DE102021213929A1

DE102021213929A1 - Wechselrichter für einen elektrischen Antriebsstrang eines Fahrzeugs und Verfahren zum Herstellen eines Wechselrichters

Info

Publication number: DE102021213929A1
Application number: DE102021213929.9A
Authority: DE
Inventors: Jens Hereth; Paul Kister; Timo Schroft; Matthias Dunzer
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 2021-12-08
Filing date: 2021-12-08
Publication date: 2023-06-15

Abstract

Ein Wechselrichter (120) für einen elektrischen Antriebsstrang (110) eines Fahrzeugs (100) umfasst eine erste Leiterplatte (122), eine zweite Leiterplatte (124) und eine Trägereinheit (126). An der ersten Leiterplatte (122) sind Gleichspannungsanschlüsse (132), Wechselspannungsanschlüsse (134) zum Bereitstellen elektrischer Wechselspannung für eine elektrische Maschine (114) des Antriebsstrangs (110), eine Mehrzahl von Schalteinrichtungen (S1, S2, S3, S4, S6) zum Wandeln der Gleichspannung in die Wechselspannung und mindestens ein Zwischenkreiskondensator (136) angeordnet. An der zweiten Leiterplatte (124) ist eine Steuereinrichtung (142) zum Steuern der Mehrzahl von Schalteinrichtungen (S1, S2, S3, S4, S6) angeordnet. Die Trägereinheit (126) ist ausgeformt, um die erste Leiterplatte (122) und die zweite Leiterplatte (124) aufeinander gestapelt zu tragen, und ist als eine Abschirmeinrichtung für elektromagnetische Effekte zwischen der ersten Leiterplatte (122) und der zweiten Leiterplatte (124) ausgeformt.

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Wechselrichter für einen elektrischen Antriebsstrang eines Fahrzeugs und auf ein Verfahren zum Herstellen eines solchen Wechselrichters.
Wechselrichter für zumindest teilelektrisch angetriebene Fahrzeuge können zwei unabhängig voneinander montierte Leiterplatten, ein sogenanntes Powerboard und ein sogenanntes Controlboard, in einem hierfür vorgesehenen Bauraum aufweisen.
Vor diesem Hintergrund schafft die vorliegende Erfindung einen verbesserten Wechselrichter für einen elektrischen Antriebsstrang eines Fahrzeugs und ein verbessertes Verfahren zum Herstellen eines solchen Wechselrichters für einen elektrischen Antriebsstrang eines Fahrzeugs gemäß den Hauptansprüchen. Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung.
Gemäß Ausführungsformen kann ein Wechselrichter für einen elektrischen Antriebsstrang eines Fahrzeugs in einem Sandwichaufbau bzw. in Sandwichbauweise realisiert sein oder werden. Hierbei kann ein Leiterplattenträger als Trägereinheit zwischen zwei Leiterplatten gestapelt sein, um einen Leiterplattenstapel mit dazwischenliegender Trägereinheit bereitzustellen. So kann die Sandwichbauweise durch zwei aufeinandergestapelte Leiterplatten mit der Trägereinheit zwischen den Leiterplatten umgesetzt sein oder werden. Die Trägereinheit kann ausgeformt sein, um als ein mechanischer Träger und als eine elektromagnetische Abschirmung für die Leiterplatte zu fungieren.
Vorteilhafterweise kann gemäß Ausführungsformen insbesondere eine sichere und platzsparende Integration der Leiterplatten des Wechselrichters, d. h. des sogenannten Powerboards und des sogenannten Controlboards, im Inverterbauraum ermöglicht werden. Ferner kann ein einfacher, montagegerechter Aufbau des Wechselrichters erreicht werden, wobei Anforderungen hinsichtlich Vibrationen bzw. Schwingungen und Anforderungen hinsichtlich einer Kühlung insbesondere des sogenannten Powerboards, auf dem Schalteinrichtungen wie beispielsweise MOSFETs angeordnet sind, ohne weiteres eingehalten werden können. Auch eine Einhaltung von Luft- und Kriechstrecken kann zuverlässig ermöglicht werden. Der Wechselrichter kann im Hinblick auf eine elektromagnetische Verträglichkeit optimiert sein, wobei Störungen der Leiterplatten untereinander weitestgehend oder vollständig vermieden werden können. Es kann zudem eine besonders genaue Position der elektrischen Kontakte für Gleichspannung und Wechselspannung erzielt werden.
Ein entsprechender Wechselrichter für einen elektrischen Antriebsstrang eines Fahrzeugs umfasst folgende Merkmale:

eine erste Leiterplatte, an der Gleichspannungsanschlüsse für eine elektrische Gleichspannung von einem elektrischen Energiespeicher des Fahrzeugs, Wechselspannungsanschlüsse zum Bereitstellen einer elektrischer Wechselspannung für eine elektrische Maschine des Antriebsstrangs, eine Mehrzahl von Schalteinrichtungen zum Wandeln der Gleichspannung in die Wechselspannung und mindestens ein Zwischenkreiskondensator angeordnet sind;
eine zweite Leiterplatte, an der eine Steuereinrichtung zum Steuern der Mehrzahl von Schalteinrichtungen angeordnet ist; und
eine Trägereinheit, wobei die Trägereinheit ausgeformt ist, um die erste Leiterplatte und die zweite Leiterplatte zu tragen, wobei die Trägereinheit als eine Abschirmeinrichtung für elektromagnetische Effekte zwischen der ersten Leiterplatte und der zweiten Leiterplatte ausgeformt ist, wobei in einem zusammengebauten Zustand des Wechselrichters die erste Leiterplatte, die Trägereinheit und die zweite Leiterplatte aufeinander gestapelt angeordnet sind, wobei die Trägereinheit zwischen der ersten Leiterplatte und der zweiten Leiterplatte angeordnet ist.

