DE102022207591A1 - Niederinduktiver DC-Leitungsverbinder für einen Stromrichter - Google Patents

Niederinduktiver DC-Leitungsverbinder für einen Stromrichter Download PDF

Info

Publication number
DE102022207591A1
DE102022207591A1 DE102022207591.9A DE102022207591A DE102022207591A1 DE 102022207591 A1 DE102022207591 A1 DE 102022207591A1 DE 102022207591 A DE102022207591 A DE 102022207591A DE 102022207591 A1 DE102022207591 A1 DE 102022207591A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
power line
line
power
inductance
low
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
DE102022207591.9A
Other languages
English (en)
Inventor
Pengshuai Wang
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
ZF Friedrichshafen AG
Original Assignee
ZF Friedrichshafen AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by ZF Friedrichshafen AG filed Critical ZF Friedrichshafen AG
Priority to DE102022207591.9A priority Critical patent/DE102022207591A1/de
Publication of DE102022207591A1 publication Critical patent/DE102022207591A1/de
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02MAPPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M7/00Conversion of ac power input into dc power output; Conversion of dc power input into ac power output
    • H02M7/003Constructional details, e.g. physical layout, assembly, wiring or busbar connections

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Dc-Dc Converters (AREA)

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft einen niederinduktiven DC-Leitungsverbinder (10AB) zum Verschalten zwischen einer DC-Eingangsseite und einer DC-Ausgangsseite in einem Stromrichter, wobei der Stromrichter zum Umwandeln einer Eingangsspannung in eine Ausgangsspannung eine Leistungselektronik mit mehreren Halbleiterschaltelementen aufweist, wobei die Halbleiterschaltelemente eine Highside und/oder eine Lowside einer Halbbrücke bilden, wobei der DC-Leitungsverbinder (10A-B) eine erste DC-Stromleitung (16) zum Führen einer ersten DC-Stromkomponente und eine zweite DC-Stromleitung (18) zum Führen einer zweiten DC-Stromkomponente mit zur ersten DC-Stromkomponente entgegengesetzter Poligkeit umfasst, wobei die erste DC-Stromleitung (16) und die zweite DC-Stromleitung (18) derart voneinander strom isoliert ausgebildet sind, dass sich die erste DC-Stromkomponente und die zweite DC-Stromkomponente hinsichtlich ihrer Verlaufrichtung überkreuzen.

