DE112016000460T5

DE112016000460T5 - Leistungsumsetzer

Info

Publication number: DE112016000460T5
Application number: DE112016000460.5T
Authority: DE
Inventors: Takeshi Tokuyama; Morio Kuwano; Akihiro Namba; Toshiya Satoh
Original assignee: Hitachi Automotive Systems Ltd
Current assignee: Hitachi Astemo Ltd
Priority date: 2015-03-05
Filing date: 2016-02-26
Publication date: 2017-10-05
Also published as: JP6349275B2; JP2016163498A; CN107493687A; CN107493687B; WO2016140153A1; US20180013355A1; US10177676B2

Abstract

Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Leitungsinduktivität zu verringern, ohne die Herstellbarkeit eines Leistungsumsetzers zu beeinträchtigen. Ein Leistungsumsetzer gemäß der vorliegenden Erfindung umfasst ein Leistungshalbleitermodul 300, einen Kondensator 501 und Gleichstromsammelschienen 700 und 701. Der Kondensator 501 glättet eine Gleichstromleistung. Die Gleichstromsammelschienen 700 und 701 übertragen die Gleichstromleistung. Die Gleichstromsammelschienen 700 und 701 umfassen einen ersten Anschluss 705 und einen zweiten Anschluss 706. Der erste Anschluss 705 verbindet mit dem Leistungshalbleitermodul 300. Der zweite Anschluss 706 verbindet mit dem Kondensator 501. Die Gleichstromsammelschienen 700 und 701 bilden einen Modulöffnungsabschnitt 703 zum Einsetzen des Leistungshalbleitermoduls 300. Die Gleichstromsammelschienen 700 und 701 bilden einen geschlossenen Stromkreis derart, dass ein Gleichstrom, der zwischen dem ersten Anschluss 705 und dem zweiten Anschluss 706 fließt, zu einem äußeren Umfang des Modulöffnungsabschnitts 703 fließt.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Leistungsumsetzer, der einen Gleichstrom in einen Wechselstrom umsetzt, und insbesondere auf einen Leistungsumsetzer, der den Wechselstrom an einen Antriebsmotor eines Hybridfahrzeugs und eines Elektrofahrzeugs liefert.
Stand der Technik
In den letzten Jahren besteht Bedarf an einem Leistungsumsetzer, der eine große Stromstärke ausgibt, und ebenso an einer Verringerung seiner Größe. Wenn ein Leistungsumsetzer eine große Stromstärke ausgibt, nimmt die Wärme, die in einer in einem Leistungshalbleitermodul enthaltenen Leistungshalbleitervorrichtung erzeugt wird, zu. Daher erreicht die erzeugte Wärme dann, wenn die Wärmekapazitäten des Leistungshalbleitermoduls und des Leistungsumsetzers nicht erhöht werden, eine Wärmebeständigkeitstemperatur der Leistungshalbleitervorrichtung, was eine Größenreduktion verhindert. Ein doppelseitig kühlendes Leistungshalbleitermodul, das eine Kühleffizienz durch Kühlen einer Leistungshalbleitervorrichtung von zwei Seiten verbessern kann, und ein doppelseitig kühlender Leistungsumsetzer, der das doppelseitig kühlende Leistungshalbleitermodul verwendet, sind entwickelt worden.
In dem doppelseitig kühlenden Leistungshalbleitermodul sind zwei Hauptflächen der Leistungshalbleitervorrichtung durch plattenförmige Leiter sandwichartig umschlossen. Ferner werden Flächen, die den Hauptflächen der Halbleitervorrichtung zugewandt sind, und Flächen der plattenförmigen Leiter auf der entgegengesetzten Seite dadurch gekühlt, dass sie mit einem Kühlmittel thermisch verbunden sind, und eine Hauptschaltung ist durch eine Sammelschienenanordnung verdrahtet, die mehrere der doppelseitig kühlenden Leistungshalbleitermodule verbindet.
Ein Leistungsumsetzer ist in PTL 1 offengelegt. In dem Leistungsumsetzer ist ein Leistungsmodul sandwichartiges Umschließen von zwei Hauptflächen einer Leistungshalbleitervorrichtung, die in einem Zweig einer Wechselrichterschaltung enthalten ist, durch plattenförmige Leiterrahmen ausgebildet. Das Leistungsmodul ist in ein Gehäuse, das mehrere Leistungsmodule aufnimmt, eingesetzt und fixiert, indem es durch das Gehäuse sandwichartig umschlossen wird. Eine Hauptschaltung ist durch Verbinden der Leistungsmodule durch eine Sammelschiene, die in das Gehäuse durch ein isolierendes Harz integriert ist, ausgebildet.
Andererseits wird in einem in PTL 2 offengelegten Leistungsumsetzer ein Leistungsmodul durch sandwichartiges Umschließen von zwei Hauptflächen einer Leistungshalbleitervorrichtung, die in einen Zweig der Wechselrichterschaltung enthalten ist, durch plattenförmige Leiterrahmen ausgebildet. Das Leistungsmodul und ein Kühlwasserkanal sind so angeordnet, dass sie ein Kondensatormodul umgeben, um eine Kühleffizienz der Gesamtheit einer Wechselrichterschaltung zu verbessern.
Entgegenhaltungsliste
Patentdokument(e)

PTL 1: JP 2005-237141 A
PTL 2: JP 2009-219270 A

Zusammenfassung der Erfindung
Technisches Problem
In der in PTL 1 offengelegten Struktur sind allerdings eine positive Elektrodenseite und eine negative Elektrodenseite einer Gleichstromsammelschiene voneinander entfernt montiert und eine Stoßspannung und Vorrichtungsverluste sind aufgrund einer Erhöhung in der Leitungsinduktivität erhöht. Ferner werden in der in PTL 1 offengelegten Struktur dann, wenn mehrere Leistungsmodule mit einer Gleichstromsammelschiene, die in einem Kondensator eingebunden ist, verbunden sind, eine Toleranz und eine Positionsabweichung beeinträchtigt und eine Herstellbarkeit ist verringert.