Der Wechselrichter kann ausgebildet sein, um die elektrische Gleichspannung von dem elektrischen Energiespeicher des Fahrzeugs in die Wechselspannung für die elektrische Maschine des Antriebsstrangs des Fahrzeugs umzuwandeln. Der Wechselrichter kann auch als ein Inverter bezeichnet werden. Das Fahrzeug kann ein Kraftfahrzeug sein, beispielsweise ein Landfahrzeug, insbesondere ein Personenkraftwagen, ein Kraftrad, ein Nutzfahrzeug oder dergleichen. Der elektrische Antriebsstrang kann zumindest die elektrische Maschine und den Wechselrichter umfassen, die über Hochvoltleitungen miteinander verbunden sein können. Die erste Leiterplatte kann als ein sogenanntes Powerboard bezeichnet werden. Die zweite Leiterplatte kann als ein sogenanntes Controlboard bezeichnet werden. Die Trägereinheit kann ausgeformt sein, um elektromagnetische Störstrahlen zwischen der ersten Leiterplatte und der zweiten Leiterplatte abzuschirmen oder anders ausgedrückt die erste Leiterplatte und die zweite Leiterplatte bezüglich elektromagnetischer Wechselwirkungen voneinander abzuschirmen. Der Wechselrichter kann auch ein Gehäuse aufweisen, das ausgeformt sein kann, um zumindest einen der Leiterplatten und der Trägereinheit aufzunehmen. Das Gehäuse kann auch Teil einer anderen Einheit des Antriebsstrangs sein, beispielsweise der elektrischen Maschine.
Gemäß einer Ausführungsform können die Schalteinrichtungen als Feldeffekttransistoren oder Metall-Oxid-Halbleiter-Feldeffekttransistoren (MOSFETs, engl. metaloxide-semiconductor field-effect transistors) ausgeführt sein. Alternativ sind auch andere als Leistungstransistor geeignete Schalteinrichtungen denkbar. Eine solche Ausführungsform bietet den Vorteil, dass kurze Schaltzeiten und geringe Schaltverluste erreicht werden können.
Auch können die Schalteinrichtungen und der mindestens eine Zwischenkreiskondensator an einer ersten Hauptoberfläche der ersten Leiterplatte angeordnet sein, wobei die Gleichspannungsanschlüsse und die Wechselspannungsanschlüsse an einer von der ersten Hauptoberfläche abgewandten, zweiten Hauptoberfläche der ersten Leiterplatte angeordnet sein können. Eine solche Ausführungsform bietet den Vorteil, dass der Wechselrichter platzsparend ausgeformt sein kann.
Dabei kann in dem zusammengebauten Zustand des Wechselrichters die erste Hauptoberfläche der ersten Leiterplatte von der Trägereinheit abgewandt angeordnet sein und kann die zweite Hauptoberfläche der ersten Leiterplatte der Trägereinheit zugewandt angeordnet sein. Insbesondere kann hierbei die zweite Leiterplatte ausgeformt sein, um Aussparungen für die Anschlüsse aufzuweisen. Somit kann eine Anforderung an einen benötigten Bauraum des Wechselrichters weiter reduziert werden.
Gemäß einer Ausführungsform kann die Trägereinheit aus Aluminium oder einem anderen gegenüber elektromagnetischen Effekten störfesten Material ausgeformt sein. So kann eine elektromagnetische Wechselwirkung zwischen den Leiterplatten sicher mittels der Trägereinheit unterdrückt werden, wobei die Trägereinheit zu dem gewichtssparend ausgeformt sein kann.
Ferner kann die Trägereinheit Positionierungsabschnitte aufweisen, die ausgeformt sind, um in dem zusammengebauten Zustand des Wechselrichters die erste Leiterplatte, die zweite Leiterplatte und zusätzlich oder alternativ Sammelschienen zum Anschluss an die Gleichspannungsanschlüsse und zusätzlich oder alternativ die Wechselspannungsanschlüsse geometrisch vordefiniert relativ zueinander zu positionieren. Die Positionierungsabschnitte können als Stifte oder stiftförmige Vorsprungsabschnitte ausgeformt sein. Um die zu positionierenden Elemente geometrisch vordefiniert relativ zueinander zu positionieren, können die Positionierungsabschnitte ausgeformt sein, um in dem zusammen gebauten Zustand des Wechselrichters in Öffnungen in den zu positionierenden Elementen einzugreifen. Die Öffnungen können als Durchgangslöcher und zusätzlich oder alternativ als Sacklöcher ausgeformt sein. Eine solche Ausführungsform bietet den Vorteil, dass eine exakte Positionierung von Komponenten des Wechselrichters zueinander ermöglicht wird.
Zudem können an der Trägereinheit Blechpakete für eine Strommessung mittels Hall-Sensoren angeordnet sein. Hierbei können die Blechpakete in dem zusammengebauten Zustand des Wechselrichters im Bereich der Wechselspannungsanschlüsse angeordnet sein. Auf diese Weise kann eine einfache und präzise Strommessung ermöglicht werden.
Dabei können an der zweiten Leiterplatte die Hall-Sensoren für die Strommessung angeordnet sein. Hierbei können die Hall-Sensoren in dem zusammengebauten Zustand des Wechselrichters in die Blechpakete eingetaucht angeordnet sein. Auf diese Weise kann eine genaue Positionierung der Hall-Sensoren in den Blechpaketen erreicht werden. So kann die Strommessung besonders zuverlässig und reproduzierbar gemacht werden.
Auch kann die Trägereinheit Abstandhalterabschnitte aufweisen, die ausgeformt sind, um in dem zusammengebauten Zustand des Wechselrichters die erste Leiterplatte und die zweite Leiterplatte in einem vordefinierten Abstand voneinander zu halten. Im Bereich der Abstandhalterabschnitte können in dem zusammengebauten Zustand des Wechselrichters einander zugewandte Hauptoberflächen der Leiterplatten in Anlage gegen die Trägereinheit angeordnet sein. Eine solche Ausführungsform bietet den Vorteil, dass ein genau definierter Abstand zwischen den Leiterplatten sicher eingehalten werden kann.
Gemäß einer Ausführungsform kann der Wechselrichter einen Signalstecker aufweisen, der in dem zusammengebauten Zustand des Wechselrichters mit der Trägereinheit mechanisch gekoppelt und mit der zweiten Leiterplatte elektrisch verbunden sein kann. Der Signalstecker kann ein Dichtelement aufweisen, das ausgeformt und angeordnet ist, um eine Abdichtung eines mechanischen und/oder elektrischen Verbindungsbereichs des Signalsteckers in dem Wechselrichter gegenüber einer Umgebung zu bewirken. Eine solche Ausführungsform bietet den Vorteil, dass auf einfache Weise eine Schnittstelle für den Signalstecker bereitgestellt werden kann.
Auch kann der Wechselrichter mindestens einen Leiterplattenverbinder zum elektrischen Verbinden der ersten Leiterplatte und der zweiten Leiterplatte in dem zusammengebauten Zustand des Wechselrichters aufweisen. Mittels des mindestens einen Leiterplattenverbinders können die erste Leiterplatte und die zweite Leiterplatte im zusammengebauten Zustand des Wechselrichters elektrisch miteinander verbunden sein. Der mindestens eine Leiterplattenverbinder kann als ein Steckverbinder aus einem starren Material ausgeformt sein. Der mindestens eine Leiterplattenverbinder kann zweireihig ausgeführt sein. Auf diese Weise kann eine zuverlässige und vibrationsfeste Verbindung der Leiterplatten miteinander realisiert werden.
Ferner können in der Trägereinheit und in den Leiterplatten Befestigungsabschnitte ausgeformt sein. Hierbei können in dem zusammengebauten Zustand des Wechselrichters die Leiterplatten an der Trägereinheit durch eine Zusammenwirkung von Befestigungsmitteln mit den Befestigungsabschnitten fixiert sein. Die Befestigungsabschnitte können Gewindebohrungen sein und die Befestigungsmittel können Schrauben sein. Eine solche Ausführungsform bietet den Vorteil, dass der Wechselrichter in robuster Sandwichbauweise ausgeführt sein kann.
Zudem kann die zweite Leiterplatte eine Fahrzeugsteckerschnittstelle zum Anschluss des Wechselrichters an ein Steuergerät des Fahrzeugs aufweisen. An die Fahrzeugsteckerschnittstelle kann ein Fahrzeugstecker anschließbar sein. So kann eine Konnektivität des Wechselrichters mit Fahrzeugsystemen verbessert werden.
Auch kann die zweite Leiterplatte eine Sensorschnittstelle zum Anschluss des Wechselrichters an einen Rotorlagesensor zum Erfassen einer Lage eines Rotors einer elektrischen Maschine des Antriebsstrangs aufweisen. Über die Sensorschnittstelle kann die Steuereinrichtung des Wechselrichters signalübertragungsfähig mit dem Rotorlagesensor verbindbar oder verbunden sein. Auf diese Weise kann eine Steuerung des Wechselrichters aufgrund einer direkt von dem Rotorlagesensor empfangbaren Messgröße erfolgen.
Ein Verfahren zum Herstellen einer Ausführungsform eines hierin genannten Wechselrichters umfasst folgende Schritte:

Bereitstellen der ersten Leiterplatte, der zweiten Leiterplatte und der Trägereinheit;
Anordnen der ersten Leiterplatte, der Trägereinheit und der zweiten Leiterplatte in aufeinandergestapelter Form, wobei die Trägereinheit zwischen der ersten Leiterplatte und der zweiten Leiterplatte angeordnet wird; und

Fixieren der ersten Leiterplatte und der zweiten Leiterplatte an der Trägereinheit.
Durch Ausführen des Verfahrens ist eine Ausführungsform eines hierin genannten Wechselrichters herstellbar.
Die Erfindung wird anhand der beigefügten Zeichnungen beispielhaft näher erläutert. Es zeigen:

1 eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels eines Wechselrichters für einen elektrischen Antriebsstrang eines Fahrzeugs;
2 eine schematische Explosionsdarstellung eines Ausführungsbeispiels eines Wechselrichters;
3 eine schematische Darstellung des Wechselrichters aus 2 in einem zusammengebauten Zustand;
4 eine schematische Darstellung des Wechselrichters aus einer der 2 bis 3 in dem zusammengebauten Zustand;
5 eine schematische Seitenansicht des Wechselrichters einer der 2 bis 4 in dem zusammengebauten Zustand;
6 eine schematische Darstellung der ersten Leiterplatte des Wechselrichters aus einer der 2 bis 5;
7 eine schematische Darstellung des Wechselrichters aus einer der 2 bis 5 in dem zusammengebauten Zustand;
8 eine schematische Teilschnittdarstellung eines Abschnitts des Wechselrichters aus einer der 2 bis 5 bzw. 7 in dem zusammengebauten Zustand;
9 eine schematische Teilschnittdarstellung eines Abschnitts des Wechselrichters aus einer der 2 bis 5, 7 bzw. 8 in dem zusammengebauten Zustand;
10 eine schematische Teilschnittdarstellung eines Abschnitts des Wechselrichters aus einer der 2 bis 5 bzw. 7 bis 9 in dem zusammengebauten Zustand;
11 eine schematische Teilschnittdarstellung eines Abschnitts des Wechselrichters aus einer der 2 bis 5 bzw. 7 bis 10 in dem zusammengebauten Zustand;
12 eine schematische Teilschnittdarstellung eines Abschnitts des Wechselrichters aus einer der 2 bis 5 bzw. 7 bis 11 in dem zusammengebauten Zustand;
13 eine schematische Teilschnittdarstellung eines Abschnitts des Wechselrichters aus einer der 2 bis 5 bzw. 7 bis 12 in dem zusammengebauten Zustand;
14 eine schematische Teilschnittdarstellung eines Abschnitts des Wechselrichters aus einer der 2 bis 5 bzw. 7 bis 13 in dem zusammengebauten Zustand;
15 eine schematische Teilschnittdarstellung eines Abschnitts des Wechselrichters aus einer der 2 bis 5 bzw. 7 bis 14 in dem zusammengebauten Zustand;
16 eine schematische Darstellung der ersten Leiterplatte des Wechselrichters aus einer der 2 bis 5 bzw. 7 bis 15;
17 eine schematische Seitenansicht des Wechselrichters aus einer der 2 bis 5 bzw. 7 bis 15;
18 eine schematische Darstellung des Wechselrichters aus einer der 2 bis 5, 7 bis 15 bzw. 17 in dem zusammengebauten Zustand und mit angeschlossenen Sammelschienen;
19 eine schematische Teilschnittdarstellung eines Abschnitts des Wechselrichters aus einer der 2 bis 5, 7 bis 15, 17 bzw. 18 in dem zusammengebauten Zustand und mit angeschlossenen Sammelschienen; und
20 ein schematisches Ablaufdiagramm eines Ausführungsbeispiels eines Verfahrens zum Herstellen eines Wechselrichters.

