielsweise einer Straße, ist. Das Antriebsrad ist mittels des Elektromotors angetrieben. Hierfür ist der Elektromotor in Wirkverbindung mit dem Antriebsrad und somit mechanisch mit diesem gekoppelt. Vorzugsweise weist das Kraftfahrzeug eine Anzahl derartiger Antriebsräder, beispielsweise insgesamt zwei oder vier derartige Antriebsräder auf. Insbesondere wird der bürstenlose Elektromotor bei einer Abbremsung des Kraftfahrzeugs generatorisch betrieben, wobei eine auf diese Weise bereitgestellte elektrische Energie mittels des Zwischenkreiskondensators gespeichert und/oder in das etwaige Bordnetz des Kraftfahrzeugs gespeist wird. The motor vehicle has a drive with a brushless electric motor and with a converter. The inverter comprises a DC link capacitor with two electrodes and an inverter. The inverter is electrically arranged between the electric motor and the DC link capacitor, wherein the electrodes of the DC link capacitor are each guided by means of a feedthrough capacitor to ground. Preferably, the drive, for example, the inverter, electrically contacted with an electrical system of the motor vehicle, for example, a low-voltage electrical system or more preferably a high-voltage electrical system of the motor vehicle. The drive is, for example, a component of an accessory of the motor vehicle, such as a pump or a blower. However, the drive is particularly preferably a main drive. In this case, the motor vehicle has a drive wheel, which is in operation, for example, in direct mechanical contact with a substrate of the motor vehicle, for example a road. The drive wheel is driven by the electric motor. For this purpose, the electric motor in operative connection with the drive wheel and thus mechanically coupled thereto. Preferably, the motor vehicle has a number of such drive wheels, for example a total of two or four such drive wheels. In particular, the brushless electric motor is operated in a regenerative braking of the motor vehicle, wherein an electric energy provided in this way is stored by means of the intermediate circuit capacitor and / or fed into the eventual electrical system of the motor vehicle.

Die im Zusammenhang mit dem Antrieb eines Kraftfahrzeugs ausgeführten Weiterbildungen und Vorteile sind sinngemäß auch auf das Kraftfahrzeug zu übertragen und umgekehrt.The refinements and advantages embodied in connection with the drive of a motor vehicle are also to be transferred analogously to the motor vehicle and vice versa.

Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand einer Zeichnung näher erläutert. Darin zeigen:

  • 1 schematisch ein Kraftfahrzeug mit einem Antrieb,
  • 2 schematisch vereinfacht einen Schaltplan des Antriebs mit einem Zwischenkreiskondensator und mit einem Wechselrichter,
  • 3 eine weitere Ausführungsform des Zwischenkreiskondensators und des Wechselrichters, und
  • 4 einen Durchführungskondensator in einer Schnittdarstellung.
Embodiments of the invention will be explained in more detail with reference to a drawing. Show:
  • 1 schematically a motor vehicle with a drive,
  • 2 schematically simplifies a circuit diagram of the drive with a DC link capacitor and with an inverter,
  • 3 a further embodiment of the DC link capacitor and the inverter, and
  • 4 a feedthrough capacitor in a sectional view.

Einander entsprechende Teile sind in allen Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen.Corresponding parts are provided in all figures with the same reference numerals.

In 1 ist schematisch in einer Seitenansicht vereinfacht ein Kraftfahrzeug 2 mit einer Karosserie 4 dargestellt. Die Karosserie 4 weist als elektrisches Potential Masse 6 auf. Das Kraftfahrzeug 2 umfasst zwei Antriebsräder 8 und zwei weitere Räder 10, von denen jeweils lediglich eines dargestellt ist. Die Räder 10 befinden sich in einem Frontbereich des Kraftfahrzeugs 2 und sind lenkbar ausgestaltet, und die Antriebsräder 8 bilden die beiden hinteren Räder des Kraftfahrzeugs 2. Mittels der Antriebsräder 8 und der Räder 10 ist die Karosserie 4 von einem nicht näher dargestellten Boden beabstandet, insbesondere einer Straße.In 1 is schematically a side view simplified a motor vehicle 2 with a body 4 shown. The body 4 has mass as electrical potential 6 on. The car 2 includes two drive wheels 8th and two more wheels 10 of which only one is shown. The wheels 10 are located in a front area of the motor vehicle 2 and are designed steerable, and the drive wheels 8th form the two rear wheels of the motor vehicle 2 , By means of the drive wheels 8th and the wheels 10 is the body 4 spaced from a floor, not shown, in particular a road.

