DE102022207469A1 - Kondensatoreinheit für einen Stromrichter und Verfahren zum Herstellen einer Kondensatoreinheit - Google Patents

Kondensatoreinheit für einen Stromrichter und Verfahren zum Herstellen einer Kondensatoreinheit Download PDF

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Abstract

Es wird eine Kondensatoreinheit (135) für einen Stromrichter (120) vorgestellt, wobei die Kondensatoreinheit (135) eine erste Stromschiene (200) und eine zweite Stromschiene (205) und mindestens ein Kondensatorelement (210) aufweist, das zwischen der ersten Stromschiene (200) und der zweiten Stromschiene (205) angeordnet ist, wobei das Kondensatorelement (210) an einer ersten Seite (215) mit der ersten Stromschiene (200) elektrisch verbunden ist, und wobei das Kondensatorelement (210) an einer der ersten Seite (215) gegenüberliegenden zweiten Seite (220) mit der zweiten Stromschiene (205) elektrisch verbunden ist, sowie eine Entwärmungseinrichtung (225), wobei die Entwärmungseinrichtung (225) flächig mit der ersten Stromschiene (200) thermisch gekoppelt ist, wobei die Entwärmungseinrichtung (225) ausgebildet ist, um Wärme von der ersten Stromschiene (200) abzuführen.

Description

  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Kondensatoreinheit für einen Stromrichter, auf einen Stromrichter, auf einen elektrischen Achsantrieb, auf ein Kraftfahrzeug und auf ein Verfahren zum Herstellen einer Kondensatoreinheit.
  • Stromrichter werden in einer Vielzahl von Bereichen eingesetzt, so beispielsweise in der Automobilindustrie.
  • Die DE 10 2015 211 202 A1 beschreibt ein Umrichtergehäuse, das in einem Fahrzeug installiert ist, und einen Körper mit einer Plattenform aufweist.
  • Vor diesem Hintergrund schafft die vorliegende Erfindung eine verbesserte Kondensatoreinheit für einen Stromrichter, einen verbesserten Stromrichter, einen verbesserten elektrischen Achsantrieb, ein verbessertes Kraftfahrzeug und ein verbessertes Verfahren zum Herstellen einer Kondensatoreinheit gemäß den Hauptansprüchen. Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung.
  • Durch den vorgestellten Ansatz wird eine Möglichkeit zum Verlängern einer Lebensdauer bzw. ein Reduzieren von Kosten für Kondensatoren vorgestellt. Außerdem können Kondensatoren oder Kondensatoreinheiten mit geringerer Dielektrikumstärke eingesetzt werden, womit wiederum die Gesamtbaugröße der Kondensatoren verringert werden kann.
  • Es wird eine Kondensatoreinheit für einen Stromrichter vorgestellt, die eine erste Stromschiene und eine zweite Stromschiene sowie mindestens ein Kondensatorelement aufweist, das zwischen der ersten Stromschiene und der zweiten Stromschiene angeordnet ist. Das Kondensatorelement ist an einer ersten Seite mit der ersten Stromschiene elektrisch verbunden und an einer der ersten Seite gegenüberliegenden zweiten Seite mit der zweiten Stromschiene elektrisch verbunden. Die Kondensatoreinheit weist weiterhin eine Entwärmungseinrichtung auf, wobei die Entwärmungseinrichtung flächig mit der ersten Stromschiene thermisch gekoppelt ist. Die Entwärmungseinrichtung ist ausgebildet, um Wärme von der ersten Stromschiene abzuführen.
  • Die Stromschienen können beispielsweise auch als Busbars bezeichnet werden, die oder jeweils ein Teilabschnitt derer mit mindestens einem als Wickel ausgeformten Kondensatorelement elektrisch gekoppelt sein können. Da sich das Kondensatorelement bei einer Bestromung aufwärmt, ist es vorteilhaft, die Entwärmungseinrichtung als Kühler oder Wärmesenke damit zu koppeln. Vorteilhafterweise kann der Aufbau der Kondensatoreinheit kompakt realisiert werden.
  • Gemäß einer Ausführungsform kann die Entwärmungseinrichtung ein elektrisch isolierendes Wärmeleitelement und einen Entwärmungskörper zum Abgeben von Wärme aufweisen, wobei das Wärmeleitelement zwischen der ersten Stromschiene und dem Entwärmungskörper angeordnet und mit diesen thermisch gekoppelt sein kann. Das Wärmeleitelement kann ausgebildet sein, um Wärme von der ersten Stromschiene auf den Entwärmungskörper übertragen zu können. Das bedeutet, dass das Wärmeleitelement den Entwärmungskörper und die erste Stromschiene flächig kontaktieren kann. Vorteilhafterweise kann dadurch ein Platzbedarf reduziert werden sowie eine Lebensdauer der Kondensatoreinheit verlängert werden, da beispielsweise durch die flächige Entwärmung die Gefahr für beispielsweise Schäden durch Überhitzung verringert wird.