In der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden für die in den verschiedenen Figuren dargestellten und ähnlich wirkenden Elemente gleiche oder ähnliche Bezugszeichen verwendet, wobei auf eine wiederholte Beschreibung dieser Elemente verzichtet wird.
1 zeigt eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels eines Wechselrichters 120 für einen elektrischen Antriebsstrang 110 eines Fahrzeugs 100. Bei dem Fahrzeug 100 handelt sich um ein Kraftfahrzeug, wie zum Beispiel einen Personenkraftwagen oder dergleichen. Der elektrische Antriebsstrang 110 des Fahrzeugs 100 umfasst einen elektrischen Energiespeicher 112, eine elektrische Maschine 114, optional einen Rotorlagesensor 116 und den Wechselrichter 120. Der Rotorlagesensor 116 ist ausgebildet, um eine Lage eines Rotors der elektrischen Maschine 114 zu erfassen. Der Energiespeicher 112 ist beispielsweise eine Fahrzeugbatterie. Der Wechselrichter 120 ist beispielhaft über zwei Leitungen elektrisch mit dem Energiespeicher 112 und über drei Hochvoltleitungen mit der elektrischen Maschine 114 verbunden.
Der Wechselrichter 120 ist ausgebildet, um eine elektrische Gleichspannung von dem Energiespeicher 112 in eine elektrische Wechselspannung, beispielhaft eine dreiphasige Wechselspannung, für die elektrische Maschine 114 umzuwandeln. Der Wechselrichter 120 umfasst eine erste Leiterplatte 122, eine zweite Leiterplatte 124 und eine Trägereinheit 126. In der Darstellung von 1 ist der Wechselrichter 120 rein schematisch in einem zusammengebauten Zustand gezeigt. Hierbei sind die erste Leiterplatte 122, die Trägereinheit 126 und die zweite Leiterplatte 124 aufeinandergestapelt angeordnet. Die Trägereinheit 126 ist dabei zwischen der ersten Leiterplatte 122 und der zweiten Leiterplatte 124 angeordnet. Die erste Leiterplatte 122 wird auch als ein sogenanntes Powerboard bezeichnet. Die zweite Leiterplatte 124 wird auch als ein sogenanntes Controlboard bezeichnet. Funktional können die erste Leiterplatte 122 und die zweite Leiterplatte 124 entsprechend Leiterplatten bekannter Wechselrichter ausgeführt sein.
An der ersten Leiterplatte 122 des Wechselrichters 120 sind Gleichspannungsanschlüsse 132, Wechselspannungsanschlüsse 134, mindestens ein Zwischenkreiskondensator 136 und eine Mehrzahl von Schalteinrichtungen S1, S2, S3, S4, S5, S6 angeordnet. Über die Gleichspannungsanschlüsse 132 ist der Wechselrichter 120 elektrisch mit dem Energiespeicher 112 verbunden. Somit ist über die Gleichspannungsanschlüsse 132 eine elektrische Gleichspannung von dem Energiespeicher 112 an den Wechselrichter 120 anlegbar. Über die Wechselspannungsanschlüsse 134 ist der Wechselrichter 120 elektrisch mit der elektrischen Maschine 114 verbunden. Somit ist über die Wechselspannungsanschlüsse 134 eine elektrische Wechselspannung an die elektrische Maschine 114 bereitstellbar. Der Zwischenkreiskondensator 136 kann auch als Zwischenkreiskapazität bezeichnet werden. Die Mehrzahl von Schalteinrichtungen S1, S2, S3, S4, S5, S6, wobei in der Darstellung von 1 lediglich beispielhaft sechs Schalteinrichtungen gezeigt sind, sind ausgebildet, um die Gleichspannung in die Wechselspannung umzuwandeln. Beispielsweise sind die Schalteinrichtungen S1, S2, S3, S4, S5, S6 als Feldeffekttransistoren oder Metall-Oxid-Halbleiter-Feldeffekttransistoren ausgeführt. Dazu können die Schalteinrichtungen S1, S2, S3, S4, S5, S6 auf bekannte Weise verschaltet sein.
An der zweiten Leiterplatte 124 ist eine Steuereinrichtung 142 angeordnet. Die Steuereinrichtung 142 ist ausgebildet, um die Mehrzahl von Schalteinrichtungen S1, S2, S3, S4, S5, S6 zu steuern, beispielsweise mittels zumindest eines Steuersignals 144. Gemäß einem Ausführungsbeispiel umfasst die zweite Leiterplatte 124 auch eine Sensorschnittstelle 146. Über die Sensorschnittstelle 146 ist der Wechselrichter 120 gemäß einem Ausführungsbeispiel an den Rotorlagesensor 116 elektrisch anschließbar. Gemäß einem Ausführungsbeispiel umfasst die zweite Leiterplatte 124 ferner eine Fahrzeugsteckerschnittstelle 148. Über die Fahrzeugsteckerschnittstelle 148 ist der Wechselrichter 120 beispielsweise an ein Steuergerät des Fahrzeugs 100 anschließbar.
Die Trägereinheit 126 ist ausgeformt, um die erste Leiterplatte 122 und die zweite Leiterplatte 124 zu tragen bzw. mechanisch zu halten. Die Trägereinheit 126 ist als eine Abschirmeinrichtung für elektromagnetische Effekte zwischen der ersten Leiterplatte 122 und der zweiten Leiterplatte 124 ausgeformt. Beispielsweise ist die Trägereinheit 126 hierzu aus Aluminium oder einem anderen gegenüber elektromagnetischen Effekten störfesten Material ausgeformt.
2 zeigt eine schematische Explosionsdarstellung eines Ausführungsbeispiels eines Wechselrichters 120. Der Wechselrichter 120 entspricht oder ähnelt hierbei dem Wechselrichter aus 1. Die Trägereinheit 126 ist zwischen der ersten Leiterplatte 122 und der zweiten Leiterplatte 124 angeordnet. Bezüglich der ersten Leiterplatte 122 sind in der Darstellung von 2 die Gleichstromanschlüsse 132, die Wechselstromanschlüsse 134 und eine Mehrzahl von Zwischenkreiskondensatoren 136 explizit gezeigt und bezeichnet. In 2 sind zusätzlich Blechpakete 252 für eine Strommessung mittels Hall-Sensoren gezeigt. Die Blechpakete 252 sind bzw. werden an der Trägereinheit 126 angeordnet. In dem zusammengebauten Zustand des Wechselrichters 120 sind die Blechpakete 252 im Bereich der Wechselspannungsanschlüsse 134 angeordnet. Genauer gesagt ragen in dem zusammengebauten Zustand des Wechselrichters 120 die Wechselspannungsanschlüsse 134 zumindest teilweise in die Blechpakete 252 hinein. Ferner ist in 2 ein Signalstecker 254 gezeigt. Der Signalstecker 254 ist mechanisch mit der Trägereinheit 126 gekoppelt. In dem zusammengebauten Zustand des Wechselrichters 120 ist der Signalstecker 254 elektrisch mit der zweiten Leiterplatte 124 verbunden.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel entspricht eine Form eines Umfangs der Trägereinheit 126 einer Form eines Umfangs der zweiten Leiterplatte 124. Auf diese Weise kann eine von der zweiten Leiterplatte 124 getragene Elektronik sicher gegenüber einer Störstrahlung abgeschirmt werden, die von den Schalteinrichtungen der ersten Leiterplatte 122 verursacht werden kann.
3 zeigt eine schematische Darstellung des Wechselrichters 120 aus 2 in einem zusammengebauten Zustand. Dabei zeigt 3 genauer gesagt eine schräge Draufsicht auf die erste Leiterplatte 122. Es sind von dem Wechselrichter 120 darstellungsbedingt die erste Leiterplatte 122, die zweite Leiterplatte 124, die Gleichspannungsanschlüsse 132, die Zwischenkreiskondensatoren 136, eine Mehrzahl von Schalteinrichtungen 338 und der Signalstecker 254 gezeigt.
4 zeigt eine schematische Darstellung des Wechselrichters 120 aus 2 bzw. 3 in dem zusammengebauten Zustand. Ähnlich der Darstellung in 3 ist in 4 eine schräge Draufsicht auf die zweite Leiterplatte 124 gezeigt. Darstellungsbedingt sind hierbei von dem Wechselrichter 120 die erste Leiterplatte 122, die zweite Leiterplatte 124, die Trägereinheit 126, die Gleichspannungsanschlüsse 132, die Wechselspannungsanschlüsse 134, einige der Zwischenkreiskondensatoren 136 und die Blechpakete 252 gezeigt. Hierbei sind die Gleichspannungsanschlüsse 132 und die Wechselspannungsanschlüsse 134 von Seiten der zweiten Leiterplatte 124 her durch Aussparungen in der zweiten Leiterplatte 124 hindurch zu Anschlusszwecken zugreifbar.
5 zeigt eine schematische Seitenansicht des Wechselrichters 120 aus einer der 2 bis 4 in dem zusammengebauten Zustand. Darstellungsbedingt sind von dem Wechselrichter 120 in 5 die erste Leiterplatte 122, die zweite Leiterplatte 124, die Trägereinheit 126, die Zwischenkreiskondensatoren 136, der Signalstecker 254 und die Schalteinrichtungen 338 gezeigt.
Unter Bezugnahme auf 2 bis 5 ist anzumerken, dass die Zwischenkreiskondensatoren 136 und die Schalteinrichtungen 338 an einer ersten Hauptoberfläche der ersten Leiterplatte 122 angeordnet sind. Die Gleichspannungsanschlüsse 132 und die Wechselspannungsanschlüsse 134 sind an einer von der ersten Hauptoberfläche abgewandten, zweiten Hauptoberfläche der ersten Leiterplatte 122 angeordnet. In dem zusammengebauten Zustand des Wechselrichters 120 ist die erste Hauptoberfläche der ersten Leiterplatte 122 von der Trägereinheit 126 und der zweiten Leiterplatte 124 abgewandt angeordnet und ist die zweite Hauptoberfläche der ersten Leiterplatte 122 der Trägereinheit 126 und der zweiten Leiterplatte 124 zugewandt angeordnet. Der Signalstecker 254 ist von Seiten der ersten Leiterplatte 122 her zu Anschlusszwecken zugreifbar.