Um sowohl die große Stromstärke als auch die Größenreduktion in einem Leistungsumsetzer zu verwirklichen, ist es notwendig, eine Kühlleistung eines Leistungshalbleitermoduls zu verbessern und ein Leistungsmodul, einen Kondensator und eine Sammelschiene mit niedriger Induktivität und überlegener Montierbarkeit zu verbinden. Insbesondere werden ein Kondensator zum Glätten von aus der Batterie an ein Leistungsmodul übertragener Leistung und eine Gleichstromsammelschiene, die den Kondensator anschließt, benötigt, um eine Leitungsinduktivität zu verringern und eine Montierbarkeit zu verbessern.
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Leitungsinduktivität zu verringern und eine Herstellbarkeit eines Leistungsumsetzers zu verbessern.
Lösung des Problems
Um das obige Problem zu lösen, umfasst ein Leistungsumsetzer gemäß der vorliegenden Erfindung ein Leistungshalbleitermodul, einen Kondensator und eine Gleichstromsammelschiene. Das Leistungshalbleitermodul setzt einen Gleichstrom in einen Wechselstrom um. Der Kondensator glättet den Gleichstrom. Die Gleichstromsammelschiene überträgt den Gleichstrom. Die Gleichstromsammelschiene umfasst einen ersten Anschluss und einen zweiten Anschluss. Der erste Anschluss verbindet mit dem Leistungshalbleitermodul. Der zweite Anschluss verbindet mit dem Kondensator. Die Gleichstromsammelschiene bildet einen Modulöffnungsabschnitt zum Einsetzen des Leistungshalbleitermoduls aus. Die Gleichstromsammelschiene bildet insofern einen geschlossenen Stromkreis aus, dass ein Gleichstrom, der zwischen dem ersten Anschluss und dem zweiten Anschluss fließt, zu einem äußeren Umfang des Modulöffnungsabschnitts fließt.
Vorteilhafte Effekte der Erfindung
Eine Leitungsinduktivität kann ohne Beeinträchtigung der Herstellbarkeit eines Leistungsumsetzers verringert werden.
Kurzbeschreibung der Zeichnungen
1 ist ein elektrisches Schaltungsdiagramm eines Wechselrichters 140.
2(a) ist eine externe perspektivische Ansicht eines Leistungsumsetzers gemäß einer ersten Ausführungsform.
2(b) ist eine perspektivische Explosionsansicht des Leistungsumsetzers gemäß der ersten Ausführungsform.
2(c) ist eine perspektivische Ansicht in einem Zustand, in dem eine Sammelschiene an einem kanalausbildenden Körper montiert ist, im Vergleich mit dem in 2(b) gezeigten Zustand.
2(d) ist eine perspektivische Explosionsansicht des Leistungsumsetzers gemäß der ersten Ausführungsform.
2(e) ist eine Montageschnittansicht des Leistungsumsetzers gemäß der ersten Ausführungsform.
3(a) ist eine perspektivische Ansicht des Erscheinungsbilds des Leistungshalbleitermoduls 300.
3(b) ist eine perspektivische Explosionsansicht des Leistungshalbleitermoduls 300.
3(c) ist eine strukturelle Schaltungsansicht des Leistungshalbleitermoduls 300.
4(a) ist eine perspektivische Ansicht des Erscheinungsbilds einer Struktur einer Gleichstromsammelschiene gemäß der ersten Ausführungsform.
4(b) ist eine Draufsicht, die eine Struktur einer Gleichstromsammelschiene gemäß der ersten Ausführungsform zeigt.
4(c) ist eine Schnittansicht, die eine Struktur der Gleichstromsammelschiene gemäß der ersten Ausführungsform zeigt.
4(d) ist eine Draufsicht, die Effekte der Gleichstromsammelschiene gemäß der ersten Ausführungsform beschreibt.
5(a) ist eine Draufsicht, die eine Struktur einer Gleichstromsammelschiene gemäß einer zweiten Ausführungsform zeigt.
5(b) ist eine Draufsicht, die Effekte der Gleichstromsammelschiene gemäß der zweiten Ausführungsform beschreibt.
6 ist eine Draufsicht, die eine Struktur einer Gleichstromsammelschiene gemäß einer dritten Ausführungsform zeigt.
7 ist eine Draufsicht, die eine Struktur einer Gleichstromsammelschiene gemäß einer vierten Ausführungsform zeigt.
Beschreibung der Ausführungsformen
Ein Leistungsumsetzer gemäß der vorliegenden Erfindung wird unten unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben.
Erste Ausführungsform
Ein Leistungsumsetzer gemäß einer ersten Ausführungsform ist auf ein Hybridfahrzeug und ein reines Elektrofahrzeug anwendbar. Ein Wechselrichter zum Antreiben des Fahrzeugs setzt eine Gleichstromleistung, die aus einer fahrzeuginternen Batterie geliefert wird, die in einer fahrzeuginternen Leistungsquelle oder einem fahrzeuginternen Leistungsgenerator enthalten ist, in eine vorbestimmte Wechselstromleistung um. Die erhaltene Wechselstromleistung wird zum Antreiben des Fahrzeugs an einen Elektromotor geliefert und steuert den Antrieb des Elektromotors. Zusätzlich hat der Elektromotor zum Antreiben des Fahrzeugs eine Funktion als Leistungsgenerator. Daher hat ein Wechselrichter zum Antreiben eines Fahrzeugs gemäß einer Betriebsart die Funktion, eine Wechselstromleistung, die von dem Elektromotor erzeugt wird, zum Antreiben eines Fahrzeugs in eine Gleichstromleistung umzusetzen. Eine Konfiguration der Ausführungsform ist optimal für einen Leistungsumsetzer zum Antreiben eines Fahrzeugs wie beispielsweise eines Kraftfahrzeugs und eines Lastkraftwagens. Neben dem Leistungsumsetzer zum Antreiben eines Fahrzeugs ist die Konfiguration auch beispielsweise auf einen Leistungsumsetzer für einen Zug, ein Schiff oder ein Flugzeug, einen industriellen Leistungsumsetzer, der für eine Steuervorrichtung eines Elektromotors zum Antreiben von Anlagenausrüstung verwendet wird, und einem heimischen Leistungsumsetzer, der für eine Steuervorrichtung eines Elektromotors zum Antreiben eines Haushalts-Solarleistungssystems und eines elektrischen Haushaltsgeräts verwendet wird, anwendbar.
Eine Konfiguration einer elektrischen Schaltung des Wechselrichters 140 wird unter Bezugnahme auf 1 beschrieben.
