WO2018028988A1 - Verschienung für einen stromrichter - Google Patents

Verschienung für einen stromrichter Download PDF

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WO2018028988A1
WO2018028988A1 PCT/EP2017/068882 EP2017068882W WO2018028988A1 WO 2018028988 A1 WO2018028988 A1 WO 2018028988A1 EP 2017068882 W EP2017068882 W EP 2017068882W WO 2018028988 A1 WO2018028988 A1 WO 2018028988A1
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busbar
power converter
bus bar
cover plate
converter
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Alexander Bucher
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Siemens Aktiengesellschaft
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    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M7/00—Conversion of ac power input into dc power output; Conversion of dc power input into ac power output
    • H02M7/003—Constructional details, e.g. physical layout, assembly, wiring or busbar connections
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02G—INSTALLATION OF ELECTRIC CABLES OR LINES, OR OF COMBINED OPTICAL AND ELECTRIC CABLES OR LINES
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    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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    • H05K7/1432—Housings specially adapted for power drive units or power converters
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
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    • B60L2270/10—Emission reduction
    • B60L2270/14—Emission reduction of noise
    • B60L2270/147—Emission reduction of noise electro magnetic [EMI]

Definitions

  • Busbar FOR A POWER CONVERTER The invention relates to a power converter, in particular for an electrically operated motor vehicle, having a bridge ⁇ circuit comprising a number of bridge modules, which are connected to an intermediate circuit capacitor by means of a busbar.
  • Electric (electric motor) driven vehicles such as electric or hybrid vehicles, have ty ⁇ pically electric machines for driving one or both motor vehicle axles.
  • electromotive drive machines usually include a controlled
  • Synchronous or electric motor or an asynchronous motor which is coupled to the supply of electrical energy to an in-vehicle energy storage (high-voltage battery).
  • the electric motor of the electrical machine conventionally comprises a stator relative to a rotatably mounted rotor, which is by means of a rotating magnetic field is trie ⁇ ben.
  • a rotating magnetic field is trie ⁇ ben.
  • phase current AC
  • Such power converters are suitable and configured to convert the DC voltage of the energy store into the three-phase current or the AC voltage as an inverter (inverter) in a normal operation of the machine.
  • the power converters are generally suitable and set up to convert a generated three-phase current of the electric motor into a direct current for feeding into the energy store in a regenerative or recuperative operation as a rectifier.
  • the power converter has a bridge circuit coupled to an intermediate circuit capacitor (intermediate circuit, commutation circuit).
  • the bridge circuit comprises one of the number of (motor) phases corresponding number of bridge modules (half bridges, power module, commutation ⁇ cell) with power semiconductor switches, which are connected between an outgoing line and a return line as leads of the converter.
  • the power converter is connected by means of leads to the energy storage.
  • the (DC) leads are usually at least within the converter in the form of (massive) (current) plates or (power) rails executed ,
  • the thus formed (DC link) busbar close to the building element generates a parasitic inductance (stray inductance) to the bridge modules.
  • This parasitic inductance is detrimental to the possible switching speed, and thus on the Wegver ⁇ losses of the power semiconductor switches of the bridge modules.
  • the oscillations occur in this case due to an interaction of the parasitic inductance of the DC bus with parasitic capacitances of the power semiconductor switch and an external circuit of the bridge modules.
  • the object of the invention is to provide a power converter which is as suitable as possible.
  • a parasitic inductance of a busbar of the power converter to be mög ⁇ lichst reduced.
  • the converter according to the invention is particularly suitable and suitable for use in an electrically operated motor vehicle, such as an electric or hybrid vehicle.
  • the power converter designed, for example, as a clocked rectifier and / or inverter (inverter) is connected, for example, between an in-vehicle high-voltage battery as an energy store and an electric motor driving the motor vehicle axles.
  • the power converter comprises a bridge circuit with a number of bridge modules corresponding to the number of motor phases.
  • the bridge modules of the bridge circuit are connected by means of capacitor ei ⁇ ner (DC link) to a busbar DC-link.
  • the bus bar has a first bus bar and a second bus bar guided on top of one another in a stacking direction and plane-parallel thereto.
  • the busbars are not routed next to one another in a plane of the bridge circuit, but one above the other in two different, parallel and spaced-apart planes.
  • a (plate) capacitor-like arrangement of the busbars is essentially realized along a rail longitudinal direction, as a result of which the undesired emissions and the (stray) inductance of the printed circuit is reduced.
  • the distance of the busbars along the stacking direction is designed to be as low as possible, taking into account a required clearance or creepage distance to reduce the inductance.
  • the narrow sides of the first busbar are under Ausbil ⁇ tion each bent a substantially rectangular fold in the stacking direction to the second bus bar out.
  • the bends of the first busbar are dimensioned such that the second current ⁇ rail is at least partially overlapped.
  • the second bus bar is disposed within the opening formed between the bent portions of the first busbar. Characterized the Indukt organisationssredulement is further improved, in addition, the noise emission highlightingswei ⁇ se, the magnetic field generated (flux density) is reduced further above the busbar.
  • the second bus bar along the stacking direction protrude.
  • the second bus bar is arranged deeper in the opening of the bends, whereby the magnetic
  • the busbar has a, in particular the folds of the first busbar overlapping, rail or plate-like cover plate.
  • the cover plate is arranged in the stacking direction below the second busbar, which means with respect to the first busbar on the opposite side of the second busbar.
  • the cover plate is suitably spaced and plane-parallel to the second busbar ge ⁇ leads.
  • the cover plate and the two ⁇ te busbar and the first busbar are stacked along the Sta ⁇ pelraum stacked.
  • the cover ⁇ plate acts as a (Ab-) shield plate, whereby the shielding of the leakage inductance above the first busbar is further improved.
  • the cover plate is made of an electrically conductive material, in particular a metal.
  • the cover plate is made of the same material as the second and / or first
  • Busbar for example a copper material. provides. Due to the configuration as a metallic conductor, the cover plate effects a further reduction of the wiring inductance. In an alternative development, the cover plate is made of a lossy permeable material for the purpose of a targeted flow guidance of the magnetic flux lines. This is particularly advantageous for guided alternating currents. As a result, the cover plate acts as a preferred path for the magnetic flux which occurs during operation
  • the cover plate has a reduced plate thickness in comparison to the two busbars along the stacking direction. This means that the material height along the stacking direction is lower than that of the busbars. This is particularly advantageous in an embodiment of the cover plate made of an electrically conductive material, since the cover ⁇ plate acts primarily in alternating currents with a high frequency. Furthermore, the current is essentially out of the bus bars so that the cover plate is essentiallyswei ⁇ se thin executable.