Der Wechselrichter 120 weist einen Sandwichaufbau auf, gemäß einem Ausführungsbeispiel mit folgenden Komponenten: Erste Leiterplatte 122 bzw. Powerboard mit den Schalteinrichtungen S1, S2, S3, S4, S5, S6 bzw. 338 und dem mindestens einen Zwischenkreiskondensator 136 sowie den Gleichspannungsanschlüssen 132 und den Wechselspannungsanschlüssen 134. Zweite Leiterplatte 124 bzw. Controlboard mit Sensorschnittstelle 146 und Fahrzeugsteckerschnittstelle 148. Trägereinheit 126 bzw. Boardträger beispielsweise aus Aluminium bzw. Aluminiumboardträger zum mechanischen Verbinden der ersten Leiterplatte 122 und der zweiten Leiterplatte 124 und zum EMV-Schutz. Am Aluminiumboardträger bzw. an der Trägereinheit 126 sind oder werden die Blechpakete 252 für Strommessung und der Signalstecker 254 befestigt. Position und Anordnung der Schalteinrichtungen S1, S2, S3, S4, S5, S6 bzw. 338 sind für direkte Kühlung geeignet.
6 zeigt eine schematische Darstellung der ersten Leiterplatte 122 des Wechselrichters aus einer der 2 bis 5. Hierbei sind insbesondere die gleich Spannungsanschlüsse 132, die Wechselspannungsanschlüsse 134 und einige der Zwischenkreiskondensatoren 136 gezeigt. Eine Bestückung der ersten Leiterplatte 132 weist einen symmetrischen Aufbau auf.
7 zeigt eine schematische Darstellung des Wechselrichters 120 aus einer der 2 bis 5 in dem zusammengebauten Zustand. Die Darstellung in 7 ähnelt hierbei der Darstellung aus 4. Gezeigt ist in 7 der Wechselrichter 120 in einer schrägen Draufsicht auf die zweite Leiterplatte 124. Darstellungsbedingt sind hierbei von dem Wechselrichter 120 die erste Leiterplatte 122, die zweite Leiterplatte 124, die Trägereinheit 126, einer der Wechselspannungsanschlüsse 134, eines der Blechpakete 252 für Strommessung, in denen der Wechselspannungsanschluss 134 hineinragt, der Signalstecker 254 und beispielhaft lediglich ein Hall-Sensor 756 gezeigt.
Für jeden der drei Wechselspannungsanschlüsse 134 des Wechselrichters 120 ist ein Blechpaket 252 vorgesehen. Für jedes der Blechpakete 252 ist ein Hall-Sensor 756 vorgesehen. Die Hall-Sensoren 756 sind Beispielsweise an der zweiten Leiterplatte 124 angeordnet. In dem zusammengebauten Zustand des Wechselrichters 120 sind die Hall-Sensoren 756 in die Blechpakete 252 eingetaucht angeordnet.
Anders ausgedrückt zeigt 7 insbesondere auch den Aufbau zur Strommessung des Wechselrichters 120. Hierbei sind an jeder der drei AC-Phasen bzw. an jedem der drei Wechselspannungsanschlüsse 134 jeweils ein Blechpaket 252 und ein Hall-Sensor 756 angeordnet. Durch die Sandwichbauweise und die Trägereinheit 126 kann eine hohe Genauigkeitsanforderung an die Positionierung der Hall-Sensoren 756 in den Blechpaketen 252 erfüllt werden. Fixierung und Positionierung der Blechpakete 252 erfolgt an der Trägereinheit 126.
8 zeigt eine schematische Teilschnittdarstellung eines Abschnitts des Wechselrichters 120 aus einer der 2 bis 5 bzw. aus 7 in dem zusammengebauten Zustand. Gezeigt sind von dem Wechselrichter 120 in der Darstellung von 8 die erste Leiterplatte 122, die zweite Leiterplatte 124 bzw. das Controlboard, die Trägereinheit 126 bzw. der Boardträger, der Signalstecker 254 und eine Einpresszone 858, in welcher der Signalstecker 254 in die zweite Leiterplatte 124 eingepresst ist.
Anders ausgedrückt ist hier insbesondere eine Positionierung des Signalsteckers 254 gezeigt. Der Signalstecker 254 ist in die zweite Leiterplatte 124 eingepresst, mit der Trägereinheit 106 und 20 verschraubt und an einem nachfolgend dargestellten Gehäuse zur Umgebung abgedichtet. Die Kontakte sind durch die Trägereinheit 126 und das Gehäuse vor elektromagnetischen Störeinflüssen geschützt.
9 zeigt eine schematische Teilschnittdarstellung eines Abschnitts des Wechselrichters 120 aus einer der 2 bis 5, 7 bzw. 8 in dem zusammengebauten Zustand. Gezeigt sind von dem Wechselrichter 120 in der Darstellung von 9 die erste Leiterplatte 122, die zweite Leiterplatte 124, die Trägereinheit 126, der Signalstecker 254 mit einer Dichtung 955, ein Gehäuse 960, ein Anlagebereich 925 und ein Verbindungsbereich 965.
In dem Anlagebereich 925 befinden sich die Trägereinheit 126 und die zweite Leiterplatte 124 in Anlage gegeneinander. Dies verbessert eine elektromagnetische Verträglichkeit, insbesondere im Hinblick auf den Signalstecker 254. Die Dichtung 955 des Signalsteckers 254 ist angeordnet und ausgeformt, um eine Abdichtung bezüglich des Gehäuses 960 zu bewirken. Das Gehäuse 960 ist ausgeformt, um zumindest einen Teilabschnitt des Wechselrichters 120 aufzunehmen. In dem Verbindungsbereich 965 berühren sich die Trägereinheit 126 und das Gehäuse 960. Auch dies verbessert die elektromagnetische Verträglichkeit, insbesondere im Hinblick auf den Signalstecker 254.
10 zeigt eine schematische Teilschnittdarstellung eines Abschnitts des Wechselrichters 120 aus 2, 3, 4, 5, 7, 8 bzw. 9 in dem zusammengebauten Zustand. Gezeigt und explizit bezeichnet sind von dem Wechselrichter 120 in der Darstellung von 10 die erste Leiterplatte 122, die zweite Leiterplatte 124, die Trägereinheit 126, einer der Wechselspannungsanschlüsse 134, eines der Blechpakete 252, der Signalstecker 254 und an bzw. als Teil der Trägereinheit 126 ausgeformte Positionierungsabschnitte 1027. Die Positionierungsabschnitte 1027 sind ausgeformt, um die erste Leiterplatte 122 und die zweite Leiterplatte 124 geometrisch vordefiniert relativ zueinander sowie relativ zu der Trägereinheit 126 zu positionieren. Die Positionierungsabschnitte 1027 sind als stiftförmige Vorsprungsabschnitte der Trägereinheit 126 ausgeformt. In dem zusammengebauten Zustand des Wechselrichters 120 erstreckt sich zumindest einer der Positionierungsabschnitte 1027 durch mindestens eine Öffnung in der ersten Leiterplatte 122 hindurch und erstreckt sich zumindest ein weiterer der Positionierungsabschnitte 1027 durch mindestens eine Öffnung in der zweiten Leiterplatte 124 hindurch.
11 zeigt eine schematische Teilschnittdarstellung eines Abschnitts des Wechselrichters 120 aus einer der 2 bis 5 bzw. 7 bis 10 in dem zusammengebauten Zustand. Die Darstellung in 11 ähnelt hierbei der Darstellung aus 10, wobei der Wechselrichter 112 in 11 von der Seite und zusätzlich mit dem Gehäuse 960 aus 9 gezeigt ist. Die Positionierungsabschnitte 1027 bewirken nicht nur eine Zentrierung der ersten Leiterplatte 122 und eine Zentrierung der zweiten Leiterplatte 124, sondern auch eine Zentrierung des Gehäuses 960. Somit ist eine Zentrierung des Sandwich-Aufbaus zum Gehäuse 960 bewirkt Zumindest einer der Positionierungsabschnitte 1027 erstreckt sich hierzu durch mindestens eine Öffnung in der ersten Leiterplatte 122 hindurch in ein Sackloch 1161 in dem Gehäuse 960 hinein.
12 zeigt eine schematische Teilschnittdarstellung eines Abschnitts des Wechselrichters 120 einer der 2 bis 5 bzw. 7 bis 11 in dem zusammengebauten Zustand. Gezeigt und explizit bezeichnet sind von dem Wechselrichter 120 in der Darstellung von 12 die erste Leiterplatte 122, die zweite Leiterplatte 124, die Trägereinheit 126, einer der Wechselspannungsanschlüsse 134, einer der Zwischenkreiskondensatoren 136, eines der Blechpakete 252 und einer der Positionierungsabschnitte 1027, der sich durch eine Öffnung in der zweiten Leiterplatte 124 hindurch erstreckt.
13 zeigt eine schematische Teilschnittdarstellung eines Abschnitts des Wechselrichters 120 aus einer der 2 bis 5 bzw. 7 bis 12 in dem zusammengebauten Zustand. Die Darstellung in 13 entspricht der Darstellung aus 12 mit
Ausnahme dessen, dass mehrere Positionierungsabschnitte 1027 gezeigt sind. Zwei der gezeigten Positionierungsabschnitte 1027 erstrecken sich durch Öffnungen in der zweiten Leiterplatte 124 hindurch und einer der gezeigten Positionierungsabschnitte 1027 erstreckt sich durch eine Öffnung in der ersten Leiterplatte 122 hindurch.