Eine Wechselrichterschaltung 144 umfasst Ober/Unterzweig-Reihenschaltungen 150 dreier Phasen (einer U-Phase, einer V-Phase und einer W-Phase), die Phasenwicklungen einer Ankerwicklung eines Motorgenerators 192 entsprechen. Die Ober/Unterzweig-Reihenschaltung umfasst einen IGBT 328 und eine Diode 156, die als Oberzweig fungieren, und einen IGBT 330 und eine Diode 166, die als Unterzweig fungieren. Jede Ober/Unterzweig-Reihenschaltung 150 ist mit einer Wechselstromleistungsleitung (Wechselstromsammelschiene) 186 verbunden, die von einem Zwischenabschnitt (einer Zwischenelektrode 169) über einen Wechselstromanschluss 159 und einen Wechselstromverbinder 188 mit dem Motorgenerator 192 verbindet.
Eine Kollektorelektrode 153 des IGBT 328 des Oberzweigs ist mit einer Kondensatorelektrode auf positiver Elektrodenseite eines Kondensatormoduls 500 über einen positiven Elektrodenanschluss (P-Anschluss) 157 elektrisch verbunden. Eine Emitterelektrode des IGBT 330 des Unterzweigs ist mit einer Kondensatorelektrode auf negativer Elektrodenseite des Kondensatormoduls 500 über einen negativen Elektrodenanschluss (N-Anschluss) 158 elektrisch verbunden.
Der IGBT 328 umfasst eine Kollektorelektrode 153, eine Gateelektrode 154 und eine Emitterelektrode 155 für ein Signal. Ferner umfasst der IGBT 330 eine Kollektorelektrode 163, eine Gateelektrode 164 und eine Emitterelektrode 165 für ein Signal. Die Diode 156 ist mit dem IGBT 328 elektrisch parallel geschaltet. Weiterhin ist die Diode 166 mit dem IGBT 330 elektrisch parallel geschaltet. Als Schaltleistungshalbleiter kann eine Metall-Oxid-Halbleiter-Feldeffekttransistor-Vorrichtung (MOSFET-Vorrichtung) verwendet werden. In diesem Fall werden die Diode 156 und die Diode 166 nicht benötigt. Das Kondensatormodul 500 ist mit einem Kondensatoranschluss auf positiver Elektrodenseite 506 und einem Kondensatoranschluss auf negativer Elektrodenseite 504 über einen Gleichstromverbinder 138 elektrisch verbunden. Der Wechselrichter 140 ist mit dem Kondensatoranschluss auf positiver Elektrodenseite 506 über einen positiven Gleichstrom-Elektrodenanschluss 314 verbunden und zudem mit dem Kondensatoranschluss auf negativer Elektrodenseite 504 über einen negativen Gleichstrom-Anschluss 316 verbunden.
Die Gateelektrode 154 und die Emitterelektrode 155 für ein Signal in 1 entsprechen einem Signalanschluss 327U, der in 3 dargestellt ist, die später beschrieben wird. Die Gateelektrode 164 und die Emitterelektrode 165 in 1 entsprechen einem Signalanschluss 327L, der in 3 dargestellt ist. Der in 1 dargestellte positive Elektrodenanschluss 157 ist entspricht einem Anschluss auf positiver Elektrodenseite 315D, der in 3 dargestellt ist. Der in 1 dargestellte negative Elektrodenanschluss 158 entspricht einem negativen Elektrodenanschluss 319D, der in Fig. Der in 3 dargestellt ist. Der in 1 dargestellte Wechselstromanschluss 159 entspricht einem in 3 dargestellten Wechselstromanschluss 320D.
Eine erste Ausführungsform eines doppelseitig kühlenden Leistungsumsetzers 299 gemäß der Ausführungsform wird unter Bezugnahme auf 2 und 3 beschrieben.
2(a) ist eine perspektivische Ansicht, die ein Erscheinungsbilds des Leistungsumsetzers 299 anzeigt. Der Leistungsumsetzer 299 umfasst den Gleichstromverbinder 138, um sich mit einer Batterie 136 elektrisch zu verbinden, und einen Wechselstromverbinder 188, um sich mit dem Motorgenerator 192 elektrisch zu verbinden. Ferner sind Teile, die in dem Leistungsumsetzer 299 enthalten sind, in einem Gehäusedeckel 901 eines Gehäuses 900 aufgenommen. Der Gleichstromverbinder 138 ist an dem Gehäusedeckel 901 vorgesehen und der Wechselstromverbinder 188 ist an dem Gehäuse 900 vorgesehen. Ferner umfasst das Gehäuse 900 einen Kältemitteleinlass/-auslass 402 zum Einleiten und Ableiten eines Kühlmediums wie etwa Kühlwasser in und aus dem Gehäuse.
2(b) ist eine perspektivische Explosionsansicht, die einen Prozess zum Montieren des Leistungsumsetzers 299 anzeigt. In 2(b) sind zur Vereinfachung der Beschreibung Teile wie eine Steuerplatine und ein Signalverbinder nicht dargestellt, und nur Hauptteile sind dargestellt.
Der Leistungsumsetzer 299 umfasst einen kanalbildenden Körper 400, in dem ein Kühlkanal integriert ist, eine positive Gleichstromelektrodensammelschiene 700, eine negative Gleichstromelektrodensammelschiene 701, ein Leistungshalbleitermodul 300 und eine Kondensatorzelle 501. Hierbei ist das Leistungshalbleitermodul 300 so modularisiert, dass die Gleichstromschaltung 150, die in 1 dargestellt ist, als eine Einheit festgelegt ist, wie es später unter Bezugnahme auf 3 beschrieben ist. Zusätzlich ist die Kondensatorzelle 501 in dem in 1 dargestellten Kondensatormodul 500 enthalten. In der Ausführungsform sind drei Leistungshalbleitermodule 300 und vier Kondensatorzellen 501 angeordnet.
Der kanalbildende Körper 400 umfasst eine Modulöffnung 403, in die das Leistungshalbleitermodul 300 eingesetzt ist, und eine Kondensatoröffnung 404, in die die Kondensatorzelle 501 eingesetzt ist. Eine Modulöffnung 403 ist an einem Leistungshalbleitermodul 300 vorgesehen. Eine Kondensatoröffnung 404 ist in Bezug auf mehrere Kondensatorzellen 501 vorgesehen. Es können jedoch mehrere Kondensatoröffnungen 404 vorgesehen sein.