Das Kraftfahrzeug 2 weist ein Hochvoltbordnetz 12 auf, welches mittels einer Hochvoltbatterie 14 gespeist ist, mittels derer eine elektrische Gleichspannung von im Wesentlichen 800 Volt bereitgestellt ist. Das Hochvoltbordnetz 12 ist mit einem Antrieb 16 elektrisch kontaktiert, welcher folglich mittels des Hochvoltbordnetzes 12 gespeist wird. Der Antrieb 16 weist einen Umrichter 18 auf, der an das Hochvoltbordnetz 12 elektrisch angeschlossen ist. Mittels des Umrichters 18 ist ein bürstenloser Elektromotor 20 betrieben, welcher in Wirkverbindung mit den Antriebsrädern 8 ist. Folglich wird mittels des Umrichters 18 eine Drehzahl des bürstenlosen Elektromotors 20 und somit eine Drehzahl der Antriebsräder 8 eingestellt, insbesondere geregelt. Infolgedessen erfolgt eine Einstellung der Geschwindigkeit des Kraftfahrzeugs 2 mittels des Umrichters 18.The car 2 has a high-voltage electrical system 12 on, which by means of a high-voltage battery 14 is fed, by means of which a DC electrical voltage of substantially 800 Volt is provided. The high voltage on-board network 12 is with a drive 16 electrically contacted, which consequently by means of the high-voltage vehicle electrical system 12 is fed. The drive 16 has an inverter 18 on, to the high-voltage on-board electrical system 12 electrically connected. By means of the inverter 18 is a brushless electric motor 20 operated, which in operative connection with the drive wheels 8th is. Consequently, by means of the inverter 18 a speed of the brushless electric motor 20 and thus a speed of the drive wheels 8th set, in particular regulated. As a result, an adjustment of the speed of the motor vehicle takes place 2 by means of the inverter 18 ,

In 2 ist schematisch vereinfacht ein Schaltplan des den Umrichter 18 aufweisenden Antriebs 16 gezeigt. Der Umrichters 18 weist einen EMV-Filter 22 mit nicht näher dargestellten Filterkomponenten, wie Kondensatoren und Drosseln auf. Der EMV-Filter 22 bildet hierbei den Anschluss des Antriebs 16 an das Hochvoltbordnetz 12. Der EMV-Filter 22 weist zwei Ausgänge 24 auf, die jeweils mit einem Eingang 26 eines Zwischenkreiskondensators 28 des Umrichter 18 elektrisch kontaktiert sind, der zwei Ausgänge 30 aufweist. Hierbei ist jeweils einer der Eingänge 26 des Zwischenkreiskondensators 28 mit jeweils einem der Ausgänge 30 des Zwischenkreiskondensators 28 direkt elektrisch kontaktiert. Ferner weist der Zwischenkreiskondensator 28 eine Kapazität 32 auf, die elektrisch zwischen die beiden Ausgänge 30 und somit auch zwischen die beiden Eingänge 26 geschaltet ist. Die Kapazität 32 weist zwei Elektroden 33 auf, von denen jeweils eine elektrisch direkt mit einem der Ausgänge 30 des Zwischenkreiskondensators 28 und mit einem der Eingänge 26 des Zwischenkreiskondensators 28 kontaktiert ist.In 2 schematically simplified is a wiring diagram of the inverter 18 having drive 16 shown. The inverter 18 has an EMC filter 22 with not shown filter components, such as capacitors and chokes. The EMC filter 22 This forms the connection of the drive 16 to the high-voltage electrical system 12 , The EMC filter 22 has two outputs 24 on, each with an input 26 a DC link capacitor 28 of the inverter 18 are electrically contacted, the two outputs 30 having. Here is one of the inputs 26 of the DC link capacitor 28 each with one of the outputs 30 of the DC link capacitor 28 contacted directly electrically. Furthermore, the DC link capacitor 28 a capacity 32 on that electrically between the two outputs 30 and thus between the two entrances 26 is switched. The capacity 32 has two electrodes 33 each of which is electrically connected to one of the outputs 30 of the DC link capacitor 28 and with one of the inputs 26 of the DC link capacitor 28 is contacted.