  • cover plate is in a, in particular electrically conductive, touch contact with the bends of the first busbar.
  • the cover plate is electrically conductive on the vertical U-legs of the first busbar, so that the second busbar in the We- is completely enclosed by the first busbar and the cover plate.
  • a hollow profile-like coaxial structure of the busbar is essentially realized.
  • the second busbar is surrounded as an inner conductor by a circumferentially substantially closed outer conductor, whereby a significant reduction of the external magnetic flux density as well as the line inductance is realized.
  • the cover plate For the production of the contact contact, it is conceivable, for example, for the cover plate to be connected to the folds of the first conductor rail cohesively , in particular by means of welding.
  • the cover plate and the first busbar are made of a same material.
  • the busbar is encapsulated with a plastic material.
  • the bridge modules of the bridge circuit each have two power semiconductor switches , which are preferably made of a semiconductor material with a large band gap.
  • the satin dealtlei ⁇ terschalter are here as MOSFETs (metal-oxide-semiconduc- tor field-effect transistor) ⁇ be transferred to silicon carbide base.
  • MOSFETs metal-oxide-semiconduc- tor field-effect transistor
  • the fold is formed in particular in the busbar region between the bridge circuit and the intermediate circuit capacitor to the first busbar. As a result, a simple production of the converter is guaranteed.
  • Power converter connected between an energy storage and an electric motor of an electrical machine.
  • the electric-fresh machine is in this case installed in an electrically operated motor vehicle, in particular an electric or hybrid vehicle.
  • the advantages achieved by the invention are in particular that in a power converter with a bridge circuit with a coupled DC link capacitor, the parasitic inductance of the (supply) busbar is reduced.
  • a particularly effective prevention or at least reducing the overcoupling is realized within the converter.
  • This is particularly advantageous with regard to the use of fast-switching (high switching speed) power semiconductor switches based on silicon carbide or galium nitride.
  • the inductance reduction has a greater mechanical distance between the bridge circuit and further temperature-sensitive components such as in particular film capacitors within the converter allows without the switching characteristics (switching performance) of the bridge circuit are adversely affected. This significantly improves the life and reliability of the converter.
  • FIG. 1 shows a block diagram of a power converter for the supply of an electric motor, with a publication and an interposed
  • the machine 2 comprises an in-vehicle electrical energy store 3 in the form of a high-voltage battery and an electric motor 4 driving the motor vehicle axles.
  • the electric motor 4 is here connected to the energy store by means of a power converter 6.
  • the power converter 6 has a (DC bus) busbar 8 with a busbar 8a as an outgoing line and a busbar 8b as a return line.
  • the busbar 8a is connected to a connected to the energy storage 3 line 8a ⁇ ⁇ . Accordingly, the busbar 8b is contacted with a guided to the energy storage 3 line 8b ⁇ .
  • an intermediate circuit capacitor 10 and a bridge circuit 12 with three bridge modules (half bridges, commutation) 14 is connected between the busbars 8a and 8b of the busbar 8.
  • the busbars 8a and 8b of the busbar 8 in particular form the busbar area between the intermediate circuit capacitor 10 and the bridge circuit 12.
  • a high-voltage DC voltage of the energy storage device through the bridge circuit 12 is in a dreiphasi ⁇ ge motor voltage or a phase current with the phases u, v, w is converted.
  • the phases u, v, w are performed for Be ⁇ drive of the electric motor 4 to corresponding phase or Wick ⁇ ment ends of a stator, not shown.
  • Each-nesting ckenmodul 14 in this case has two as MOSFETs (metal-oxide semiconductor field-effect transistor) running power ⁇ semiconductor switch 18th
  • MOSFETs metal-oxide semiconductor field-effect transistor
  • semiconductor switch 18 by means of pulse width modulated signals (PWM signal) of a controlled clocked by the control signals driver between a conductive and a non-switched ⁇ conductive state.
  • PWM signal pulse width modulated signals
  • the control signals and the PWM signals are shown schematically in FIG 1 by means of arrows.
  • pulsed currents are generated in the commutation cell formed by the busbars 8a and 8b.
  • the power sliding ⁇ NEN 8a and 8b have a parasitic inductance, where it is generated by these pulse currents as a magnetic (AC) field or as a time-variable magneti ⁇ specific flux density in the vicinity ⁇ (Streuinduk ⁇ tivity).
  • AC magnetic
  • Streuinduk ⁇ tivity time-variable magneti ⁇ specific flux density in the vicinity ⁇
  • the busbar 8 thus leads in normal operation of the electric ⁇ motor 4 by means of the busbars 8a ⁇ and 8b ⁇ a direct current from the energy storage 3 12 to the bridge circuit during a regenerative or recuperative operation of the electric motor 4, electric power is fed to the Energyspei ⁇ cher 3 ,
  • the busbar 8 is preferably injected in the assembled state of the power converter 6 with a plastic ⁇ .
  • Various embodiments of the Ver ⁇ splinting 8 are explained in more detail, the parasitic inductance is reduced.
  • the figures each show a concernedsbei ⁇ game the busbar 8 in a guided DC and a guided alternating current.
  • An alternating current is to be understood below as meaning, in particular, an electric current having a comparatively high frequency (f >> 0 Hz), in particular having a frequency in the megahertz range.
  • the figures further show schematically the currents generated by the flow tubes of the magnetic fields (stray fields), or of the generated magnetic flux of the current shift ⁇ NEN 8a and 8b for guiding the current in a strichlinier- th display.
  • FIG. 2 and FIG. 3 shows a busbar 8 with two conductor rails 8a and 8b which are approximately rectangular in cross-section.
  • the busbars 8a and 8b are guided substantially parallel and spaced from one another, the busbar 8a being arranged in a stacking direction S plane-parallel above the busbar 8b.
  • the rail end faces oriented perpendicularly to the stacking direction S are also referred to below as upper and lower sides or upper and lower edges of the busbars 8a and 8b.
  • Busbar 8a a relation to the busbar 8b enlarged ⁇ te rail width .
  • the narrow sides of the busbar 8a are hereby bent along the stacking direction S to the busbar 8b.