Description

  • Die Erfindung betrifft das Gebiet der Stromrichter, insbesondere Wechselrichter zum Bestromen eines elektrischen Achsantriebs eines Elektrofahrzeugs oder eines Hybridfahrzeugs, oder Gleichrichter zum Übersetzen einer Eingangsspannung in eine Ausgangsspannung zwecks Aufladens einer Fahrzeugbatterie des Elektrofahrzeugs bzw. Hybridfahrzeugs.
  • Im Stand der Technik sind Elektrofahrzeuge, bspw. batteriebetriebene Fahrzeuge (Battery Electric Vehicles) und Hybridfahrzeuge, bekannt. Diese werden ausschließlich bzw. unterstützend von einer oder mehreren elektrischen Maschinen als Antriebsaggregate angetrieben. Um die elektrischen Maschinen solcher Elektrofahrzeuge mit elektrischer Energie zu versorgen, umfassen die Elektrofahrzeuge elektrische Energiespeicher, insbesondere wiederaufladbare elektrische Batterien. Diese Batterien sind dabei als Gleichspannungsquellen ausgebildet. Die elektrischen Maschinen benötigen in der Regel jedoch eine Wechselspannung. Daher wird zwischen einer Batterie und einer elektrischen Maschine (E-Maschine) eines Elektrofahrzeugs üblicherweise ein mit einer Leistungselektronik ausgestatteter, sog. Wechselrichter geschaltet.
  • Derartige Wechselrichter umfassen üblicherweise eine Leistungselektronik mit Halbleiterschaltelementen, die typischerweise aus Transistoren, etwa MOSFETs oder IGBTs, gebildet sind. Dabei ist es bekannt, die Halbleiterschaltelemente als sogenannte Halbbrücken auszugestalten, die jeweils über eine Highside-Einrichtung und eine Lowside-Einrichtung verfügen. Diese Highside- bzw. Lowside-Einrichtung umfasst ein oder mehrere parallelgeschaltete Halbleiterschaltelemente, die gezielt gesteuert werden können, um im Fall eines Wechselrichters aus einem eingangsseitig der Halbbrücken eingespeisten DC-Strom mehrere voneinander phasenversetzte Phasenströme eines ausgangsseitigen AC-Stroms zu erzeugen. Hierbei sind die Phasenströme jeweils für sich zeitlich veränderlich und nehmen in der Regel einen sinusförmigen Verlauf an. Alternativ kann der Stromrichter einen Gleichrichter (z.B. einen DC/DC-Wandler) umfassen, in dem die Leistungselektronik in Kombination mit einer oder mehreren Speicherdrosseln dazu verwendet wird, eine Eingangsspannung in eine beispielsweise hochgesetzte Ausgangsspannung umzuwandeln.
  • Die Halbleiterschaltelemente sind typischerweise an ein Substrat angebunden, welches wiederum mit einem Kühlkörper in thermischer Kopplung steht. Um die Halbleiterschaltelemente eingangsseitig mit der Spannungsquelle und ausgangsseitig mit dem zu bestromenden elektrischen Achsantrieb elektrisch zu verbinden, werden Leistungsanschlüsse im Stromrichter bereitgestellt, mit deren Hilfe der Schalterstrom durchgelassen bzw. gesperrt wird. Ferner können die Halbleiterschaltelemente in einer stromisolierenden Schutzverkleidung aufgenommen bzw. eingekapselt sein.
  • Eingangsseitig der Halbleiterschaltelemente, beispielsweise zwischen einem Zwischenkreiskondensator und den Halbleiterschaltelementen im Fall eines Wechselrichters, oder zwischen einer Speicherdrossel und den Halbleiterschaltelementen im Fall eines Gleichrichters, wird in der Regel ein DC-Leitungsverbinder verwendet, der eine DC-Stromführung in Richtung der Halbleiterschaltelemente gewährleistet. Dennoch sind die aus dem Stand der Technik bekannten DC-Leitungsverbinder bauartbedingt mit einer hohen Streuinduktivität behaftet. Dies führt dazu, dass hohe Streuverluste im Betrieb des Stromrichters entstehen, was die Funktionalität des Stromrichters beeinträchtigt.
  • Es ist eine Aufgabe der Erfindung, eine Leistungselektronik für einen Stromrichter bereitzustellen, um die vorstehend genannten Nachteile zumindest teilweise zu beheben.
  • Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch den niederinduktiven DC-Leitungsverbinder, den Stromrichter, den elektrischen Achsantrieb sowie das Fahrzeug gemäß den unabhängigen Patentansprüchen gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung gehen aus den abhängigen Patentansprüchen hervor.
  • Die Erfindung betrifft einen Stromrichter zur Verwendung mit einem elektrischen Achsantrieb in einem Elektrofahrzeug und/oder einem Hybridfahrzeug. Der Stromrichter ist vorzugsweise ein DC/AC-Wechselrichter (Inverter). In diesem Fall handelt es sich bei der Eingangsspannung um eine von einer DC-Spannungsquelle bereitgestellte DC-Spannung, die einen DC-Eingangsstrom erzeugt. Bei der Ausgangsspannung handelt es sich um eine AC-Spannung, die mehrere Phasenströme eines AC-Ausgangsstroms erzeugt. Alternativ kann der Stromrichter ein DC/DC-Gleichrichter (Konverter) sein. In diesem Fall handelt es sich bei der Eingangsspannung um eine von einer DC-Spannungsversorgung (etwa DC-Ladestation) bereitgestellte DC-Eingangssspannung, wobei es sich bei der Ausgangsspannung um eine DC-Ausgangsspannung handelt, die vorzugsweise zum Aufladen einer Fahrzeugbatterie an Letzterer angelegt wird.