Die Kapazität 32 ist innerhalb eines Gehäuses 34 des Zwischenkreiskondensators 28 angeordnet, welches aus einem Metall gefertigt ist. Jeder der Ausgänge 30 des Zwischenkreiskondensators 28 ist mittels einer Stromschiene 36 gegen eine Eingang 38 eines Wechselrichters 40 geführt, welcher ein Gehäuse 42 aufweist, das aus einem Metall gefertigt ist. Somit ist der Zwischenkreiskondensator 28 elektrisch zwischen dem EMV-Filter 22 und dem Wechselrichter 40 angeordnet.The capacity 32 is inside a housing 34 of the DC link capacitor 28 arranged, which is made of a metal. Each of the outputs 30 of the DC link capacitor 28 is by means of a busbar 36 against an entrance 38 an inverter 40 led, which is a housing 42 has, which is made of a metal. Thus, the DC link capacitor 28 electrically between the EMC filter 22 and the inverter 40 arranged.

Das Gehäuse 34 des Zwischenkreiskondensators 28 ist von dem Gehäuse 42 des Wechselrichters 40 beabstandet. Das Gehäuse 42 des Wechselrichters 40 ist elektrisch mit Masse 6 kontaktiert, sodass das elektrische Potential des Gehäuses 42 Masse 6 entspricht. Die Stromschienen 36 verlaufen innerhalb des Gehäuses 42 des Wechselrichters 40 weiter, sodass diese durch die Eingänge 38 des Wechselrichters 40 hindurch ragen.The housing 34 of the DC link capacitor 28 is from the case 42 of the inverter 40 spaced. The housing 42 of the inverter 40 is electric with mass 6 contacted so that the electrical potential of the housing 42 Dimensions 6 equivalent. The busbars 36 run inside the housing 42 of the inverter 40 continue, so that through the entrances 38 of the inverter 40 protrude through.