  • Weiterhin kann das Wärmeleitelement als eine Klebefolie ausgeformt sein. Vorteilhafterweise kann die Klebefolie einfach und ohne Verrutschen platziert werden und zusätzlich oder alternativ dazu dienen, den Entwärmungskörper zu fixieren. Alternativ kann statt der Klebefolie aber auch eine Wärmeleitpaste oder ein anderweitiges wärmeleitfähiges Medium als Wärmeleitelement eingesetzt werden.
  • Die zweite Stromschiene kann an der zweiten Seite des Kondensatorelements mindestens ein Federelement aufweisen, das in Kontakt mit dem Kondensatorelement elastisch vorgespannt sein kann. Insbesondere kann das Federelement ausgebildet sein, um das Kondensatorelement in Richtung der ersten Stromschiene drücken zu können. Das Federelement kann demnach beispielsweise als ein Kontaktarm ausgeführt sein, der ausgebildet ist, um Toleranzen des Kondensatorelements, beispielsweise bezüglich seiner Wickel, auszugleichen. Durch die Federung kann erreicht werden, dass trotz einer unterschiedlichen Anzahl von Wicklungen von Kondensatorelementen sowohl die erste als auch die zweite Stromschiene das Kondensatorelement elektrisch kontaktieren können. Vereinfacht formuliert kann die Kondensatoreinheit unterschiedlich gewickelte Kondensatorelemente aufweisen, die dennoch elektrisch kontaktiert werden können, wodurch eine Funktionalität der Kondensatoreinheit verbessert werden kann.
  • Gemäß einer Ausführungsform kann das Federelement als Stufe ausgeformt sein, die ausgebildet sein kann, um das Kondensatorelement flächig kontaktieren zu können. Die Stufe kann beispielsweise einen kurzen Abschnitt und einen an den kurzen Abschnitt angrenzenden langen Abschnitt aufweisen, wobei der lange Abschnitt des Federelements das Kondensatorelement kontaktieren kann. Durch den langen Abschnitt kann vorteilhafterweise eine flächige Kontaktierung des Kondensatorelements erreicht werden.
  • Ferner können die erste und die zweite Stromschiene in einem Randbereich stufenförmig ausgeformt sein. Insbesondere kann das Kondensatorelement in einem an den Randbereich angrenzenden Kondensatorbereich zwischen den Stromschienen angeordnet sein. Vorteilhafterweise kann die Stromschiene mehrere Stufen im Randbereich aufweisen, deren Abschnitte mindestens annähernd gleiche Längen aufweisen können. Durch die stufenförmige Ausformung kann vorteilhafterweise ein benötigter Bauraum verringert und zusätzlich oder alternativ eine Anpassung an einen gegebenen Bauraum ermöglicht werden.
  • Die Kondensatoreinheit kann ein Gehäuse aufweisen, das ausgeformt ist, um zumindest einen Teil der Stromschienen, das Kondensatorelement und die Entwärmungseinrichtung fluiddicht umgeben zu können. Das Gehäuse kann dabei ausgeformt sein, um die Kondensatoreinheit beziehungsweise die einzelnen Komponenten der Kondensatoreinheit vor äußeren Einflüssen schützen zu können. Des Weiteren kann das Gehäuse vorteilhafterweise einen Kunststoff aufweisen. Beispielsweise kann das Gehäuse als ein Kunststoffrahmen ausgeformt sein.
  • Weiterhin kann das Gehäuse eine Einfüllöffnung zum Einfüllen eines Fixiermaterials und/oder einer Vergussmasse aufweisen. Die Einfüllöffnung kann beispielsweise in zusammengefügtem Zustand der Kondensatoreinheit im Randbereich der Stromschienen angeordnet sein, sodass beispielsweise das Fixiermaterial eingefüllt werden kann. Das Fixiermaterial kann beispielsweise Vergussmasse sein. Auf diese Weise kann eine vorteilhafte Herstellung der Kondensatoreinheit ermöglicht werden.
  • Gemäß einer Ausführungsform kann die Kondensatoreinheit eine Isolierschicht zum elektrischen Isolieren der ersten Stromschiene und der zweiten Stromschiene voneinander aufweisen, wobei die Isolierschicht zwischen der ersten Stromschiene und der zweiten Stromschiene angeordnet sein kann. Insbesondere kann die Isolierschicht als Isolationspapier ausgeformt und/oder in einem stufenförmig ausgeformten Randbereich der Stromschienen angeordnet sein. Die Isolierschicht kann beispielsweise im Randbereich der Stromschienen angeordnet sein, die an einander gegenüberliegenden Flächen der Isolierschicht parallel zueinander verlaufend angeordnet sein können.