Der kanalbildende Körper 400 umfasst einen Modulspeicher 405 zum Aufnehmen des Leistungshalbleitermoduls 300 und einen Kondensatorspeicher 406 zum Aufnehmen der Kondensatorzelle 501. Die Modulöffnung 403 ist mit dem Modulspeicher 405 verbunden. Die Kondensatoröffnung 404 ist mit dem Kondensatorspeicher 406 verbunden. Der kanalbildende Körper 400 fungiert als ein Gehäuse, das den Modulspeicher 405 zum Aufnehmen des Leistungshalbleitermoduls 300 und die Modulöffnung 403 zum Verbinden mit dem Modulspeicher 405 umfasst. Der kanalbildende Körper 400 fungiert als ein Gehäuse, das den Modulspeicher zum Aufnehmen des Leistungshalbleitermoduls 300 und die Modulöffnung 403 zum Verbinden mit dem Modulspeicher umfasst.
Ein Kältemittel, das aus dem Kältemitteleinlass/-auslass 402 eingeleitet wird, fließt in den kanalbildenden Körper 400 und der kanalbildende Körper 400 kühlt das Leistungshalbleitermodul 300 und die Kondensatorzelle 501, die in eine Öffnung eingesetzt sind, der in dem kanalbildenden Körper 400 vorgesehen ist.
Wie später unter Bezugnahme auf 4 beschrieben ist wie bei dem kanalbildenden Körper 400 eine Öffnung zum Einsetzen des Leistungshalbleitermoduls 300 und der Kondensatorzelle 501 in der positiven Gleichstromelektrodensammelschiene 700 und der negativen Gleichstromelektrodensammelschiene 701 ausgebildet. Das Leistungshalbleitermodul 300 wird aus einem Modulöffnungsabschnitt 703 eingesetzt. Die Kondensatorzelle 501 wird aus einem Kondensatoröffnungsabschnitt 704 eingesetzt.
2(c) ist eine perspektivische Ansicht, die einen Zustand veranschaulicht, in dem die positive Gleichstromelektrodensammelschiene 700 und die negative Gleichstromelektrodensammelschiene 701 in dem kanalbildenden Körper 400 montiert sind, wie es durch einen gestrichelten Pfeil in 2(b) angedeutet ist. Wie in 2(c) gezeigt sind die positive Gleichstromelektrodensammelschiene 700 und die negative Gleichstromelektrodensammelschiene 701 an dem kanalbildenden Körper 400 fixiert. Zu diesem Zeitpunkt stehen die Modulöffnungsabschnitte 703, die in der positiven Gleichstromelektrodensammelschiene 700 und der negativen Gleichstromelektrodensammelschiene 701 enthalten sind, über die Modulöffnung 403 des kanalbildenden Körpers 400 mit dem Modulspeicher 405 in Verbindung. Weiterhin stehen die Kondensatoröffnungsabschnitte 704, die in der positiven Gleichstromelektrodensammelschiene 700 und der negativen Gleichstromelektrodensammelschiene 701 enthalten sind, mit dem Kondensatorspeicher 406 über die Kondensatoröffnung 404 des kanalbildenden Körpers 400 in Verbindung.
Ferner ist der kanalbildende Körper 400 beispielsweise durch ein Harzmaterial ausgebildet und die positive Gleichstromelektrodensammelschiene 700 und die negative Gleichstromelektrodensammelschiene 701 können eingebettet und einstückig damit ausgebildet sein. Gleichzeitig kann, da keine anderen Materialien zum Fixieren der positiven Gleichstromelektrodensammelschiene 700 und der negativen Gleichstromelektrodensammelschiene 701 an dem kanalbildenden Körper 400 benötigt werden, eine Anzahl von Teilen reduziert werden. Ferner können durch einstückiges Ausbilden durch ein wärmeleitfähiges Material die positive Gleichstromelektrodensammelschiene 700 und die negative Gleichstromelektrodensammelschiene 701 effektiv gekühlt werden.
2(d) ist eine Explosionsschnittansicht des Leistungsumsetzers 299, die dem in 2(b) dargestellten Zustand entspricht. Eine Wechselstromsammelschiene 720, die in 2(b) nicht dargestellt ist, ist in 2(d) ebenfalls dargestellt. Die Wechselstromsammelschiene 720 ist über den kanalbildenden Körper 400 hinweg gegenüber der positiven Gleichstromelektrodensammelschiene 700 und der negativen Gleichstromelektrodensammelschiene 701 angeordnet. Weiterhin enthält der kanalbildende Körper 400 eine zweite Modulöffnung 407, die mit dem Modulspeicher 405 verbindet. Die zweite Modulöffnung 407 ist gegenüber der Modulöffnung 403 ausgebildet. Der Wechselstromanschluss 320D des Leistungshalbleitermoduls 300 ist durch die zweite Öffnung 407 mit der Wechselstromsammelschiene 720 verbunden.
Die Modulöffnung 403 und die Kondensatoröffnung 404 sind auf einer Oberfläche des kanalbildenden Körpers 400 ausgebildet. Wie in 2(d) gezeigt sind die Modulöffnung 403 und die Kondensatoröffnung 404 auf einer oberen Oberfläche des kanalbildenden Körpers 400 ausgebildet. Hier wird eine virtuelle Ebene 410 definiert, die eine Ebene ist, die mit der oberen Oberfläche des kanalbildenden Körpers 400 übereinstimmt, in der die Modulöffnung 403 und die Kondensatoröffnung 404 ausgebildet sind. Der kanalbildende Körper 400 umfasst eine Seitenwandfläche 411, die mit der oberen Oberfläche verbunden ist, die mit der virtuellen Ebene 410 übereinstimmt. Die Seitenwandfläche 411 ist gegenüber dem Modulspeicher 405 und dem Kondensatorspeicher 406 ausgebildet.
2(e) ist eine Schnittansicht, die einen Zustand anzeigt, in dem der Leistungsumsetzer 299, der in 2(d) dargestellt ist, montiert ist.
Die positive Gleichstromelektrodensammelschiene 700 und die negative Gleichstromelektrodensammelschiene 701 gemäß der Ausführungsform umfassen einen breiten ebenen Abschnitt 707 entlang der virtuellen Ebene 410 und einen Erweiterungsabschnitt 708, der aus dem ebenen Abschnitt 707 abbiegt und sich nach unten erstreckt (siehe 4(a)). Der Erweiterungsabschnitt 708 ist entlang der Seitenwandfläche 411 des kanalbildenden Körpers 400 über der virtuellen Ebene 410 angeordnet.