  • Dazu ist eine Leistungselektronik im Stromrichter verbaut, die vorzugsweise mehrere Phasen umfasst. Die Phasen weisen jeweils eine Halbbrücke mit einer Highside und einer Lowside auf. Die Halbbrücke kann ein oder mehrere parallelgeschaltete Halbbrückenmodule umfassen, wobei in jedem Halbbrückenmodul eine Modulhighside und eine Modullowside verschaltet sind. Das Halbbrückenmodul bildet daher eine modular ausgebildete und nach Bedarf flexibel kombinierbare Untereinheit einer Phase oder die Phase selbst in einem mehrphasigen Stromrichter. Die Modulhighside bzw. Modullowside umfasst ein oder mehrere parallelgeschaltete Halbleiterchaltelemente. Im Fall, dass eine Phase ein einziges Halbbrückenmodul umfasst, bildet die Modulhighside die Highside der Phase, wobei die Modullowside die Lowside der Phase bildet. Im Fall, dass eine Phase mehrere parallelgeschaltete Halbbrückenmodule umfasst, bilden die Modulhighsides der Halbbrückenmodule durch Parallelschaltung die Highside der gesamten Phase, wobei die Modullowsides der Halbbrückenmodule durch Parallelschaltung die Lowside der gesamten Phase bilden.
  • Die Halbleiterschaltelemente sind vorzugsweise Transistoren, wie MOSFETs und/oder IGBTs. Das den Halbleiterschaltelementen zugrundeliegende Halbleitermaterial ist vorzugsweise Silizium oder ein sogenannter Halbleiter mit einer großen Bandlücke, etwa Siliziumcarbid (SiC) oder Galliumnitrid (GaN).
  • Die Leistungselektronik weist ferner einen Schaltungsträger auf, der eine Oberseite zum Anbringen der Halbleiterschaltelemente umfasst. Der Schaltungsträger ist beispielsweise ein mehrschichtiges Substrat mit einer oberen Metallschicht, einer unteren Metallschicht und einer dazwischen eingebetteten Isolierschicht. Das mehrschichtige Substrat ist vorzugsweise ein Direct Bonded Copper (DBC)-Subsrat oder ein Active Metal Braze (AMB)-Substrat.
  • Ein DC-Leitungsverbinder ist zwischen einer DC-Eingangsseite und einer DC-Ausgangsseite in einem Stromrichter verschaltet. Im Fall, dass der Stromrichter als DC/AC-Wechselrichter ausgebildet ist, ist die DC-Eingangsseite vorzugsweise durch einen Zwischenkreiskondensator definiert, wobei die DC-Ausgangsseite durch die Leistungselektronik definiert ist. Im Fall, dass der Stromrichter als DC/DC-Gleichrichter ausgebildet ist, ist die DC-Eingangsseite vorzugsweise durch eine Speicherdrossel definiert, wobei die DC-Ausgangsseite durch die Leistungselektronik definiert ist.
  • Der DC-Leitungsverbinder weist eine erste DC-Stromleitung zum Führen einer ersten DC-Stromkomponente und eine zweite DC-Stromleitung zum Führen einer zweiten DC-Stromkomponente mit entgegengesetzten Poligkeit zur ersten DC-Stromkomponente auf. Die erste DC-Stromleitung und die zweite DC-Stromleitung sind voneinander strom isoliert ausgebildet. Hierfür sorgt vorzugsweise eine oder mehrere Isolationsschichten zwischen der ersten DC-Stromleitung und der zweiten DC-Stromleitung, die beispielsweise mittels Umspritzens der DC-Stromleitungen mit einem stromisolierenden Spritzgussmaterial (etwa Kunststoffmaterial) gebildet sind. Vorzugsweise entsteht eine stromisolierende Verkleidung für die erste DC-Stromleitung und die zweite DC-Stromleitung durch zwei voneinander entkoppelte Umspritzvorgänge, was hinsichtlich Herstellungseffizienz vorteilhaft ist. Das für die beiden separaten Umspritzvorgänge jeweils verwendete Spritzgussmaterial kann gleich oder verschieden sein.
  • Erfindungsgemäß sind die DC-Stromleitungen derart ausgebildet bzw. angeordnet, dass sich die erste DC-Stromkomponente und die zweite DC-Stromkomponente hinsichtlich ihrer Verlaufrichtung überkreuzen. Dies bedeutet, dass die beiden DC-Stromkomponenten zwar voneinander elektrisch getrennt sind und eine elektrische Potentialdifferenz entsprechend der angelegten DC-Eingangsspannung zwischen ihnen vorherrscht, deren räumlichen Verläufe jedoch zumindest bezogen auf eine Blickrichtung (etwa seitlich auf den schichtweisen Aufbau des DC-Leitungsverbinders) eine Überkreuzung bilden. Beispielsweise kann die erste DC-Stromleitung bezüglich einer senkrecht zur seitlichen Blickrichtung stehenden Querschnittsebene einen Zick-Zack-Verlauf aufweisen, wobei die zweite DC-Stromleitung bezüglich der Querschnittsebene einen den Zick-Zack-Verlauf überkreuzenden Linienverlauf aufweist. Auf diese Weise ist der räumliche Abstand zwischen beiden DC-Stromkomponenten gegenüber einer Konfiguration ohne Überkreuzung der Verlaufrichtungen verringert. Dies reduziert die Streuinduktivität des DC-Leitungsverbinders und damit einhergehend auch die Streuinduktivität des gesamten Stromrichters. Vorteilhafterweise werden hierdurch Spannungsübersprünge bei schnellem Schalten reduziert. Die mit der Verwendung sogenannter Halbleiter mit großen Bandlücken (Wide Bandgap Semiconductors, WBC) wie Siliziumkarbid (SiC) oder Galliumnitrid (GaN) begünstigten kurzen Schaltzeiten der Halbleiterschaltelemente können daher bei reduzierten Schaltverlusten genutzt werden.