Unter Bezugnahme auf 10 bis 13 sei angemerkt, dass die Positionierungsabschnitte 1027 die Positionierung der Leiterplatten 122, 124 und optional zusätzlich des Gehäuses 960 mittels Festlager und/oder Loslager bewirken. Anders ausgedrückt sind die Positionierungsabschnitte 1027 als Festlager-Stifte und/oder Loslager-Stifte ausgeformt. Es wird eine genaue Positionierung der Schnittstellen, d. h. der Gleichspannungsanschlüsse 132 und der Wechselspannungsanschlüsse 134, des Signalsteckers 254, und der Hall-Sensoren 756 zu den Blechpaketen 252 unter Verwendung der an der Trägereinheit 126 ausgeformten Positionierungsabschnitte 1027 ermöglicht. Die als Festlager-Stifte und/oder Loslager-Stifte ausgeformten Positionierungsabschnitte 1027 bewirken in dem zusammengebauten Zustand des Wechselrichters 120 eine Zentrierung für eine Montage der Leiterplatten 122, 124 und optional zusätzlich eine Zentrierung für eine Montage des Wechselrichters in dem Gehäuse 960. Durch eine solche genaue Positionierung wird erreicht, dass sich Pins bzw. Kontaktstifte von Leiterplattenverbindern treffen und Genauigkeitsanforderungen hinsichtlich der Signalsteckerdichtung 955, Einfädeln der Hall-Sensoren 756 in die Blechpakete 252 und dergleichen eingehalten werden.
14 zeigt eine schematische Teilschnittdarstellung eines Abschnitts des Wechselrichters 120 aus einer der 2 bis 5 bzw. 7 bis 13 in dem zusammengebauten Zustand. Die Darstellung in 14 entspricht der Darstellung aus 13 mit Ausnahme dessen, dass lediglich zwei Positionierungsabschnitte 1027 und zusätzlich beispielhaft lediglich ein Befestigungsabschnitt 1470 gezeigt ist. Der Befestigungsabschnitt 1470 ist in der Trägereinheit 126 und in der ersten Leiterplatte 122 sowie der zweiten Leiterplatte 124 ausgeformt. In dem zusammengebauten Zustand des Wechselrichters 120 erstreckt sich der Befestigungsabschnitt 1470 durch den gesamten Sandwich-Aufbau als eine Durchgangsöffnung durch die erste Leiterplatte 122, die Trägereinheit 126 und die zweite Leiterplatte 104 hindurch. Dabei ist der Befestigungsabschnitt 1470 im Bereich der Trägereinheit 126 optional als Gewindebohrung ausgeführt.
15 zeigt eine schematische Teilschnittdarstellung eines Abschnitts des Wechselrichters 120 aus einer der 2 bis 5 bzw. 7 bis 14 in dem zusammengebauten Zustand. Die Darstellung in 15 ähnelt der Darstellung aus 14, wobei in 15 die erste Leiterplatte 122, die zweite Leiterplatte 124, die Trägereinheit 126, das Gehäuse 960, die Positionierungsabschnitte 1027, der Befestigungsabschnitt 1470 und ein Befestigungsmittel 1575 gezeigt sind. Das Befestigungsmittel 1575, hier beispielhaft als eine Schraube ausgeführt, wirkt mit dem Befestigungsabschnitt 1470 zusammen, um die Leiterplatten 122, 124 an der Trägereinheit 126 und den Wechselrichter 120 an dem Gehäuse 960 zu fixieren. Dazu ist das Befestigungsmittel 1575 in den Befestigungsabschnitt 1470 eingebracht. Somit ergibt sich eine Fixierung des Wechselrichters 120 mit Schrauben bzw. Befestigungsmitteln 1575 durch Durchgangsbohrungen bzw. Befestigungsabschnitte 1470 an Leiterplatten 122, 124 und Trägereinheit 126.
16 zeigt eine schematische Darstellung der ersten Leiterplatte 122 des Wechselrichters aus einer der 2 bis 5 bzw. 7 bis 15. Die Darstellung in 16 entspricht der Darstellung aus 6, wobei in 16 lediglich zusätzlich Leiterplattenverbinder 1680 explizit bezeichnet sind. Die Leiterplattenverbinder 1680 bzw. Boardto-Board-Verbinder (B2B-Verbinder) bewirken eine elektrische Verbindung der ersten Leiterplatte 122 und der zweiten Leiterplatte 124 miteinander in dem zusammengebauten Zustand des Wechselrichters 120. Über die Leiterplattenverbinder 1680 wird eine Signalübertragung der Leiterplatten 122 und 124 zueinander ermöglicht. Eine Ausrichtung und Montierbarkeit der Leiterplattenverbinder 1680 ist hierbei durch den Sandwich-Aufbau des Wechselrichters einfach und zuverlässig realisierbar. Die Leiterplattenverbinder 1680 sind gemäß dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel zweireihig ausgeführt. Die Leiterplattenverbinder 1680 repräsentieren, im Gegensatz zu einer Kabellösung, eine feste und vibrationsfeste Ausführung einer elektrischen Kontaktierung der Leiterplatten 122 und 124 miteinander.
17 zeigt eine schematische Seitenansicht des Wechselrichters 120 aus einer der 2 bis 5 bzw. 7 bis 15. In der Darstellung von 17 gezeigt und explizit bezeichnet sind von dem Wechselrichter 120 hierbei die erste Leiterplatte 122, die zweite Leiterplatte 124, die Trägereinheit 126, einer der Leiterplattenverbinder 1680 und ein Abstandhalterabschnitt 1728 der Trägereinheit 126. An bzw. als Teile der Trägereinheit 126 sind Abstandhalterabschnitte 1728 ausgeformt. Die Abstandhalterabschnitte 1728 sind ausgeformt, um in dem zusammengebauten Zustand des Wechselrichters 120 die erste Leiterplatte 122 und die zweite Leiterplatte 124 in einem vordefinierten Abstand voneinander zu halten. Anders ausgedrückt ist ein gleichbleibender Abstand der Leiterplatten 122 und 124 zueinander über die Trägereinheit 126, genauer gesagt deren Abstandhalterabschnitte 1728, eingestellt.
18 zeigt eine schematische Darstellung des Wechselrichters 120 aus einer der 2 bis 5, 7 bis 15 bzw. 17 in dem zusammengebauten Zustand und mit angeschlossenen Sammelschienen. In der Darstellung von 18 gezeigt und explizit bezeichnet sind von dem Wechselrichter 120 hierbei die erste Leiterplatte 122, die zweite Leiterplatte 124, die Trägereinheit 126, die Gleichspannungsanschlüsse 132, einige der Zwischenkreiskondensatoren 136, eines der Blechpakete 252, einer der Positionierungsabschnitte 1027, mehrere Befestigungsmittel 1575, Gleichspannungssammelschienen 1890 und Wechselspannungssammelschienen 1895.
Die Gleichspannungssammelschienen 1890 sind elektrisch an die Gleichspannungsanschlüsse 132 angeschlossen und beispielhaft mit lediglich einem Befestigungsmittel 1575 an der Trägereinheit 126 fixiert bzw. verschraubt. Die Wechselspannungssammelschienen 1895 sind elektrisch an die Wechselspannungsanschlüsse des Wechselrichters 120 angeschlossen und mittels des mindestens einen Positionierungsabschnitte des 1027 als Festlager positioniert sowie mittels mehrerer Befestigungsmittel 1575 an der Trägereinheit 126 fixiert bzw. verschraubt. Somit sind die Positionierungsabschnitte 1027 der Trägereinheit 126 auch ausgeformt, um die Sammelschienen 1890 und/oder 1895 geometrisch vordefiniert relativ zueinander und/oder relativ zu der Trägereinheit 126 bzw. dem Wechselrichter 120 zu positionieren. Anders ausgedrückt sind die Sammelschienen 1890 und/oder 1895 bzw. Busbars über Fest- und Loslager in Gestalt der Positionierungsabschnitte 1027 an der Trägereinheit 126 positioniert. Es erfolgt insbesondere eine Kontaktierung an Einpresselemente für eine AC-DC-Verbindung.
19 zeigt eine schematische Teilschnittdarstellung eines Abschnitts des Wechselrichters 120 aus einer der 2 bis 5, 7 bis 15, 17 bzw. 18 in dem zusammengebauten Zustand und mit angeschlossenen Sammelschienen. Die Darstellung in 19 ähnelt der Darstellung aus 18. In der Darstellung von 19 gezeigt und explizit bezeichnet sind von dem Wechselrichter 120 hierbei die erste Leiterplatte 122, die zweite Leiterplatte 124, die Trägereinheit 126, einer der Zwischenkreiskondensatoren 136, der Signalstecker 254, zwei der Positionierungsabschnitte 1027, einer der Befestigungsabschnitte 1470, mehrere Befestigungsmittel 1575, die Gleichspannungssammelschienen 1890 und die Wechselspannungssammelschienen 1895.
20 zeigt ein schematisches Ablaufdiagramm eines Verfahrens 2000 zum Herstellen eines Wechselrichters. Durch Ausführen des Verfahrens 2000 zum Herstellen ist der Wechselrichter aus einer der vorstehend beschriebenen Figuren oder ein ähnlicher Wechselrichter herstellbar. Anders ausgedrückt ist das Verfahren 2000 ausführbar, um den Wechselrichter aus einer der vorstehend beschriebenen Figuren oder einen ähnlichen Wechselrichter herzustellen. Bei dem Wechselrichter handelt es sich somit um einen Wechselrichter für einen elektrischen Antriebsstrang eines Fahrzeugs. Das Verfahren 2000 zum Herstellen umfasst einen Schritt 2010 des Bereitstellens, einen Schritt 2020 des Anordnens und einen Schritt 2030 des Fixierens.
In dem Schritt 2010 des Bereitstellens werden die erste Leiterplatte, die zweite Leiterplatte und die Trägereinheit bereitgestellt. In dem Schritt 2020 des Anordnens werden die erste Leiterplatte, die Trägereinheit und die zweite Leiterplatte in aufeinander gestapelter Form angeordnet. Dabei wird die Trägereinheit zwischen der ersten Leiterplatte und der zweiten Leiterplatte angeordnet. In dem Schritt 2030 des Fixierens werden die erste Leiterplatte und die zweite Leiterplatte an der Trägereinheit fixiert, um den Wechselrichter herzustellen.
Bezugszeichenliste

