DE102017221745A1

DE102017221745A1 - Power electronics system for controlling an electric drive with a DC link capacitor

Info

Publication number: DE102017221745A1
Application number: DE102017221745.6A
Authority: DE
Inventors: Stephan BRÜSKE; Benjamin Söhnle
Original assignee: Audi AG
Current assignee: Audi AG
Priority date: 2017-12-03
Filing date: 2017-12-03
Publication date: 2019-06-06
Anticipated expiration: 2037-12-04
Also published as: DE102017221745B4

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Leistungselektroniksystem (10) zur Steuerung eines elektrischen Antriebes, umfassend eine Steuerplatine (14), einen Stromsensor (15) und einen Zwischenkreiskondensator (12) mit mindestens einer Stromschiene (13), wobei der Zwischenkreiskondensator (12) eine integrierte Schirmung (11) für den Stromsensor aufweist.
Die vorliegende Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zur Verbesserung einer Schirmung eines Leistungselektroniksystems (10).

The present invention relates to a power electronics system (10) for controlling an electric drive, comprising a control board (14), a current sensor (15) and an intermediate circuit capacitor (12) with at least one bus bar (13), wherein the intermediate circuit capacitor (12) has an integrated shield (11) for the current sensor.
The present invention further relates to a method for improving a shielding of a power electronics system (10).

Description

Die Erfindung betrifft ein Leistungselektroniksystem und ein Verfahren zur Steuerung eines elektrischen Antriebes.The invention relates to a power electronics system and a method for controlling an electric drive.

Vor allem dreiphasige Maschinen werden mit Leistungselektroniken als Traktionswechselrichter angesteuert. Dabei dient ein Zwischenkreiskondensator zur Entkopplung einer AC-Seite (WechselstromSeite) von einer DC-Seite (Gleichstrom-Seite) eines Wechselrichters. Ein DC-seitiger Stromsensor wird für die Plausibilisierung eines Drehmomentes über einen redundanten Pfad benötigt. Dabei wird für den DC-Stromsensor vorwiegend ein Hall-Sensor mit Flusskonzentrator verwendet.Above all, three-phase machines are controlled with power electronics as a traction inverter. An intermediate circuit capacitor is used to decouple an AC side (AC side) from a DC side (DC side) of an inverter. A DC-side current sensor is needed for the plausibility of a torque over a redundant path. In the process, a Hall sensor with flux concentrator is predominantly used for the DC current sensor.

Aus dem Dokument DE 11 2011 100 130 T5 ist eine Stromdetektionsvorrichtung mit einem Hall-Effekt-Sensor bekannt, der auf einer Stromschiene eines Fahrzeugs angeordnet ist und einen Strom durch eine Auswertung eines die Stromschiene umgebenden Magnetfeldes misst.From the document DE 11 2011 100 130 T5 For example, a current detection device with a Hall effect sensor is known, which is arranged on a busbar of a vehicle and measures a current through an evaluation of a magnetic field surrounding the busbar.

Das Dokument DE 10 2012 200 442 A1 offenbart eine Elektronikeinheit mit Stromabtastung, wobei die Elektronikeinheit eines Fahrzeugs mehrere Stromschienen und Hall-Effekt-Sensoren zum Messen eines Stromes umfasst sowie ein Abschirmblech zum Schutz der Sensoren vor störenden Magnetfeldern.The document DE 10 2012 200 442 A1 discloses an electronic unit with current sensing, wherein the electronic unit of a vehicle comprises a plurality of busbars and Hall effect sensors for measuring a current, and a shielding plate for protecting the sensors from interfering magnetic fields.

Aus dem Dokument WO 2010 106 304 A1 sind eine Strommessvorrichtung und ein Verfahren bekannt, wobei das Verfahren zum Messen eines Stromes in einem Leiter ein magnetisierbares Element umfasst, welches um den Leiter gelegt wird und mehrere abgeschirmte Hall-Effekt-Sensoren aufweist, die an dem Element befestigt sind, ein entstehendes Magnetfeld messen und daraus eine Stromstärke ableiten.From the document WO 2010 106 304 A1 For example, a current measuring device and method are known, wherein the method of measuring a current in a conductor comprises a magnetizable element which is placed around the conductor and has a plurality of shielded Hall effect sensors mounted on the element, measuring a resultant magnetic field and derive a current from it.

Im Stand der Technik sind somit Leistungselektroniken bekannt, bei denen jedoch ein zusätzlich notwendiger Bauraum für einen DC-Stromsensor bereitgestellt werden muss. Dabei liegt der DC-Stromsensor oftmals nicht in räumlicher Nähe einer Steuerplatine, so dass für eine Signalübertragung eines Strommesswertes vom DC-Stromsensor zur Steuerplatine ein Kabel notwendig ist. Zudem bestehen die bekannten Leistungselektroniken aus zwei separaten Komponenten, dem Zwischenkreiskondensator und dem DC-Stromsensor, wodurch Verfahren zur Herstellung und Montage derartiger Leistungselektroniken, aufgrund entsprechender Montageschritte, einer erhöhten Fertigungszeit unterliegen.In the prior art, power electronics are thus known in which, however, an additionally necessary installation space for a DC current sensor has to be provided. In this case, the DC current sensor is often not in the vicinity of a control board, so that a cable is necessary for a signal transmission of a measured current value from the DC current sensor to the control board. In addition, the known power electronics consist of two separate components, the DC link capacitor and the DC current sensor, whereby methods for the production and assembly of such power electronics, due to corresponding assembly steps, an increased production time subject.