  • the busbar 8a has a substantially U-shaped cross-sectional shape, wherein the horizontal U-leg 20 is spaced and guided plane-parallel to the busbar 8b.
  • the vertical U-legs or bends 22 of the busbar 8a are substantially rectangular downwards, that means towards the busbar 8b, bent over.
  • the leg ends of the bevels 22 along the stack direction S approximately at the height of the busbar 8a supplied ⁇ facing upper edge 24 of the busbar 8b arranged. With ⁇ on their words, the lower edges 26 of the folds 22 of the busbar 8a in a plane with the upper edge 24 of
  • Busbar 8b arranged.
  • the propagation of the magnetic field in the stacking direction S above the busbar 8a extending half space is reduced.
  • the magnetic flux density above the busbar 8a is reduced.
  • ⁇ tung sensitive switch parts and / or electrical construction are ⁇ parts of the power converter 6, such as the controller 16, located in this field reduced half-space.
  • FIG 4 and FIG 5 show a development of the embodiment described above.
  • the bends project beyond the busbar 8b.
  • the lower edge 26 of the folds 22 of the busbar 8a along the stacking direction S below a lower edge 28 of the busbar 8b is arranged.
  • the busbar 8b from the power rail 8a is at least partially overlapped, respectively, that the busbar is arranged ⁇ inset in the U-opening between the rims 22 8b.
  • FIG 6 and FIG 7 shows a splint 8 according to Figures 4 and 5 with an additional cover plate (shroud) 30.
  • the cover plate 30 is in this embodiment of an electrically conductive material, in particular a metal such as copper, Herge ⁇ presents.
  • the cover plate 30 is made of the same material as the busbar 8a and / or the busbar 8b. The cover plate 30 overlaps the folds 22 of the current ⁇ rail 8a.
  • the outer edges of the folds 20 and the cover plate 30 are arranged in alignment with each other.
  • the lid plate 30 is in an electrically leit ⁇ capable touching contact with the bent portions 22, the tet importance, the lid plate 30 abuts on the lower edge 26 of the bent ⁇ 22 substantially.
  • the cover ⁇ plate 30 is materially connected to the folds 22 ⁇ bound.
  • ersicht is comparatively ⁇ Lich, is formed by the connection of the cover plate 30 at the bends 22 is substantially a hollow-profile-like coaxial ⁇ structure.
  • the bus bar 8b as an inner conductor of the bus bar 8a and the lid plate 30 as an outer conductor circumference includes relationship ⁇ , substantially completely enclosed.
  • the busbars 8a and 8b guide the main part of the load current, so that the plate thickness of the cover plate 30 in the stacking direction S is made comparatively thin.
  • FIGS. 8 and 9 show an alternative exemplary embodiment of the busbar 8, in which the cover plate 30 is not electrically conductively coupled to the folds 22 of the busbar 8a.
  • the driven elekt ⁇ non-conductive connection through an air gap is shown at ⁇ way of example.
  • the cover plate 30 is made of a permeable material.
  • the permeable material is preferably a lossy ferrite material.
  • the cover plate 30 has in this embodiment ent ⁇ long the stack direction S, a comparatively large plate thickness, so that an improved flow guidance of the magnetic flux density is realized see. Due to the flux guide of the permeable cover plate 30 a substantial Reduzie ⁇ tion of the magnetic flux density in the upper half space of the busbar 8 is realized.
  • the invention is not limited to the above-described off ⁇ exemplary embodiments. Rather, other Va ⁇ variants of the invention to those skilled in can be derived therefrom without departing from the scope of the invention. In particular, furthermore, all the individual features described in connection with the exemplary embodiments can also be combined with one another in other ways, without departing from the subject matter of the invention. For example, it is also conceivable that the power converter 6 is designed as a DC / DC converter, an AC / DC converter or as an AC / AC converter.

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Abstract

Die Erfindung betrifft einen Stromrichter (6), insbesondere für ein elektrisch betriebenes Kraftfahrzeug, mit einer Brückenschaltung (12) umfassend eine Anzahl von Brückenmodulen (14), welche mittels einer Verschienung (8) an einen Zwischenkreiskondensator (10) verschaltet sind, die Verschienung (8) eine erste Stromschiene (8a) sowie eine hierzu in einer Stapelrichtung (S) übereinander und planparallel geführte zweite Stromschiene (8b) aufweist, wobei die Schmalseiten der ersten Stromschiene (8a) unter Ausbildung jeweils einer im Wesentlichen rechteckigen Abkantung (22) in Stapelrichtung (S) zu der zweiten Stromschiene (8b) hin gebogen sind.

Description

Beschreibung
VERSCHIENUNG FÜR EINEN STROMRICHTER Die Erfindung betrifft einen Stromrichter, insbesondere für ein elektrisch betriebenes Kraftfahrzeug, mit einer Brücken¬ schaltung umfassend eine Anzahl von Brückenmodulen, welche mittels einer Verschienung an einen Zwischenkreiskondensator verschaltet sind.
Elektrisch (elektromotorisch) angetriebene Kraftfahrzeuge, wie beispielsweise Elektro- oder Hybridfahrzeuge, weisen ty¬ pischerweise elektrische Maschinen zum Antrieb einer oder beider Kraftfahrzeugachsen auf. Derartige elektromotorische Antriebsmaschinen umfassen in der Regel einen gesteuerten
Synchron- oder Elektromotor oder einem Asynchronmotor, welcher zur Versorgung mit elektrischer Energie an einen fahrzeuginternen Energiespeicher (Hochvolt-Batterie) gekoppelt ist .
