WO2015165568A1 - Hochstromschalter - Google Patents

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WO2015165568A1
WO2015165568A1 PCT/EP2015/000728 EP2015000728W WO2015165568A1 WO 2015165568 A1 WO2015165568 A1 WO 2015165568A1 EP 2015000728 W EP2015000728 W EP 2015000728W WO 2015165568 A1 WO2015165568 A1 WO 2015165568A1
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busbar
switch
current switch
semiconductor
circuit board
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PCT/EP2015/000728
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English (en)
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Wolfgang Ullermann
Peter Meckler
Manuel ENGEWALD
Matthias Schwarz
Ewald Schneider
Markus Miklis
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Ellenberger & Poensgen Gmbh
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    • H05K3/341—Surface mounted components
    • H05K3/3421—Leaded components

Definitions

  • the invention relates to a high-current switch.
  • high-current switch is meant in particular a controllable switch for transmitting and switching of electrical currents with a current between 50A and 300A.
  • the high current switch is preferably used in the automotive field, e.g. inside a commercial vehicle.
  • the high-current switch typically includes a high-current circuit board having a main body with thick-film conductor interlayers to which power semiconductor switches are electrically contacted. The thickness of these copper layers is up to 400 pm. The costs for producing such basic bodies are comparatively high.
  • the invention has for its object to provide a particularly suitable high-current switch, which is suitably inexpensive. This object is achieved by the features of claim 1. Advantageous developments and refinements are the subject of the dependent claims.
  • the high-current switch has a first busbar and a second busbar, which are in particular of a similar construction. In other words, the first and second busbars do not differ.
  • the first and the second busbar form a connection of the high-current switch to other components of a circuit.
  • the busbars for example, at one end terminals, openings, in particular holes, or the like.
  • the busbars are suitably self-supporting. In other words, the busbars are comparatively solid and / or rigid.
  • the busbars are not part of a printed circuit board and expediently not made by etching or partial removal of a conductive layer, such as a copper layer.
  • the busbars are produced as a stamped and bent part from a metal sheet or cut by laser cutting from a comparatively solid sheet.
  • the busbars are made of an electrically conductive material, such as copper or aluminum. Each of the busbars is intended and adapted to carry an electric current with a current intensity of in particular over 50 A, 100 A, 150 A, 200 A, 250 A and up to at least 300 A, 350 A, 400 A or 450 A, wherein the electrical voltage is suitably greater than or equal to 12 V, 24 V, 48 V and suitably less than 60 V.
  • the high current switch further comprises a first semiconductor switch, in particular a transistor.
  • the first semiconductor switch is a MOSFET or IGBT.
  • the first semiconductor switch has a first transmission connection, a second transmission connection and at least one control connection. By means of the control terminal of the first semiconductor switch can be controlled.
  • the first semiconductor switch By applying a comparatively low electrical voltage, it is possible to convert the first semiconductor switch from a conductive state to a non-conductive state or vice versa. In other words, in this way a comparatively low-resistance electrical connection between the first transmission port and the second transmission port made or canceled. Consequently, by means of applying the electrical voltage to the control connection, the electrical resistance between the first transmission connection and the second transmission connection is adjustable from a comparatively low-resistance, in particular less than 0.1 ⁇ , to a comparatively high electrical resistance, for example 1 kü.
  • the first semiconductor switch is expediently provided and set up so that an electrical voltage of 12 V, 24 V or 48 V is applied to its transmission connections.
  • the current carrying capacity of the first semiconductor switch that is, the maximum of the first Ubertragungsan gleich to the second Ubertragungsan gleich flowing electrical current, for example, has a current of at least 10 A, 20 A, 30 A, 40 A, 50 A, 00 A, 150 A, 200 A or 250 A and suitably up to 300 A, 350 A, 400 A up.
  • the first semiconductor switch is in particular an electrical or electronic component which realizes the function of a switch in the form of a semiconductor component.
  • the electrical current strength for which the bus bars are designed is the same electric current for which the first semiconductor switch is designed, or at least an integer multiple thereof.
  • the first transmission terminal of the first semiconductor switch is electrically contacted directly with the first bus bar, and the second transmission terminal of the first semiconductor switch is electrically contacted directly with the second bus bar.
  • the first semiconductor switch is connected in series with the first busbar and the second busbar, and the first busbar is electrically contacted to the second busbar by means of the first semiconductor switch.
  • direct electrical contacting means in particular that the respective components lie substantially directly against one another, and that no further electrically conductive components are present between these components, regardless of their respective electrical resistance.
  • the components are soldered or welded, for example.
  • the first transmission connection to the first busbar and the second transmission connection to the second busbar are welded or the respective components are soldered to one another.
  • the first semiconductor ter arranged spatially between the two busbars, so that the high-current switch is constructed substantially in layers.
  • a current flow from the first busbar to the second busbar can be set, thus enabling or inhibiting a current flow. Consequently, by means of the high-current switch, an electric current can be switched.
  • the electric current in this case has an electrical voltage of in particular more than 10 V and is for example equal to 12 V, 24 V, 48 V and expediently less than 60 V.
  • the electrical current is preferably more than 10 A, 25 A, 50 A, 75 A. , 100 A, 125 A, 175 A, 250 A, 300 A, 400 A or 500 A.
  • the high-current switch is preferably part of a motor vehicle, in particular a commercial vehicle, such as a truck, a bus or a construction vehicle.
  • the motor vehicle is an aircraft, a boat, a yacht, a ship or a forklift vehicle, such as an aircraft. a forklift.
  • the high current switch is used to switch a circuit of such a vehicle.
  • the high-current switch is used for the controlled operation of a starter, or other ancillary equipment such. B. an air conditioner.
  • the high current switch is used to operate a main drive or as the main switch of a battery.
  • the first semiconductor switch Due to the first semiconductor switch no mechanically moving parts are required for the operation of the high-current switch, which could, for example, snag or merge with each other, or lose their function due to a mechanical overload, for example due to vibration. Because of the direct electrical contacting of the first semiconductor switch with the busbars no circuit board is required, the current carrying capacity of the current corresponds to the means of the high-current switch electrical current.
  • the high-current switch has no printed circuit board in thick copper technology. In other words, the high current switch is thick copper intermediate layerless.
  • the first, preferably also the second busbar is independent of any printed circuit board present.
  • the cross section of the respective busbar can be chosen comparatively large, which leads to a comparatively low heating of the components carrying the electrical current during operation of the high-current switch. Consequently, no active cooling of the high-current switch is required, which reduces both the manufacturing costs and the operating costs.
  • the high-current switch is free from active cooling.
  • passive cooling elements are connected to the first semiconductor switch and this is thermally coupled to the passive cooling element.
  • the high current switch has at least one further semiconductor switch which is connected in parallel to the first semiconductor.
  • the further semiconductor switch is also electrically contacted with the first and the second busbar.
  • the further semiconductor switch likewise has a first and a second transmission connection and a control connection, wherein the first transmission connection of the further semiconductor switch is suitably electrically contacted directly to the first busbar and the second transmission connection is suitably directly connected to the second busbar.
  • the transmission connections are soldered to the respective busbar.
  • the control terminal of the further semiconductor switch is electrically connected to the control terminal of the first semiconductor switch, and in particular the two control terminals are short-circuited.
  • both semiconductor switches of the high-current switch are always in the conducting state or in the non-conducting state.
  • the further semiconductor switch is identical in construction to the first semiconductor switch, which reduces the storage in the production and favors the power distribution.
  • the high current switch comprises a number of further semiconductor switches, each connected in parallel with each other and parallel to the first semiconductor switch.
  • the number of further semiconductor switches is between four and nine, so that the number of semiconductor switches of the high-current switch is between five and ten.
  • all further semiconductor switches, which are connected in parallel to the first semiconductor switch are also electrically contacted directly to the respective busbar.
  • the busbar is a stamped and bent part, which is cuboid-shaped or at least has a cuboid-shaped section, which is referred to below as a supporting body.
  • the busbar is expediently configured in one piece, so that further components, if they are present, are integrally formed on the respective carrier body.
  • the first semiconductor is electrically directly contacted with the parallelepiped-shaped supporting body in this case or a contact point formed on it, and preferably in direct mechanical contact therewith.
  • the cuboid shape in this case has, in particular, a width and a height which is in each case greater than 1 mm, and expediently the length of the busbar is greater than 10 mm, wherein, during operation of the high-current switch, the electric current flows in particular in the longitudinal direction, that is to say in one direction. which is parallel to the linear expansion.
  • the length is less than 20 cm, 15 cm, 10 cm, 5 cm and / or the width and / or the height is less than 20 mm, 15 mm, 10 mm, 5 mm.
  • the cross section of the busbar or of the carrier body perpendicular to the flow direction of the electrical current is greater than 1 mm 2 , 2 mm 2 , 5 mm 2 , 10 mm 2 , 100 mm 2 or 200 mm 2 and, for example, less than 3000 mm 2 , 2000 mm 2 or 1000 mm 2 .
  • a comparatively high current-carrying capacity and, on the other hand, comparatively compact dimensions of the high-current switch are realized.
  • the busbars are made of copper, a copper alloy or aluminum.
  • the busbars are nickel plated, tinned or silver plated.
  • the first semiconductor is at the free end of each Busbar contacted with these. If a further semiconductor is present, the respective contact points are hereby spaced from this free end and preferably likewise from the remaining free end.
  • each bus bar has at one of the ends a connection for a cable or a cable lug, wherein the cross section of the bus bars is reduced with increasing distance to the terminal.
  • each busbar is configured in a substantially staircase shape, wherein the contact point with one of the semiconductor switches is located at each stage.
  • the busbars are configured substantially triangular, with one of the apex of the triangular shape has the greatest distance from the terminal.
  • each busbar is formed by means of a plate-shaped stamped bent part, which is designed, for example, circular.