Daher ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Leistungselektroniksystem und ein Verfahren zur Steuerung eines elektrischen Antriebes bereitzustellen, durch die bzw. durch das sowohl eine Baugröße des Leistungselektroniksystems als auch eine Fertigungszeit des Leistungselektroniksystems verringert werden kann.It is therefore an object of the present invention to provide a power electronics system and a method for controlling an electric drive, by or through which both a size of the power electronics system and a manufacturing time of the power electronics system can be reduced.

Diese Aufgabe wird durch ein Leistungselektroniksystem mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 und ein Verfahren, welches die Merkmale des Patentanspruchs 8 aufweist, gelöst.This object is achieved by a power electronics system having the features of patent claim 1 and a method having the features of patent claim 8.

Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Leistungselektroniksystem zur Steuerung eines elektrischen Antriebes, umfassend eine Steuerplatine (Controllerboard), einen Stromsensor und einen Zwischenkreiskondensator mit mindestens einer Stromschiene.The present invention is a power electronics system for controlling an electric drive, comprising a control board (controller board), a current sensor and a DC link capacitor with at least one busbar.

Erfindungsgemäß weist der Zwischenkreiskondensator eine integrierte, d. h. von dem Zwischenkreiskondensator umfasste bzw. mit dem Zwischenkreiskondensator verbaute bzw. gekoppelte Schirmung für den Stromsensor auf. Die Schirmung ermöglicht eine Abschirmung von unerwünschten, elektromagnetischen Einkopplungen für den Stromsensor. Die integrierte Schirmung ist relativ zu dem Stromsensor so angeordnet bzw. ausgerichtet, dass keine unerwünschten, elektromagnetischen Einkopplungen am Stromsensor erfolgen. Vorzugsweise erfolgt eine Montage der Schirmung für den Stromsensor seitlich am Zwischenkreiskondensator in Richtung Stromsensor. Ein Vorteil der integrierten Schirmung ist, dass eine Baugröße des Leistungselektroniksystems verringert werden kann und es keiner zusätzlichen Montage eines DC-Stromsensors bedarf. Durch eine modulare Bauweise kann das Leistungselektroniksystem zudem extern zusammengesetzt werden und einteilig in eine Aufnahmevorrichtung, vorzugsweise ein Gehäuse, eingesetzt werden. Besonders bevorzugt ist die integrierte Schirmung in der Nähe der Stromschiene ausgebildet, um magnetische Felder aufnehmen bzw. abschirmen zu können.According to the invention, the DC link capacitor has an integrated, d. H. from the intermediate circuit capacitor included or built with the DC link capacitor or coupled shield for the current sensor. The shielding allows shielding of unwanted electromagnetic couplings for the current sensor. The integrated shield is positioned relative to the current sensor such that no unwanted electromagnetic couplings occur at the current sensor. Preferably, the shield for the current sensor is mounted laterally on the intermediate circuit capacitor in the direction of the current sensor. An advantage of the integrated shielding is that a size of the power electronics system can be reduced and there is no need for additional mounting of a DC current sensor. Due to a modular design, the power electronics system can also be assembled externally and in one piece in a receiving device, preferably a housing used. Particularly preferably, the integrated shield is formed in the vicinity of the busbar in order to record or shield magnetic fields.

In Ausgestaltung ist die integrierte Schirmung zumindest bereichsweise um mindestens eine Stromschiene des Zwischenkreiskondensators geführt angeordnet. Die Anordnung der integrierten Schirmung bereichsweise um mindestens eine Stromschiene geführt, bietet den Vorteil, dass die Schirmung sehr einfach in den Zwischenkreiskondensator integriert werden kann. Ferner kann durch die integrierte Schirmung eine Verringerung des Fertigungsaufwandes erzielt werden, da die Montage eines DC-Stromsensors entfällt, wodurch ebenfalls die Montage eines Kabels zwischen dem DC-Stromsensor und der Steuerplatine entfällt. Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung der integrierten Schirmung kann insgesamt eine Störung des Stromsensors durch elektromagnetische Störungen verringert werden.In an embodiment, the integrated shield is at least partially arranged guided around at least one busbar of the intermediate circuit capacitor. The arrangement of the integrated shield in some areas guided by at least one busbar, offers the advantage that the shielding can be easily integrated into the DC link capacitor. Furthermore, a reduction of the manufacturing effort can be achieved by the integrated shield, since the installation of a DC current sensor is eliminated, which also eliminates the installation of a cable between the DC current sensor and the control board. Due to the inventive design of the integrated shield, a total disturbance of the current sensor can be reduced by electromagnetic interference.