Der Elektromotor der elektrischen Maschine umfasst herkömmlicherweise einen gegenüber einem Stator drehbar gelagerten Rotor, welcher mittels eines magnetischen Drehfeldes angetrie¬ ben wird. Zur Erzeugung des Drehfeldes werden die Spulenwick- lungen (Phasenwicklungen, Statorwicklungen) des Stators mit einem entsprechenden Drehstrom (Wechselspannung) beaufschlagt, welcher aus einer Gleichspannung des Energiespei¬ chers mittels eines Stromrichters gewandelt wird. Derartige Stromrichter sind einerseits dafür geeignet und eingerichtet, als Wechselrichter (Inverter) in einem Normalbetrieb der Maschine die Gleichspannung des Energiespeichers in den Drehstrom beziehungsweise die Wechselspannung zu wandeln. Andererseits sind die Stromrichter in der Regel dazu geeignet und eingerichtet, in einem generatorischen oder rekuperativen Betrieb als Gleichrichter einen erzeugten Drehstrom des Elektromotors in einen Gleichstrom zur Einspeisung in den Energiespeicher zu wandeln. Zu diesem Zwecke weist der Stromrichter eine mit einem Zwi- schenkreiskondensator gekoppelte Brückenschaltung auf (Zwischenkreis, Kommutierungskreis) . Die Brückenschaltung umfasst eine der Anzahl der (Motor- ) Phasen entsprechende Anzahl von Brückenmodulen (Halbbrücken, Leistungsmodul, Kommutierungs¬ zelle) mit Leistungshalbleiterschaltern, die zwischen einer Hinleitung und einer Rückleitung als Zuleitungen des Stromrichters verschaltet sind. Der Stromrichter ist mittels Zuleitungen an den Energiespeicher angeschlossen. Insbesondere bei hohen Leistungen beziehungsweise Strömen, wie sie beispielsweise im Automobilbe¬ reich vorkommen, sind die (Gleichstrom- ) Zuleitungen in der Regel zumindest innerhalb des Stromrichters in Form von (mas- siven) ( Strom- ) Platten beziehungsweise ( Strom- ) Schienen ausgeführt. Die dadurch gebildete ( Zwischenkreis- ) Verschienung erzeugt bauelementnah zu den Brückenmodulen eine parasitäre Induktivität (Streuinduktivität) . Diese parasitäre Induktivität wirkt sich nachteilig auf die mögliche Schaltgeschwindigkeit, und somit auf die Schaltver¬ luste der Leistungshalbleiterschalter der Brückenmodule aus. Insbesondere bei einem Ausschaltvorgang eines Leistungshalb¬ leiterschalters werden hierdurch ausgeprägte (Über-)Span- nungsspitzen und (Spannungs-) Oszillationen erzeugt. Die Oszillationen treten hierbei aufgrund eines Zusammenwirkens der parasitären Induktivität der Zwischenkreisverschienung mit parasitären Kapazitäten der Leistungshalbleiterschalter sowie einer externen Schaltung der Brückenmodule auf.
Zur Vermeidung einer Beschädigung oder Zerstörung der Leistungshalbleiterschalter ist es typischerweise notwendig, die Amplitude der Überspannungsspitzen durch eine Reduzierung der Schaltgeschwindigkeit der Leistungshalbleiterschalter zu be- grenzen. Aus diesem Grunde werden Zwischenkreisverschienungen möglichst induktivitätsarm ausgeführt, sodass möglichst hohe Schaltgeschwindigkeiten möglich sind. Zu diesem Zwecke ist es beispielsweise möglich, die im Wesentlichen parallel geführ- ten Zuleitungen des Plus- und Minuspfades insbesondere zwi¬ schen der Brückenschaltung und dem Zwischenkreiskondensator in einem möglichst geringen Abstand nebeneinander anzuordnen. Die auftretenden Oszillationen sind hinsichtlich der Anforderungen einer elektromagnetischen Verträglichkeit (EMV) als kritisch anzusehen. Da die Oszillationen im Wesentlichen unvermeidbar sind, werden sie vorzugsweise möglichst stark ge¬ dämpft. Diese Dämpfung erfolgt in der Regel durch induzierte Wirbelströme im Bereich der Modulmetallisierung und/oder der Zwischenkreisverschienung sowie durch Verluste des angeschlossenen Zwischenkreiskondensators . Des Weiteren ist es möglich, zusätzliche Entkopplungskondensatoren zur Reduktion der transienten Schaltspitzen mit der Brückenschaltung zu verschalten. Derartige Entkopplungskondensatoren sind zweckdienlicherweise möglichst modulnah platziert, sodass die pa¬ rasitäre Induktivität der Verschienung möglichst effektiv von den taktenden Leistungshalbleiterschaltern entkoppelt ist. Zur Verbesserung der Lebensdauer sind Zwischenkreiskondensa- toren hierbei als Folienkondensatoren ausgestaltet. Nachteiligerweise weisen Zwischenkreiskondensatoren in Folienausführung eine hohe Empfindlichkeit gegenüber hohen Umgebungs¬ temperaturen auf. Da im Betrieb aufgrund von Schalt- und Leitverlusten der Leistungshalbleiterschalter im Bereich der Brückenschaltung eine hohe Wärmeentwicklung auftritt, ist es notwendig, die Folienkondensatoren in einem entsprechenden (mechanischen) Abstand zu der Brückenschaltung zu positionieren. Dadurch werden längere Zwischenkreisverschienungen benö- tigt, wodurch einerseits die parasitäre Induktivität zunimmt sowie andererseits die Leistungsdichte und Kompaktheit des Stromrichters verschlechtert wird.
Für die Anwendung in einem elektromotorischen Kraftfahrzeug ist jedoch eine möglichst hohe Leistungsdichte und Kompak¬ theit des Stromrichters wünschenswert. Dies bedingt Leis¬ tungshalbleiterschalter mit möglichst niedrigen Schaltverlusten sowie möglichst niedrigen Durchlassverlusten. Zu diesem Zwecke sind Leistungshalbleiterschalter mit einer hohen Bandlücke, wie beispielsweise Siliziumcarbidhalbleiter (SiC) oder Galliumnitirdhalbleiter (GaN) , besonders geeignet. Derartige Halbleiterschalter ermöglichen signifikant höhere Schaltge- schwindigkeiten . Zur effektiven Nutzung derartiger Leistungshalbleiterschalter ist eine weitere Reduzierung der parasitären Induktivität der Zwischenkreisverschienung wünschenswert.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen möglichst ge- eigneten Stromrichter anzugeben. Insbesondere soll eine parasitäre Induktivität einer Verschienung des Stromrichters mög¬ lichst reduziert werden.
Der erfindungsgemäße Stromrichter ist insbesondere für den Einsatz in einem elektrisch betriebenen Kraftfahrzeug, wie beispielsweise einem Elektro- oder Hybridfahrzeug, geeignet und eingerichtet. Zu diesem Zwecke ist der beispielsweise als getaktete Gleichrichter und/oder Wechselrichter (Inverter) ausgeführte Stromrichter beispielsweise zwischen einer fahr- zeuginternen Hochvolt-Batterie als Energiespeicher und einem die Kraftfahrzeugachsen antreibenden Elektromotor verschaltet .