Ferner sind die Modulöffnungsabschnitte 703, die in der positiven Gleichstromelektrodensammelschiene 700 und der negativen Gleichstromelektrodensammelschiene 701 ausgebildet sind, so angeordnet, dass sie mit der Modulöffnung 403 überlappen, die auf dem kanalbildenden Körper 400 ausgebildet ist. In ähnlicher Weise ist der Kondensatoröffnungsabschnitt 704 so angeordnet, dass er mit der Kondensatoröffnung 404 überlappt. Als Ergebnis kann das Leistungshalbleitermodul 300 sogar in einem Zustand, in dem die positive Gleichstromelektrodensammelschiene 700 und die negative Gleichstromelektrodensammelschiene 701 an dem kanalbildenden Körper 400 befestigt sind, über den Modulöffnungsabschnitt 703 in dem Modulspeicher 405 aufgenommen werden. Ähnlich kann die Kondensatorzelle 501 über den Kondensatoröffnungsabschnitt 704 in dem Kondensatorspeicher 406 aufgenommen werden.
Ferner ist ein Sammelschienenabdichtungsharz 702, das die positive Gleichstromelektrodensammelschiene 700 und die negative Gleichstromelektrodensammelschiene 701 abdichtet, in 2(e) dargestellt. Ein Sammelschienenabdichtungsharz 721, das die Wechselstromsammelschiene 720 abdichtet, ist ebenfalls dargestellt.
Das Sammelschienenabdichtungsharz 702 gewährleistet die Isolierung zwischen der positiven Gleichstromelektrodensammelschiene 700 und der negativen Gleichstromelektrodensammelschiene 701. In dem Sammelschienenabdichtungsharz 702 sind die positiven Gleichstromelektrodensammelschiene 700 und die negativen Gleichstromelektrodensammelschiene 701 integriert.
Ferner kann das Sammelschienenabdichtungsharz 702 als ein mit dem kanalbildenden Körper 400 integriertes Element ausgebildet sein. In diesem Fall ist es nicht notwendig, ein Element zur Wärmeableitung oder ein Element zum Fixieren zwischen dem Sammelschienenabdichtungsharz 702 und dem kanalbildenden Körper 400 anzuordnen. Daher kann die Wärme in der positiven Gleichstromelektrodensammelschiene 700 und der negativen Gleichstromelektrodensammelschiene 701 effizient auf ein Kältemittel übertragen werden, das in dem kanalbildenden Körper 400 fließt. Zusätzlich kann durch Reduzieren einer Anzahl von Teilen die Montierbarkeit verbessert werden und die Kosten können reduziert werden.
Weiterhin beschreibt wie bei dem Sammelschienenabdichtungsharz 702 das Dichtungsharz 721, das eine Wechselstromsammelschiene abdichtet, das Leistungshalbleitermodul 300 unter Bezugnahme auf 3.
3(a) ist eine perspektivische Ansicht des Erscheinungsbilds des Leistungshalbleitermoduls 300. Das gesamte Leistungshalbleitermodul 300 ist wasserdicht, da es von einem wasserdicht beschichteten Dichtungskörper 302 bedeckt ist. Mehrere IGBTs und Dioden, die eine Leistungshalbleitervorrichtung sind, sind in das Leistungshalbleitermodul 300 integriert. Eine Rippe 305 ist von dem wasserdicht beschichteten Dichtungskörper 302 freigelegt und kühlt die Leistungshalbleitervorrichtung ab.
Das Leistungshalbleitermodul 300 ist ein flaches Modul und die Rippen 305 sind auf zwei Hauptflächen ausgebildet. Der Anschluss auf positiver Elektrodenseite 315D und der Anschluss auf negativer Elektrodenseite 319D, die elektrisch mit einer Leistungshalbleitervorrichtung verbunden sind, ragen aus einer oberen Oberfläche des Leistungshalbleitermoduls 300. Jeweils zwei der Anschlüsse auf positiver Elektrodenseite 315D und der Anschlüsse auf negativer Elektrodenseite 319D sind angeordnet. Die vier Anschlüsse sind derart in einer Reihe angeordnet, dass jede Anschlusshauptfläche davon auf der gleichen virtuellen Ebene angeordnet ist. Die Anschlüsse auf positiver Elektrodenseite 315D und die Anschlüsse auf negativer Elektrodenseite 319D sind abwechselnd angeordnet. Der Wechselstromanschluss 320D und die Signalverbindungsanschlüsse 327U und 327L ragen aus einer unteren Oberfläche des Leistungshalbleitermoduls 300, die eine Oberfläche auf einer Seite ist, die einer Seite gegenüberliegt, auf der der Anschluss auf positiver Elektrodenseite 315D und der Anschluss auf negativer Elektrodenseite 319D angeordnet sind.
Der Dichtungskörper 302 weist eine O-Ring-Nut 312 auf. Die O-Ring-Nut 312 ist so ausgebildet, dass sie einen Bereich umgibt, in dem der Anschluss auf positiver Elektrodenseite 315D und der Anschluss auf negativer Elektrodenseite 319D angeordnet sind. Die O-Ring-Nut 312 ist in der Modulöffnung 403 des kanalbildenden Körpers 400 in einem Zustand angeordnet, in dem ein O-Ring in die O-Ring-Nut 312 eingepasst ist, und fungiert somit als Positionierungselement des Leistungshalbleitermoduls 300.
Der Dichtungskörper 302 ist unter Verwendung eines Harzes, das beispielsweise auf Novolakepoxidharz, einem multifunktionellen Epoxidharz und einem Biphenylepoxidharz basiert, ausgebildet. Darüber hinaus nähert sich ein Wärmeausdehnungskoeffizient einem Koeffizienten eines Leiters, das Keramiken, Gel und Kautschuk einschließlich SiO2; Al2O3; AlN und BN enthalten sind. Als Ergebnis kann eine Differenz zwischen den Wärmeausdehnungskoeffizienten von Elementen verringert werden und eine thermische Belastung, die mit einer Temperaturerhöhung in der Nutzungsumgebung erzeugt wird, wird deutlich reduziert. Daher kann die Lebensdauer eines Leistungshalbleitermoduls verlängert werden.