In einer Weiterbildung ist die integrierte Schirmung u-förmig ausgebildet. Alternativ ist die integrierte Schirmung halbkreisförmig, schleifenförmig oder in einer anderen Ausgestaltung ausgebildet. Die u-förmige integrierte Schirmung umfasst zwei zueinander parallel verlaufende, in der Regel leitende Abschnitte, die jeweils ein erstes Ende und ein zweites Ende aufweisen, wobei die parallel verlaufenden Abschnitte an dem ersten Ende durch einen quer zu diesen verlaufenden, in der Regel leitenden Abschnitt verbunden werden. Der quer verlaufende Abschnitt der integrierten Schirmung ist dabei vorzugsweise zumindest bereichsweise an dem Zwischenkreiskondensator angeordnet, während die beiden parallel zueinander verlaufenden Abschnitte der integrierten Schirmung sich von dem quer verlaufenden Abschnitt der integrierten Schirmung ausgehend, in Richtung bzw. auf die Steuerplatine, auf der der Stromsensor ausgebildet ist, erstrecken. Vorzugsweise weist die Steuerplatine Ausnehmungen auf, die ausgebildet sind, die sich in Richtung der Steuerplatine erstreckenden Abschnitte der integrierte Schirmung berührungsfrei zu der Steuerplatine aufzunehmen. Der sich auf der Steuerplatine befindende Stromsensor ist somit in Richtung Zwischenkreiskondensator nach drei Seiten effizient abgeschirmt, sodass Störungen des Stromsensors oder anderer Bauteile durch ein magnetisches Feld verringert werden können. Durch eine derartige Anordnung der integrierten Schirmung ist zudem eine störungsfreie Funktion des Stromsensors, der bspw. als Hallsensor ausgebildet ist und ein magnetisches Feld misst, möglich. In a further development, the integrated shield is U-shaped. Alternatively, the integrated shield is semicircular, looped or formed in another embodiment. The U-shaped integrated shield comprises two mutually parallel, generally conductive portions, each having a first end and a second end, wherein the parallel portions at the first end by a transverse thereto extending, usually conducting portion get connected. The transverse section of the integrated shield is preferably arranged at least partially on the DC link capacitor, while the two parallel sections of the integrated shield starting from the transverse portion of the integrated shield, in the direction or on the control board on which the current sensor is formed extend. Preferably, the control board has recesses formed to receive the portions of the integrated shield extending toward the control board without contact with the control board. The current sensor located on the control board is thus efficiently shielded towards the link capacitor on three sides, so that disturbances of the current sensor or other components by a magnetic field can be reduced. By such an arrangement of the integrated shield is also a trouble-free function of the current sensor, which is formed, for example. As a Hall sensor and a magnetic field measures, possible.

In Ausgestaltung ist die integrierte Schirmung auf dem Zwischenkreiskondensator getrennt zu der Steuerplatine angeordnet. Getrennt zueinander bedeutet dabei, dass die integrierte Schirmung und die Steuerplatine berührungsfrei zueinander angeordnet sind. Hierdurch wird der einfache Zusammenbau der Komponente ermöglicht. In der Regel sind die integrierte Schirmung und die Steuerplatine kontaktfrei zu der Stromschiene angeordnet. Bei einer optionalen Ausgestaltung ist die integrierte Schirmung nicht bereichsweise um mindestens eine Stromschiene des Zwischenkreiskondensators angeordnet, sondern auf dem Zwischenkreiskondensator, wobei die zu der integrierten Schirmung berührungsfrei angeordnete Steuerplatine, die sich in Richtung des Zwischenkreiskondensators erstreckt und auf der der Stromsensor angeordnet ist, verlängert ist. Dies bietet den Vorteil, dass durch die verlängerte Steuerplatine die Entfernung zwischen dem Stromsensor und der integrierten Schirmung verringerbar bzw. optimal einstellbar ist. Diese alternative Ausgestaltung stellt eine weitere mögliche Anordnung der integrierten Schirmung auf dem Zwischenkreiskondensator dar, durch die ein magnetisches Feld in Richtung des Stromsensors abgeführt werden kann, sodass Störungen des Stromsensors oder anderer Bauteile durch ein magnetisches Feld verringert werden können. Durch eine derartige Anordnung der integrierten Schirmung ist somit eine störungsfreie Funktion des Stromsensors, der eingerichtet ist, ein magnetisches Feld zu messen, möglich. Besonders vorteilhaft ist der Stromsensor auf einer bereits vorhandenen Treiber- oder Mikrosteuerplatine angeordnet. Dadurch können die Kompaktheit des Leistungselektroniksystems erhöht und die Herstellungskosten gesenkt werden.In an embodiment, the integrated shield on the DC link capacitor is arranged separately from the control board. Separate from each other here means that the integrated shield and the control board are arranged without contact with each other. This allows easy assembly of the component. In general, the integrated shield and the control board are arranged without contact to the busbar. In an optional embodiment, the integrated shielding is not arranged in regions around at least one busbar of the DC link capacitor, but on the DC link capacitor, wherein the non-contact to the integrated shield control board, which extends in the direction of the DC link capacitor and on which the current sensor is arranged, is extended , This offers the advantage that the distance between the current sensor and the integrated shield can be reduced or optimally adjusted by the extended control board. This alternative embodiment represents another possible arrangement of the integrated shielding on the link capacitor, by which a magnetic field can be dissipated in the direction of the current sensor, so that disturbances of the current sensor or other components can be reduced by a magnetic field. Such an arrangement of the integrated shielding thus makes possible a trouble-free operation of the current sensor, which is set up to measure a magnetic field. Particularly advantageously, the current sensor is arranged on an existing driver or microcontroller board. As a result, the compactness of the power electronics system can be increased and the manufacturing costs can be reduced.