Der Stromrichter umfasst eine Brückenschaltung mit einer der Anzahl der Motorphasen entsprechenden Anzahl von Brückenmodulen. Die Brückenmodule der Brückenschaltung sind mittels ei¬ ner ( Zwischenkreis- ) Verschienung an einen Zwischenkreiskon- densator verschaltet. Die Verschienung weist eine erste Stromschiene sowie eine hierzu in einer Stapelrichtung übereinander und planparallel geführte zweite Stromschiene auf. Mit anderen Worten sind die Stromschienen im Gegensatz zum Stand der Technik nicht nebeneinander in einer Ebene der Brückenschaltung geführt, sondern übereinander in zwei unterschiedlichen, parallelen und beab- standeten Ebenen. Dadurch ist entlang einer Schienenlängsrichtung im Wesentlichen eine (platten- ) kondensatorartige An¬ ordnung der Stromschienen realisiert, wodurch die ungewünsch- te Störaussendungen sowie die (Streu-) Induktivität der Ver- schienung reduziert wird. Der Abstand der Stromschienen entlang der Stapelrichtung ist hierbei unter Beachtung einer erforderlichen Luft- oder Kriechstrecke zur Reduzierung der In- duktivität möglichst gering ausgeführt.
Die Schmalseiten der ersten Stromschiene sind unter Ausbil¬ dung jeweils einer im Wesentlichen rechteckigen Abkantung in Stapelrichtung zu der zweiten Stromschiene hin gebogen. Mit anderen Worten weist die erste Stromschiene entlang der
Schienenlängsrichtung einen etwa U-förmigen Querschnitt auf, wobei die Abkantungen im Wesentlichen die vertikalen U-Schen- kel bilden. Durch die planparallele Führung der Stromschienen wird eine Reduktion der parasitären ( Zuleitungs- ) Induktivität der Ver- schienung realisiert. Dadurch wird die Leistungsdichte und Kompaktheit des Stromrichters verbessert. Durch das Hinzufü¬ gen der zwei Abkantungen wird einerseits die wirksame parasi- täre Induktivität bei einem geführten Wechselstrom reduziert. Somit werden schnellere und verlustreduzierte Umschaltvorgän¬ ge der Leistungshalbleiterschalter ermöglicht. Des Weiteren wird die im Betrieb erzeugte magnetische Flussdichte der In¬ duktivität oberhalb der ersten Stromschiene, das bedeutet auf der zu den Abkantungen in Stapelrichtung gegenüberliegenden Seite, wesentlich reduziert. Aufgrund der resultierenden ge¬ ringeren magnetischen Flussdichte in einem Halbraum oberhalb der ersten Stromschiene ist es möglich, Schaltungsteile mit einer vergleichsweise niedrigen Signalamplitude (Logikschal- tungen, Sensorauswertungen) räumlich näher an der Brückenschaltung anzuordnen, da eine Überkopplung durch die Störaussendung (induktive Überkopplung, Störstrahlung) aufgrund der in den Abkantungen induzierten Wirbelströme der Verschienung reduziert ist. In der Folge wird die Leistungsdichte und Kom- paktheit des Stromrichters verbessert, was sich insbesondere vorteilhaft bei einem Einsatz in einem elektrisch angetriebenen Kraftfahrzeug überträgt. In einer geeigneten Ausbildung sind die Abkantungen der ersten Stromschiene derart dimensioniert, dass die zweite Strom¬ schiene zumindest abschnittsweise übergriffen ist. Mit ande¬ ren Worten ist die zweite Stromschiene innerhalb der zwischen den Abkantungen gebildeten Öffnung der ersten Stromschiene angeordnet. Dadurch wird die Induktivitätsreduktion weiter verbessert, zusätzlich wird die Störaussendung beziehungswei¬ se das erzeugte magnetische Feld (Flussdichte) oberhalb der Verschienung weiter reduziert.
In einer geeigneten Ausbildungsform überragen die vertikalen U-Schenkel beziehungsweise die Abkantungen der ersten Strom¬ schiene die zweite Stromschiene entlang der Stapelrichtung. Mit anderen Worten ist die zweite Stromschiene tiefer in der Öffnung der Abkantungen angeordnet, wodurch die magnetische
Feldamplitude in den Halbraum oberhalb der ersten Stromschie¬ ne für Wechselströme signifikant abgeschwächt wird.
In einer vorteilhaften Ausführung weist die Verschienung eine, insbesondere die Abkantungen der ersten Stromschiene überlappende, schienen- oder plattenartige Deckelplatte auf. Die Deckelplatte ist in Stapelrichtung unterhalb der zweiten Stromschiene, das bedeutet hinsichtlich der ersten Stromschiene auf der gegenüberliegenden Seite der zweiten Stromschiene, angeordnet. Die Deckelplatte ist geeigneterweise beabstandet und planparallel zu der zweiten Stromschiene ge¬ führt. Mit anderen Worten sind die Deckelplatte und die zwei¬ te Stromschiene sowie die erste Stromschiene entlang der Sta¬ pelrichtung übereinander gestapelt angeordnet. Die Deckel¬ platte wirkt als ein (Ab- ) Schirmblech, wodurch die Abschirmung der Streuinduktivität oberhalb der ersten Stromschiene weiter verbessert wird.
In einer geeigneten Weiterbildung ist die Deckelplatte aus einem elektrisch leitfähigen Material, insbesondere einem Metall, gefertigt. Geeigneterweise ist die Deckelplatte hierbei aus dem gleichen Material wie die zweite und/oder erste
Stromschiene, beispielsweise einem Kupfermaterial, herge- stellt. Durch die Ausgestaltung als metallischer Leiter bewirkt die Deckelplatte eine weitere Reduzierung der Ver- schienungsinduktivität . In einer alternativen Weiterbildung ist die Deckelplatte aus einem verlustbehafteten permeablen Material zum Zwecke einer gezielten Flussführung der magnetischen Flusslinien ausgeführt. Dies ist insbesondere bei geführten Wechselströmen von Vorteil. Dadurch wirkt die Deckelplatte als ein bevorzugter Pfad für den im Betrieb auftretenden magnetischen Fluss
(Flussdichte) . Insbesondere bei Wechselströmen mit einer ver¬ gleichsweise hohen Frequenz (Megahertzbereich) erfolgt in Verbindung mit der Stromverdrängung innerhalb der leitfähigen Stromschienen in Summe eine Abnahme der Verschienungsinduk- tivität. Unter verlustbehaftet ist zu verstehen, dass die ohmschen Verluste innerhalb der Deckelplatte bei höheren Fre¬ quenzen zunehmen, sodass eine stärkere Bedämpfung von unerwünschten Spannungsspitzen und Oszillationen der Brückenschaltung ermöglicht ist.