  • Die Kondensatoreinheit kann mindestens ein weiteres Kondensatorelement aufweisen, das zwischen der ersten Stromschiene und der zweiten Stromschiene angeordnet sein kann. Dabei kann das weitere Kondensatorelement an der ersten Seite mit der ersten Stromschiene elektrisch verbunden sein und an der zweiten Seite mit der zweiten Stromschiene. Vorteilhafterweise kann die Kondensatoreinheit zusätzlich auch mehrere Kondensatorelemente aufweisen, die beispielsweise unterschiedlich gewickelt sein können. Auch falls solche mehreren Kondensatorelemente unterschiedliche Abmessungen aufweisen, kann durch die zweite Stromschiene, genauer gesagt das mindestens eine Federelement derselben, dennoch ein Toleranzausgleich realisiert werden und können alle Kondensatorelemente sicher kontaktiert werden.
  • Daneben betrifft die Erfindung einen Stromrichter, insbesondere einen Wechselrichter, für ein Kraftfahrzeug mit einer Ausführungsform der hierin genannten Kondensatoreinheit. Der Stromrichter zeichnet sich insbesondere dadurch aus, dass die Kondensatoreinheit wie zuvor beschrieben ausgebildet ist.
  • Gemäß einer Ausführungsform kann dabei die Kondensatoreinheit einen Zwischenkreiskondensator bilden. Anders ausgedrückt kann die Kondensatoreinheit als ein Zwischenkreiskondensator des Stromrichters fungieren.
  • Daneben betrifft die Erfindung einen elektrischen Achsantrieb für ein Kraftfahrzeug mit wenigstens einer elektrischen Maschine, einer Getriebeeinrichtung und einer Ausführungsform eines hierin genannten Wechselrichters. Der elektrische Achsantrieb zeichnet sich insbesondere dadurch aus, dass der Stromrichter wie beschrieben ausgebildet ist.
  • Die Getriebeeinrichtung kann ein Getriebe zum Reduzieren der Drehzahl der elektrischen Maschine sowie ein Differenzial aufweisen.
  • Daneben betrifft die Erfindung ein Kraftfahrzeug mit einer Ausführungsform eines hierin genannten elektrischen Achsantriebs und zusätzlich oder alternativ mit einer Ausführungsform eines hierin genannten Stromrichters. Das Kraftfahrzeug zeichnet sich insbesondere dadurch aus, dass der elektrische Achsantrieb und zusätzlich oder alternativ der Stromrichter wie beschrieben ausgebildet ist oder sind.
  • Außerdem wird ein Verfahren zum Herstellen einer Kondensatoreinheit in einer zuvor genannten Variante vorgestellt, wobei das Verfahren einen Schritt des Bereitstellens umfasst. Im Schritt des Bereitstellens werden die erste Stromschiene und die zweite Stromschiene, das Kondensatorelement und die Entwärmungseinrichtung bereitgestellt. Zudem umfasst das Verfahren einen Schritt des Anordnens des mindestens einen Kondensatorelements zwischen der ersten Stromschiene und der zweiten Stromschiene, wobei das Kondensatorelement an der ersten Seite mit der ersten Stromschiene elektrisch verbunden wird und wobei das Kondensatorelement an der der ersten Seite gegenüberliegenden zweiten Seite mit der zweiten Stromschiene elektrisch verbunden wird. Weiterhin wird die Entwärmungseinrichtung flächig an der ersten Stromschiene angeordnet, um Wärme von der ersten Stromschiene abzuführen. Das Verfahren umfasst ferner einen Schritt des Fixierens der ersten Stromschiene, der zweiten Stromschiene, des Kondensatorelements und der Entwärmungseinrichtung unter Verwendung eines Fixiermaterials, um die Kondensatoreinheit herzustellen.
  • Das Verfahren kann beispielsweise automatisiert oder alternativ auch manuell durchgeführt werden. Beispielsweise kann das Verfahren als Gussverfahren realisiert werden.
  • Die Erfindung wird anhand der beigefügten Zeichnungen beispielhaft näher erläutert. Es zeigen:
    • 1 eine schematische Darstellung eines Kraftfahrzeugs gemäß einem Ausführungsbeispiel;
    • 2 eine schematische Darstellung einer Kondensatoreinheit gemäß einem Ausführungsbeispiel;
    • 3 eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels einer Kondensatoreinheit;
    • 4 eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels einer Kondensatoreinheit;
    • 5 eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels einer Kondensatoreinheit;
    • 6 eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels einer Kondensatoreinheit;
    • 7 eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels einer Kondensatoreinheit; und
    • 8 ein Ablaufdiagramm eines Ausführungsbeispiels eines Verfahrens zum Herstellen einer Kondensatoreinheit.