Jede der Stromschienen 36 weist einen Durchführungskondensator 44 auf, die baugleich sind und jeweils eine Kapazität von 220nF aufweisen. Die Durchführungskondensatoren 44 sind hierbei Y2-Kondensatoren. Jeder Durchführungskondensator 44 weist zwei Elektroden 46 auf, von denen eine das elektrische Potential des jeweils zugeordneten Eingangs 38 des Wechselrichters 40 und somit das elektrische Potential einer der Elektroden 33 des Zwischenkreiskondensators 28 aufweist. Die verbleibende der Elektroden 46 jedes Durchführungskondensators 44 ist elektrisch direkt mit dem Gehäuse 42 des Wechselrichters 40 kontaktiert, sodass diese als elektrisches Potential Masse 6 aufweist. Daher sind die beiden Elektroden 33 des Zwischenkreiskondensators 28 mittels jeweils eines Durchführungskondensators 44 gegen Masse 6 geführt, nämlich über das Gehäuse 42 des Wechselrichters 40. Zusätzlich weist jeder der als Y2 Kondensatoren ausgestalteten Durchführungskondensatoren 44 eine nicht näher gezeigte dritte Fläche (Elektrode) auf, die insbesondere zwischen den beiden Elektroden 46 des jeweiligen Durchführungskondensators 44 angeordnet ist, und die beispielsweise nicht elektrisch kontaktiert und/oder „floatend“ ist. Jeder der Durchführungskondensatoren 44, die schematisch innerhalb des Gehäuses 42 des Wechselrichters 40 gezeigt sind, bilden die Eingänge 38 des Wechselrichters 40 und sind somit innerhalb des Gehäuses 42 des Wechselrichters 40 angeordnet und in diesem integriert. In einer Alternative sind die Durchführungskondensatoren 44 zumindest bei dem jeweiligen Eingang 38 platziert. In einer weiteren, nicht näher dargestellten Variante sind die Durchführungskondensatoren 44 vollständig innerhalb des Gehäuses 42 des Wechselrichters 40 angeordnet und sind beispielsweise von etwaigen Wänden des Gehäuses 42 beabstandet. Zweckmäßigerweise werden hierbei mehrere Durchführungskondensatoren 44 verwendet.Each of the busbars 36 has a feedthrough capacitor 44 on, which are identical and each have a capacity of 220nF exhibit. The feedthrough capacitors 44 here are Y2 capacitors. Each feedthrough capacitor 44 has two electrodes 46 one of which is the electrical potential of the respectively assigned input 38 of the inverter 40 and thus the electrical potential of one of the electrodes 33 of the DC link capacitor 28 having. The remaining of the electrodes 46 each feedthrough capacitor 44 is electrically directly to the housing 42 of the inverter 40 contacted, so this as an electrical potential mass 6 having. Therefore, the two electrodes 33 of the DC link capacitor 28 by means of a feedthrough capacitor 44 against mass 6 guided, namely on the housing 42 of the inverter 40 , Additionally, each of the feedthrough capacitors configured as Y2 capacitors has 44 a third surface (electrode) not shown in detail, in particular between the two electrodes 46 the respective feedthrough capacitor 44 is arranged, and for example, not electrically contacted and / or "floating". Each of the feedthrough capacitors 44 that is schematically inside the housing 42 of the inverter 40 shown are the inputs 38 of the inverter 40 and are thus inside the case 42 of the inverter 40 arranged and integrated in this. In an alternative, the feedthrough capacitors 44 at least at the respective entrance 38 placed. In another variant, not shown, the feedthrough capacitors 44 completely inside the case 42 of the inverter 40 arranged and are for example of any walls of the housing 42 spaced. Appropriately, in this case, several feedthrough capacitors 44 used.

Zwischen die beiden Stromschienen 36 sind drei zueinander parallel geschaltete Brückenzweige 48 geschaltet, die zueinander baugleich sind und zwei in Reihe geschaltete Halbleiterschalter 50 in Form von IGBT's aufweisen. Zwischen den Halbleiterschaltern 50 jedes Brückenzweigs 48 ist mit dem Brückenzweig 48 jeweils eine der insgesamt drei Phasen 52 des bürstenlosen Elektromotors 20 kontaktiert. Folglich weist der Wechselrichter 40 eine B6-Konfiguration auf, und der Wechselrichter 40 ist elektrisch zwischen dem Elektromotor 20 und dem Zwischenkreiskondensator 28 angeordnet. Die von dem Wechselrichter 40 zu der elektrischen Maschine 20 fließenden elektrischen Ströme weisen bei Betrieb eine Stärke zwischen 100 A und 1000 A auf.Between the two busbars 36 are three parallel bridge branches 48 connected, which are identical to each other and two series-connected semiconductor switch 50 in the form of IGBT's. Between the semiconductor switches 50 every bridge branch 48 is with the bridge branch 48 each one of the three phases 52 of the brushless electric motor 20 contacted. Consequently, the inverter points 40 a B6 configuration, and the inverter 40 is electrically between the electric motor 20 and the DC link capacitor 28 arranged. The from the inverter 40 to the electric machine 20 flowing electrical currents have a strength between 100 A and 1000 A during operation.

Die Phasen 52 des bürstenlosen Elektromotors 20 sind in einer Sternschaltung miteinander verschaltet. Mit anderen Worten ist jede der Phasen 52 gegen einen Sternpunkt 54 geführt und somit miteinander elektrisch kontaktiert. Der Sternpunkt 54 ist insbesondere elektrisch floatend Zusammenfassend ist sowohl der Wechselrichter 40 als auch der (bürstenlose) Elektromotor 20 dreiphasig.The phases 52 of the brushless electric motor 20 are interconnected in a star connection. In other words, each of the phases 52 against a star point 54 guided and thus contacted each other electrically. The star point 54 is in particular electrically floating In summary, both the inverter 40 as well as the (brushless) electric motor 20 three-phase.