  • Gemäß einer Ausführungsform weist die erste DC-Stromleitung einen eingangsseitigen Schienenabschnitt, einen ausgangsseitigen Schienenabschnitt und einen dazwischen verbindenden Zwischenabschnitt auf, wobei die zweite DC-Stromleitung einen eingangsseitigen Schienenabschnitt, einen ausgangsseitigen Schienenabschnitt und einen dazwischen verbindenden Ringabschnitt aufweist, wobei sich der Zwischenabschnitt der ersten DC-Stromleitung durch eine Ringöffnung des Ringabschnittes der zweiten DC-Stromleitung hindurcherstreckt. Der eingangsseitige Schienenabschnitt und der ausgangsseitige Schienenabschnitt der ersten und/oder zweiten DC-Stromleitung können im Wesentlichen parallel zueinander verlaufen. Der Zwischenabschnitt der ersten DC-Stromleitung kann senkrecht zum eingangsseitigen Schienenabschnitt und/oder zum ausgangsseitigen Schienenabschnitt ausgerichtet sein. Der eingangsseitige Schienenabschnitt und der ausgangsseitige Schienenabschnitt können bei der ersten DC-Stromleitung und/oder der zweiten DC-Stromleitung voneinander höhenversetzt sein. Der Höhenunterschied zwischen dem eingangsseitigen Schienenabschnitt und dem ausgangsseitigen Schienenabschnitt ist vorzugsweise bei der ersten DC-Stromleitung größer als bei der zweiten DC-Stromleitung. Dadurch, dass der Zwischenabschnitt der ersten DC-Stromleitung durch die Ringöffnung der zweiten DC-Stromleitung hindurchgeführt wird, ermöglicht es eine einfache Weise um den räumlichen Abstand zwischen beiden DC-Stromkomponenten zu verringern.
  • Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist der Zwischenabschnitt als stromleitfähiger Bolzen mit einer Grundplatte und einem Schaft ausgebildet. Die Grundplatte weist eine größere Abmessung als der Schaft auf. Die Grundplatte kann kreisförmig ausgebildet sein, und/oder der Schaft kann zylindrisch ausgeformt sein. Auf diese Weise kann eine sichere elektrische Kontaktierung dadurch hergestellt werden, dass der stromleitfähige Bolzen durch die Ringöffnung der zweiten DC-Stromleitung bis zum Anschlag zwischen der Grundplatte und der dieser zugewandten DC-Stromleitung geführt und in der Anschlagsstellung an der DC-Stromleitung befestigt wird.
  • Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist der eingangsseitige Schienenabschnitt und/oder der ausgangsseitige Schienenabschnitt einen Ringvorsatz mit einer Öffnung auf, durch die sich der Schaft des Bolzens hindurcherstreckt. In diesem Fall ist der Schaft des Bolzens durch die Ringöffnung und zusätzlich die Öffnung des eingangsseitigen Schienenabschnittes und/oder des ausgangsseitigen Schienenabschnittes hindurchgeführt. Vorzugsweise sind die Öffnungen konzentrisch ausgerichtet.
  • Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist eine stromleitende Verbindung zwischen dem von der Grundplatte abgewandten Schienenabschnitt der ersten DC-Stromleitung und dem Bolzenschaft an der Öffnung des Ringvorsatzes bereitgestellt. Die stromleitende Verbindung kann als Schrauben-, Schweiß-, Kleb-, Einpress- und/oder Nietverbindung ausgebildet sein. Diese Maßnahme ermöglicht eine besonders zuverlässige und einfach zu bewerkstelligende Stromführung über die erste DC-Stromleitung.
  • Die Erfindung betrifft weiterhin einen Stromrichter mit einem solchen DC-Leitungsverbinder zum Verwenden mit einem elektrischen Achsantrieb, einen entsprechenden elektrischen Achsantrieb aufweisend einen solchen Stromrichter, sowie ein Fahrzeug mit einem solchen elektrischen Achsantrieb. Der Stromrichter kann einen Wechselrichter oder einen Gleichrichter aufweisen. Daraus ergeben sich die bereits im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen DC-Leitunsverbinder beschriebenen Vorteile auch für den erfindungsgemäßen Stromrichter, den erfindungsgemäßen elektrischen Achsantrieb und das erfindungsgemäße Fahrzeug.
  • Nachfolgend wird die Erfindung anhand von in den Figuren dargestellten Ausführungsformen beispielhaft erläutert.
  • Es zeigen:
    • 1 eine schematische Darstellung eines DC-Leitungsverbinders gemäß einer Ausführungsform in einer Schnittansicht;