In einer zweckmäßigen Weiterbildung ist vorgesehen, dass die Deckelplatte im Vergleich zu den beiden Stromschienen entlang der Stapelrichtung eine verringerte Plattendicke aufweist. Dies bedeutet, dass die Materialhöhe entlang der Stapelrich- tung geringer ist als die der Stromschienen. Dies ist insbesondere bei einer Ausgestaltung der Deckelplatte aus einem elektrisch leitfähigen Material vorteilhaft, da die Deckel¬ platte vorrangig bei Wechselströmen mit einer hohen Frequenz wirkt. Des Weiteren wird der Strom im Wesentlichen von den Stromschienen geführt, sodass die Deckelplatte vergleichswei¬ se dünn ausführbar ist.
Ein zusätzlicher oder weiterer Aspekt der Erfindung sieht vor, dass die Deckelplatte in einem, insbesondere elektrisch leitfähigen, Berührungskontakt mit den Abkantungen der ersten Stromschiene ist. Mit anderen Worten liegt die Deckelplatte an den vertikalen U-Schenkeln der ersten Stromschiene elektrisch leitfähig an, sodass die zweite Stromschiene im We- sentlichen vollständig von der ersten Stromschiene und der Deckelplatte umschlossen ist. Dadurch ist im Wesentlichen eine hohlprofilartige Koaxialstruktur der Verschienung realisiert. Dies bedeutet, die zweite Stromschiene ist als ein In- nenleiter von einem umfangsseitig im Wesentlichen geschlossenen Außenleiter umgeben, wodurch eine signifikante Reduzierung der externen magnetischen Flussdichte sowie der Ver- schienungsinduktivität realisiert ist. Zur Herstellung des Berührungskontakts ist es beispielsweise denkbar, dass die Deckelplatte Stoffschlüssig, insbesondere mittels Schweißens, an die Abkantungen der ersten Stromschie¬ ne angebunden wird. Zweckmäßigerweise sind die Deckelplatte und die erste Stromschiene aus einem gleichen Material herge- stellt.
Durch die Koaxialstruktur ergibt sich aufgrund des Proximity- Effekts insbesondere für Wechselströme mit hohen Frequenzen eine Stromverdrängung zu den Innenflächen der Verschienung hin. Dadurch wird einerseits das magnetische Feld im Außenbe¬ reich der Verschienung wesentlich abgeschwächt sowie andererseits die Dämpfungseigenschaften der Verschienung verbessert.
In einer vorteilhaften Ausbildung ist die Verschienung mit einem Kunststoffmaterial umspritzt. Dadurch ist eine beson¬ ders aufwandsarme Herstellung des Stromrichters ermöglicht.
In einer geeigneten Weiterbildung weisen die Brückenmodule der Brückenschaltung jeweils zwei Leistungshalbleiterschalter auf, welche vorzugsweise aus einem Halbleitermaterial mit ei¬ ner großen Bandlücke, hergestellt sind. Die Leistungshalblei¬ terschalter sind hierbei als MOSFETs (metal-oxide-semiconduc- tor field-effect transistor) auf Siliziumcarbid-Basis ausge¬ führt. In einer alternativen Weiterbildungsform ist es bei- spielsweises ebenso denkbar, Leistungshalbleiterschalter auf Galliumnitird-Basis einzusetzen. In einer vorteilhaften Ausführung ist die Abkantung insbesondere in dem Verschienungsbereich zwischen der Brückenschaltung und dem Zwischenkreiskondensator an die erste Stromschiene angeformt. Dadurch ist eine einfache Herstellung des Stromrichters gewährleistet.
In einer bevorzugten Anwendung ist der erfindungsgemäße
Stromrichter zwischen einem Energiespeicher und einem Elektromotor einer elektrischen Maschine geschaltetet. Die elek- frische Maschine ist hierbei in einem elektrisch betriebenen Kraftfahrzeug, insbesondere ein Elektro- oder Hybridfahrzeug, eingebaut .
Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesonde- re darin, dass bei einem Stromrichter mit einer Brückenschaltung mit einem gekoppelten Zwischenkreiskondensator die parasitäre Induktivität der ( Zuleitungs- ) Verschienung reduziert wird. Hinsichtlich der Störaussendung hochfrequenter Störsignale, welche aufgrund der Schaltvorgänge der Brückenmodule erzeugt werden, ist eine besonders effektive Vermeidung oder zumindest Reduzierung der Überkopplung innerhalb des Stromrichters realisiert. Dies ist insbesondere im Hinblick auf den Einsatz von schnellschaltenden (hohe Schaltgeschwindigkeit) Leistungshalbleiterschaltern auf Siliziumcarbid- oder Galiumnitrid-Basis vorteilhaft.
Durch die Anordnung und geometrische Form der Verschienung ist es möglich, in einfacher Art und Weise Grenzwerte bezüg¬ lich der EMV einzuhalten und stromrichterinterne Fehlfunktio- nen zu vermeiden sowie aufwändige EMV-Gegenmaßnahmen, wie beispielsweise Abschirmungen, zu reduzieren oder vollständig zu vermeiden. Dadurch ist ein besonders einfach und kostengünstig herstellbarer sowie zuverlässiger Stromrichter realisiert .
Besonders vorteilhaft ist, dass die Induktivitätsreduktion einen größeren mechanischen Abstand zwischen der Brückenschaltung und weiteren temperaturempfindlichen Bauteilen wie insbesondere Folienkondensatoren innerhalb es Stromrichters ermöglicht, ohne dass die Schalteigenschaften (Schaltperformance) der Brückenschaltung nachteilig beeinflusst werden. Dadurch werden die Lebensdauer und die Zuverlässigkeit des Stromrichters wesentlich verbessert.