In 3 ist eine Abwandlung des Antriebs 16 dargestellt. Hierbei ist der Zwischenkreiskondensator 28 abgeändert und weist insgesamt sechs Ausgänge 30 auf, von denen jeweils drei elektrisch mit einer der Elektroden 33 und die verbleibenden drei Ausgänge 30 mit der anderen der beiden Elektroden 33 elektrisch direkt kontaktiert sind. Es sind insgesamt sechs Stromschienen 36 vorhanden, die zueinander parallel laufen, und von denen jeweils zwei einem der Brückenzweige 48 zugeordnet sind. Die Stromschienen 36 verlaufen zueinander parallel und sind mit einer Spange 56 aus einem Blech überspannt, die von den Stromschienen 36 beabstandet ist.In 3 is a modification of the drive 16 shown. Here is the DC link capacitor 28 modified and has a total of six exits 30 on each of which three are electrically connected to one of the electrodes 33 and the remaining three outputs 30 with the other of the two electrodes 33 electrically contacted directly. There are a total of six busbars 36 present, which run parallel to each other, and two of which each one of the bridge branches 48 assigned. The busbars 36 are parallel to each other and are equipped with a clasp 56 spanned from a sheet metal, from the busbars 36 is spaced.

Der Antrieb 16 weist ferner insgesamt sechs Durchführungskondensatoren 44 auf, wobei jede der Stromschienen 36 wiederum einen der Durchführungskondensatoren 44 umfasst. Eine der Elektroden 46 jedes Durchführungskondensators 44 ist elektrisch mit der Spange 56 kontaktiert, welche mit Masse 6 kontaktiert ist. Die Spange 56 ist beispielsweise aus einem verzinnten Blech erstellt. Die Durchführungskondensatoren 44 weisen eine Kapazität von 68 nF auf und sind wiederum als Y2-Kondensatoren ausgestaltet.The drive 16 also has a total of six feedthrough capacitors 44 on, with each of the busbars 36 again one of the feedthrough capacitors 44 includes. One of the electrodes 46 each feedthrough capacitor 44 is electric with the clasp 56 contacted, which with mass 6 is contacted. The clasp 56 is created for example from a tinned sheet metal. The feedthrough capacitors 44 have a capacitance of 68 nF and are in turn designed as Y2 capacitors.

In 4 ist einer der Durchführungskondensatoren 44 in einem Längsschnitt gezeigt. Die Stromschiene 36 weist einen (Trag-)Körper 58 auf, der aus einem Kupfer erstellt ist und elektrisch mit dem Ausgang des Zwischenkreiskondensators 30 kontaktiert ist. Der Körper 58 ist beispielsweise quaderförmig ausgestaltet und ein Stanzbiegeteil. An dem Körper 58 liegt kraftschlüssig umfangsseitig ein erster Federkontakt 60 an, der elektrisch mit einer der Elektroden 46 des Durchgangskondensators 44 kontaktiert ist. Die Elektrode 46 des Durchführungskondensators 44 ist spiralförmig um den Körper 58 gewunden. Die verbleibenden (zweite) Elektroden 46 ist ebenfalls spiralförmig um den Körper 58 gewunden und greift in die andere Elektrode 46 des Durchführungskondensators 44 ein, wobei die beiden Elektroden 46 zueinander beabstandet sind. Die beiden Elektroden 46 des Durchführungskondensators 44 sind somit als sogenannte Kondensatorwickel ausgebildet. Die zweite Elektrode 46 des Durchgangskondensators 44 ist mittels eines zweiten Federkontakts 62, der stirnseitig an dieser Elektrode 46 angebunden ist, mit einem Schirmblech 64 kontaktiert, welches senkrecht zu dem Körper 58 angeordnet ist. Der Körper 58 ragt durch das Schirmblech 54 hindurch und ist von diesem beabstandet.In 4 is one of the feedthrough capacitors 44 shown in a longitudinal section. The busbar 36 has a (supporting) body 58 on, which is made of a copper and electrically connected to the output of the DC link capacitor 30 is contacted. The body 58 is configured, for example cuboid and a stamped and bent part. On the body 58 is frictionally peripherally a first spring contact 60 which is electrically connected to one of the electrodes 46 of the pass capacitor 44 is contacted. The electrode 46 the feedthrough capacitor 44 is spiraling around the body 58 wound. The remaining (second) electrodes 46 is also spiral around the body 58 twisted and reaches into the other electrode 46 the feedthrough capacitor 44 one, with the two electrodes 46 spaced apart from each other. The two electrodes 46 the feedthrough capacitor 44 are thus formed as a so-called capacitor winding. The second electrode 46 of the pass capacitor 44 is by means of a second spring contact 62 , the end face of this electrode 46 Tailed, with a shroud 64 contacted, which is perpendicular to the body 58 is arranged. The body 58 protrudes through the shielding plate 54 through and is spaced from this.