  • 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 Kraftfahrzeugs 100 gemäß einem Ausführungsbeispiel. Das Kraftfahrzeug 100 wird beispielsweise auch als Fahrzeug bezeichnet und weist einen elektrischen Achsantrieb 105 auf, der wiederum mindestens eine elektrische Maschine 110, eine Getriebeeinrichtung 115 und einen Stromrichter 120, insbesondere einen Wechselrichter, aufweist. Die elektrische Maschine 110 wird beispielsweise auch als Antriebseinheit oder als ein Elektromotor bezeichnet und ist beispielsweise mit der Getriebeeinrichtung 115 gekoppelt. Das Kraftfahrzeug 100 weist weiterhin eine Energieversorgungseinrichtung 125 auf, die beispielsweise als Batterie bezeichnet wird. Der Stromrichter 120 ist zwischen die Energieversorgungseinrichtung 125 und die elektrische Maschine 110 geschaltet. Der Stromrichter 120 weist eine Mehrzahl von Schaltern 130 auf, beispielsweise sechs an der Zahl. Der Stromrichter 120 weist weiterhin eine Kondensatoreinheit 135 auf, die in den nachfolgenden Figuren näher beschrieben wird.
  • In anderen Worten ausgedrückt weist das Fahrzeug 100 einen als Kondensatoreinheit 135 beschriebenen Zwischenkreiskondensator für den automotiven Stromrichter 120 mit verbesserter Kühlung auf, wie es in den nachfolgenden Figuren näher beschrieben wird.
  • 2 zeigt eine schematische Darstellung einer Kondensatoreinheit 135 gemäß einem Ausführungsbeispiel. Die Kondensatoreinheit 135 wird dabei für einen Stromrichter eingesetzt, wie er beispielsweise in 1 beschrieben wurde. Die Kondensatoreinheit 135 weist dabei eine erste Stromschiene 200 und eine zweite Stromschiene 205 auf sowie mindestens ein Kondensatorelement 210, das zwischen den Stromschienen 200, 205 angeordnet ist. Das Kondensatorelement 210 wird auch als Wickel bezeichnet und ist an einer ersten Seite 215 mit der ersten Stromschiene 200 und an einer zweiten Seite 220 mit der zweiten Stromschiene 205 elektrisch verbunden. Die erste Seite 215 und die zweite Seite 220 liegen sich dabei gegenüber. Weiterhin weist die Kondensatoreinheit 135 eine Entwärmungseinrichtung 225 auf, die flächig mit der ersten Stromschiene 200 thermisch gekoppelt ist. Die Entwärmungseinrichtung 225 ist ausgebildet, um Wärme von der ersten Stromschiene 200 flächig abzuführen. Genauer gesagt ist die Entwärmungseinrichtung 225 gemäß diesem Ausführungsbeispiel auf der ersten Seite 215 des Kondensatorelements 210 angeordnet.
  • Die Kondensatoreinheit 135 weist ein Gehäuse 230 auf, das um die einzelnen, zuvor beschriebenen Bauteile herum angeordnet ist. Das Gehäuse 230 ist dabei ausgebildet, um ebendiese Bauteile fluiddicht vor äußeren Einflüssen zu schützen. Äußere Einflüsse sind beispielsweise Temperaturunterschiede oder Eindringen von Feuchtigkeit oder Partikeln. Weiterhin weist das Gehäuse 230 eine Einfüllöffnung 235 auf, durch die beispielsweise ein Fixiermaterial in das Gehäuse eingefüllt, beispielsweise eingegossen wird.
  • Gemäß diesem Ausführungsbeispiel weist die Entwärmungseinrichtung 225 ein elektrisch isolierendes Wärmeleitelement 240 sowie einen Entwärmungskörper 245 zum Abgeben von Wärme auf. Beispielsweise weist der Entwärmungskörper 245 Kühlrippen 250 auf. Das Wärmeleitelement 240 ist dabei zwischen der ersten Stromschiene 200 und dem Entwärmungskörper 245 angeordnet und mit diesen thermisch gekoppelt. Genauer gesagt ist das Wärmeleitelement 240 ausgebildet, um Wärme von der ersten Stromschiene 200 auf den Entwärmungskörper 245 zu übertragen. Beispielsweise ist das Wärmeleitelement 240 dabei als eine Klebefolie realisiert oder alternativ als eine Wärmeleitpaste realisierbar.