Die integrierte Schirmung ist in Ausgestaltung aus einem ferromagnetischen Material ausgebildet. Alternativ umfasst die integrierte Schirmung zumindest teilweise ein ferromagnetisches Material. Durch die Ausbildung der integrierten Schirmung aus einem ferromagnetischen Material ist die integrierte Schirmung elektrisch nichtleitend. Dies bietet den Vorteil, dass eine berührungsfreie Anordnung zwischen der integrierten Schirmung und der Stromschiene nicht erforderlich ist.The integrated shield is designed in the form of a ferromagnetic material. Alternatively, the integrated shield at least partially comprises a ferromagnetic material. Due to the design of the integrated shield made of a ferromagnetic material, the integrated shield is electrically non-conductive. This offers the advantage that a non-contact arrangement between the integrated shield and the busbar is not required.

Der Stromsensor ist ein integrierter Schaltkreis (IC integrated circuit). Insbesondere ist der Stromsensor als auf der Steuerplatine ausgebildeter integrierter Schaltkreis ausgebildet. Aufgrund der Ausbildung des Stromsensors als integrierter Schaltkreis auf der Steuerplatine, bedarf es keiner zusätzlichen Montage eines DC-Stromsensors, wodurch der Gesamtaufbau des Leistungselektroniksystems verringert werden kann. Zudem kann auf ein Kabel zwischen dem Stromsensor und der Steuerplatine verzichtet werden, da der Stromsensor unmittelbar auf der Steuerplatine angeordnet ist und somit eine direkte Signalübertragung eines Strom messwertes vom Stromsensor zur Steuerplatine erfolgen kann.The current sensor is an integrated circuit (IC). In particular, the current sensor is designed as an integrated circuit formed on the control board. Due to the design of the current sensor as an integrated circuit on the control board, there is no need for additional mounting of a DC current sensor, whereby the overall structure of the power electronics system can be reduced. In addition, can be dispensed with a cable between the current sensor and the control board, since the current sensor is arranged directly on the control board and thus a direct signal transmission of a current reading from the current sensor to the control board can be done.

In einer Weiterbildung der Erfindung ist das Leistungselektroniksystem in eine Aufnahmevorrichtung einbringbar ausgebildet. Die Aufnahme des Leistungselektroniksystems in eine Aufnahmevorrichtung schützt das Leistungselektroniksystem vor Einflüssen von außen, wie beispielsweise Staub oder Feuchtigkeit. Vorzugsweise ist die Aufnahmevorrichtung durch einen Verguss verschließbar eingerichtet. Dies bietet einen zusätzlichen Schutz des Leistungselektroniksystems vor Einflüssen von außen. Der Verguss kann einen Kunststoff, ein Harz oder ein anderes Material umfassen. Alternativ ist die Aufnahmevorrichtung vergussfrei ausgebildet. In einer optionalen Ausgestaltung ist das Leistungselektroniksystem modular eingerichtet. Das bedeutet, dass das Leistungselektroniksystem komponentenweise montiert wird, wobei der Montageschritt des DC-Stromsensors entfällt. Eine Komponente besteht dabei in der Regel aus dem Zwischenkreiskondensator und Teilen der DC-Strommessung. Dies bietet den Vorteil, dass das Leistungselektroniksystem aus mehreren Bestandteilen extern zusammensetzbar ist und als ein Teil in die Aufnahmevorrichtung einsetzbar ist. Alternativ kann das Leistungselektroniksystem durch die modulare Ausgestaltung in mehreren Montageschritten in die Aufnahmevorrichtung montiert werden. Eine derartige Ausgestaltung bzw. Anfertigung des Leistungselektroniksystems ermöglicht eine Verringerung benötigter Fertigungsschritte.In a further development of the invention, the power electronics system is designed to be insertable into a receiving device. The inclusion of the power electronics system in a receiving device protects the power electronics system from outside influences, such as dust or moisture. Preferably, the receiving device is adapted to be closed by a potting. This provides additional protection of the power electronics system from outside influences. The potting may comprise a plastic, a resin or other material. Alternatively, the receiving device is formed Vergüttfrei. In an optional embodiment, the power electronics system is modular. This means that the power electronics system is assembled component by component, eliminating the assembly step of the DC current sensor. As a rule, one component consists of the DC link capacitor and parts of the DC current measurement. This offers the advantage that the power electronics system can be assembled externally from a number of components and can be used as a part in the receiving device. Alternatively, the power electronics system by the modular design are mounted in several mounting steps in the receiving device. Such a design or production of the power electronics system enables a reduction of required manufacturing steps.

Gegenstand der Erfindung ist auch ein Verfahren zur Montage eines erfindungsgemäßen und voranstehend beschriebenen Leistungselektroniksystems zur Steuerung einer Leistungselektronik eines elektrischen Antriebes.The invention also provides a method for assembling a power electronics system according to the invention and described above for controlling a power electronics of an electric drive.