    • 2 eine schematische Darstellung des DC-Leitungsverbinders aus 1 in einer weiteren Schnittansicht;
    • 3 eine schematische Darstellung einer ersten DC-Stromleitung und einer zweiten DC-Stromleitung des DC-Leitungsverbinders;
    • 4 eine schematische Darstellung eines DC-Leitungsverbinders gemäß einer weiteren Ausführungsform in einer Schnittansicht;
    • 5 eine schematische Darstellung eines DC-Leitungsverbinders gemäß einer weiteren Ausführungsform in einer Explosivansicht;
    • 6 eine schematische Darstellung des DC-Leitungsverbinders aus 5 in einer Perspektivansicht;
    • 7 eine schematische Darstellung eines DC-Leitungsverbinders gemäß einer weiteren Ausführungsform in einer Explosivansicht;
    • 8 eine schematische Darstellung des DC-Leitungsverbinders aus 7 in einer Perspektivansicht.
  • Gleiche Gegenstände, Funktionseinheiten und vergleichbare Komponenten sind figurenübergreifend mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet. Diese Gegenstände, Funktionseinheiten und vergleichbaren Komponenten sind hinsichtlich ihrer technischen Merkmale identisch ausgeführt, sofern sich aus der Beschreibung nicht explizit oder implizit etwas anderes ergibt.
  • 1 zeigt eine schematische Darstellung eines DC-Leitungsverbinders 10A gemäß einer Ausführungsform in einer Schnittansicht. Der DC-Leitungsverbinder 10A umfasst eine erste DC-Stromleitung 16 zum Führen einer ersten DC-Stromkomponente und eine zweite DC-Stromleitung 18 zum Führen einer zweiten DC-Stromkomponente mit zur ersten DC-Stromkomponente entgegengesetzer Poligkeit. Beispielsweise ist die erste DC-Stromleitung 16 an einen Pluspol einer DC-Eingangsseite und einer DC-Ausgangsseite angeschlossen und weist entsprechend eine Pluspoligkeit auf, wobei die zweite DC-Stromleitung 18 an einen Minuspol der DC-Eingangsseite und der DC-Ausgangsseite angeschlossen ist und entsprechend eine Minuspoligkeit aufweist. Die erste DC-Stromleitung 16 umfasst einen eingangsseitigen Schienenabschnitt 162, einen ausgangsseitigen Schienenabschnitt 166 und einen dazwischen verbindenden Zwischenabschnitt 164. Die zweite DC-Stromleitung 18 umfasst einen eingangsseitigen Schienenabschnitt 182, einen ausgangsseitigen Schienenabschnitt 186 und einen dazwischen verbindenden Ringabschnitt 184. Wie in 1 ersichtlich sind die beiden eingangsseitigen Schienenabschnitte 162, 182 mittels einer ersten stromisolierenden Umspritzung 17 miteinander verbunden, sodass sie mit der Umspritzung 17 zusammen eine eingangsseitige Stromschienenanordnung bzw. -einkapselung 20 bilden. Analog bilden die beiden ausgangsseitigen Schienenabschnitte 166, 186 zusammen mit einer diese verbindenden zweiten stromisolierenden Umspritzung 19 eine ausgangsseitige Stromschienenanordnung bzw. -einkapselung 22.
  • Der eingangsseitige Schienenabschnitt 162 und der ausgangsseitige Schienenabschnitt 166 der ersten DC-Stromleitung 16 weisen jeweils einen Ringvorsatz 165, 168 mit einer dazugehörigen Öffnung 167, 169 auf. Die Öffnungen 167, 169 der ersten DC-Stromleitung 16 und eine Ringöffnung 185 des Ringabschnittes 184 der zweiten DC-Stromleitung 18 sind, wie hier vorzugsweise und beispielhaft gezeigt, konzentrisch ausgebildet. Außerdem ist ein ringförmiger Vorsprung 192 an der zweiten stromisolierenden Umspritzung 19 ausgebildet, der dafür sorgt, dass Erfordernisse hinsichtlich Luft- & Kriechstrecke bei Hochvoltanwendungen auf einfache Weise erfüllt werden.
  • Wie ebenfalls in 1 beispielhaft und schematisch gezeigt, ist der Zwischenabschnitt 164 als Bolzen ausgebildet. Der Bolzen 164 weist eine Grundplatte 1642 und einen sich von der Grundplatte 1642 erstreckenden Schaft 1644 auf. Der Bolzen 164 wird zum Aufbau des DC-Leitungsverbinders 10A durch die Öffnung 169 des ausgangsseitigen Schienenabschnittes 166 der ersten DC-Stromleitung 16 und die Ringöffnung 185 der zweiten DC-Stromleitung 18 hindurchgeführt und ragt über die Öffnung 167 des eingangsseitigen Schienenabschnittes 162 der ersten DC-Stromleitung 16 hinaus. Die Ausrichtung des Bolzens 164 ist in 1 jedoch lediglich beispielhaft. Eine hierzu entgegengesetzte Ausrichtung des Bolzens 164 ist ebenfalls denkbar.
  • 2 zeigt den DC-Leitungsverbinder 10A im zusammengebauten Zustand. Nachdem der Bolzen 164 durch die Öffnungen 167, 185, 169 hindurchgeführt und an der Grundplatte 1642 den ausgangsseitigen Schienenabschnitt 166 beaufschlagt und hierdurch mit diesem elektrisch verbunden ist, wird er mittels einer stromleitenden Verbindung, hier beispielhaft als mit Laserstrahlen 23 bereitgestellte Laserschweißverbindung, mit dem eingangsseitigen Schienenabschnitt 162 der ersten DC-Stromleitung 16 elektrisch verbunden. Auf diese Weise ist eine sichere elektrische Verbindung entlang der ersten DC-Stromleitung 16 hergestellt. Die Stromführung mittels der ersten DC-Stromleitung 16 und der zweiten DC-Stromleitung 18 ist in 2 jeweils durch gestrichelten Pfeil angedeutet. Es ist dort ersichtlich, dass sich die erste DC-Stromkomponente und die zweite DC-Stromkomponente hinsichtlich ihrer Verlaufrichtung überkreuzen.