  • Gemäß diesem Ausführungsbeispiel weisen die Stromschienen 200, 205 zwei unterschiedliche Bereiche auf. In einem ersten Bereich, der hier als Randbereich 255 beschrieben ist, sind die Stromschienen 200, 205 weitestgehend parallel zueinander angeordnet. Genauer gesagt sind die Stromschienen 200, 205 im Randbereich 255 als mehrere Stufen 260 oder in mehreren Stufen 260 ausgeformt, wobei freie Enden dieser Stufen 260 und somit der Stromschienen 200, 205 in der Einfüllöffnung 235 des Gehäuses 230 münden. Die einzelnen Stufenabschnitte sind beispielsweise dabei gleichmäßig ausgeformt, sodass sie je mindestens annähernd eine gleiche Länge und eine gleiche Höhe aufweisen. Ebenso ist zwischen den Stromschienen 200, 205 im Randbereich 255 eine Isolierschicht 265 angeordnet, die ausgebildet ist, um die Stromschienen 200, 205 elektrisch voneinander zu isolieren. Beispielsweise ist diese Isolierschicht 265 als ein Isolationspapier ausgeführt. An den Randbereich 255 grenzt ein Kondensatorbereich 270 an, in dem das Kondensatorelement 210 zwischen den Stromschienen 200, 205 angeordnet ist, die in dem Kondensatorbereich 270 weiter voneinander beanstandet sind als in dem Randbereich 255.
  • Die zweite Stromschiene 205 weist auf der zweiten Seite 220 des Kondensatorelements 210 mindestens ein Federelement 275 auf, das elastisch in Kontakt mit dem Kondensatorelement 210 vorgespannt ist. Dabei ist das Federelement 275 ausgebildet, um das Kondensatorelement 210 in Richtung der ersten Stromschiene 200 zu drücken, um beispielsweise Toleranzen bezüglich des Kondensatorelements 210 auszugleichen. Auch das Federelement 275 ist gemäß diesem Ausführungsbeispiel als Stufe ausgeformt, um das Kondensatorelement 210 flächig zu kontaktieren. Das bedeutet, dass das Federelement 275 mittels eines kurzen Abschnitts 280 mit der zweiten Stromschiene 205 gekoppelt ist und ihr gegenüberliegend ein freies Ende aufweist. Das freie Ende entspricht demnach einem langen Abschnitt 285 des Federelements 275, womit das Federelement 275 das Kondensatorelement 210 kontaktiert. Der kurze Abschnitt 280 ist daher auch als Verbindungsabschnitt bezeichenbar.
  • Gemäß einem Ausführungsbeispiel weist die Kondensatoreinheit 135 mindestens ein weiteres Kondensatorelement 290 auf. Dabei ist das weitere Kondensatorelement 290 zwischen der ersten Stromschiene 200 und der zweiten Stromschiene 205 angeordnet und wie auch das Kondensatorelement 210 mit der ersten Stromschiene 200 und der zweiten Stromschiene 205 elektrisch verbunden. Die Kondensatorelemente 210, 290 sind dabei unterschiedlich realisierbar, sodass beispielsweise eines der Kondensatorelemente 210, 290 eine größere Anzahl an Wicklungen aufweist als das andere. Des Weiteren weist die zweite Stromschiene 205 beispielsweise ein entsprechend dem Federelement 275 ausgeformtes weiteres Federelement 295 auf, das mit dem weiteren Kondensatorelement 290 elektrisch verbunden ist.
  • Allgemein ist es von immer größerer Bedeutung, Zwischenkreiskondensatoren, wie beispielsweise die hier beschriebene Kondensatoreinheit 135, effektiv zu kühlen, da sich Spannungen, Ströme und Schaltfrequenzen in modernen Stromrichtern erhöhen und dadurch die Verlustleistungen und die Wärmeentwicklung in der Kondensatoreinheit 135 steigen. Der Aufbau von Kondensatoreinheiten 135 erfolgt daher derart, dass eine effektive Kühlung unter Verwendung der auch als Kühler bezeichneten Entwärmungseinrichtung 225 realisiert wird. Die vollflächige und optimale Kühlung des Zwischenkreiskondensators ist demnach dadurch gekennzeichnet, dass eine der beiden auch als Busbars bezeichneten Schienenelemente bzw. Stromschienen 200, 205, insbesondere die erste Stromschiene 200, großflächig an der Entwärmungseinrichtung 225 direkt anliegt und zwischen Entwärmungseinrichtung 225 und erster Stromschiene das wärmeleitfähige, beispielsweise als Klebefolie realisierte Wärmeleitelement 240 angeordnet ist. Die unterschiedlichen Abmessungen und/oder Toleranzen der Kondensatorelemente 210, 290 werden nach unten, das bedeutet zur zweiten Seite 220 hin ausgeglichen über die federnd ausgeformten Federelemente 275, 295.
  • In anderen Worten ausgedrückt lässt sich die Kondensatoreinheit 135 zusammenfassend derart beschreiben, dass eine der beiden Stromschienen 200, 205 großflächig an der Entwärmungseinrichtung 225 ohne Luftspalt anliegt. Weiterhin ist gemäß einem Ausführungsbeispiel zwischen der Entwärmungseinrichtung 225 und der ersten Stromschiene 200 eine wärmeleitfähige Klebefolie angeordnet. Die Klebefolie ist dabei elektrisch isolierend und unterschiedliche Abmessungen und/oder Toleranzen der Kondensatorelemente 210, 290 werden nach unten, das bedeutet auf einer gegenüberliegenden Seite der Entwärmungseinrichtung 225, ausgeglichen. Zudem werden die Federelemente 275, 295 der zweiten Stromschiene 205 zum Toleranzausgleich eingesetzt. Die Kondensatoreinheit 135 ist beispielsweise und lediglich optional als komplette und elektrisch leitfähig verbundene Komponente im Stromrichter platziert oder platzierbar und das Inverter-Gesamtsystem beispielsweise vergossen.