In einem ersten Schritt wird der Stromsensor auf der Steuerplatine angeordnet, wobei die Steuerplatine berührungsfrei zu dem Zwischenkreiskondensator angeordnet wird. Durch die berührungsfreie Anordnung der Steuerplatine zu dem Zwischenkreiskondensator erfolgt keine elektrische Leitung zwischen der Steuerplatine und dem Zwischenkreiskondensator. Zudem wird der Stromsensor vorzugsweise berührungsfrei zu der Stromschiene angeordnet. Durch die integrierte Schirmung wird der Stromsensor auf der Steuerplatine von unerwünschten elektromagnetischen Einkopplungen abgeschirmt. Der Stromsensor wird als integrierter Schaltkreis auf der Steuerplatine bereitgestellt. Dadurch kann auf ein Kabel zwischen Stromsensor und Steuerplatine verzichtet werden, da der Stromsensor direkt auf der Platine angeordnet ist und somit eine direkte Signalübertragung eines Strommesswertes vom Stromsensor zur Steuerplatine erfolgen kann. Der Stromsensor ist vorzugsweise ein Hallsensor, der das magnetische Feld misst und daraus eine Stromstärke ableitet. Die Anordnung der Steuerplatine mit dem Stromsensor ermöglicht eine kompakte Bauart des Leistungselektroniksystems, da es keines zusätzlichen DC-Stromsensors bedarf.In a first step, the current sensor is arranged on the control board, wherein the control board is arranged without contact with the intermediate circuit capacitor. Due to the non-contact arrangement of the control board to the DC link capacitor no electrical conduction between the control board and the DC link capacitor. In addition, the current sensor is preferably arranged without contact with the busbar. The integrated shield shields the current sensor on the control board from unwanted electromagnetic interference. The current sensor is provided as an integrated circuit on the control board. This makes it possible to dispense with a cable between the current sensor and the control board, since the current sensor is arranged directly on the board and thus a direct signal transmission of a current measurement value from the current sensor to the control board can take place. The current sensor is preferably a Hall sensor which measures the magnetic field and derives therefrom a current intensity. The arrangement of the control board with the current sensor allows a compact design of the power electronics system, since it requires no additional DC current sensor.

In einem weiteren Schritt wird die Schirmung in den Zwischenkreiskondensator integriert, wobei die integrierte Schirmung den Stromsensor abschirmt. Die Schirmung ermöglicht eine Abschirmung von unerwünschten, elektromagnetischen Einkopplungen für den Stromsensor. Die integrierte Schirmung wird relativ zu dem Stromsensor so angeordnet bzw. ausgerichtet, dass keine unerwünschten, elektromagnetischen Einkopplungen am Stromsensor erfolgen. Ein Vorteil der integrierten Schirmung ist, dass eine Baugröße des Leistungselektroniksystems verringert werden kann, und es keiner zusätzlichen Montage eines DC-Stromsensors bedarf.In a further step, the shield is integrated into the DC link capacitor, wherein the integrated shielding shields the current sensor. The shielding allows shielding of unwanted electromagnetic couplings for the current sensor. The integrated shield is positioned relative to the current sensor such that no unwanted electromagnetic couplings occur at the current sensor. An advantage of the integrated shield is that a size of the power electronics system can be reduced, and there is no need for additional installation of a DC current sensor.

In einem weiteren Schritt wird der Zwischenkreiskondensator mit der integrierten Schirmung sowie der Steuerplatine mit dem Stromsensor in eine Aufnahmevorrichtung eingebracht, wobei die Aufnahmevorrichtung mit einem Verguss verschlossen wird. Optional kann der Stromsensor modular in das Leistungselektroniksystem eingebracht werden. Modular bedeutet in diesem Zusammenhang baukastenartig. Dabei können der Zwischenkreiskondensator, die Steuerplatine und der Stromsensor in unterschiedlichen Montageeinheiten bzw. -schritten montiert werden. Alternativ erfolgt die Zusammensetzung des Leistungselektroniksystems extern, wobei das Leistungselektroniksystem einteilig in die Aufnahmevorrichtung eingebracht wird. Durch die modulare Montage kann ein Montageverfahren verkürzt werden. Vorteilhafterweise wird die Aufnahmevorrichtung mit einem Verguss verschlossen. Dies bietet einen zusätzlichen Schutz des Leistungselektroniksystems vor Einflüssen von außen. Alternativ wird die Aufnahmevorrichtung mit dem Leistungselektroniksystem vergussfrei bereitgestellt. Der Verguss kann einen Kunststoff, ein Harz oder ein anderes Material umfassen. Alternativ ist die Aufnahmevorrichtung ohne Verguss ausgebildet.In a further step, the DC link capacitor with the integrated shield and the control board with the current sensor is introduced into a receiving device, wherein the receiving device is sealed with a potting. Optionally, the current sensor can be modularly incorporated into the power electronics system. Modular in this context means modular. The DC link capacitor, the control board and the current sensor can be mounted in different mounting units or steps. Alternatively, the composition of the power electronic system is external, wherein the power electronics system is integrally incorporated into the receiving device. Due to the modular assembly, an assembly process can be shortened. Advantageously, the receiving device is sealed with a potting. This provides additional protection of the power electronics system from outside influences. Alternatively, the receiving device is provided without encapsulation with the power electronics system. The potting may comprise a plastic, a resin or other material. Alternatively, the receiving device is formed without potting.