  • 3 zeigt schematisch eine vereinfachte Darstellung der pluspoligen ersten DC-Stromleitung 24 und der minuspoligen zweiten DC-Stromleitung 26 bezogen auf eine Querschnittsebene mit einer Blickrichtung seitlich auf den Schichtaufbau des DC-Leitungsverbinders 10A. Der eingangsseitige Schienenabschnitt 242 und der ausgangsseitige Schienenabschnitt 246 der ersten DC-Stromleitung 24 sind mittels des Zwischenabschnittes 244 miteinander verbunden und voneinander entsprechend um die Länge des Zwischenabschnittes 244 höhenversetzt. Hierdurch weist die erste DC-Stromleitung 24 einen Zick-Zack-Verlauf auf. Der eingangsseitige Schienenabschnitt 262 und der ausgangsseitige Schienenabschnitt 266 der zweiten DC-Stromleitung 26 sind mittels des Ringabschnittes 244 miteinander verbunden, durch dessen Ringöffnung 265 sich der Zwischenabschnitt 244 hindurcherstreckt. Die zweite DC-Stromleitung 26 weist daher im Wesentlichen einen Linienverlauf auf, der den Zick-Zack-Verlauf der ersten DC-Stromleitung 24 überkreuzt.
  • 4 zeigt eine schematische Darstellung eines DC-Leitungsverbinders 10B gemäß einer weiteren Ausführungsform in einer Schnittansicht. Der DC-Leitungsverbinder 10B ist im Wesentlichen dem DC-Leitungsverbinder 10A ähnlich ausgebildet und unterscheidet sich vom Letzteren lediglich darin, dass die stromleitende Verbindung hier eine Schraubverbindung mittels einer Schraubenmutter 25, die in auf dem Schaft 1644 des Bolzens 164 angeordnete Gewinde eingeschraubt ist. Die Schraubenmutter 25 ist vorzugsweise eine Sicherungsmutter oder eine Einschraubmuffe.
  • 5-6 zeigen schematisch einen DC-Leitungsverbinder 40A gemäß einer weiteren beispielhaften Ausführungsform. In 5 ist der DC-Leitungsverbinder 40A ist in einer Explosivansicht gezeigt. Der DC-Leitungsverbinder 40A ist der in 1-2 gezeigten Ausführungsform prinzipiell gleich ausgebildet und setzt sich aus einer eingangsseitigen Stromschienenanordnung bzw. -einkapselung 20, einer ausgangsseitigen Stromschienenanordnung bzw. -einkapselung 22 sowie einer dazwischen angeordneten Bolzen 164 zusammen. Der zusammengebaute Zustand des DC-Leitungsverbinders 40A ist in 6 in einer Perspektivansicht schematisch gezeigt, wobei die stromleitende Verbindung zwischen dem oberen Ende des Bolzenschaftes 1644 und der ersten DC-Stromleitung 16 bzw. deren Ringvorsatz 165 mittels Laserschweißens bewerkstelligt ist, wie in 2 rein schematisch veranschaulicht.
  • 7-8 zeigen schematisch einen DC-Leitungsverbinder 40B gemäß einer weiteren beispielhaften Ausführungsform. In 7 ist der DC-Leitungsverbinder 40B ist in einer Explosivansicht gezeigt. Der DC-Leitungsverbinder 40B ist der in 4 gezeigten Ausführungsform prinzipiell gleich ausgebildet und setzt sich aus einer eingangsseitigen Stromschienenanordnung bzw. -einkapselung 20, einer ausgangsseitigen Stromschienenanordnung bzw. -einkapselung 22 sowie einer dazwischen angeordneten Bolzen 164 zusammen, der an seinem oberen Ende mittels einer Schraubenmutter 25 am Ringvorsatz 165 der ersten DC-Stromleitung 16 befestigt ist. Der zusammengebaute Zustand des DC-Leitungsverbinders 40B ist in 6 in einer Perspektivansicht schematisch gezeigt, wobei der Bolzenschaft 1644 durch eine in der Schraubenmutter 25 ausgebildete Schraubenöffnung 252 hindurchtritt. Hierdurch entsteht die stromleitende Verbindung zwischen dem oberen Ende des Bolzenschaftes 1644 und der ersten DC-Stromleitung 16 bzw. deren Ringvorsatz 165, analog zur in 4 gezeigten Konfiguration.
  • Bezugszeichen
  • 10A-B , 40A-B
    niederinduktiver DC-Leitungsverbinder
    16, 24
    erste DC-Stromleitung
    162, 242
    eingangsseitiger Schienenabschnitt
    164, 244
    Zwischenabschnitt/Bolzen
    1642
    Grundplatte
    1644
    Schaft
    165, 168
    Ringvorsatz
    166, 246
    ausgangsseitiger Schienenabschnitt
    167, 169
    Öffnung
    17
    Umspritzung
    18, 26
    zweite DC-Stromleitung
    182, 262
    eingangsseitiger Schienenabschnitt
    184, 264
    Ringabschnitt
    185, 265
    Ringöffnung
    186, 266
    ausgangsseitiger Schienenabschnitt
    19
    Umspritzung
    192
    ringförmiger Vorsprung
    20, 22
    Stromschienenanordnung bzw. -einkapselung
    23
    Laserstrahlen
    25
    Schraubenmutter
    252
    Schraubenöffnung