  • the two plate-shaped stamped and bent parts are arranged parallel to one another and are preferably spaced apart from one another in such a way that the projections of the stamped and bent parts overlap one another on a plane parallel to these.
  • the thickness of the plates that is to say the direction of expansion perpendicular to the arrangement direction, is in particular greater than 1 mm, 2 mm, 5 mm and expediently less than 10 cm, 5 cm or 2 cm.
  • Between the two stamped and bent parts of the first semiconductor switch is arranged. Especially the first semiconductor switch is located locally between the two stamped and bent parts.
  • the plates are circular and the semiconductor switches concentric with these, preferably arranged in a star shape.
  • a connection is formed on the plates on the side facing the first semiconductor switch, for example in the form of a cylinder.
  • the cylinder has a number of grooves or clamps for attaching an electrical cable. For example, an external thread is introduced into the lateral surface of the cylinder. In this way, a comparatively compact and robust high-current switch is realized, wherein the or the semiconductor switch is protected by the busbar against any damage.
  • the first semiconductor switch and the one or more other semiconductor switches if they are present, attached to the first busbar.
  • the first semiconductor switch is also attached to the second busbar. If further semiconductor switches are present, they are also fastened in particular to the second busbar.
  • the following statements with respect to the semiconductor switch or with respect to the first busbar are also realized in a preferred embodiment of the invention with respect to the second busbar.
  • the first semiconductor switch is arranged between the first and the second busbar, so that the composite of the first busbar, the first semiconductor and the second busbar is stacked like a stack.
  • the first semiconductor is secured comparatively secure against detachment from the busbars.
  • the first semiconductor as well as any further semiconductors are fastened to the busbars like a sill. This allows a comparatively simple replacement in case of damage to the semiconductor or semiconductors. Due to the attachment of the first semiconductor to at least the first busbars, no further components are required for determining the position of the first semiconductor and fixing it with respect to the first busbar, which leads to reduced manufacturing costs.
  • the attachment to the first busbar is effected by means of the electrical contact, so that no further work step is required, which shortens the production time.
  • the electrical contacting of the first semiconductor with the first busbar is comparatively less loaded, since no relative movement can occur due to different attachment points between the two components.
  • a comparatively compact high-current switch is realized in this way.
  • the attachment by means of soldering or welding.
  • control terminal is attached to a circuit board, which is preferably carried out self-supporting.
  • the printed circuit board has a conductor track which is contacted directly electrically with the control terminal of the first semiconductor. In this way, a control of the first semiconductor switch is facilitated.
  • the circuit board is equipped in a first step with electrical and / or electronic components, for example in SMD technology.
  • the first semiconductor switch is connected to the circuit board.
  • the first semiconductor switch is electrically contacted directly with the first and the second busbar. In this way, it is possible to manufacture the circuit board independently of the bus bars, which shortens the production time. In addition, an independent review of the first semiconductor switch and its control electronics is possible.
  • the first bus bar has a contact point which is in direct mechanical contact with the first transfer terminal of the first semiconductor.
  • the first transmission connection is soldered or welded to the contact point.
  • the contact point is aligned with the printed circuit board, so that a substantially lent flat surface is created.
  • the first semiconductor switch is positioned along this surface, which facilitates assembly.
  • the first busbar is substantially over the entire surface of the circuit board, which leads to a comparatively stable position of the first busbar.
  • the first bus bar on the support body which is spaced from the circuit board.
  • the support body comprises a connection or a connection point for an electrical cable or a conduit.
  • this point is designed as an opening for fastening a cable lug by means of a threaded bolt. Due to the fact that it is possible to manufacture the printed circuit board comparatively compactly. In addition, it is possible to essentially equip the space provided completely by the printed circuit board with electrical and / or electronic components, since an influence due to the electric current conducted by means of the busbar is substantially precluded.
  • the contact point is integrally formed on the support body, if it is present.
  • the contact point is designed for example L-shaped, wherein one of the legs rests against the circuit board. With the contact point of the first semiconductor switch is preferably contacted directly electrically. In this way, the electrical contact point is comparatively close to the circuit board and thus comparatively well protected.
  • the first busbar and more preferably also the second busbar, attached to the circuit board. Consequently, the position of the first busbar with respect to the first semiconductor switch is stabilized by means of the printed circuit board, so that the electrical contact between the first transmission terminal and the first busbar is comparatively slightly loaded during operation of the high-current switch and any possible vibration.
  • the first busbar is soldered to the circuit board or bolted to it.
  • the busbar on pin-like projections or in particular resiliently configured pins, which are positively and / or positively positioned in corresponding openings of the circuit board.
  • the bus bar on the surface of the printed circuit board positive. oniert and pressed in a further step against this until the extensions or pins are inserted to a desired level in the respective openings.
  • the extensions are created by means of beads.
  • the first bus bar is positioned on the same side of the circuit board as the first semiconductor. In this way, by means of the remaining side of the printed circuit board, a bearing surface is provided for fastening the printed circuit board, for example within a housing. Also, an assembly of the first busbar and the first semiconductor switch is simplified and also a height comparatively low.
  • the printed circuit board is positioned substantially between the first semiconductor switch and the first bus bar. In this way, an influence on any conductive strip contacted with the control connection, which is located in particular on the side of the first semiconductor switch, is substantially excluded.
  • the second busbar is positioned on the side of the printed circuit board on which the first busbar is likewise located.
  • the attachment of the first and the second busbar substantially in one step allows.
  • the printed circuit board is arranged between the first busbar and the second busbar. In this way, a short circuit or an electrical flashover between the first and the second busbar is prevented by means of the printed circuit board.
  • the structure of the second busbar is substantially equal to the first busbar.
  • the second busbar also or alternatively includes the contact point, which is arranged in a recess of the circuit board, and / or the second busbar is secured by means of beads on the circuit board.
  • the control terminal is electrically contacted with a conductor track of a printed circuit board, to which the first semiconductor switch is attached.
  • the printed circuit board is simply plugged onto the first semiconductor switch or the printed conductor is part of a foil cable, which essentially fulfills no supporting function.
  • a foil cable or a such printed circuit board is arranged substantially rotated to a bDene inside which lie the first and the second busbar.
  • the control terminal of the first semiconductor switch with a cable, a wire or an electrical line is contacted directly electrically.
  • the line is soldered to the control terminal of the first semiconductor switch. If further semiconductor switches are present, their respective control connection is expediently also electrically contacted with the same line.
  • no circuit board is required to create the high-current switch, which reduces costs.
  • an exchange of the first semiconductor switch is comparatively easy, and also the space requirement of the high-current switch is reduced.
  • FIG. 1 is a perspective view of a first embodiment of a high-current switch with cuboid busbars
  • FIG. 2 perspectively another embodiment of the high-current switch
  • FIG. 3 in perspective a third embodiment of the high-current switch
  • FIG. 4 shows in perspective another embodiment of the high-current switch with cylindrical busbars
  • FIG. 6 is a plan view of a first semiconductor switch, which is contacted with a further embodiment of the first busbar,
  • FIG. 7 in perspective, the first busbar according to FIG. 6 and a second
  • FIG. 8 in perspective another embodiment of the high-current switch with the busbars of FIG. 7, and
  • FIG. 9 is a perspective view of another embodiment of the high-current switch with the busbars according to FIG. 7.
  • a first embodiment of a high-current switch 2 is shown in perspective.
  • the high current switch 2 has a first bus bar 4 and a second bus bar 6, which are similar.
  • the first busbar 4 and the second busbar 6 do not differ.
  • the first busbar 4 consists of a cuboid stamped bent part of a tinned copper.
  • the height 8, ie the thickness of the first busbar 4 is 3 mm, the width 10 is at least 3 mm and the length 12, ie the extension of the first busbar 4 along a longitudinal direction 14, is 50 mm.
  • the first busbar 4 and the second busbar 6 are arranged parallel to the longitudinal direction 14 and in the direction of the width 10 spaced from each other.
  • the high-current switch 2 furthermore has a first semiconductor switch 16 and a further semiconductor switch 18 which are each designed as a MOSFET and are likewise similar.
  • each semiconductor switch 16, 18 has a first transfer port 20 and a second transfer port 22, which are each designed cap or pot-like.
  • a center piece 24 made of a semiconductor material is arranged in each case.
  • the center piece 24 further has a control terminal 26, by means of which the electrical conductivity of the respective semiconductor switch 16, 18 can be adjusted.
  • an electrical line 28 is soldered, so contacted electrically directly to the control terminal 26.
  • the electrical line 28 is electrically connected to an electronic not shown here and is applied during operation of the high-current switch 2 with a control signal which is an electrical voltage.
  • Each first transmission terminal 20 of the two semiconductor switches 16, 18 is soldered to the first bus bar 4, wherein the two semiconductor switches 16, 18 are spaced apart in the longitudinal direction 14.
  • the first transmission terminals 20 are located on the entire surface of the first busbar 4.
  • the second transmission terminals 22 are attached to the second bus bar 6 and thus electrically contacted with this.
  • the first semiconductor switch 16 is located at the free end of the first and the second busbar 4, 6, that is, in an end region in the longitudinal direction 14 of the two busbars 4, 6.
  • the high-current switch 2 is part of a vehicle electrical system of a motor vehicle, by means of the high-current switch 2, an air conditioner on or off.
  • an electrical voltage of 24 V is applied between the first busbar 4 and the second busbar 6. If no electrical voltage supplied by the electronics, not shown, is applied to the electrical line 28, both the first semiconductor switch 16 and the further semiconductor switch 18 are in a non-conductive state. In other words, no electric current flows from the first bus bar 4 to the second bus bar 6.
  • both the first semiconductor switch 16 and the further semiconductor switch 18 are brought into the conductive state.