In einer Weiterbildung des Verfahrens, wird die integrierte Schirmung bereichsweise um zumindest eine Stromschiene des Zwischenkondensators geführt. Die Anordnung der integrierten Schirmung bereichsweise um mindestens eine Stromschiene geführt, bietet den Vorteil, dass die Schirmung sehr einfach in den Zwischenkreiskondensator integriert werden kann.In a development of the method, the integrated shielding is guided in regions around at least one bus bar of the intermediate capacitor. The arrangement of the integrated shield in some areas guided by at least one busbar, offers the advantage that the shielding can be easily integrated into the DC link capacitor.

In Ausgestaltung umfasst das Verfahren, dass die Stromschiene nach dem Vergießen der Aufnahmevorrichtung auf den Zwischenkreiskondensator aufgebracht wird.In an embodiment, the method comprises that the busbar is applied after casting of the receiving device on the intermediate circuit capacitor.

Die Erfindung ist anhand von Ausführungsformen in den Zeichnungen schematisch dargestellt und wird unter Bezugnahme auf die Zeichnungen weiter beschrieben. Es zeigt:

1 eine schematische Darstellung einer Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Leistungselektroniksystems, mit einem Stromsensor, einer Steuerplatine und einer in den Zwischenkreiskondensator integrierten Schirmung,
2 eine dreidimensionale Draufsicht auf die Ausführungsform des erfindungsgemäßen Leistungselektroniksystems aus 1,
3 zeigt einen Montagevorgang für eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Leistungselektroniksystems,
4 zeigt die Ausführungsform des erfindungsgemäßen Leistungselektroniksystems aus 3 in einem in eine Aufnahmevorrichtung eingesetzten Zustand ohne Verguss,
5 zeigt die Ausführungsform des erfindungsgemäßen Leistungselektroniksystems aus 3 in einem in eine Aufnahmevorrichtung eingesetzten Zustand mit einem Verguss.

The invention is schematically illustrated by means of embodiments in the drawings and will be further described with reference to the drawings. It shows:

1 a schematic representation of an embodiment of a power electronics system according to the invention, with a current sensor, a control board and an integrated circuit in the DC link capacitor,
2 a three-dimensional plan view of the embodiment of the power electronics system according to the invention 1 .
3 shows an assembly process for an embodiment of the power electronics system according to the invention,
4 shows the embodiment of the power electronics system according to the invention 3 in a state inserted into a receiving device without potting,
5 shows the embodiment of the power electronics system according to the invention 3 in a state inserted into a receiving device with a potting.

1 zeigt eine schematische Darstellung einer Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Leistungselektroniksystems 10, mit einem Stromsensor 15, einer Steuerplatine 14 und einer in den Zwischenkreiskondensator 12 integrierten Schirmung 11. Dabei ist die integrierte Schirmung 11 seitlich an dem Zwischenkreiskondensator 12 angeordnet. Zudem ist eine Stromschiene 13 an den Zwischenkreiskondensator 12 anliegend dargestellt. Der Stromsensor 15, der vorzugsweise ein Hallsensor ist, ist als integrierter Schaltkreis auf der Steuerplatine 14 ausgebildet. Durch die Schirmung 11 wird der Stromsensor 15 vor unerwünschten elektromagnetischen Einkopplungen abgeschirmt. Die integrierte Schirmung 11 ist dabei eingerichtet, ein magnetisches Feld abzuleiten. Die Anordnung der integrierten Schirmung 11 um mindestens eine Stromschiene 13 des Zwischenkreiskondensators 12 herum bietet den Vorteil, dass die integrierte Schirmung 11 einfach in den Zwischenkreiskondensator 12 integriert werden kann. Durch die Platzierung des Stromsensors 15 auf der Steuerplatine 14 kann zudem die Montage eines DC-Sensors entfallen, da der auf der Steuerplatine angeordnete Stromsensor 15 bereits das Magnetfeld misst. Dadurch kann der Gesamtaufbau des Leistungselektroniksystems 10 verkleinert werden. Zudem kann durch die Ausbildung des Stromsensors 15 als integrierter Schaltkreis auf der Steuerplatine auf ein Kabel, welches den Stromsensor 15 mit der Steuerplatine 14 verbindet, verzichtet werden, da der Stromsensor 15 direkt auf der Steuerplatine 14 angeordnet ist. 1 shows a schematic representation of an embodiment of an inventive Power Electronics Systems 10 , with a current sensor 15 , a control board 14 and one in the DC link capacitor 12 integrated shielding 11 , Here is the integrated shielding 11 on the side of the DC link capacitor 12 arranged. There is also a busbar 13 to the DC link capacitor 12 presented present. The current sensor 15 , which is preferably a Hall sensor, is as an integrated circuit on the control board 14 educated. Through the shield 11 becomes the current sensor 15 shielded from unwanted electromagnetic couplings. The integrated shielding 11 is set up to derive a magnetic field. The arrangement of integrated shielding 11 around at least one busbar 13 of the DC link capacitor 12 around has the advantage that the integrated shielding 11 simply into the DC link capacitor 12 can be integrated. By placing the current sensor 15 on the control board 14 In addition, the installation of a DC sensor can be omitted since the current sensor arranged on the control board 15 already measures the magnetic field. As a result, the overall structure of the power electronics system 10 be downsized. In addition, through the design of the current sensor 15 as an integrated circuit on the control board on a cable that connects the current sensor 15 with the control board 14 connects, be waived, since the current sensor 15 directly on the control board 14 is arranged.