In einer weiteren Ausführung ist das Schirmblech 64 mit dem Gehäuse 42 des Wechselrichters 42 gebildet. Der Durchführungskondensator 44 weist ferner eine Hülse 66 auf, die aus einem Kunststoff gefertigt ist, und durch die der Körper 58 verläuft. Hierbei greift die Hülse 66 zwischen das an dem Körper 58 anliegende erste Federelement 60 und die Elektroden 46 ein. Zudem weist die Hülse 66 endseitig eine Anzahl an Rasthaken 68 auf, die mit dem Schirmblech 64 verrastet sind. Mittels der Rasthaken 68 wird ein Ablösen des Federkontakts 62 von dem Schirmblech 64 vermieden. Zudem erfolgt mittels der Hülse 66 eine elektrische Isolierung des Körpers 58 gegenüber dem Schirmblech 64.In a further embodiment, the shield plate 64 with the housing 42 of the inverter 42 educated. The feedthrough capacitor 44 also has a sleeve 66 on, which is made of a plastic, and by which the body 58 runs. This engages the sleeve 66 between that on the body 58 fitting first spring element 60 and the electrodes 46 one. In addition, the sleeve 66 end a number of locking hooks 68 on that with the shroud 64 are locked. By means of the locking hooks 68 is a detachment of the spring contact 62 from the shroud 64 avoided. In addition, by means of the sleeve 66 an electrical insulation of the body 58 opposite the shielding plate 64 ,

Zusammenfassend werden insbesondere in die Stromschienen 36 integrierte Durchführungskondensatoren 44 verwendet, um EMV-Störgrößen zu filtern. Aufgrund der Integration in die Stromschienen 36 entfallen Kosten für eine zusätzliche Leiterplatte, und aufgrund der reduzierten Serieninduktivität ist die Filterwirkung der einzelnen Durchführungskondensatoren 44 erhöht. Hierbei sind die Durchführungskondensatoren 44 bevorzugt als Y2-Kondensatoren ausgeführt. In einer nicht näher dargestellten Variante ist die Spange 56 in den Zwischenkreiskondensator 28 oder den Wechselrichter 40 integriert, sodass ein elektrischer Pfad zwischen den Schaltern 50 und dem jeweiligen Durchführungskondensator 44 verkürzt ist.In summary, especially in the busbars 36 integrated feedthrough capacitors 44 used to filter EMC interference. Due to the integration in the busbars 36 This eliminates the cost of an additional circuit board, and due to the reduced series inductance, the filtering effect of the individual feedthrough capacitors 44 elevated. Here are the feedthrough capacitors 44 preferably designed as Y2 capacitors. In a variant, not shown, the clasp 56 in the DC link capacitor 28 or the inverter 40 integrated, creating an electrical path between the switches 50 and the respective feedthrough capacitor 44 is shortened.