  • an electric current having a current of 280 A flows from the first bus bar 4 via the semiconductor switches 16, 18 to the second bus bar 6 and the air conditioning system of the commercial vehicle is in operation. Due to the parallel connection of the two semiconductor switches 16, 18 in this case flows through each of the semiconductor switches 16, 18 only a current with a current of substantially 140 A.
  • a further embodiment of the high-current switch 2 is shown, wherein the two busbars 4, 6 correspond to those shown in the previous example.
  • the semiconductor switches 16, 18 and their attachment and electrical contact with the two busbars 4, 6 corresponds to those of the previous embodiment.
  • Only the control terminal 26 is modified. Instead of being substantially punctiform, the control terminal 26 is an L-shaped bent conductor.
  • the control terminal 26 of the first semiconductor switch 16 is electrically contacted to a first interconnect 30 and the control terminal 26 of the further semiconductor switch 18 to a second interconnect 32 of a printed circuit board 34.
  • the first conductor 30 is opposite the second conductor 32 electrically isolated, so that the two semiconductor switches 16, 18 can be controlled independently.
  • the printed circuit board 34 is arranged at a distance from the two busbars 4, 6, wherein the second busbar 6 is located between the printed circuit board 34 and the first busbar 4. Also, the orientation of the circuit board 34 is perpendicular to the plane within which the two bus bars 4, 6 are arranged. In this way, a comparatively simple inspection of the individual components of the high-current switch 2 is made possible.
  • a further embodiment of the high-current switch 2 is also shown in perspective.
  • the design of the two busbars 4, 6 as a stamped and bent part and their dimensions corresponds to the already known. Only the material from which the two busbars 4, 6 are made, is modified to aluminum. Further, the positioning of the two mutually parallel to each other in the longitudinal direction 14 busbars 4, 6 is changed.
  • the second busbar 6 is offset relative to the first busbar 4 in a first direction 36 parallel to the height 8.
  • the first semiconductor switch 16 and two further semiconductor switch 18 is positioned, wherein the respective pot-like transmission terminals 20, 22 with the respective bottom of the pot on the associated busbar 4, 6 abut the entire surface.
  • the semiconductor switches 16, 18 are flush with the two busbars 4, 6 and are welded to the respective busbars 4, 6.
  • the semiconductor switches 16, 18 correspond to those shown in FIG. Namely, the control terminals 26 are not L-shaped but realized only by means of an unbent wire to which the electric wire 28 is soldered. Due to the use of three semiconductor switches 16, 18, the electrical current flowing through each of the semiconductor switches 16, 18 is reduced to a current of less than 100 A, which increases the life the semiconductor switch 16, 18 increases and reduces the thermal load and the heating of the environment of the high-current switch 2.
  • the high-current switch 2 has the first semiconductor switch 16 and two further semiconductor switches 18 which, with the exception of the design of the control terminal 26, correspond to the semiconductor switches 16, 18 shown in FIG.
  • the control terminals 26 and the contact with the electrical line 28 correspond to the embodiments shown in FIG. 1.
  • the first busbar 4 and the second busbar 6 are each plate-like executed as a round disc and made by punching a sheet.
  • the thickness 38 of the two similar busbars 4, 6 is 2 mm.
  • the two busbars 4, 6 are arranged parallel to one another, wherein the semiconductor switches 16, 18 are positioned between the busbars 4, 6.
  • the semiconductor switches 16, 18 are arranged in a star shape and rotationally symmetrical with respect to a straight line defined by the two centers of the circular busbars 4, 6.
  • a cylindrical connection 40 is formed concentrically with the respective busbar 4, 6.
  • Each terminal 40 has an unillustrated external thread for attachment.
  • the connections 40 consist of the material of the busbars 4, 6, so that an electric current can flow via one of the connections 40 to the first busbar 4, from there via the parallel-connected semiconductor switches 16, 18 to the second busbar 6, and the remaining connection 40 if the semiconductor switches 16, 18 are suitably controlled via the control terminals 26.
  • FIG. 5 shows a printed circuit board 42 of a further embodiment of the high-current switch 2, with eight square second recesses 44, eight rectangular first recesses 46 and a number of round openings 48.
  • the openings 48 By means of the openings 48 a rectangular shape is formed, within which the mutually parallel second recesses 44 and first recesses 46 are arranged.
  • the recesses 44, 46 extend through the printed circuit board 42.
  • the first semiconductor switch 16 and the first bus bar 4 is shown in a plan view in a plan view.
  • the first busbar 4 in this case has eight cuboid contact points 50, which are integrally formed on a support body 52 (FIG. 7). At one of the contact points 50, the first transmission terminal 20 of the first semiconductor switch 16 is soldered in the form of five pins.
  • the control terminal 26, which is likewise formed by means of a pin, is electrically contacted to a conductor track of the printed circuit board 42 in the assembled state (FIG. 8).
  • the second transmission terminal 22 of the first semiconductor switch 16 is created by means of a square connection plate whose dimension is smaller than that of the second recess 44 of the circuit board 42.
  • FIG. 7 shows the first busbar 4 and the second busbar 6 in accordance with their mounting position of the high-current switch 2 shown in FIG.
  • Each of the busbars 4, 6 comprises the support body 52, which extends in the longitudinal direction 14.
  • eight parallelepiped contact points 50 are integrally formed on the support body 52 of the first busbar 4, whose respective dimensions correspond to those of the first recess 46.
  • eight contact points 50 are also formed, which are designed to be larger compared to those of the first bus bar 4.
  • the dimensions of the contact points 50 of the second bus bar 6 are smaller than those of the second recesses 44.
  • each extension 52 is formed with seven extensions 54 thickened free end, which are directed away from the other busbar 4, 6 away.
  • the high-current switch 2 is shown with the components shown in Fig. 5-7.
  • the high current switch 2 comprises the first semiconductor switch 16 and seven further semiconductor switches 18, which are identical in construction to the first semiconductor switch 16.
  • Each semiconductor switch 16, 18 abuts the printed circuit board 42 and is attached thereto.
  • the contact points 50 of the second bus bar 6 are positioned and soldered to the respective second transmission terminal 22.
  • Within the first recesses 46 are the contact points 50 of the first bus bar 4, to which each of the first transmission terminal 20 of the semiconductor switches 16, 18 is soldered.
  • the printed circuit board 42 is located between the semiconductor switches 16, 18 and the support members 52 of the two busbars 4, 6, which rest against the entire surface of the circuit board. Within the openings 48, the beads 56 of the busbars 4, 6 are arranged non-positively and positively, so that the busbars 4, 6 are fixed to the circuit board 42.
  • Each support body 52 has at one of the free ends a round opening 58, within which in each case a threaded bolt for mounting a cable lug is partially arranged in the assembled state. In this case, the two openings 58 are located at opposite ends in the longitudinal direction of the high-current switch. 2
  • a further embodiment of the high-current switch 2 is shown in perspective, which corresponds with the exception of the design of the first busbar 4 of the embodiment shown in Fig. 8.
  • this first busbar 4 includes the support body 52 which bears against the printed circuit board 42.
  • the circuit board 42 is located between the first bus bar 4 and the second bus bar 6, so that the support body 52 is positioned on the side of the semiconductor switches 16, 18.
  • the extensions 54 are also integrally formed with the beads 56, which protrude into the corresponding opening 48.

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Hochstromschalter (2), insbesondere eines Kraftfahrzeugs, mit einer ersten Stromschiene (4) und mit einer zweiten Stromschiene (6) sowie mit einem ersten Halbleiterschalter (16), der einen Steueranschluss (26) sowie einen ersten Übertragungsanschluss (20) als auch einen zweiten Übertragungsanschluss (22) aufweist. Der erste Übertragungsanschluss (20) ist direkt mit der ersten Stromschiene (4) und der zweite Übertragungsanschluss (22) direkt mit der zweiten Stromschiene (6) elektrisch kontaktiert.

Description

Beschreibung
Hochstromschalter
Die Erfindung betrifft einen Hochstromschalter. Unter Hochstromschalter wird insbesondere ein ansteuerbarer Schalter zum Übertragen und Schalten von elektrischen Strömen mit einer Stromstärke zwischen 50A und 300A verstanden. Der Hochstromschalter wird vorzugsweise im Kraftfahrzeugbereich eingesetzt, z.B. innerhalb eines Nutzfahrzeugs.
Nutzfahrzeuge, z. B. Kühllaster, weisen elektrisch betriebene Nebenaggregate auf, wie insbesondere eine Kühlanlage oder Hebebühnen. Für den Betrieb ist daher ein Schalten des das jeweilige Aggregat versorgenden Stromkreises erforderlich, was üblicherweise mittels eines Hochstromschalters erfolgt. Das Bordnetz von Nutzfahrzeugen weist eine elektrische Spannung von 24 V auf. Um auch vergleichsweise leistungsstarke Nebenaggregate zu versorgen, ist es daher erforderlich, Ströme mit einer vergleichsweise großen Stromstärke zu schalten. Daher um- fasst der Hochstromschalter üblicherweise eine Hochstromleiterplatte, die einen Grundkörper mit Leiterzwischenschichten in Dickkupfertechnik aufweisen, mit denen Leistungshalbleiterschalter elektrisch kontaktiert sind. Die Dicke dieser Kupferschichten beträgt bis zu 400 pm. Die Kosten zur Herstellung derartiger Grundkörper sind vergleichsweise hoch.
Aus der EP 0 590 643 B1 ist eine Hochstromleiterplattenanordnung bekannt, die eine Leiterplatte sowie eine Sammelschiene aufweist, die von der Leiterplatte beabstandet ist. Mittels der Sammelschiene erfolgt die Bestromung von Befestigungselementen der Leiterplatte.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen besonders geeigneten Hochstromschalter anzugeben, der geeigneterweise kostengünstig ist. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestaltungen sind Gegenstand der Unteransprüche.