3(b) ist eine perspektivische Explosionsansicht, die einen Prozess zum Montieren des Leistungshalbleitermoduls 300 anzeigt. In 3(b) ist der Dichtungskörper 302 nicht dargestellt. Das Leistungshalbleitermodul 300 umfasst ein Isolationsmaterial 333. Ein Verdrahtungsmuster das einstückig auf dem Isolationsmaterial 333 ausgebildet. Das Verdrahtungsmuster, das einstückig auf dem Isolationsmaterial 333 ausgebildet ist, ist mit dem Anschluss auf positiver Elektrodenseite 315D, dem Anschluss auf negativer Elektrodenseite 319D, dem Wechselstromanschluss 320 und den Signalverbindungsanschlüssen 327U und 3271 verbunden.
Ferner werden die IGBTS 328 und 330 und die Dioden 156 und 166 in dem Verdrahtungsmuster als Halbleitervorrichtung angeschlossen. Auf beiden Oberflächen der Halbleitervorrichtung wird eine Elektrode ausgebildet. Dann wird das auf dem Isolationsmaterial 333 einstückig ausgebildete Verdrahtungsmuster auf beiden Oberflächenseiten der Leistungshalbleitervorrichtung angeordnet. Mit anderen Worten wird die Leistungshalbleitervorrichtung mit einer Leiterplatte, die das Verdrahtungsmuster bildet, metallverbunden, so dass sie durch die Leiterplatte sandwichartig umschlossen ist.
Die Rippe 305 ist auf einer über das Isolationsmaterial 333 hinweg gegenüberliegenden Seite der Leistungshalbleitervorrichtung ausgebildet. Die Rippe 305 ist von dem Dichtungskörper 302 wie oben beschrieben freigelegt. Wärme, die von der Leistungshalbleitervorrichtung erzeugt wird, wird von der Rippe 305, die auf einer Oberfläche des Dichtungskörpers 302 ausgebildet ist, über das Isolationsmaterial 333 abgeführt.
Die Rippe 305 enthält ein elektrisch leitfähiges Material und ein wärmeleitfähiges Material. Beispielsweise können Cu, eine Cu-Legierung, ein Verbundmaterial wie Cu-C und Cu-CuO, Al, eine Al-Legierung oder ein Verbundmaterial wie AlSiC und Al-C verwendet werden. Beispielsweise kann ein metallisches gesintertes Material wie z. B. ein Weichlotmaterial auf Sn-Legierungs-Basis, ein Hartlotmaterial wie z. B. eine Al-Legierung/Cu-Legierung und Metall-Nanopartikel/Mikropartikel als ein Metallverbindungsmittel verwendet werden.
3(c) ist eine strukturelle Schaltungsansicht des Leistungshalbleitermoduls 300. Bezugszeichen in der Zeichnung entsprechen denjenigen in 3(a) und 3(b).
4(a) ist eine perspektivische Ansicht, die eine Struktur der positiven Gleichstromelektrodensammelschiene 700 und der negativen Gleichstromelektrodensammelschiene 701 darstellt. Die positive Gleichstromelektrodensammelschiene 700 und die negative Gleichstromelektrodensammelschiene 701 sind so angeordnet, dass miteinander laminiert sind. Die positive Gleichstromelektrodensammelschiene 700 und die negative Gleichstromelektrodensammelschiene 701 umfassen den Modulöffnungsabschnitt 703, den Kondensatoröffnungsabschnitt 704, den Modulverbindungsanschluss 705 und den Kondensatorverbindungsanschluss 706 auf einer breiten oberen Oberfläche. Drei Modulöffnungsabschnitte 703 sind entlang einer Längsrichtung einer Sammelschiene ausgebildet. Ein Kondensatoröffnungsabschnitt 704 ist benachbart zu den drei Modulöffnungsabschnitten 703 ausgebildet. Der Modulverbindungsanschluss 705 erhebt sich von einem Rand des Modulöffnungsabschnitts 703. Der Kondensatorverbindungsanschluss 706 erhebt sich von einem Rand des Kondensatoröffnungsabschnitts 704
Die positive Gleichstromelektrodensammelschiene 700 und die negative Gleichstromelektrodensammelschiene 701 umfassen den ebenen Abschnitt 707 und den Erweiterungsabschnitt 708. Der ebene Abschnitt 707 ist auf einer breiten oberen Oberfläche ausgebildet, auf der der Modulöffnungsabschnitt 703 und der Kondensatoröffnungsabschnitt 704 ausgebildet sind. Der Erweiterungsabschnitt 708 biegt sich und erstreckt sich in einer Richtung, die entgegengesetzt zu einer Vorstehungsrichtung des Modulverbindungsanschlusses 705 und des Kondensatorverbindungsanschlusses 706 ist, aus vier Seiten des ebenen Abschnitts 707. Der Erweiterungsabschnitt 708 gemäß der Ausführungsform weist eine quadratisch-zylindrische Form auf, die sich aus den vier Seiten des ebenen Abschnitts 707 erstreckt. Der ebene Abschnitt 707 erstreckt sich nach unten über eine virtuelle Ebene, die einer oberen Oberfläche des kanalbildenden Körpers 400 entspricht, und ist entlang des kanalbildenden Körpers 400 in einem Zustand, in dem die positive Gleichstromelektrodensammelschiene 700 und die negative Gleichstromelektrodensammelschiene 701 an dem kanalbildenden Körper 400 befestigt sind, ausgebildet.
4(b) ist eine obere Draufsicht auf die positive Gleichstromelektrodensammelschiene 700 und die negative Gleichstromelektrodensammelschiene 701. 4(c) ist eine Schnittansicht auf eine in 4(b) dargestellte Schnittfläche 4C. In der positiven Gleichstromelektrodensammelschiene 700 und der negativen Gleichstromelektrodensammelschiene 701 mit der oben beschriebenen Struktur wird das Leistungshalbleitermodul 300 durch den Modulöffnungsabschnitt 703 an dem kanalbildenden Körper 400 montiert und die Kondensatorzelle 501 durch den Kondensatoröffnungsabschnitt 704 an dem kanalbildenden Körper 400 montiert. Als Ergebnis kann eine Gehäusestruktur verwirklicht werden, in der die positive Gleichstromelektrodensammelschiene 700 bzw. die negative Gleichstromelektrodensammelschiene 701 und der kanalbildende Körper 400 ineinander integriert sind. Daher werden eine komplizierte Sammelschienenmontage und eine Wärmeableitungsplatte zum Kühlen einer Sammelschiene in dem Fall nicht benötigt und eine überlegene Montierbarkeit wird realisiert.