In einer weiteren nicht näher dargestellten Variante sind ferner niederimpedante X-Kondensatoren vorhanden, wobei diese mit den Eingängen 38 des Wechselrichters 40 elektrisch kontaktiert sind. Auf diese Weise ist ein Hochfrequenzverhalten verbessert. Hierbei sind die X-Kondensatoren derart ausgebildet, dass diese eine Gesamtimpedanz des Zwischenkreiskondensators 28 breitbandig verringern, insbesondere im Megaherzbereich, beispielsweise in einem Frequenzbereich zwischen 50 kHz bis 1800 kHz.In a further variant, not shown further low-impedance X capacitors are also present, these with the inputs 38 of the inverter 40 electrically contacted. In this way, a high frequency behavior is improved. Here, the X capacitors are designed such that they have a total impedance of the DC link capacitor 28 reduce broadband, especially in the megahertz range, for example in a frequency range between 50 kHz to 1800 kHz.

Aufgrund des Antriebs 16 ist für Störströme ein niederimpedanter Weg vorhanden, weswegen etwaige Störspannungen verringert sind. Somit ist es ermöglicht, einen vergleichsweise kostengünstigen EMV-Filter 22 heranzuziehen, wobei dennoch vergleichsweise geringe Störungen ins Bordnetz 12 geleitet oder abgestrahlt werden. Die Störströme entstehen hierbei insbesondere aufgrund von Streukapazitäten, die mittels der Phasen 52 gebildet sind. Hierbei werden mittels der Durchführungskondensatoren 44, die ebenfalls mit Masse 6 elektrisch kontaktiert sind, die Störströme auf die Kapazität 33 des Zwischenkreiskondensators 28 geleitet, sodass eine Gleichtaktstörung vorhanden ist, die mittels der als Y2-ausgeführten Durchführungskondensatoren 44 verringert wird.Due to the drive 16 is a low-impedance path for interference currents, which is why any interference voltages are reduced. This makes it possible to use a comparatively inexpensive EMC filter 22 yet comparatively low disturbances in the electrical system 12 be directed or emitted. The interference currents arise in this case, in particular due to stray capacitances, by means of the phases 52 are formed. In this case, by means of the feedthrough capacitors 44 that also with mass 6 are electrically contacted, the parasitic currents on the capacity 33 of the DC link capacitor 28 so that there is a common mode noise due to the Y2-type feedthrough capacitors 44 is reduced.

Die Erfindung ist nicht auf die vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt. Vielmehr können auch andere Varianten der Erfindung von dem Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne den Gegenstand der Erfindung zu verlassen. Insbesondere sind ferner alle im Zusammenhang mit den einzelnen Ausführungsbeispielen beschriebene Einzelmerkmale auch auf andere Weise miteinander kombinierbar, ohne den Gegenstand der Erfindung zu verlassenThe invention is not limited to the embodiments described above. Rather, other variants of the invention can be derived therefrom by the person skilled in the art without departing from the subject matter of the invention. In particular, all the individual features described in connection with the individual embodiments are also combinable with one another in other ways, without departing from the subject matter of the invention

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

22
Kraftfahrzeugmotor vehicle
44
Karosseriebody
66
MasseDimensions
88th
Antriebsraddrive wheel
1010
Radwheel
1212
HochvoltbordnetzHigh-voltage onboard network
1414
HochvoltbatterieHigh-voltage battery
1616
Antriebdrive
1818
Umrichterinverter
2020
(bürstenloser) Elektromotor(brushless) electric motor
2222
EMV-FilterEMC filters
2424
Ausgang des EMV-FiltersOutput of the EMC filter
2626
Eingang des ZwischenkreiskondensatorsInput of the DC link capacitor
2828
ZwischenkreiskondensatorLink capacitor
3030
Ausgang des ZwischenkreiskondensatorsOutput of the DC link capacitor
3232
Kapazität des ZwischenkreiskondensatorsCapacity of the DC link capacitor
3333
Elektrodeelectrode
3434
Gehäuse des ZwischenkreiskondensatorsHousing of the DC link capacitor
3636
Stromschieneconductor rail
3838
Eingang des WechselrichtersInput of the inverter
4040
Wechselrichterinverter
4242
Gehäuse des WechselrichtersHousing of the inverter
4444
DurchführungskondensatorThrough capacitor
4646
Elektrode des DurchführungskondensatorsElectrode of the feedthrough capacitor
4848
Brückenzweigbridge branch
5050
HalbleiterschalterSemiconductor switches
5252
Phasephase
5454
Sternpunktstar point
5656
Spangeclasp
5858
Körperbody
6060
erster Federkontaktfirst spring contact
6262
zweiter Federkontaktsecond spring contact
6464
Schirmblechshroud
6666
Hülseshell
6868
Rasthakenlatch hook