Claims (11)

  1. Niederinduktiver DC-Leitungsverbinder (10A-B) zum Verschalten zwischen einer DC-Eingangsseite und einer DC-Ausgangsseite in einem Stromrichter, wobei der Stromrichter zum Umwandeln einer Eingangsspannung in eine Ausgangsspannung eine Leistungselektronik mit mehreren Halbleiterschaltelementen aufweist, wobei die Halbleiterschaltelemente eine Highside und/oder eine Lowside einer Halbbrücke bilden, wobei der DC-Leitungsverbinder (10A-B) eine erste DC-Stromleitung (16) zum Führen einer ersten DC-Stromkomponente und eine zweite DC-Stromleitung (18) zum Führen einerzweiten DC-Stromkomponente mit zur ersten DC-Stromkomponente entgegengesetzter Poligkeit umfasst, wobei die erste DC-Stromleitung (16) und die zweite DC-Stromleitung (18) derart voneinander stromisoliert ausgebildet sind, dass sich die erste DC-Stromkomponente und die zweite DC-Stromkomponente hinsichtlich Verlaufrichtung überkreuzen.
  2. Niederinduktiver DC-Leitungsverbinder (10A-B) nach Anspruch 1, wobei die erste DC-Stromleitung (16) bezüglich einer Querschnittsebene einen Zick-Zack-Verlauf aufweist, wobei die zweite DC-Stromleitung (18) bezüglich der Querschnittsebene einen den Zick-Zack-Verlauf überkreuzenden Linienverlauf aufweist.
  3. Niederinduktiver DC-Leitungsverbinder (10A-B) nach Anspruch 1 oder 2, wobei die erste DC-Stromleitung (16) einen eingangsseitigen Schienenabschnitt (162), einen ausgangsseitigen Schienenabschnitt (166) und einen dazwischen elektrisch verbindenden Zwischenabschnitt (164) aufweist, wobei die zweite DC-Stromleitung (18) einen eingangsseitigen Schienenabschnitt (182), einen ausgangsseitigen Schienenabschnitt (186) und einen dazwischen elektrisch verbindenden Ringabschnitt (184) aufweist, wobei sich der Zwischenabschnitt (164) der ersten DC-Stromleitung (16) durch eine Ringöffnung (185) des Ringabschnittes (184) der zweiten DC-Stromleitung (18) hindurcherstreckt.
  4. Niederinduktiver DC-Leitungsverbinder (10A-B) nach Anspruch 3, wobei der Zwischenabschnitt (164) als stromleitfähiger Bolzen mit einer Grundplatte (1642) und einem Schaft (1644) ausgebildet ist.
  5. Niederinduktiver DC-Leitungsverbinder (10A-B) nach Anspruch 4, wobei der eingangsseitige Schienenabschnitt (162) und/oder der ausgangsseitige Schienenabschnitt (166) der ersten DC-Stromleitung (16) einen Ringvorsatz (168) mit einer Öffnung (169) aufweist, durch die sich der Schaft (1644) des Bolzens (164) hindurcherstreckt.
  6. Niederinduktiver DC-Leitungsverbinder (10A-B) nach Anspruch 5, wobei eine stromleitende Verbindung zwischen dem von der Grundplatte (1642) abgewandten Schienenabschnitt der ersten DC-Stromleitung (16) und dem Schaft (1644) an der Öffnung (169) des Ringvorsatzes (168) bereitgestellt ist.
  7. Niederinduktiver DC-Leitungsverbinder (10A-B) nach Anspruch 6, wobei die stromleitende Verbindung eine Schrauben-, Schweiß-, Kleb-, Einpress- und/oder Nietverbindung aufweist.
  8. Niederinduktiver DC-Leitungsverbinder (10A-B) nach einem der Ansprüche 3 bis 7, wobei die eingangsseitigen Schienenabschnitte (162, 182) mittels einer stromisolierenden Umspritzung eingekapselt sind und eine eingangsseitige Stromschienenanordnung (20) bilden, und/oder wobei die ausgangsseitigen Schienenabschnitte (166, 186) mittels einer stromisolierenden Umspritzung eingekapselt sind und eine ausgangsseitige Stromschienenanordnung (22) bilden.
  9. Stromrichter zur Verwendung in einem Elektrofahrzeug und/oder einem Hybridfahrzeug, umfassend einen niederinduktiven DC-Leitungsverbinder (10A-B) nach einem der Ansprüche 1 bis 8.
  10. Elektrischer Achsantrieb für ein Fahrzeug, insbesondere ein Elektrofahrzeug oder Hybridfahrzeug, umfassend eine E-Maschine, eine Getriebeeinrichtung und einen Stromrichter, insbesondere einen Wechselrichter, nach Anspruch 9.
  11. Fahrzeug, insbesondere Elektrofahrzeug oder Hybridfahrzeug, umfassend einen elektrischen Achsantrieb nach Anspruch 10.
DE102022207591.9A 2022-07-26 2022-07-26 Niederinduktiver DC-Leitungsverbinder für einen Stromrichter Pending DE102022207591A1 (de)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102022207591.9A DE102022207591A1 (de) 2022-07-26 2022-07-26 Niederinduktiver DC-Leitungsverbinder für einen Stromrichter