Nachfolgend sind Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand einer Zeichnung näher erläutert. Darin zeigen in vereinfachten und schematischen Darstellungen:
FIG 1 in Blockdarstellung einen Stromrichter zur Versorgung eines Elektromotors, mit einer Ver- schienung und einer dazwischen geschalteten
BrückenSchaltung,
FIG 2, 3 in Schnittdarstellung die Verschienung mit zwei planparallel und in einer Stapelrichtung beabstandet angeordneten Strombahnen, wobei eine Strombahn zwei schmalseitige Abkantungen auf¬ weist, in Schnittdarstellung die Verschienung mit der abgekanteten Strombahn, wobei die Abkantungen zweite Strombahn überstehen, in Schnittdarstellung die Verschienung mit der abgekanteten Strombahn und einer elektrisch leit fähigen und angebundenen Deckelplatte,
FIG 8, 9 in Schnittdarstellung die Verschienung mit der abgekanteten Strombahn und einer elektrisch leitfähigen Deckelplatte in einem nicht leitenden Abstand zur Abkantung, und
FIG 10, 11 in Schnittdarstellung die Verschienung mit der abgekanteten Strombahn und einer magnetisch permeablen Deckelplatte. Einander entsprechende Teile und Größen sind in allen Figuren stets mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
In der FIG 1 ist ein Antriebsstrang eines elektromotorisch angetriebenen Kraftfahrzeugs, insbesondere eines Elektro- oder Hybridfahrzeugs, in Form einer elektrischen (Antriebs-) Maschine 2 dargestellt. Die Maschine 2 umfasst in diesem Aus¬ führungsbeispiel einen fahrzeuginternen, elektrischen Energiespeicher 3 in Form einer Hochvolt-Batterie und einen die Kraftfahrzeugachsen antreibenden Elektromotor 4. Der Elektromotor 4 ist hierbei mittels eines Stromrichters 6 an den Energiespeicher angeschlossen.
Der Stromrichter 6 weist eine ( Zwischenkreis- ) Verschienung 8 mit einer Stromschiene 8a als Hinleitung und einer Stromschiene 8b als Rückleitung auf. Die Stromschiene 8a ist an eine mit dem Energiespeicher 3 verbundene Leitung 8a λ ange¬ schlossen. Entsprechend ist die Stromschiene 8b mit einer an den Energiespeicher 3 geführten Leitung 8b λ kontaktiert.
Zwischen den Stromschienen 8a und 8b der Verschienung 8 ist ein Zwischenkreiskondensator 10 sowie eine Brückenschaltung 12 mit drei Brückenmodulen (Halbbrücken, Kommutierungszellen) 14 geschaltet. Die Stromschienen 8a und 8b der Verschienung 8 bilden hierbei insbesondere den Verschienungsbereich zwischen dem Zwischenkreiskondensator 10 und der Brückenschaltung 12 aus. Im Betrieb wird eine Hochvolt-Gleichspannung des Energiespeichers durch die Brückenschaltung 12 in eine dreiphasi¬ ge Motorspannung beziehungsweise einen Drehstrom mit den Pha- sen u, v, w gewandelt wird. Die Phasen u, v, w werden zum Be¬ trieb des Elektromotors 4 an entsprechende Phasen- oder Wick¬ lungsenden eines nicht näher dargestellten Stators geführt.
Zur Wandlung der Hochvolt-Gleichspannung in den Drehstrom werden die Brückenmodule 14 mittels eines an eine Motorsteue¬ rung angeschlossenen Controllers 16 gesteuert und/oder gere¬ gelt. Zu diesem Zwecke sendet der Controller 16 nicht näher bezeichnete Steuersignale an die Brückenmodule 14. Jedes Brü- ckenmodul 14 weist hierbei zwei als MOSFETs (metal-oxide semiconductor field-effect transistor) ausgeführte Leistungs¬ halbleiterschalter 18 auf. Die Leistungshalbleiterschalter 18 sind hierbei vorzugsweise aus einem Siliziumcarbid-Material hergestellt.
Die lediglich beispielhaft mit Bezugszeichen versehenen Halbleiterschalter 18 werden mittels pulsweitenmodulierter Signale (PWM-Signal) eines durch die Steuersignale gesteuerten Treibers getaktet zwischen einem leitenden und einem nicht¬ leitenden Zustand umgeschaltet. Die Steuersignale sowie die PWM-Signale sind in der FIG 1 mittels Pfeilen schematisch dargestellt .
Bei einem (Um- ) Schaltvorgang der Leistungshalbleiterschalter 18 werden gepulste Ströme in der durch die Stromschienen 8a und 8b gebildeten Kommutierungszelle erzeugt. Die Stromschie¬ nen 8a und 8b weisen eine parasitäre Induktivität auf, wo¬ durch diese gepulsten Ströme als ein magnetisches (Wechsel-) Feld beziehungsweise als eine zeitlich veränderbare magneti¬ sche Flussdichte in der Umgebung erzeugt wird (Streuinduk¬ tivität) . Die resultierenden Wechselfelder können in der Folge in benachbarte Schaltteile oder elektronische Bauteile als induktive Überkopplung einkoppeln.
Die Verschienung 8 führt somit im Normalbetrieb des Elektro¬ motors 4 mittels der Stromschienen 8a λ und 8b λ einen Gleichstrom von dem Energiespeicher 3 zu der Brückenschaltung 12. Während eines generatorischen oder rekuperativen Betriebs des Elektromotors 4 wird elektrische Energie in den Energiespei¬ cher 3 eingespeist. Die Verschienung 8 ist im Montagezustand des Stromrichters 6 vorzugsweise mit einem Kunststoff um¬ spritzt . Nachfolgend sind verschiedene Ausführungsbeispiele der Ver¬ schienung 8 näher erläutert, deren parasitäre Induktivität reduziert ist. Die Figuren zeigen jeweils ein Ausführungsbei¬ spiel der Verschienung 8 bei einem geführten Gleichstrom und einem geführten Wechselstrom. Unter einem Wechselstrom ist nachfolgend insbesondere ein elektrischer Strom mit einer vergleichsweise hohen Frequenz (f >> 0 Hz) zu verstehen, insbesondere mit einer Frequenz im Megahertzbereich.
Die Figuren zeigen weiterhin schematisch die durch die Ströme erzeugten Flussröhren der Magnetfelder (Störfelder) , beziehungsweise des erzeugten magnetischen Flusses der Stromschie¬ nen 8a und 8b bei Führung des Stromes, in einer strichlinier- ten Darstellung.