100: Fahrzeug
110: elektrischer Antriebsstrang
112: elektrischer Energiespeicher
114: elektrische Maschine
116: Rotorlagesensor
120: Wechselrichter
122: erste Leiterplatte
124: zweite Leiterplatte
126: Trägereinheit
132: Gleichspannungsanschlüsse
134: Wechselspannungsanschlüsse
136: Zwischenkreiskondensator
S1: Schalteinrichtung
S2: Schalteinrichtung
S3: Schalteinrichtung
S4: Schalteinrichtung
S5: Schalteinrichtung
S6: Schalteinrichtung
142: Steuereinrichtung
144: Steuersignal
146: Sensorschnittstelle
148: Fahrzeugsteckerschnittstelle
252: Blechpaket
254: Signalstecker
338: Schalteinrichtungen
756: Hall-Sensor
858: Einpresszone
925: Anlagebereich
955: Dichtung
960: Gehäuse
965: Verbindungsbereich
1027: Positionierungsabschnitt
1161: Sackloch
1470: Befestigungsabschnitt
1575: Befestigungsmittel
1680: Leiterplattenverbinder
1728: Abstandhalterabschnitt
1890: Gleichspannungssammelschienen
1895: Wechselspannungssammelschienen
2000: Verfahren zum Herstellen
2010: Schritt des Bereitstellens
2020: Schritt des Anordnens
2030: Schritt des Fixierens