Der Hochstromschalter weist eine erste Stromschiene und eine zweite Stromschiene auf, die insbesondere gleichartig aufgebaut sind. Mit anderen Worten unterscheiden sich die erste und die zweite Stromschiene nicht. Die erste und die zweite Stromschiene bilden einen Anschluss des Hochstromschalters an weitere Bestandteile eines Stromkreises. Hierfür weisen die Stromschienen beispielsweise an einem Ende Anschlussklemmen, Öffnungen, insbesondere Bohrungen, oder dergleichen auf. Die Stromschienen sind geeigneterweise selbst tragend. Mit anderen Worten sind die Stromschienen vergleichsweise massiv und/oder biegesteif ausgestaltet. Die Stromschienen sind kein Bestandteil einer Leiterplatte und zweckmäßigerweise nicht mittels ätzen oder partiellem Abtragen einer leitfähigen Schicht hergestellt, beispielsweise einer Kupferschicht. Vorteilhafterweise sind die Stromschienen als Stanzbiegeteil aus einem Blech erstellt oder mittels Laserschneiden aus einem vergleichsweise massiven Blech geschnitten.
Die Stromschienen bestehen aus einem elektrisch leitfähigen Material, beispielsweise aus Kupfer oder Aluminium. Jede der Stromschienen ist vorgesehen und eingerichtet, einen elektrischen Strom mit einer Stromstärke von insbesondere über 50 A, 100 A, 150 A, 200 A, 250 A und bis zu mindestens 300 A, 350 A, 400A oder 450 A zu tragen, wobei die elektrische Spannung geeigneterweise größer oder gleich 12 V, 24 V, 48 V und zweckmäßigerweise kleiner 60 V ist. Der Hochstromschalter umfasst ferner einen ersten Halbleiterschalter, insbesondere einen Transistor. Geeigneterweise ist der erste Halbleiterschalter ein MOSFET oder IGBT. Der erste Halbleiterschalter weist einen ersten Übertragungsanschluss, einen zweiten Übertragungsanschluss und zumindest einen Steueranschluss auf. Mittels des Steueranschlusses ist der erste Halbleiterschalter ansteuerbar. Mittels eines Anlegens einer vergleichsweise geringen elektrischen Spannung ist es ermöglicht, den ersten Halbleiterschalter von einem leitenden Zustand in einen nicht leitenden Zustand oder umgekehrt zu überführen. Mit anderen Worten wird auf diese Weise eine vergleichsweise niederohmige elektrische Verbindung zwischen dem ersten Ubertragungsanschluss und dem zweiten Ubertragungsanschluss hergestellt oder aufgehoben. Folglich ist mittels eines Anlegens der elektrischen Spannung an dem Steueranschluss der elektrische Widerstand zwischen dem ersten Ubertragungsanschluss und dem zweiten Ubertragungsanschluss einstellbar von einem vergleichsweise niederohmigen Widerstand, insbesondere unter 0,1 Ω, zu einem vergleichsweise hohen elektrischen Widerstand, beispielsweise 1 kü. Auch der erste Halbleiterschalter ist zweckmäßigerweise vorgesehen und eingerichtet, dass an dessen Übertragungsanschlüssen eine elektrische Spannung von 12 V, 24 V oder 48 V anliegt. Die Stromtragfähigkeit des ersten Halbleiterschalters, also der maximal von dem ersten Ubertragungsanschluss zu dem zweiten Ubertragungsanschluss fließende elektrische Strom weist z.B. eine Stromstärke von mindesten 10 A, 20 A, 30 A, 40 A, 50 A, 00 A, 150 A, 200 A oder 250 A und geeigneterweise bis zu 300 A, 350 A, 400 A auf. Zusammenfassend ist der erste Halbleiterschalter insbesondere ein elektrisches oder elektronisches Bauelement, das die Funktion eines Schalters in Form eines Halbleiterbauelements realisiert. Geeigneterweise ist die elektrische Stromstärke, für die die Stromschienen ausgelegt sind, die gleiche elektrische Stromstärke, für die der erste Halbleiterschalter ausgelegt ist, oder zumindest ein ganzzahliges Vielfaches hiervon.
Der erste Ubertragungsanschluss des ersten Halbleiterschalters ist direkt mit der ersten Stromschiene elektrisch kontaktiert, und der zweite Ubertragungsanschluss des ersten Halbleiterschalters ist direkt mit der zweiten Stromschiene elektrisch kontaktiert. Mit anderen Worten ist der erste Halbleiterschalter in Reihe zu der ersten Stromschiene und der zweiten Stromschiene geschaltet, und die erste Stromschiene mittels des ersten Halbleiterschälters mit der zweiten Stromschiene elektrisch kontaktiert. Unter direkt elektrisch kontaktiert wird hierbei insbesondere verstanden, dass die jeweiligen Bauteile im Wesentlichen direkt aneinander anliegen, und dass zwischen diesen Bauteilen keine weiteren elektrisch leitenden Bauteile vorhanden sind, unabhängig von deren jeweiligem elektrischen Widerstand. Hierfür werden die Bauteile beispielsweise verlötet oder verschweißt. Insbesondere ist der erste Ubertragungsanschluss mit der ersten Stromschiene und der zweite Ubertragungsanschluss mit der zweiten Stromschiene verschweißt oder die jeweiligen Bauteile sind aneinander gelötet. Geeigneterweise ist der erste Halblei- ter räumlich zwischen den beiden Stromschienen angeordnet, sodass der Hochstromschalter im Wesentlichen lagig aufgebaut ist. Zusammenfassend ist mittels eines Anlegens einer elektrischen Spannung an den Steueranschluss des ersten Halbleiters ein Stromfluss von der ersten Stromschiene zur zweiten Stromschiene einstellbar, also ein Stromfluss ermöglicht oder unterbunden. Folglich ist mittels des Hochstromschalters ein elektrischer Strom schaltbar. Der elektrische Strom weist hierbei eine elektrische Spannung von insbesondere über 10 V auf und ist beispielsweise gleich 12 V, 24 V, 48 V und zweckmäßigerweise kleiner 60 V. Die elektrische Stromstärke beträgt vorzugsweise mehr als 10 A, 25 A, 50 A, 75 A, 100 A, 125 A, 175 A, 250 A, 300 A, 400 A oder 500 A.
Der Hochstromschalter ist bevorzugt Bestandteil eines Kraftfahrzeugs, insbesondere eines Nutzfahrzeugs, wie beispielsweise eines LKWs, eines Busses oder eines Baustellenfahrzeugs. Alternativ handelt es sich bei dem Kraftfahrzeug um ein Flugzeug, ein Boot, eine Jacht, ein Schiff oder ein Flurförderfahrzeug, wie z.B. einen Gabelstapler. Mit anderen Worten wird der Hochstromschalter zum Schalten eines Stromkreises eines derartigen Fahrzeugs verwendet. Insbesondere dient der Hochstromschalter dem gesteuerten Betrieb eines Anlassers, oder eines sonstigen Nebenaggregats, wie z. B. einer Klimaanlage. Alternativ wird der Hochstromschalter zum Betrieb eines Hauptantriebs oder als Hauptschalter einer Batterie verwendet.
Aufgrund des ersten Halbleiterschalters sind keine mechanisch beweglichen Teile für den Betrieb des Hochstromschalters erforderlich, die beispielsweise verhaken oder miteinander verschmelzen könnten, oder aufgrund einer mechanischen Überbelastung, beispielsweise aufgrund einer Erschütterung, ihre Funktionsweise verlieren könnten. Wegen der direkten elektrischen Kontaktierung des ersten Halbleiterschalters mit den Stromschienen ist keine Leiterplatte erforderlich, deren Stromtragfähigkeit der Stromstärke des mittels des Hochstromschalters geschalteten elektrischen Stroms entspricht. Insbesondere weist der Hochstromschalter keine Leiterplatte in Dickkupfertechnik auf. Mit anderen Worten ist der Hochstromschalter dickkupferzwischenschichtslos. Insbesondere ist die erste, vorzugsweise auch die zweite Stromschiene, unabhängig von einer etwaig vorhandenen Leiterplatte. Auf diese Weise kann der Querschnitt der jeweiligen Stromschiene vergleichsweise groß gewählt werden, was bei Betrieb des Hochstromschalters zu einer vergleichsweise geringen Erwärmung der den elektrischen Strom führenden Bestandteile führt. Folglich ist keine aktive Kühlung des Hochstromschalters erforderlich, was sowohl die Herstellungskosten als auch die Betriebskosten verringert. Zweckmäßigerweise ist der Hochstromschalter frei von einer aktiven Kühlung. Beispielsweise sind passive Kühlelemente an dem ersten Halbleiterschalter angebunden und dieser thermisch mit dem passiven Kühlelement gekoppelt.
Geeigneterweise weist der Hochstromschalter zumindest einen weiteren Halbleiterschalter auf, der parallel zu dem ersten Halbleiter geschaltet ist. Mit anderen Worten ist der weitere Halbleiterschalter ebenfalls mit der ersten und der zweiten Stromschiene elektrisch kontaktiert. Insbesondere weist der weitere Halbleiterschalter ebenfalls einen ersten und einen zweiten Übertragungsanschluss sowie einen Steueranschluss auf, wobei der erste Übertragungsanschluss des weiteren Halbleiterschalters zweckmäßigerweise direkt mit der ersten Stromschiene und der zweite Übertragungsanschluss geeigneterweise direkt mit der zweiten Stromschiene elektrisch kontaktiert ist. Vorteilhafterweise sind die Übertragungsanschlüsse an die jeweilige Stromschiene angelötet. Insbesondere ist der Steueranschluss des weiteren Halbleiterschalters mit dem Steueranschluss des ersten Halbleiterschalters elektrisch verbunden, und insbesondere sind die beiden Steueranschlüsse kurzgeschlossen. Auf diese Weise sind bei einem Anlegen einer elektrischen Spannung an den Steueranschluss des ersten Halbleiterschalters stets beide Halbleiterschalter des Hochstromschalters entweder im leitenden oder im nicht leitenden Zustand. Insbesondere ist der weitere Halbleiterschalter baugleich mit dem ersten Halbleiterschalter, was die Lagerhaltung bei der Herstellung reduziert und die Stromaufteilung begünstigt.