  • 3 zeigt eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels einer Kondensatoreinheit 135. Die hier dargestellte Kondensatoreinheit 135 entspricht oder ähnelt der in mindestens einer der 1 bis 2 beschriebenen Kondensatoreinheit 1. genauer gesagt entspricht die hier dargestellte Kondensatoreinheit 135 der Kondensatoreinheit aus 2, wobei die Kondensatoreinheit 135 in 3 aus einer anderen Perspektive gezeigt ist. Gemäß diesem Ausführungsbeispiel weisen das Kondensatorelement 210 und das weitere Kondensatorelement 290 eine gleiche Anzahl von Wicklungen 300 auf. Ebenfalls weist die Kondensatoreinheit 135 wie auch in 2 die Entwärmungseinrichtung 225 mit dem die erste Stromschiene 200 kontaktierenden Wärmeleitelement 240 und dem Entwärmungskörper 245 auf.
  • 4 zeigt eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels einer Kondensatoreinheit 135. Die hier dargestellte Kondensatoreinheit 135 ähnelt beispielsweise der in einer der 1 bis 3 beschriebenen Kondensatoreinheit 1. Gemäß diesem Ausführungsbeispiel weist die Kondensatoreinheit 135 drei Kondensatorelemente 210, 290, 400 auf, die jeweils eine unterschiedliche Anzahl Wicklungen 300, 405, 410 aufweisen, sodass ein Abstand zwischen den entsprechenden Kondensatorelementen 210, 290, 400 und der zweiten Stromschiene 205 unterschiedlich ist. Anders ausgedrückt entspricht die hier dargestellte Kondensatoreinheit 135 der in einer der 2 bis 3 beschriebenen Kondensatoreinheit 135 mit Ausnahme dessen, dass die Kondensatoreinheit 135 drei Kondensatorelemente 210, 290, 400 umfasst, die jeweils eine unterschiedliche Anzahl Wicklungen 300, 405, 410 aufweisen. Weiterhin ist die Kondensatoreinheit 135 gemäß diesem Ausführungsbeispiel ohne Entwärmungseinrichtung dargestellt. Es ist zu beachten, dass die Abmessungen der auch als Kondensatorwickel bezeichneten Wicklungen 300, 405, 410 voneinander abweichen.
  • 5 zeigt eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels einer Kondensatoreinheit 135. Die hier beschriebene Kondensatoreinheit 135 entspricht oder ähnelt beispielsweise der in einer der 1 bis 4 beschriebenen Kondensatoreinheit 1. Genauer gesagt entspricht die hier gezeigte Kondensatoreinheit 135 der Kondensatoreinheit aus 2, wobei in 5 lediglich ein Teil der Kondensatoreinheit 135 dargestellt ist. In 5 ist lediglich der Randbereich 255 vergrößert dargestellt.
  • 6 zeigt eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels einer Kondensatoreinheit 135. Die hier beschriebene Kondensatoreinheit 135 entspricht oder ähnelt beispielsweise der in einer der 1 bis 4 beschriebenen Kondensatoreinheit 1, wobei hier ein Kontaktierbereich 600 der zweiten Stromschiene 205 vergrößert dargestellt ist, beziehungsweise eine Kontaktierung des Federelements 275 mit dem Kondensatorelement 210 und des weiteren Federelements 295 mit dem weiteren Kondensatorelement 290.
  • 7 zeigt eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels einer Kondensatoreinheit 135. Die Kondensatoreinheit 135 ähnelt beispielsweise der in mindestens einer der 1 bis 6 beschriebenen Kondensatoreinheit 1und ist gemäß diesem Ausführungsbeispiel ohne Gehäuse dargestellt. Auch eine Anzahl von Kondensatorelementen 210, 290 ist gemäß diesem Ausführungsbeispiel variabel realisierbar.
  • 8 zeigt ein Ablaufdiagramm eines Ausführungsbeispiels eines Verfahrens 800 zum Herstellen einer Kondensatoreinheit. Durch das Verfahren 800 wird beispielsweise eine Kondensatoreinheit hergestellt, wie sie beispielsweise in einer der 1 bis 7 beschrieben wurde. Das Verfahren 800 umfasst dazu einen Schritt 805 des Bereitstellens, einen Schritt 810 des Anordnens und einen Schritt 815 des Fixierens.