2 zeigt eine dreidimensionale Draufsicht auf die Ausführungsform des erfindungsgemäßen Leistungselektroniksystems aus 1. Der Zwischenkreiskondensator 12 umfasst die integrierte Schirmung 11. Die integrierte Schirmung 11 ist u-förmig ausgebildet, wobei die integrierte Schirmung 11 zwei zueinander parallel verlaufende Abschnitte umfasst, die sich in Richtung der bzw. auf die Steuerplatine 14, auf der der Stromsensor 15 ausgebildet ist, erstrecken. Die Steuerplatine 14 weist Ausnehmungen auf, die die sich in Richtung der Steuerplatine erstreckenden Abschnitte der integrierten Schirmung 11 berührungsfrei zu der Steuerplatine 14 aufnehmen, d. h. Stromsensor 15 und Schirmung 11 haben keinen Kontakt. Die Steuerplatine 14 ist dabei zudem berührungsfrei zu der Stromschiene 13 angeordnet. Durch eine derartige Anordnung wird ein magnetisches Feld bzw. werden elektromagnetische Störungen abgeleitet, sodass Störungen des Stromsensors 15 oder anderer Bauteile des Leistungselektroniksystems 10 durch magnetische Felder verringert werden können. 2 shows a three-dimensional plan view of the embodiment of the power electronics system according to the invention 1 , The DC link capacitor 12 includes the integrated shielding 11 , The integrated shielding 11 is U-shaped, with the integrated shield 11 comprises two mutually parallel sections extending in the direction of or on the control board 14 on which the current sensor 15 is formed extend. The control board 14 has recesses extending the portions of the integrated shield extending toward the control board 11 non-contact to the control board 14 record, ie current sensor 15 and shielding 11 have no contact. The control board 14 is also non-contact to the busbar 13 arranged. By such an arrangement, a magnetic field or electromagnetic interference is derived, so disturbances of the current sensor 15 or other components of the power electronics system 10 can be reduced by magnetic fields.

3 zeigt einen Montagevorgang einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Leistungselektroniksystems 100 mit dem Zwischenkreiskondensator 12 mit Wickeln 16, mit zwei Stromschienen 13 und einer integrierten Schirmung 11, wobei der Zwischenkreiskondensator 12 eine obere Seite 20 und eine untere Seite 21 aufweist, wobei an der oberen Seite 20 die integrierte Schirmung 11 angeordnet ist. Die Wickel 16 sind dabei Teile des Zwischenkreiskondensators 12, insbesondere Kondensatorzellen. Das Leistungselektroniksystem 100 wird vorzugsweise mit der unteren Seite 21 voran (entlang der gezeigten Pfeilrichtung) in eine Aufnahmevorrichtung 17 eingebracht. Die Stromschiene 13 kann nach der Einbringung des Zwischenkreiskondensators 12 in die Aufnahmevorrichtung 17 an den Zwischenkreiskondensator 12 angebracht / angeklippt werden. 3 shows an assembly process of another embodiment of the power electronics system according to the invention 100 with the DC link capacitor 12 with wrapping 16 , with two busbars 13 and an integrated shield 11 , wherein the intermediate circuit capacitor 12 an upper side 20 and a lower side 21 having, being on the upper side 20 the integrated shielding 11 is arranged. The wraps 16 are parts of the DC link capacitor 12 , in particular capacitor cells. The power electronics system 100 is preferably with the lower side 21 ahead (along the arrow direction shown) in a receiving device 17 brought in. The busbar 13 can after the introduction of the DC link capacitor 12 in the cradle 17 to the DC link capacitor 12 attached / angeklippt.

4 zeigt das erfindungsgemäße Leistungselektroniksystem 100 aus 3 in einem in die Aufnahmevorrichtung 17 eingesetzten Zustand, wobei der Zwischenkreiskondensator 12 die integrierte Schirmung 11 umfasst und mit der unteren Seite des Zwischenkreiskondensators 12 voran in die Aufnahmevorrichtung 17 eingebracht ist, wobei die Aufnahmevorrichtung 17 vergussfrei 18 ist, so dass die obere Seite 20 des Zwischenkreiskondensators 12 sichtbar ist. Dargestellt ist zudem die aufgeklippte Stromschiene 13. Durch die vergussfreie Aufnahme in der Aufnahmevorrichtung 17 ist das Leistungselektroniksystem 100 durch die Aufnahmevorrichtung 17 geschützt, bleibt jedoch gleichzeitig zugänglich. 4 shows the power electronics system according to the invention 100 out 3 in one in the cradle 17 inserted state, wherein the DC link capacitor 12 the integrated shielding 11 includes and with the lower side of the DC link capacitor 12 ahead in the cradle 17 is introduced, wherein the receiving device 17 vergussfrei 18 is, so the top side 20 of the DC link capacitor 12 is visible. Shown is also the aufgeklippte busbar 13 , Through the casting-free recording in the recording device 17 is the power electronics system 100 through the recording device 17 protected but remains accessible at the same time.