Aufgrund der Parallelschaltung ist der mittels des ersten Halbleiterschalters geführte Strom verringert, so dass der erste Halbleiterschalter kleiner dimensioniert werden kann. Auf diese Weise sind die Herstellungskosten und die Größe des Hochstromschalters reduziert. Geeigneterweise umfasst der Hochstromschalter eine Anzahl weiterer Halbleiterschalter, die jeweils parallel zueinander und parallel zu dem ersten Halbleiterschalter geschaltet sind. Insbesondere beträgt die Anzahl der weiteren Halbleiterschalter zwischen vier und neun, so dass die Anzahl an Halbleiterschaltern des Hochstromschalters zwischen fünf und zehn beträgt. Vorzugsweise sind sämtliche weitere Halbleiterschalter, die parallel zum ersten Halbleiterschalter geschalten sind, ebenfalls direkt mit der jeweiligen Stromschiene elektrisch kontaktiert.
Beispielsweise ist die Stromschiene ein Stanzbiegeteil, das quaderförmig ausgebildet ist oder zumindest einen quaderförmigen Abschnitt aufweist, der im Folgenden als Tragkörper bezeichnet ist. Die Stromschiene ist zweckmäßigerweise einstückig ausgestaltet, so dass weitere Bestandteile, sofern sie vorhanden sind, an den jeweiligen Tragkörper angeformt sind. Insbesondere ist der erste Halbleiter mit dem quaderförmigen Tragkörper in diesem Fall oder einer an diesen angeformten Kontaktstelle elektrisch direkt kontaktiert und vorzugsweise in direktem mechanischen Kontakt mit diesem. Die Quaderform weist hierbei insbesondere eine Breite und eine Höhe auf, die jeweils größer als 1 mm ist, und zweckmäßigerweise ist die Länge der Stromschiene größer als 10 mm, wobei bei Betrieb des Hochstromschalters der elektrische Strom insbesondere in Längsrichtung fließt, also in eine Richtung, die parallel zur Längenausdehnung ist. Geeigneterweise ist die Länge kleiner als 20 cm, 15 cm, 10 cm, 5 cm und/oder die Breite und/oder die Höhe kleiner als 20 mm, 15 mm, 10 mm, 5 mm. Zweckmäßigerweise ist der Querschnitt der Stromschiene bzw. des Tragkörpers senkrecht zur Flussrichtung des elektrischen Stroms größer als 1 mm2, 2 mm2, 5 mm2, 10 mm2, 100 mm2 oder 200 mm2 und beispielsweise kleiner als 3000 mm2, 2000 mm2 oder 1000 mm2. Auf diese Weise ist einerseits eine vergleichsweise hohe Stromtragfähigkeit und andererseits vergleichsweise kompakte Abmessungen des Hochstromschalters realisiert.
Insbesondere bestehen die Stromschienen hierbei aus Kupfer, einer Kupferlegierung oder Aluminium. Geeigneterweise sind die Stromschienen vernickelt, verzinnt oder versilbert. Beispielsweise ist der erste Halbleiter an dem Freiende jeder Stromschiene mit diesen kontaktiert. Sofern ein weiterer Halbleiter vorhanden ist, sind die jeweiligen Kontaktstellen hierbei von diesem Freiende und vorzugsweise ebenfalls von dem verbleibenden Freiende beabstandet.
Beispielsweise ist der Querschnitt der Stromschienen zwischen den beiden Kontaktstellen, also zwischen der Kontaktstelle des ersten Übertragungsanschlusses des weiteren Halbleiterschalters und der Kontaktstelle des ersten Übertragungsanschlusses des ersten Halbleiterschalters sowie zwischen den entsprechenden Kontaktstellen der zweiten Stromschiene, im Vergleich zu weiteren Bereichen der jeweiligen Stromschiene verringert ausgeführt. Insbesondere sind weitere Halbleiterschalter vorhanden und jede Stromschiene weist an einem der Enden einen Anschluss für ein Kabel oder einen Kabelschuh auf, wobei der Querschnitt der Stromschienen mit zunehmendem Abstand zu dem Anschluss verringert ist. Beispielsweise ist jede Stromschiene im Wesentlichen treppenförmig ausgestaltet, wobei an jeder Stufe sich die Kontaktstelle mit einem der Halbleiterschalter befindet. Alternativ hierzu sind die Stromschienen im Wesentlichen dreiecksförmig ausgestaltet, wobei eine der Spitze der Dreieckform den größten Abstand zu dem Anschluss aufweist. Aufgrund des sich verjüngenden Querschnitts ist weniger Material zur Herstellung der Stromschiene vorhanden, was zu einer Gewichts- und Kostenersparnis führt. Wegen der Parallelschaltung der Halbleiterschalter ist hierbei im Bereich des verringerten Querschnitts die Stromstärke reduziert, so dass auch bei einem verringerten Querschnitt keine verstärkte Erwärmung des Hochstromschalters bei Betrieb erfolgt.
In einer hierzu alternativen Ausführungsform der Erfindung ist jede Stromschiene mittels eines plattenförmigen Stanzbiegeteils gebildet, das beispielsweise kreisrund ausgeführt ist. Die beiden plattenförmigen Stanzbiegeteile sind parallel zueinander angeordnet und vorzugsweise derart zueinander beabstandet, dass sich die Projektionen der Stanzbiegeteil auf einen zu diesen parallelen Ebenen sich gegenseitig überdecken. Die Dicke der Platten, also die Ausdehnungsrichtung senkrecht zur Anordnungsrichtung ist insbesondere größer als 1 mm, 2 mm, 5 mm und zweckmäßigerweise geringer als 10 cm, 5 cm oder 2 cm. Zwischen den beiden Stanzbiegeteilen ist der erste Halbleiterschalter angeordnet. Insbesondere befindet sich der erst Halbleiterschalter örtlich zwischen den beiden Stanzbiegeteilen. Vorzugsweise ist zumindest ein weiterer Halbleiterschalter und geeigneterweise eine Anzahl von Halbleiterschaltern vorhanden, die ebenfalls zwischen den beiden Platten positioniert sind. Insbesondere sind die Platten kreisrund und die Halbleiterschalter konzentrisch zu diesen, vorzugsweise sternförmig, angeordnet. Vorzugsweise ist an den Platten auf der dem ersten Halbleiterschalter gegenüber liegenden Seite ein Anschluss angeformt, beispielsweise in Form eines Zylinders. Insbesondere weist der Zylinder eine Anzahl an Rillen oder Klemmen zur Befestigung eines elektrischen Kabels auf. Zum Beispiel ist ein Außengewinde in die Mantelfläche des Zylinders eingebracht. Auf diese Weise ist ein vergleichsweise kompakter und robuster Hochstromschalter realisiert, wobei die bzw. der Halbleiterschalter mittels der Stromschiene vor etwaigen Beschädigungen geschützt ist.
In einer geeigneten Ausführungsform der Erfindung ist der erste Halbleiterschalter und der oder die weiteren Halbleiterschalter, sofern diese vorhanden sind, an der ersten Stromschiene befestigt. Zweckmäßigerweise ist der erste Halbleiterschalter ebenfalls an der zweiten Stromschiene befestigt. Sofern weitere Halbleiterschalter vorhanden sind, sind diese ebenfalls insbesondere an der zweiten Stromschiene befestigt. Die nachfolgenden Ausführungen bezüglich des oder der Halbleiterschalter hinsichtlich der ersten Stromschiene sind in einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ebenfalls hinsichtlich der zweiten Stromschiene realisiert.
Insbesondere ist der erste Halbleiterschalter zwischen der ersten und der zweiten Stromschiene angeordnet, so dass der Verbund aus erster Stromschiene, erster Halbleiter und zweiter Stromschiene lagenartig übereinander gestapelt ist. Auf diese Weise ist der erste Halbleiter vergleichsweise sicher vor einer Ablösung von den Stromschienen gesichert. Alternativ hierzu ist der erste Halbleiter sowie etwaige weitere Halbleiter schwellenartig an den Stromschienen befestigt. Dies ermöglicht einen vergleichsweise einfachen Austausch bei einer Beschädigung des oder der Halbleiter. Aufgrund der Befestigung des ersten Halbleiters an zumindest der ersten Stromschienen sind keine weiteren Bauelemente zur Bestimmung der Position ersten Halbleiters sowie zu dessen Fixierung bezüglich der ersten Stromschiene erforderlich, was zu verringerten Herstellungskosten führt. Insbesondere erfolgt die Befestigung an der ersten Stromschiene mittels der elektrischen Kon- taktierung, so dass kein weiterer Arbeitsschritt erforderlich ist, was die Herstellungszeit verkürzt. Zudem ist aufgrund der Befestigung an der ersten Stromschiene die elektrische Kontaktierung des ersten Halbleiters mit der ersten Stromschiene vergleichsweise wenig belastet, da keine Relativbewegung aufgrund unterschiedlicher Befestigungspunkte zwischen den beiden Bauteilen auftreten kann. Ferner ist auf diese Weise ein vergleichsweise kompakter Hochstromschalter realisiert. Zweckmäßigerweise erfolgt die Befestigung mittels Löten oder Schweißen.
In einer alternativen Ausführungsform der Erfindung ist der Steueranschluss an einer Leiterplatte befestigt, die vorzugsweise selbsttragend ausgeführt ist.