4(d) ist eine obere Draufsicht, die einen Induktivitätsverringerungseffekt der positiven Gleichstromelektrodensammelschiene 700 und negativen Gleichstromelektrodensammelschiene 701 beschreibt. Zur Erläuterung ist eine Schraffur auf die positive Gleichstromelektrodensammelschiene 700 aufgebracht. Ferner ist zur Erläuterung eine Drahtinduktivität 709 der positiven Gleichstromelektrodensammelschiene 700 schematisch dargestellt. Die positive Gleichstromelektrodensammelschiene 700 und die negative Gleichstromelektrodensammelschiene 701 bilden eine Hauptschaltung, in der das Leistungshalbleitermodul 300 und die Kondensatorzelle 501 elektrisch verbunden sind. Ein Transientenstrom 709 wird zwischen dem Leistungshalbleitermodul 300 und der Kondensatorzelle 501 ausgetauscht. Daher wird in der positiven Gleichstromelektrodensammelschiene 700 und der negativen Gleichstromelektrodensammelschiene 701 vorzugsweise die Drahtinduktivität reduziert, um eine Stoßspannung und Vorrichtungsverluste zu reduzieren.
In der positiven Gleichstromelektrodensammelschiene 700 gemäß der Ausführungsform sind Stromwege von der Kondensatorzelle 501 zu dem Leistungshalbleitermodul 300 parallel über den Kondensatoröffnungsabschnitt 704 und den Modulöffnungsabschnitt 703 ausgebildet. Daher ist in einem Leistungsumsetzer, in dem eine Gleichstromsammelschiene und ein Gehäuse integriert sind, ohne die Herstellbarkeit zu beeinträchtigen, eine parallele Schaltung der Drahtinduktivität 709 zwischen dem Leistungshalbleitermodul 300 und der Kondensatorzelle 501 ausgebildet und die Drahtinduktivität kann im Vergleich zu dem Fall verringert werden, in dem einer der Stromwege angeordnet ist. Weiterhin kann hinsichtlich der Drahtinduktivitätsvariation aufgrund einer Position, die mit der Kondensatorzelle 501 und dem Leistungshalbleitermodul 300 verbindet, die Variation zwischen den Vorrichtungen verringert werden.
Zweite Ausführungsform
5(a) ist eine obere Oberfläche, die eine Struktur einer positiven Gleichstromelektrodensammelschiene 700 und einer negativen Gleichstromelektrodensammelschiene 701 gemäß der zweiten Ausführungsform darstellt. Hauptsächlich unterscheidet sich eine Struktur der positiven Gleichstromelektrodensammelschiene 700 und der negativen Gleichstromelektrodensammelschiene 701 in einem Leistungsumsetzer gemäß dieser Ausführungsform von der Struktur gemäß der ersten Ausführungsform. Daher ist nur eine Struktur der positiven Gleichstromelektrodensammelschiene 700 und der negativen Gleichstromelektrodensammelschiene 701 beschrieben.
In der ersten Ausführungsform sind drei Modulöffnungsabschnitte 703 entlang einer Längsrichtung der positiven Gleichstromelektrodensammelschiene 700 und der negativen Gleichstromelektrodensammelschiene 701 angeordnet und ein Kondensatoröffnungsabschnitt 704 ist so ausgebildet, dass er die drei Modulöffnungsabschnitte 703 überquert. In der zweiten Ausführungsform sind zwei Kondensatoröffnungsabschnitte 704 vorgesehen. Der Kondensatoröffnungsabschnitt 704 ist zwischen den Modulöffnungsabschnitten 703 vorgesehen.
5(b) ist eine obere Draufsicht, die einen Induktivitätsverringerungseffekt der positiven Gleichstromelektrodensammelschiene 700 und der negativen Gleichstromelektrodensammelschiene 701 beschreibt. Zur Erläuterung ist eine Schraffur auf die positive Gleichstromelektrodensammelschiene 700 aufgetragen. Wie in 5(b) gezeigt wird ein geschlossener Stromkreis einer Drahtinduktivität 709 gebildet, indem der Modulöffnungsabschnitt 703 und der Kondensatoröffnungsabschnitt 704 umschlossen werden. Als Ergebnis wird eine parallele Schaltung, die einen Kondensator und ein Leistungshalbleitermodul verbindet, ausgebildet und die Drahtinduktivität kann effizient reduziert werden.
Dritte Ausführungsform
6 ist eine obere Draufsicht, die eine Struktur einer positiven Gleichstromelektrodensammelschiene 700 und einer negativen Gleichstromelektrodensammelschiene 701 gemäß einer dritten Ausführungsform darstellt.
Die positive Gleichstromelektrodensammelschiene 700 und die negative Gleichstromelektrodensammelschiene 701 gemäß der Ausführungsform haben eine Struktur wie die positive Gleichstromelektrodensammelschiene 700 und die negative Gleichstromelektrodensammelschiene 701 gemäß der ersten Ausführungsform und sind vertikal symmetrisch verbunden. Somit ist die Sammelschienenstruktur für den Leistungsumsetzer mit zwei Wechselrichterschaltungen geeignet. Der Leistungsumsetzer kann miniaturisiert werden und auch ein Drahtinduktivitäts-Verringerungseffekt kann durch Bilden einer parallelen Schaltung erhalten werden.
Vierte Ausführungsform
7 ist eine obere Draufsicht, die eine Struktur einer positiven Gleichstromelektrodensammelschiene 700 und einer negativen Gleichstromelektrodensammelschiene 701 gemäß einer vierten Ausführungsform darstellt.
Die positive Gleichstromelektrodensammelschiene 700 und die negative Gleichstromelektrodensammelschiene 701 gemäß der Ausführungsform weisen eine Struktur wie die positive Gleichstromelektrodensammelschiene 700 und die negative Gleichstromelektrodensammelschiene 701 gemäß der zweiten Ausführungsform auf und sind vertikal symmetrisch verbunden. Wie bei der dritten Ausführungsform ist eine solche Sammelschienenstruktur in dem Leistungsumsetzer mit zwei Wechselrichterschaltungen geeignet. Der Leistungsumsetzer kann miniaturisiert werden und ein Drahtinduktivitäts-Verringerungseffekt kann durch Bilden einer parallelen Schaltung erhalten werden.