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102022207591.9A DE102022207591A1 (de) 2022-07-26 2022-07-26 Niederinduktiver DC-Leitungsverbinder für einen Stromrichter

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE102022207591A1 true DE102022207591A1 (de) 2024-02-01

Family

ID=89508286

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE102022207591.9A Pending DE102022207591A1 (de) 2022-07-26 2022-07-26 Niederinduktiver DC-Leitungsverbinder für einen Stromrichter

Country Status (1)

Country Link
DE (1) DE102022207591A1 (de)

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20020025709A1 (en) 2000-07-13 2002-02-28 Nissan Motor Co., Ltd. Structure of wiring connection
DE102016208475A1 (de) 2015-05-22 2016-11-24 Deere & Company System oder Verbinder für Spannungsbus-Strukturen

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20020025709A1 (en) 2000-07-13 2002-02-28 Nissan Motor Co., Ltd. Structure of wiring connection
DE102016208475A1 (de) 2015-05-22 2016-11-24 Deere & Company System oder Verbinder für Spannungsbus-Strukturen

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE4110339C3 (de) Wechselrichter mit plattenförmigen Gleichspannungszuleitungen
DE19732402B4 (de) Elektrische Busanordnung zur Gleichstromversorgung von Schaltungselementen eines Wechselrichters
DE102010044509A1 (de) Umrichtervorrichtung
DE102013207507B3 (de) Leistungsmodul, Stromrichter und Antriebsanordnung mit einem Leistungsmodul
DE102013104742A1 (de) Verdrahtungselement und Halbleitermodul mit demselben
DE102015223002A1 (de) Leistungsumsetzungsvorrichtung und Eisenbahnfahrzeug mit derselben
DE102015101086A1 (de) Leistungshalbleitermodulanordnung
DE19942915A1 (de) Leistungshalbleitermodul
DE102017209515A1 (de) Leistungsumrichtermodul und Verfahren zu dessen Herstellung
DE102019216679A1 (de) Elektronikmodul für einen Elektroantrieb eines Fahrzeugs mit gleichlangen Strompfaden für einen Highside-Schalter und einen Lowside-Schalter
EP3557614A1 (de) Leistungsmodul mit einem leistungselektronischen bauelement auf einer substratplatte und leistungselektronische schaltung mit einem solchen leistungsmodul
DE102022207591A1 (de) Niederinduktiver DC-Leitungsverbinder für einen Stromrichter
WO2022223448A1 (de) Inverteraufbau eines elektronikmoduls für einen elektroantrieb eines fahrzeugs
DE102022201329A1 (de) Schaltermodul für einen Inverter, Inverter mit mehreren solchen Schaltermodulen sowie Fahrzeug mit dem Inverter
EP3200225A2 (de) Elektronikmodul mit einer leistungshalbleiteranordnung
DE102021203704A1 (de) Halbbrücke, Leistungsmodul und Inverter für einen elektrischen Antrieb eines Elektrofahrzeugs oder eines Hybridfahrzeugs
DE102022201326A1 (de) Leistungsmodul für einen Stromrichter mit optimierten Stromschienen
WO2018001617A1 (de) Leiterplattenanordnung wo bauteile zwischen einer trägerplatte und einer leiterplatte angeordnet sind, wechselrichter und kraftfahrzeugantriebsystem mit einer solchen leiterplattenanordnung
DE102021213427B3 (de) Kompaktes leistungswechselrichtermodul
DE102022201178B3 (de) Produktionsoptimierter Stromrichter, insbesondere Wechselrichter
DE102021208772B4 (de) Halbbrücke für einen Inverter zum Betreiben eines Elektrofahrzeugantriebs, Leistungsmodul umfassend mehrere Halbbrücken, Inverter, Verfahren zum Herstellen eines Inverters
DE102022208190A1 (de) Inverter mit symmetrischem Aufbau
DE102022207478A1 (de) Modularer Zwischenkreiskondensator und Stromrichter mit einem derartigen Zwischenkreiskondensator
DE102022201332A1 (de) Leistungsmodul für einen Stromrichter mit produktionsoptimierten Signalpins
DE102022207590A1 (de) Herstellungsoptimierte Leistungselektronik für einen Stromrichter mit oberseitig kontaktierbaren Leistungsanschlüssen

Legal Events

Date Code Title Description
R012 Request for examination validly filed
R016 Response to examination communication