Zweckmäßigerweise weist die Leiterplatte eine Leiterbahn auf, die mit dem Steueranschluss des ersten Halbleiters direkt elektrisch kontaktiert ist. Auf diese Weise ist eine Ansteuerung des ersten Halbleiterschalters erleichtert. Insbesondere wird die Leiterplatte in einem ersten Arbeitsschritt mit elektrischen und/oder elektronischen Bauteilen bestückt, beispielsweise in SMD-Technik. Hierbei wird ebenfalls der erste Halbleiterschalter an der Leiterplatte angebunden. In einem weiteren Arbeitsschritt wird der erste Halbleiterschalter direkt mit der ersten und der zweiten Stromschiene elektrisch kontaktiert. Auf diese Weise ist es ermöglicht, die Leiterplatte unabhängig von den Stromschienen zu fertigen, was die Herstellungszeit verkürzt. Zudem ist eine unabhängig Überprüfung des ersten Halbleiterschalters und dessen Ansteuerelektronik ermöglicht.
Bevorzugt weist die erste Stromschiene eine Kontaktstelle auf, die in direktem mechanischem Kontakt mit dem ersten Übertragungsanschluss des ersten Halbleiters ist. Insbesondere ist der erste Übertragungsanschluss an der Kontaktstelle angelötet oder angeschweißt. Auf diese Weise ist die Position des elektrischen Kontakts zwischen dem ersten Halbleiter und der Stromschiene stabilisiert, so dass auch bei einer Erschütterung des Hochstromschalters der elektrische Kontakt nicht aufgehoben wird. Beispielsweise ist erste Aussparung größer als die Kontaktstelle, so dass zwischen diesen ein Toleranzausgleich geschaffen ist. Vorzugsweise fluchtet die Kontaktstelle mit der Leiterplatte, so dass eine im Wesent- liehen ebene Fläche geschaffen ist. Insbesondere ist entlang dieser Fläche der erste Halbleiterschalter positioniert, was die Montage erleichtert.
Geeigneterweise liegt die erste Stromschiene im Wesentlichen vollflächig an der Leiterplatte an, was zu einer vergleichsweise stabilen Position der ersten Stromschiene führt. Alternativ hierzu weist die erste Stromschiene den Tragkörper auf, der von der Leiterplatte beabstandet ist. Insbesondere umfasst der Tragkörper einen Anschluss oder eine Anschlussstelle für ein elektrisches Kabel oder eine Leitung auf. Beispielsweise ist diese Stelle als Öffnung zur Befestigung eines Kabelschuhs mittels eines Gewindebolzens ausgestaltet. Aufgrund der Beabstan- dung ist es ermöglicht, die Leiterplatte vergleichsweise kompakt zu fertigen. Zudem ist es ermöglicht, im Wesentlichen den vollständig mittels der Leiterplatte bereitgestellten Platz mit elektrischen und/oder elektronischen Bauteilen zu bestücken, da eine Beeinflussung aufgrund des mittels der Stromschiene geführten elektrischen Stroms im Wesentlichen ausgeschlossen ist. Beispielsweise ist die Kontaktstelle an den Tragkörper angeformt ist, sofern dieser vorhanden ist. Die Kontaktstelle ist beispielsweise L-förmig ausgestaltet, wobei einer der Schenkel an der Leiterplatte anliegt. Mit der Kontaktstelle ist der erste Halbleiterschalter vorzugsweise direkt elektrisch kontaktiert. Auf diese Weise ist die elektrische Kontaktstelle vergleichsweise nah an der Leiterplatte und somit vergleichsweise gut geschützt.
Zweckmäßigerweise ist die erste Stromschiene, und besonders bevorzugt ebenfalls die zweite Stromschiene, an der Leiterplatte befestigt. Folglich wird die Position der ersten Stromschiene bezüglich des ersten Halbleiterschalters mittels der Leiterplatte stabilisiert, sodass die elektrische Kontaktierung zwischen dem ersten Übertragungsanschluss und der ersten Stromschiene bei Betrieb des Hochstromschalters und einer etwaigen Erschütterung vergleichsweise gering belastet wird. Beispielsweise ist die erste Stromschiene an der Leiterplatte angelötet oder mit dieser verschraubt. Alternativ hierzu weist die Stromschiene zapfenartige Fortsätze oder insbesondere federnd ausgestaltete Pins auf, die in korrespondierenden Öffnungen der Leiterplatte kraft- und/oder formschlüssig positioniert sind. Zur Montage wird folglich die Stromschiene auf der Oberfläche der Leiterplatte positi- oniert und in einem weiteren Arbeitsschritt gegen diese gedrückt, bis die Fortsätze bzw. Pins bis zu einem gewünschten Maß in die jeweiligen Öffnungen eingeführt sind. Besonders bevorzugt sind die Fortsätze mittels Sicken erstellt.
Beispielsweise ist die erste Stromschiene auf der gleichen Seite der Leiterplatte wie der erste Halbleiter positioniert. Auf diese Weise ist mittels der verbleibenden Seite der Leiterplatte eine Auflagefläche zur Befestigung der Leiterplatte gegeben, beispielsweise innerhalb eines Gehäuses. Auch ist eine Montage der ersten Stromschiene und des ersten Halbleiterschalters vereinfacht und zudem eine Bauhöhe vergleichsweise gering. Alternativ hierzu ist die Leiterplatte im Wesentlichen zwischen dem ersten Halbleiterschalter und der ersten Stromschiene positioniert. Auf diese Weise ist eine Beeinflussung einer etwaigen mit dem Steueran- schluss kontaktierten Leiterbahn, die sich insbesondere auf Seiten des ersten Halbleiterschalters befindet, im Wesentlichen ausgeschlossen. Beispielsweise ist die zweite Stromschiene auf der Seite der Leiterplatte positioniert, auf der sich ebenfalls die erste Stromschiene befindet. Folglich ist das Anbringen der ersten und der zweiten Stromschiene im Wesentlichen in einem Arbeitsschritt ermöglicht. Alternativ hierzu ist zwischen der ersten Stromschiene und der zweiten Stromschiene die Leiterplatte angeordnet. Auf diese Weise ist ein Kurzschluss oder ein elektrischer Überschlag zwischen der ersten und der zweiten Stromschiene mittels der Leiterplatte unterbunden.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist der Aufbau der zweiten Stromschiene im Wesentlichen gleich der ersten Stromschiene. Mit anderen Worten umfasst die zweite Stromschiene ebenfalls oder alternativ die Kontaktstelle, die in einer Aussparung der Leiterplatte angeordnet ist, und/oder die zweite Stromschiene ist mittels Sicken an der Leiterplatte befestigt.
Beispielsweise ist der Steueranschluss mit einer Leiterbahn einer Leiterplatte elektrisch kontaktiert, an der der erste Halbleiterschalter befestigt ist. Alternativ hierzu ist die Leiterplatte lediglich auf den ersten Halbleiterschalter aufgesteckt oder die Leiterbahn Bestandteil eines Folienkabels, das im Wesentlichen keine tragende Funktion erfüllt. Insbesondere ist ein derartiges Folienkabel oder eine derartige Leiterplatte im wesentlichen yir gedreht zu einer bDene angeordnet, innerhalb derer die erste und die zweite Stromschiene liegen. In einer alternativen Ausführungsform der Erfindung ist der Steueranschluss des ersten Halbleiterschalters mit einem Kabel, einem Draht oder einer elektrischen Leitung direkt elektrisch kontaktiert. Vorteilhafterweise ist die Leitung an dem Steueranschluss des ersten Halbleiterschalters angelötet. Sofern weitere Halbleiterschalter vorhanden sind, ist deren jeweiliger Steueranschluss zweckmäßigerweise ebenfalls mit der gleichen Leitung direkt elektrisch kontaktiert. In Folge dessen ist zur Erstellung des Hochstromschalters keine Leiterplatte erforderlich, was die Kosten reduziert. Ebenfalls ist ein Austausch des ersten Halbleiterschalters vergleichsweise einfach, und zudem ist der Platzbedarf des Hochstromschalters reduziert.
Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand einer Zeichnung näher erläutert. Darin zeigen:
Fig. 1 perspektivisch eine erste Ausführungsform eines Hochstromschalters mit quaderförmigen Stromschienen,
Fig. 2 perspektivisch eine weitere Ausführungsform des Hochstromschalters, Fig. 3 perspektivisch eine dritte Ausführungsform des Hochstromschalters, Fig. 4 perspektivisch eine weitere Ausführungsform des Hochstromschalters mit zylindrischen Stromschienen,
Fig. 5 perspektivisch eine Leiterplatte,
Fig. 6 in einer Draufsicht einen ersten Halbleiterschalter, der mit einer weiteren Ausführungsform der ersten Stromschiene kontaktiert ist,
Fig. 7 perspektivisch die erste Stromschiene gemäß Fig. 6 sowie eine zweite
Stromschiene,
Fig. 8 perspektivisch eine weitere Ausführungsform des Hochstromschalters mit den Stromschienen gemäß Fig. 7, und
Fig. 9 perspektivisch eine weitere Ausführungsform des Hochstromschalters mit den Stromschienen gemäß Fig. 7.
Einander entsprechende Teile sind in allen Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen. In Fig. 1 ist eine erste Ausführungsform eines Hochstromschalters 2 perspektivisch dargestellt. Der Hochstromschalter 2 weist eine erste Stromschiene 4 und eine zweite Stromschiene 6 auf, die gleichartig sind. Mit anderen Worten unterscheiden sich die erste Stromschiene 4 und die zweite Stromschiene 6 nicht. Die erste Stromschiene 4 besteht aus einem quaderförmigen Stanzbiegeteil aus einem verzinnten Kupfer. Die Höhe 8, also die Dicke der ersten Stromschiene 4 beträgt 3 mm, die Breite 10 beträgt mindestens 3 mm und die Länge 12, also die Ausdehnung der ersten Stromschiene 4 entlang einer Längsrichtung 14, beträgt 50 mm. Die erste Stromschiene 4 und die zweite Stromschiene 6 sind parallel zur Längsrichtung 14 und in Richtrung der Breite 10 zueinander beabstandet angeordnet.