  • Im Schritt 805 des Bereitstellens werden die erste Stromschiene, die zweite Stromschiene, das Kondensatorelement und die Entwärmungseinrichtung bereitgestellt. Im Schritt 810 des Anordnens wird das mindestens eine Kondensatorelement zwischen der ersten Stromschiene und der zweiten Stromschiene angeordnet, wobei das Kondensatorelement an der ersten Seite mit der ersten Stromschiene elektrisch verbunden wird und das Kondensatorelement an der der ersten Seite gegenüberliegenden zweiten Seite mit der zweiten Stromschiene elektrisch verbunden wird. Weiterhin wird im Schritt 810 des Anordnens die Entwärmungseinrichtung flächig, das bedeutet planar, an der ersten Stromschiene angeordnet, um Wärme von der ersten Stromschiene abzuführen. Im Schritt 815 des Fixierens werden die erste Stromschiene, die zweite Stromschiene, das Kondensatorelement und die Entwärmungseinrichtung unter Verwendung eines Fixiermaterials, beispielsweise ein Gussmaterial, fixiert, um die Kondensatoreinheit herzustellen.
  • Die beschriebenen und in den Figuren gezeigten Ausführungsbeispiele sind nur beispielhaft gewählt. Unterschiedliche Ausführungsbeispiele können vollständig oder in Bezug auf einzelne Merkmale miteinander kombiniert werden. Auch kann ein Ausführungsbeispiel durch Merkmale eines weiteren Ausführungsbeispiels ergänzt werden.
  • Umfasst ein Ausführungsbeispiel eine „und/oder“ Verknüpfung zwischen einem ersten Merkmal und einem zweiten Merkmal, so kann dies so gelesen werden, dass das Ausführungsbeispiel gemäß einer Ausführungsform sowohl das erste Merkmal als auch das zweite Merkmal und gemäß einer weiteren Ausführungsform entweder nur das erste Merkmal oder nur das zweite Merkmal aufweist.
  • Bezugszeichen
    • 100
    Kraftfahrzeug
    105
    elektrischer Achsantrieb
    110
    elektrische Maschine
    115
    Getriebeeinrichtung
    120
    Stromrichter
    125
    Energieversorgungseinrichtung
    130
    Mehrzahl von Schaltern
    135
    Kondensatoreinheit
    200
    erste Stromschiene
    205
    zweite Stromschiene
    210
    Kondensatorelement
    215
    erste Seite
    220
    zweite Seite
    225
    Entwärmungseinrichtung
    230
    Gehäuse
    235
    Einlassöffnung
    240
    Wärmeleitelement
    245
    Entwärmungskörper
    250
    Kühlrippen
    255
    Randbereich
    260
    Stufen
    265
    Isolierschicht
    270
    Kondensatorbereich
    275
    Federelement
    280
    kurzer Abschnitt
    285
    langer Abschnitt
    290
    weiteres Kondensatorelement
    295
    weiteres Federelement
    300
    Wicklungen
    400
    zusätzliches Kondensatorelementt
    405
    Wicklung
    410
    Wicklung
    600
    Kontaktierbereich
    800
    Verfahren zum Herstellen einer Kondensatoreinheit
    805
    Schritt des Bereitstellens
    810
    Schritt des Anordnens
    815
    Schritt des Fixierens
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • DE 102015211202 A1 [0003]

Claims (15)

  1. Kondensatoreinheit (135) für einen Stromrichter (120), wobei die Kondensatoreinheit (135) die folgenden Merkmale aufweist: eine erste Stromschiene (200) und eine zweite Stromschiene (205); mindestens ein Kondensatorelement (210), das zwischen der ersten Stromschiene (200) und der zweiten Stromschiene (205) angeordnet ist, wobei das Kondensatorelement (210) an einer ersten Seite (215) mit der ersten Stromschiene (200) elektrisch verbunden ist, und wobei das Kondensatorelement (210) an einer der ersten Seite (215) gegenüberliegenden zweiten Seite (220) mit der zweiten Stromschiene (205) elektrisch verbunden ist; und eine Entwärmungseinrichtung (225), wobei die Entwärmungseinrichtung (225) flächig mit der ersten Stromschiene (200) thermisch gekoppelt ist, wobei die Entwärmungseinrichtung (225) ausgebildet ist, um Wärme von der ersten Stromschiene (200) abzuführen.
  2. Kondensatoreinheit (135) gemäß Anspruch 1, wobei die Entwärmungseinrichtung (225) ein elektrisch isolierendes Wärmeleitelement (240) und einen Entwärmungskörper (245) zum Abgeben von Wärme aufweist, wobei das Wärmeleitelement (240) zwischen der ersten Stromschiene (200) und dem Entwärmungskörper (245) angeordnet und mit diesen thermisch gekoppelt ist, und wobei das Wärmeleitelement (240) ausgebildet ist, um Wärme von der ersten Stromschiene (200) auf den Entwärmungskörper (245) zu übertragen.