Claims

Wechselrichter (120) für einen elektrischen Antriebsstrang (110) eines Fahrzeugs (100), wobei der Wechselrichter (120) folgende Merkmale aufweist: eine erste Leiterplatte (122), an der Gleichspannungsanschlüsse (132) für eine elektrische Gleichspannung von einem elektrischen Energiespeicher (112) des Fahrzeugs (100), Wechselspannungsanschlüsse (134) zum Bereitstellen einer elektrischer Wechselspannung für eine elektrische Maschine (114) des Antriebsstrangs (110), eine Mehrzahl von Schalteinrichtungen (S1, S2, S3, S4, S6; 338) zum Wandeln der Gleichspannung in die Wechselspannung und mindestens ein Zwischenkreiskondensator (136) angeordnet sind; eine zweite Leiterplatte (124), an der eine Steuereinrichtung (142) zum Steuern der Mehrzahl von Schalteinrichtungen (S1, S2, S3, S4, S6; 338) angeordnet ist; und eine Trägereinheit (126), wobei die Trägereinheit (126) ausgeformt ist, um die erste Leiterplatte (122) und die zweite Leiterplatte (124) zu tragen, wobei die Trägereinheit (126) als eine Abschirmeinrichtung für elektromagnetische Effekte zwischen der ersten Leiterplatte (122) und der zweiten Leiterplatte (124) ausgeformt ist, wobei in einem zusammengebauten Zustand des Wechselrichters die erste Leiterplatte (122), die Trägereinheit (126) und die zweite Leiterplatte (124) aufeinander gestapelt angeordnet sind, wobei die Trägereinheit (126) zwischen der ersten Leiterplatte (122) und der zweiten Leiterplatte (124) angeordnet ist.
Wechselrichter (120) gemäß Anspruch 1, wobei die Schalteinrichtungen (S1, S2, S3, S4, S6; 338) als Feldeffekttransistoren oder Metall-Oxid-Halbleiter-Feldeffekttransistoren ausgeführt sind.
Wechselrichter (120) gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei die Schalteinrichtungen (S1, S2, S3, S4, S6; 338) und der mindestens eine Zwischenkreiskondensator (136) an einer ersten Hauptoberfläche der ersten Leiterplatte (122) angeordnet sind, wobei die Gleichspannungsanschlüsse (132) und die Wechselspannungsanschlüsse (134) an einer von der ersten Hauptoberfläche abgewandten, zweiten Hauptoberfläche der ersten Leiterplatte (122) angeordnet sind.
Wechselrichter (120) gemäß Anspruch 3, wobei in dem zusammengebauten Zustand des Wechselrichters (120) die erste Hauptoberfläche der ersten Leiterplatte (122) von der Trägereinheit (126) abgewandt angeordnet ist und die zweite Hauptoberfläche der ersten Leiterplatte (122) der Trägereinheit (126) zugewandt angeordnet ist.
Wechselrichter (120) gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei die Trägereinheit (126) aus Aluminium oder einem anderen gegenüber elektromagnetischen Effekten störfesten Material ausgeformt ist.
Wechselrichter (120) gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei die Trägereinheit (126) Positionierungsabschnitte (1027) aufweist, die ausgeformt sind, um in dem zusammengebauten Zustand des Wechselrichters (120) die erste Leiterplatte (122), die zweite Leiterplatte (124) und/oder Sammelschienen (1890, 1895) zum Anschluss an die Gleichspannungsanschlüsse (132) und/oder die Wechselspannungsanschlüsse (134) geometrisch vordefiniert relativ zueinander zu positionieren.
Wechselrichter (120) gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei an der Trägereinheit (126) Blechpakete (252) für eine Strommessung mittels Hall-Sensoren (756) angeordnet sind, wobei die Blechpakete (252) in dem zusammengebauten Zustand des Wechselrichters (120) im Bereich der Wechselspannungsanschlüsse (134) angeordnet sind.
Wechselrichter (120) gemäß Anspruch 7, wobei an der zweiten Leiterplatte (124) die Hall-Sensoren (756) für die Strommessung angeordnet sind, wobei die Hall-Sensoren (756) in dem zusammengebauten Zustand des Wechselrichters (120) in die Blechpakete (252) eingetaucht angeordnet sind.
Wechselrichter (120) gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei die Trägereinheit (126) Abstandhalterabschnitte (1728) aufweist, die ausgeformt sind, um in dem zusammengebauten Zustand des Wechselrichters (120) die erste Leiterplatte (122) und die zweite Leiterplatte (124) in einem vordefinierten Abstand voneinander zu halten.
Wechselrichter (120) gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, mit einem Signalstecker (254), wobei der Signalstecker (254) in dem zusammengebauten Zustand des Wechselrichters (120) mit der Trägereinheit (126) mechanisch gekoppelt ist und mit der zweiten Leiterplatte (124) elektrisch verbunden ist.
Wechselrichter (120) gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, mit mindestens einem Leiterplattenverbinder (1680) zum elektrischen Verbinden der ersten Leiterplatte (122) und der zweiten Leiterplatte (124) in dem zusammengebauten Zustand des Wechselrichters (120).
Wechselrichter (120) gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei in der Trägereinheit (126) und in den Leiterplatten (122, 124) Befestigungsabschnitte (1470) ausgeformt sind, wobei in dem zusammengebauten Zustand des Wechselrichters (120) die Leiterplatten (122, 124) an der Trägereinheit (126) durch eine Zusammenwirkung von Befestigungsmitteln (1575) mit den Befestigungsabschnitten (1470) fixiert sind.
Wechselrichter (120) gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei die zweite Leiterplatte (124) eine Fahrzeugsteckerschnittstelle (148) zum Anschluss des Wechselrichters (120) an ein Steuergerät des Fahrzeugs (100) aufweist.
Wechselrichter (120) gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei die zweite Leiterplatte (124) eine Sensorschnittstelle (146) zum Anschluss des Wechselrichters (120) an einen Rotorlagesensor (116) zum Erfassen einer Lage eines Rotors einer elektrischen Maschine (114) des Antriebsstrangs (110) aufweist.
Verfahren (2000) zum Herstellen eines Wechselrichters (120) gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei das Verfahren (2000) folgende Schritte aufweist: Bereitstellen (2010) der ersten Leiterplatte (122), der zweiten Leiterplatte (124) und der Trägereinheit (126); Anordnen (2020) der ersten Leiterplatte (122), der Trägereinheit (126) und der zweiten Leiterplatte (124) in aufeinandergestapelter Form, wobei die Trägereinheit (126) zwischen der ersten Leiterplatte (122) und der zweiten Leiterplatte (124) angeordnet wird; und Fixieren (2030) der ersten Leiterplatte (122) und der zweiten Leiterplatte (124) an der Trägereinheit (126).