Der Hochstromschalter 2 weist femer einen ersten Halbleiterschalter 16 sowie einen weiteren Halbleiterschalter 18 auf, die jeweils als MOSFET ausgeführt und ebenfalls gleichartig sind. So weist jeder Halbleiterschalter 16, 18 einen ersten Übertragungsanschluss 20 und einen zweiten Übertragungsanschluss 22 auf, die jeweils kappen- oder topfartig ausgestaltet sind. Dazwischen ist jeweils ein Mittelstück 24 aus einem Halbleitermaterial angeordnet. Das Mittelstück 24 weist ferner einen Steueranschluss 26 auf, mittels dessen die elektrische Leitfähigkeit des jeweiligen Halbleiterschalters 16, 18 eingestellt werden kann.
An jedem der Steueranschlüsse 26 ist eine elektrische Leitung 28 angelötet, also elektrisch direkt mit dem Steueranschluss 26 kontaktiert. Die elektrische Leitung 28 ist mit einer hier nicht näher dargestellten Elektronik elektrisch verbunden und wird bei Betrieb des Hochstromschalters 2 mit einem Steuersignal beaufschlagt, das eine elektrische Spannung ist. Jeder erste Übertragungsanschluss 20 der beiden Halbleiterschalter 16, 18 ist an die erste Stromschiene 4 angelötet, wobei die beiden Halbleiterschalter 16, 18 in Längsrichtung 14 zueinander beabstandet sind. Entlang der Breite 10 der Stromschienen 4 liegen die ersten Übertragungsanschlüsse 20 vollflächig an der ersten Stromschiene 4 an. In gleicher Art und Weise sind die zweiten Übertragungsanschlüsse 22 an der zweiten Stromschiene 6 befestigt und folglich mit dieser elektrisch kontaktiert. In Folge der Anordnung sind die beiden Halbleiterschalter 16, 18 zueinander parallel geschaltet. Der erste Halbleiterschalter 16 befindet sich freiendseitig der ersten und der zweiten Stromschiene 4, 6, also in einem Endbereich in Längsrichtung 14 der beiden Stromschienen 4, 6.
Der Hochstromschalter 2 ist Bestandteil eines Bordnetzes eines Kraftfahrzeugs, wobei mittels des Hochstromschalters 2 eine Klimaanlage an- oder abgestellt wird. Bei Betrieb des Hochstromschalters 2 liegt zwischen der ersten Stromschiene 4 und der zweiten Stromschiene 6 eine elektrische Spannung von 24 V an. Sofern an der elektrische Leitung 28 keine mittels der nicht gezeigten Elektronik bereitgestellte elektrische Spannung anliegt, sind sowohl der erste Halbleiterschalter 16 als auch der weitere Halbleiterschalter 18 in einem nicht leitenden Zustand. Mit anderen Worten fließt kein elektrischer Strom von der ersten Stromschiene 4 zur zweiten Stromschiene 6. Sobald die elektrische Leitung 28 mittels der Elektronik mit einer elektrischen Spannung beaufschlagt wird, werden sowohl der erste Halbleiterschalter 16 als auch der weitere Halbleiterschalter 18 in den leitenden Zustand überführt. In Folge dessen fließt ein elektrischer Strom mit einer Stromstärke von 280 A von der ersten Stromschiene 4 über die Halbleiterschalter 16, 18 zur zweiten Stromschiene 6 und die Klimaanlage des Nutzfahrzeugs ist in Betrieb. Aufgrund der Parallelschaltung der beiden Halbleiterschalter 16, 18 fließt hierbei über jeden der Halbleiterschalter 16, 18 lediglich ein Strom mit einer Stromstärke von im Wesentlichen 140 A.
In Fig. 2 ist eine weitere Ausführungsform des Hochstromschalters 2 dargestellt, wobei die beiden Stromschienen 4, 6 den in dem vorhergehenden Beispiel dargestellten entsprechen. Auch die Halbleiterschalter 16, 18 sowie deren Befestigung und elektrische Kontaktierung mit den beiden Stromschienen 4, 6 entspricht denen der vorhergehenden Ausführungsform. Lediglich der Steueranschluss 26 ist abgewandelt. Anstatt im Wesentlichen punktuell ausgeführt, ist der Steueranschluss 26 ein L-förmig gebogener Leiter. Hierbei ist der Steueranschluss 26 des ersten Halbleiterschalters 16 mit einer ersten Leiterbahn 30 und der Steueranschluss 26 des weiteren Halbleiterschalters 18 mit einer zweiten Leiterbahn 32 einer Leiterplatte 34 elektrisch kontaktiert. Die erste Leiterbahn 30 ist gegenüber der zweiten Leiterbahn 32 elektrisch isoliert, sodass die beiden Halbleiterschalter 16, 18 unabhängig voneinander angesteuert werden können. Mit anderen Worten ist es möglich, entweder den ersten Halbleiterschalter 16 oder den zweiten Halbleiterschalter 18 oder beide Halbleiterschalter 16, 18 in einen leitenden oder in einen nicht leitenden Zustand zu überführen. Die Leiterplatte 34 ist beabstandet zu den beiden Stromschienen 4, 6 angeordnet, wobei sich die zweite Stromschiene 6 zwischen der Leiterplatte 34 und der ersten Stromschiene 4 befindet. Auch ist die Orientierung der Leiterplatte 34 senkrecht zur Ebene, innerhalb derer die beiden Stromschienen 4, 6 angeordnet sind. Auf diese Weise ist eine vergleichsweise einfache Inspektion der einzelnen Bauteile des Hochstromschalters 2 ermöglicht.
In Fig. 3 ist eine weitere Ausführungsform des Hochstromschalters 2 ebenfalls perspektivisch dargestellt. Die Ausgestaltung der beiden Stromschienen 4, 6 als Stanzbiegeteil sowie deren Abmessungen entspricht hierbei den bereits bekannten. Lediglich das Material, aus dem die beiden Stromschienen 4, 6 hergestellt sind, ist zu Aluminium abgewandelt. Ferner ist die Positionierung der beiden zueinander in Längsrichtung 14 parallel ausgerichteten Stromschienen 4, 6 verändert. Die zweite Stromschiene 6 befindet sich bezüglich der ersten Stromschiene 4 in eine erste Richtung 36 parallel zur Höhe 8 versetzt. In erster Richtung 36 zwischen der ersten Stromschiene 4 und der zweiten Stromschiene 6 ist der erste Halbleiterschalter 16 sowie zwei weitere Halbleiterschalter 18 positioniert, wobei deren jeweilige topfartigen Übertragungsanschlüsse 20, 22 mit dem jeweiligen Topfboden an der zugeordneten Stromschiene 4, 6 vollflächig anliegen. In einer Richtung senkrecht zur ersten Richtung 36 und senkrecht zur Längsrichtung 14 liegen die Halbleiterschalter 16, 18 bündig an den beiden Stromschienen 4, 6 an und sind mit den jeweiligen Stromschienen 4, 6 verschweißt. Mit Ausnahme der Gestaltung der Steueranschlüsse 26 entsprechen die Halbleiterschalter 16, 18 den in Fig. 2 gezeigten. Die Steueranschlüsse 26 sind nämlich nicht L-förmig geformt sondern lediglich mittels eines ungebogenen Drahtes realisiert, an dem die elektrische Leitung 28 angelötet ist. Aufgrund der Verwendung von drei Halbleiterschalter 16, 18 ist der über jeden der Halbleiterschalter 16, 18 fließende elektrische Strom verringert auf eine Stromstärke von unter 100 A, was die Lebensdauer der Halbleiterschalter 16, 18 erhöht und die thermische Belastung sowie die Erhitzung der Umgebung des Hochstromschalters 2 verringert.
In Fig. 4 ist eine weitere Ausführungsform des Hochstromschalters 2 dargestellt. Der Hochstromschalter 2 weist den ersten Halbleiterschalter 16 sowie zwei weitere Halbleiterschalter 18 auf, die mit Ausnahme der Ausgestaltung des Steueranschlusses 26 den in Fig. 3 dargestellten Halbleiterschaltern 16, 18 entsprechen. Die Steueranschlüsse 26 sowie die Kontaktierung mit der elektrischen Leitung 28 entsprechen der in Fig. 1 dargestellten Ausführungsformen. Die erste Stromschiene 4 als auch die zweite Stromschiene 6 ist jeweils plattenartig als runde Scheibe ausgeführt und mittels Stanzens aus einem Blech hergestellt. Die Dicke 38 der beiden gleichartigen Stromschienen 4, 6 beträgt 2 mm. Die beiden Stromschienen 4, 6 sind parallel zueinander angeordnet, wobei die Halbleiterschalter 16, 18 zwischen den Stromschienen 4, 6 positioniert sind. In Richtung senkrecht zur Anordnungsebene der beiden Stromschienen 4, 6 überdecken die beiden Stromschienen 4, 6 sich und sind zueinander beabstandet. Innerhalb des auf diese Weise gebildeten Zwischenraums sind die Halbleiterschalter 16, 18 positioniert und mit deren jeweiligen Übertragungsanschlüssen 20, 22 an den beiden Stromschienen 4, 6 angelötet.