  3. Kondensatoreinheit (135) gemäß Anspruch 2, wobei das Wärmeleitelement (240) als eine Klebefolie ausgeformt ist.
  4. Kondensatoreinheit (135) gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei die zweite Stromschiene (205) an der zweiten Seite (220) des Kondensatorelements (210) mindestens ein Federelement (275) aufweist, das in Kontakt mit dem Kondensatorelement (210) elastisch vorgespannt ist, insbesondere wobei das Federelement (275) ausgebildet ist, um das Kondensatorelement (210) in Richtung der ersten Stromschiene (200) zu drücken.
  5. Kondensatoreinheit (135) gemäß Anspruch 4, wobei das Federelement (275) als Stufe ausgeformt ist, die ausgebildet ist, um das Kondensatorelement (210) flächig zu kontaktieren.
  6. Kondensatoreinheit (135) gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei die erste und die zweite Stromschiene (205) in einem Randbereich (255) stufenförmig ausgeformt sind, insbesondere wobei das Kondensatorelement (210) in einem an den Randbereich (255) angrenzenden Kondensatorbereich (270) zwischen den Stromschienen (200, 205) angeordnet ist.
  7. Kondensatoreinheit (135) gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, mit einem Gehäuse (230), das ausgeformt ist, um zumindest einen Teil der Stromschienen (200, 205), das Kondensatorelement (210) und die Entwärmungseinrichtung (225) fluiddicht zu umgeben.
  8. Kondensatoreinheit (135) gemäß Anspruch 7, wobei das Gehäuse (230) eine Einfüllöffnung (235) zum Einfüllen eines Fixiermaterials und/oder einer Vergussmasse aufweist.
  9. Kondensatoreinheit (135) gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, mit einer Isolierschicht (265) zum elektrischen Isolieren der ersten Stromschiene (200) und der zweiten Stromschiene (205) voneinander, wobei die Isolierschicht (265) zwischen der ersten Stromschiene (200) und der zweiten Stromschiene (205) angeordnet ist, insbesondere wobei die Isolierschicht (265) als Isolationspapier ausgeformt und/oder in einem stufenförmig ausgeformten Randbereich der Stromschienen (200, 205) angeordnet ist.
  10. Kondensatoreinheit (135) gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei die Kondensatoreinheit (135) mindestens ein weiteres Kondensatorelement (290) aufweist, das zwischen der ersten Stromschiene (200) und der zweiten Stromschiene (205) angeordnet ist, wobei das weitere Kondensatorelement (290) an der ersten Seite (215) mit der ersten Stromschiene (200) elektrisch verbunden ist, und wobei das weitere Kondensatorelement (290) an der zweiten Seite (220) mit der zweiten Stromschiene (205) elektrisch verbunden ist.
  11. Stromrichter (120), insbesondere Wechselrichter, mit einer Kondensatoreinheit (135) gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche.
  12. Stromrichter (120) gemäß Anspruch 11, wobei die Kondensatoreinheit (135) einen Zwischenkreiskondensator bildet.
  13. Elektrischer Achsantrieb (105) für ein Kraftfahrzeug (100) mit wenigstens einer elektrischen Maschine (110), einer Getriebeeinrichtung (115) und einem Stromrichter (120) gemäß Anspruch 12.
  14. Kraftfahrzeug (100), das einen elektrischen Achsantrieb (105) gemäß Anspruch 13, und/oder einen Stromrichter (120) gemäß Anspruch 12, und/oder eine Kondensatoreinheit (135) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 11 aufweist.
  15. Verfahren (800) zum Herstellen einer Kondensatoreinheit (135) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 11, wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfasst: Bereitstellen (805) der ersten Stromschiene (200) und der zweiten Stromschiene (205), des Kondensatorelements (210) und der Entwärmungseinrichtung (225); Anordnen (810) des mindestens einen Kondensatorelements (210) zwischen der ersten Stromschiene (200) und der zweiten Stromschiene (205), wobei das Kondensatorelement (210) an der ersten Seite (215) mit der ersten Stromschiene (200) elektrisch verbunden wird, und wobei das Kondensatorelement (210) an der der ersten Seite (215) gegenüberliegenden zweiten Seite (220) mit der zweiten Stromschiene (205) elektrisch verbunden wird, und Anordnen der Entwärmungseinrichtung (225) flächig/planar an der ersten Stromschiene (200), um Wärme von der ersten Stromschiene (200) abzuführen; und Fixieren (815) der ersten Stromschiene (200), der zweiten Stromschiene (205), des Kondensatorelements (210) und der Entwärmungseinrichtung (225) unter Verwendung eines Fixiermaterials, um die Kondensatoreinheit (135) herzustellen.
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