5 zeigt das erfindungsgemäße Leistungselektroniksystem 100 aus 3 in einem in eine Aufnahmevorrichtung 17 eingesetzten Zustand, mit einem Verguss 19, wobei der Zwischenkreiskondensator 12 die integrierte Schirmung 11, die an der oberen Seite 20 des Zwischenkreiskondensators 12 angeordnet sind, umfasst, und wobei der Zwischenkreiskondensator 12 mit der unteren Seite des Zwischenkreiskondensators 12 voran in die Aufnahmevorrichtung 17 eingebracht ist. Die Aufnahmevorrichtung 17 ist durch den Verguss 19 verschließbar, wodurch das Leistungselektroniksystem 100 zusätzlich durch den Verguss 19 vor Einflüssen, wie beispielsweise Feuchtigkeit, geschützt wird. In einem weiteren Schritt wird die Stromschiene 13 auf den Zwischenkreiskondensator 12 aufgebracht. In der Regel wird die Stromschiene 13 nach dem Vergießen der Aufnahmevorrichtung 17 auf den Zwischenkreiskondensator 12 und die Aufnahmevorrichtung 17 aufgeklippt. 5 shows the power electronics system according to the invention 100 out 3 in one in a receiving device 17 inserted state, with a potting 19 , wherein the intermediate circuit capacitor 12 the integrated shielding 11 on the upper side 20 of the DC link capacitor 12 are arranged, and wherein the intermediate circuit capacitor 12 with the lower side of the DC link capacitor 12 ahead in the cradle 17 is introduced. The cradle 17 is through the casting 19 lockable, eliminating the power electronics system 100 additionally by the potting 19 protected from influences such as moisture. In a further step, the busbar 13 on the DC link capacitor 12 applied. In general, the busbar 13 after casting the receiving device 17 on the DC link capacitor 12 and the cradle 17 clipped.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

10, 10010, 100: LeistungselektroniksystemPower electronics system
1111: Schirmungshielding
1212: ZwischenkreiskondensatorLink capacitor
1313: Stromschieneconductor rail
1414: Steuerplatinecontrol board
1515: Stromsensorcurrent sensor
1616: Wickelreel
1717: Aufnahmevorrichtungcradle
18 18: Aufnahmevorrichtung, vergussfreiReceiving device, casting-free
1919: Aufnahmevorrichtung, mit VergussReceiving device, with potting
2020: obere Seite des Zwischenkreiskondensatorsupper side of the DC link capacitor
2121: untere Seite des Zwischenkreiskondensatorslower side of the DC link capacitor

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

DE 112011100130 T5 [0003]
DE 102012200442 A1 [0004]
WO 2010106304 A1 [0005]

Claims

Power electronics system (10) for controlling an electric drive, comprising a control circuit board (14), a current sensor (15) and an intermediate circuit capacitor (12) with at least one busbar (13), characterized in that the intermediate circuit capacitor (12) has an integrated shield (11 ) for the current sensor (15).

Power electronics system (10) after Claim 1 , characterized in that the intergated shielding (11) is arranged at least in regions around at least one of the at least one busbar (13) of the intermediate circuit capacitor (12).

Power electronics system (10) after Claim 1 or 2 , characterized in that the integrated shield (11) is U-shaped.

Power electronics system (10) after Claim 1 , characterized in that the integrated shield (11) on the link capacitor (12) is arranged separately from the expensive board (14).

Power electronics system (10) according to one of the preceding claims, characterized indicates that the integrated shield (11) is formed of a ferromagnetic material.

Power electronics system (10) after Claim 5 , characterized in that the integrated circuit is galvanically isolated, in particular as an integrated circuit on the control board (14) is arranged.

Power electronics system (10) according to one of the preceding claims, characterized in that the power electronics system (10) is designed to be insertable into a receiving device (17).

A method for improving a shielding of a power electronics system (10) of an electric drive according to one of Claims 1 to 7 comprising the steps of: a) placing the current sensor (15) on the control board (14), the control board (14) being arranged without contact with the link capacitor (12), b) integrating the shield (11) into the link capacitor (12 ), wherein the integrated shielding (11) shields the current sensor (15), c) introducing the intermediate circuit capacitor (12) with the integrated shield (11) and the control board (14) with the current sensor (15) into a receiving device (17), wherein the receiving device (17) is sealed with a potting (19).

Method according to Claim 8 , characterized in that the integrated shielding (11) is guided in regions around at least one of the at least one busbar (13) of the intermediate capacitor (12).

Method according to Claim 8 or 9 , characterized in that the busbar (13) after the casting of the receiving device (17) on the DC link capacitor (12) is applied.