Hierbei sind die Halbleiterschalter 16, 18 sternförmig und rotationssymmetrisch bezüglich einer durch die beiden Mittelpunkte der kreisförmigen Stromschienen 4, 6 definierten Geraden angeordnet. Auf der den Halbleiterschaltern 16, 18 jeweils gegenüber liegenden Seite der beiden Stromschienen 4, 6 ist ein zylindrischer Anschluss 40 konzentrisch zu der jeweiligen Stromschiene 4, 6 angeformt. Jeder Anschluss 40 weist ein nicht dargestelltes Außengewinde zur Befestigung auf. Die Anschlüsse 40 bestehen aus dem Material der Stromschienen 4, 6, sodass ein elektrischer Strom über einen der Anschlüsse 40 zur ersten Stromschiene 4, von dort über die zueinander parallel geschalteten Halbleiterschalter 16, 18 zur zweiten Stromschiene 6, und den verbleibenden Anschluss 40 fließen kann, sofern die Halbleiterschalter 16, 18 über die Steueranschlüsse 26 geeignet angesteuert sind. In Fig. 5 ist eine Leiterplatte 42 einer weiteren Ausführungsform des Hochstromschalters 2, mit acht quadratischen zweiten Aussparungen 44, acht rechteckför- migen ersten Aussparungen 46 sowie einer Anzahl von runden Öffnungen 48 dargestellt. Mittels der Öffnungen 48 ist eine Rechteckform gebildet, innerhalb derer die parallel zueinander angeordneten zweiten Aussparungen 44 und ersten Aussparungen 46 angeordnet sind. Die Aussparungen 44, 46 reichen durch die Leiterplatte 42 hindurch.
In Fig. 6 ist in einer Draufsicht der erste Halbleiterschalter 16 sowie ausschnittsweise die erste Stromschiene 4 dargestellt. Die erste Stromschiene 4 weist hierbei acht quaderförmige Kontaktstellen 50 auf, die an einen Tragkörper 52 angeformt sind (Fig. 7). An einer der Kontaktstellen 50 ist der erste Übertragungsan- schluss 20 des ersten Halbleiterschalters 16 in Form von fünf Pins angelötet. Der ebenfalls mittels eines Pins gebildete Steueranschluss 26 ist im Montagezustand (Fig. 8) mit einer Leiterbahn der Leiterplatte 42 elektrisch kontaktiert. Der zweite Übertragungsanschluss 22 des ersten Halbleiterschalters 16 ist mittels einer quadratischen Anschlussplatte erstellt, deren Abmessung kleiner als die der zweiten Aussparung 44 der Leiterplatte 42 sind.
In Fig. 7 sind die erste Stromschiene 4 sowie die zweite Stromschiene 6 entspre- chend deren Montageposition des in Fig. 8 gezeigten Hochstromschalters 2 dargestellt. Jede der Stromschienen 4, 6 umfasst den Tragkörper 52, der sich in Längsrichtung 14 erstreckt. Hierbei sind an den Tragkörper 52 der ersten Stromschiene 4 acht quaderförmige Kontaktstellen 50 angeformt, deren jeweilige Abmessungen denen der ersten Aussparung 46 entsprechen. An den Tragkörper 52 der zweiten Stromschiene 6 sind ebenfalls acht Kontaktstellen 50 angeformt, wobei diese im Vergleich zu denen der ersten Stromschiene 4 vergrößert ausgeführt sind. Die Abmessungen der Kontaktstellen 50 der zweiten Stromschiene 6 sind kleiner als die der zweiten Aussparungen 44. Ferner sind an jeden Tragkörper 52 sieben Fortsätze 54 mit verdicktem Freiende angeformt, die von der jeweils anderen Stromschiene 4, 6 weg gerichtet sind. An jedem der Fortsätze 54 befindet sich eine Sicke 56. In Fig. 8 ist der Hochstromschalter 2 mit den in Fig. 5 bis 7 gezeigten Bauteilen dargestellt. Der Hochstromschalter 2 umfasst den ersten Halbleiterschalter 16 sowie sieben weitere Halbleiterschalter 18, die baugleich zum ersten Halbleiterschalter 16 sind. Jeder Halbleiterschalter 16, 18 liegt an der Leiterplatte 42 an und ist an dieser befestigt. Innerhalb der zweiten Aussparungen 44 sind die Kontaktstellen 50 der zweiten Stromschiene 6 positioniert und an den jeweiligen zweiten Übertragungsanschluss 22 angelötet. Innerhalb der ersten Aussparungen 46 liegen die Kontaktstellen 50 der ersten Stromschiene 4 ein, an denen jeweils der erste Übertragungsanschluss 20 der Halbleiterschalter 16, 18 angelötet ist.
Die Leiterplatte 42 befindet sich zwischen den Halbleiterschaltern 16, 18 und den Tragkörpern 52 der beiden Stromschienen 4, 6, die vollflächig an der Leiterplatte anliegen. Innerhalb der Öffnungen 48 sind die Sicken 56 der Stromschienen 4, 6 kraft- und formschlüssig angeordnet, so dass die Stromschienen 4, 6 an der Leiterplatte 42 befestigt sind. Jeder Tragkörper 52 weist an einem der Freienden eine runde Öffnung 58 auf, innerhalb derer jeweils im Montagezustand ein Gewindebolzen zur Befestigung eines Kabelschuhs teilweise angeordnet ist. Hierbei befinden sich die beiden Öffnung 58 an gegenüber liegenden Enden in Längsrichtung des Hochstromschalters 2.
In Fig. 9 ist eine weitere Ausführungsform des Hochstromschalters 2 perspektivisch dargestellt, die mit Ausnahme der Gestaltung der ersten Stromschiene 4 der in Fig. 8 gezeigten Ausgestaltung entspricht. Auch diese erste Stromschiene 4 umfasst den Tragkörper 52, der an der Leiterplatte 42 anliegt. Die Leiterplatte 42 befindet sich jedoch zwischen der ersten Stromschiene 4 und der zweiten Stromschiene 6, sodass der Tragkörper 52 auf der Seite der Halbleiterschalter 16, 18 positioniert ist. An den Tragkörper 52 sind ebenfalls die Fortsätze 54 mit den Sicken 56 angeformt, die in die korrespondierenden Öffnung 48 ragen.
Die Erfindung ist nicht auf die vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt. Vielmehr können auch andere Varianten der Erfindung von dem Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne den Gegenstand der Erfindung zu verlassen. Insbesondere sind ferner alle im Zusammenhang mit den einzelnen Ausführungsbeispielen beschriebenen Einzelmerkmale auch auf andere Weise miteinander kombinierbar, ohne den Gegenstand der Erfindung zu verlassen.
Bezugszeichenliste
2 Hochstromschalter
4 erste Stromschiene
6 zweite Stromschiene
8 Höhe
10 Breite
12 Länge
14 Längsrichtung
16 erster Halbleiterschalter
18 weiterer Halbleiterschalter
20 erster Ubertragungsanschluss
22 zweiter Ubertragungsanschluss
24 Mittelstück
26 Steueranschluss
28 Kabel
30 erste Leiterbahn
32 zweite Leiterbahn
34 Leiterplatte
36 erste Richtung
38 Dicke
40 Anschluss
42 Leiterplatte
44 zweite Aussparung
46 erste Aussparung
48 Öffnung
50 Kontaktstellen
52 Tragkörper
54 Fortsatz
56 Sicke
58 Öffnung

Claims

P140123P-RF/SES
02. April 2015
Ansprüche
1. Hochstromschalter (2), insbesondere eines Kraftfahrzeugs, mit einer ersten Stromschiene (4) und mit einer zweiten Stromschiene (6) sowie mit einem ersten Halbleiterschalter (16), der einen Steueranschluss (26) sowie einen ersten Übertragungsanschluss (20) als auch einen zweiten Übertragungs- anschluss (22) aufweist, wobei der erste Übertragungsanschluss (20) direkt mit der ersten Stromschiene (4) und der zweite Übertragungsanschluss (22) direkt mit der zweiten Stromschiene (6) elektrisch kontaktiert ist.
2. Hochstromschalter (2) nach Anspruch 1 ,
gekennzeichnet durch
zumindest einen weiteren Halbleiterschalter (18), der parallel zu dem ersten Halbleiterschalter (16) geschalten ist.
3. Hochstromschalter (2) nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet,
dass jede Stromschiene (4, 6) mittels eines quaderförmigen Stanzbiegeteils gebildet ist, dessen Breite (10) größer 1 mm, dessen Höhe (8) größer 1 mm und dessen Länge (12) größer 10mm ist.
4. Hochstromschalter (2) nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet,
dass jede Stromschiene (4, 6) mittels eines plattenförmigen Stanzbiegeteils gebildet ist, die parallel zueinander angeordnet sind, wobei der erste Halbleiterschalter (16) zwischen den beiden Stanzbiegeteilen angeordnet ist.
5. Hochstromschalter (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, aaaurcn geKennzeicnnei,
dass der erste Halbleiterschalter (16) an der ersten Stromschiene (4), und insbesondere an der zweiten Stromschiene (6), befestigt ist.
6. Hochstromschalter (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
dadurch gekennzeichnet,
dass der erste Steueranschluss (26) an einer Leiterplatte (42) befestigt und mit dieser elektrisch kontaktiert ist.
7. Hochstromschalter (2) nach Anspruch 6,
dadurch gekennzeichnet,
dass die erste Stromschiene (4) eine Kontaktstelle (50) aufweist, mit der der erste Übertragungsanschluss (20) in direktem mechanischem Kontakt ist, und die in einer ersten Aussparung (46) der Leiterplatte (42) angeordnet ist.
8. Hochstromschalter (2) nach Anspruch 7,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Kontaktstelle (50) mit der Leiterplatte (42) fluchtet.
9. Hochstromschalter (2) nach einem der Ansprüche 6 bis 8,
dadurch gekennzeichnet,
dass die erste Stromschiene (4), und insbesondere die zweite Stromschiene (6), an der Leiterplatte (42) befestigt ist, insbesondere mittels Sicken (56).
10. Hochstromschalter (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 9,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Steueranschluss (26) mit einer Leitung (28) direkt elektrisch kontaktiert ist.
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