Claims (9)

Antrieb (16) eines Kraftfahrzeugs (2), mit einem bürstenlosen Elektromotor (20), und mit einem Umrichter (18), der einen zwei Elektroden (33) umfassenden Zwischenkreiskondensator (28) und einen Wechselrichter (40) aufweist, wobei der Wechselrichter (40) elektrisch zwischen dem Elektromotor (20) und dem Zwischenkreiskondensator (28) angeordnet ist, und wobei die Elektroden (33) des Zwischenkreiskondensators (28) jeweils mittels eines Durchführungskondensators (44) gegen Masse (6) geführt sind.Drive (16) of a motor vehicle (2) with a brushless electric motor (20), and with an inverter (18) having a DC link capacitor (28) comprising two electrodes (33) and an inverter (40), wherein the inverter ( 40) is electrically arranged between the electric motor (20) and the intermediate circuit capacitor (28), and wherein the electrodes (33) of the intermediate circuit capacitor (28) are each guided by means of a feedthrough capacitor (44) to ground (6). Antrieb (16) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Zwischenkreiskondensator (28) und der Wechselrichter (40) mittels zweier Stromschienen (36) miteinander elektrisch kontaktiert sind, wobei jede Stromschiene (36) jeweils einen der Durchführungskondensatoren (44) aufweist.Drive (16) to Claim 1 , characterized in that the intermediate circuit capacitor (28) and the inverter (40) by means of two bus bars (36) are electrically contacted with each other, each bus bar (36) each having one of the feedthrough capacitors (44). Antrieb (16) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Wechselrichter (40) und der Elektromotor (20) dreiphasig sind.Drive (16) to Claim 1 or 2 , characterized in that the inverter (40) and the electric motor (20) are three-phase. Antrieb (16) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Phasen (52) des Elektromotors (20) zu einer Sternschaltung mit einem Sternpunkt (54) verschalten sind.Drive (16) to Claim 3 , characterized in that the phases (52) of the electric motor (20) are connected to a star connection with a neutral point (54). Antrieb (16) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Zwischenkreiskondensator (28) und der Wechselrichter (40) jeweils ein Gehäuse (34, 42) aufweisen, die zueinander beabstandet sind.Drive (16) after one of Claims 1 to 4 , characterized in that the intermediate circuit capacitor (28) and the inverter (40) each have a housing (34, 42) which are spaced from each other. Antrieb (16) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Durchführungskondensatoren (44) in dem Gehäuse (42) des Wechselrichters (40) integriert sind.Drive (16) to Claim 5 , characterized in that the feedthrough capacitors (44) are integrated in the housing (42) of the inverter (40). Antrieb (16) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Durchführungskondensatoren (44) Y2-Kondensatoren sind.Drive (16) after one of Claims 1 to 6 , characterized in that the feedthrough capacitors (44) are Y2 capacitors. Antrieb (16) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, gekennzeichnet durch einen EMV-Filter (22), wobei der Zwischenkreiskondensator (28) elektrisch zwischen dem EMV-Filter (22) und dem Wechselrichter (40) angeordnet ist.Drive (16) after one of Claims 1 to 7 characterized by an EMC filter (22), wherein the DC link capacitor (28) is electrically disposed between the EMC filter (22) and the inverter (40). Kraftfahrzeug (2) mit einem Antrieb (16) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei insbesondere ein Antriebsrad (8) mittels des Elektromotors (20) angetrieben ist.Motor vehicle (2) with a drive (16) according to one of Claims 1 to 8th , wherein in particular a drive wheel (8) by means of the electric motor (20) is driven.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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DE102019132599B4 (en) 2019-12-02 2022-02-10 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Holding arrangement of a line element for transmitting electrical energy to a housing of a motor vehicle and method for producing such an arrangement

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