Bezugszeichenliste

136: Batterie
138: Gleichstromverbinder
140: Wechselrichter
144: Wechselrichterschaltung
150: Reihenschaltung
153: Kollektorelektrode (Oberzweig)
154: Gateelektrode (Oberzweig)
155: Emitterelektrode für Signal (Oberzweig)
156: Diode (Oberzweig)
157: Positiver Elektrodenanschluss (P-Anschluss)
158: Negativer Elektrodenanschluss (N-Anschluss)
159: Wechselstromanschluss
163: Kollektorelektrode (Unterzweig)
164: Gateelektrode (Unterzweig)
165: Emitterelektrode für Signal (Unterzweig)
166: Diode (Unterzweig)
169: Zwischenelektrode
170: Controller
172: Steuerschaltung
174: Ansteuerschaltung
176: Signalleitung
180: Stromstärkesensor
182: Signalleitung
186: Wechselstromleistungsleitung (Wechselstromsammelschiene)
188: Wechselstromverbinder
192: Motorgenerator
299: Leistungsumsetzer
300: Leistungshalbleitermodul
302: Dichtungskörper
305: Rippe
312: O-Ring-Nut
314: Positiver Gleichstromelektrodenanschluss
315D: Anschluss auf positiver Elektrodenseite
316: Negativer Gleichstromelektrodenanschluss
319D: Anschluss auf negativer Elektrodenseite
320D: Wechselstromanschluss
327L: Signalverbindungsanschluss
327U: Signalverbindungsanschluss
328: IGBT (Oberzweig)
330: IGBT (Unterzweig)
333: Isolationsmaterial
400: Kanalbildender Körper
401: Kanalabdeckung
402: Kältemitteleinlass/-auslass
403: Modulöffnung
404: Kondensatoröffnung
405: Modulspeicher
406: Kondensatorspeicher
407: Zweite Modulöffnung
410: Virtuelle Ebene
411: Seitenwandfläche
500: Kondensatormodul
501: Kondensatorzelle
504: Kondensatoranschluss auf negativer Elektrodenseite
506: Kondensatoranschluss auf positiver Elektrodenseite
700: Positive Elektrodengleichstromsammelschiene
701: Negative Elektrodengleichstromsammelschiene
702: Sammelschienenabdichtungsharz
703: Modulöffnungsabschnitt
704: Kondensatoröffnungsabschnitt
705: Modulverbindungsanschluss
706: Kondensatorverbindungsanschluss
707: Ebener Abschnitt
708: Erweiterungsabschnitt
709: Drahtinduktivität
710: Transientenstrom
720: Wechselstromsammelschiene
721: Sammelschienenabdichtungsharz
900: Gehäuse
901: Gehäusedeckel

Claims

Leistungsumsetzer, der umfasst: ein Leistungshalbleitermodul, das dazu ausgelegt ist, eine Gleichstromleistung in eine Wechselstromleistung umzusetzen; einen Kondensator, der dazu ausgelegt ist, die Gleichstromleistung zu glätten; und eine Gleichstromsammelschiene, die dazu ausgelegt ist, die Gleichstromleistung zu übertragen, wobei die Gleichstromsammelschiene einen ersten Anschluss, der mit dem Leistungshalbleitermodul verbindet, und einen zweiten Anschluss, der mit dem Kondensator verbindet, umfasst und einen Modulöffnungsabschnitt, der zum Einsetzen des Leistungshalbleitermoduls ausgelegt ist, ausbildet, und die Gleichstromsammelschiene einen geschlossenen Stromkreis derart ausbildet, dass ein Gleichstrom, der zwischen dem ersten Anschluss und dem zweiten Anschluss fließt, zu einem äußeren Umfang des Modulöffnungsabschnitts fließt.
Leistungsumsetzer nach Anspruch 1, der umfasst: einen Modulspeicher, der dazu ausgelegt ist, das Leistungshalbleitermodul aufzunehmen; und ein Gehäuse, das eine Modulöffnung aufweist, die mit dem Modulspeicher verbunden ist, wobei die Gleichstromsammelschiene an dem Gehäuse so fixiert ist, dass der Öffnungsabschnitt der Gleichstromsammelschiene mit dem Modulspeicher über die Modulöffnung des Gehäuses in Verbindung steht.
Leistungsumsetzer nach Anspruch 2, wobei die Gleichstromsammelschiene durch ein Isolationselement abgedichtet ist und das Gehäuse mit dem Isolationselement, das die Leistungsumsetzer abdichtet, einstückig ausgebildet ist.
Leistungsumsetzer nach einem der Ansprüche 2 oder 3, wobei die Gleichstromsammelschiene so gebogen ist, dass sie eine virtuelle Ebene überquert, die einer Oberfläche des Gehäuses entspricht, auf der die Modulöffnung ausgebildet ist.
Leistungsumsetzer nach einem der Ansprüche 2 bis 4, der eine Wechselstromsammelschiene umfasst, die dazu ausgelegt ist, die Wechselstromleistung zu übertragen, wobei die Wechselstromsammelschiene über das Gehäuse hinweg auf einer Seite angeordnet ist, die einer Seite gegenüberliegt, auf der die Gleichstromsammelschiene angeordnet ist.
Leistungsumsetzer nach Anspruch 5, wobei die Wechselstromsammelschiene durch ein Isolationselement abgedichtet ist und das Gehäuse einstückig mit dem Isolationselement ausgebildet ist, das die Wechselstromsammelschiene abdichtet.
Leistungsumsetzer nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die Gleichstromsammelschiene einen Kondensatoröffnungsabschnitt umfasst, der zum Einsetzen des Kondensators ausgelegt ist, und der Kondensatoröffnungsabschnitt unabhängig von dem Öffnungsabschnitt ausgebildet ist.
Leistungsumsetzer nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die Gleichstromsammelschiene einen Kondensatoröffnungsabschnitt umfasst, der zum Einsetzen des Kondensators ausgelegt ist, und der Kondensatoröffnungsabschnitt mit dem Öffnungsabschnitt verbunden ist
Leistungsumsetzer nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei eine positive Elektrodensammelschiene und eine negative Elektrodensammelschiene in der Gleichstromsammelschiene laminiert sind