Das Ausführungsbeispiel der FIG 2 und FIG 3 zeigt eine Ver- schienung 8 mit zwei im Querschnitt etwa rechteckigen Stromschienen 8a und 8b. Die Stromschienen 8a und 8b sind im We- sentlichen parallel und beabstandet zueinander geführt, wobei die Stromschiene 8a in einer Stapelrichtung S planparallel oberhalb der Stromschiene 8b angeordnet ist. Die zur Stapel¬ richtung S senkrecht orientierten Schienenstirnseiten sind nachfolgend auch als Ober- und Unterseite beziehungsweise Ober- und Unterkante der Stromschienen 8a und 8b bezeichnet.
Durch die die planparallele Anordnung der Stromschienen 8a und 8b in der FIG 2 und FIG 3 wird die Induktivität der Ver- schienung 8 reduziert. Insbesondere wird das im Betrieb er- zeugte magnetische Feld oberhalb der Stromschiene 8a bezie¬ hungsweise unterhalb der Stromschiene 8b reduziert. Dies ist in den Figuren beispielhaft anhand einer reduzierten Feldliniendichte dargestellt. In dem Ausführungsbeispiel der FIG 2 und FIG 3 weist die
Stromschiene 8a eine gegenüber der Stromschiene 8b vergrößer¬ te Schienenbreite auf. Die Schmalseiten der Stromschiene 8a sind hierbei entlang der Stapelrichtung S zu der Stromschiene 8b hin umgebogen. Dadurch weist die Stromschiene 8a eine im Wesentlichen U-förmige Querschnittsform auf, wobei der horizontale U-Schenkel 20 beabstandet und planparallel zu der Stromschiene 8b geführt ist. Die vertikalen U-Schenkel beziehungsweise Abkantungen 22 der Stromschiene 8a sind im Wesentlichen rechteckig nach unten, das bedeutet zu der Stromschiene 8b hin, umgebogen. Wie in den Schnittdarstellungen der FIG 2 und FIG 3 ersichtlich, sind die Schenkelenden der Abkantungen 22 entlang der Stapelrichtung S etwa auf der Höhe einer der Stromschiene 8a zuge¬ wandten Oberkante 24 der Stromschiene 8b angeordnet. Mit an¬ deren Worten sind die Unterkanten 26 der Abkantungen 22 der Stromschiene 8a in einer Ebene mit der Oberkante 24 der
Stromschiene 8b angeordnet.
Durch die Abkantungen 22 wird die Ausbreitung des magnetischen Feldes in den in Stapelrichtung S oberhalb der Stromschiene 8a erstreckenden Halbraum reduziert. Mit anderen Worten wird im Betrieb die magnetische Flussdichte oberhalb der Stromschiene 8a reduziert. In einer vorteilhaften Ausgestal¬ tung sind empfindliche Schaltteile und/oder elektrische Bau¬ teile des Stromrichters 6, wie beispielsweise der Controller 16, in diesem feldreduzierten Halbraum angeordnet.
Die FIG 4 und FIG 5 zeigen eine Weiterbildung des vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiels. In dieser Ausgestaltung überragen die Abkantungen 22 die Stromschiene 8b. Mit anderen Worten ist die Unterkante 26 der Abkantungen 22 der Stromschiene 8a entlang der Stapelrichtung S unterhalb einer Unterkante 28 der Stromschiene 8b angeordnet. Dies bedeutet, dass die Stromschiene 8b von der Stromschiene 8a zumindest teilweise übergriffen wird, beziehungsweise, dass die Strom¬ schiene 8b in der U-Öffnung zwischen den Abkantungen 22 einliegend angeordnet ist.
Durch die Verlängerung der Abkantungen 22 entlang der Stapelrichtung S ist eine weitere Verbesserung hinsichtlich der Induktivität der Verschienung 8 realisiert. Insbesondere im Wechselstromfall (FIG 5) wird die Amplitude des magnetischen Feldes im Halbraum oberhalb der Stromschiene 8a wesentlich reduziert . Das Ausführungsbeispiel der FIG 6 und FIG 7 zeigt eine Ver- schienung 8 gemäß den Figuren 4 und 5 mit einer zusätzlichen Deckelplatte (Schirmblech) 30. Die Deckelplatte 30 ist in dieser Ausführung aus einem elektrisch leitfähigen Material, insbesondere einem Metall wie beispielsweise Kupfer, herge¬ stellt. Vorzugsweise ist die Deckelplatte 30 aus dem gleichen Material wie die Stromschiene 8a und/oder die Stromschiene 8b hergestellt . Die Deckelplatte 30 überlappt die Abkantungen 22 der Strom¬ schiene 8a. Mit anderen Worten sind die Außenkanten der Abkantungen 20 und der Deckelplatte 30 fluchtend miteinander angeordnet. Die Deckelplatte 30 ist in einem elektrisch leit¬ fähigen Berührungskontakt mit den Abkantungen 22, das bedeu- tet, die Deckelplatte 30 liegt im Wesentlichen an den Unter¬ kanten 26 der Abkantungen 22 an. Vorzugsweise ist die Deckel¬ platte 30 hierbei Stoffschlüssig an die Abkantungen 22 ange¬ bunden . Wie in den Figuren 6 und 7 vergleichsweise deutlich ersicht¬ lich wird, ist durch die Anbindung der Deckelplatte 30 an die Abkantungen 22 im Wesentlichen eine hohlprofilartige Koaxial¬ struktur gebildet. Mit anderen Worten ist die Stromschiene 8b als ein Innenleiter von der Stromschiene 8a und der Deckel- platte 30 als Außenleiter umfangsseitig umfasst beziehungs¬ weise im Wesentlichen vollständig umschlossen.
Die Stromschienen 8a und 8b führen im Betrieb den Hauptteil des Laststroms, sodass die Plattendicke der Deckelplatte 30 in Stapelrichtung S vergleichsweise dünn ausgestaltet ist.
Insbesondere im Wechselstromfall wird durch die Koaxialstruk¬ tur der Stromschiene 8a und der Deckelplatte 30 sowie der da¬ rin angeordneten Stromschiene 8b eine Ausbreitung des magne- tischen Feldes in den Außenraum im Wesentlichen vollständig unterdrückt. Hierbei bewirkt der Proximity-Effekt bei hohen Frequenzen des Wechselstroms eine Stromverdrängung zu den In- nenwänden der Koaxialstruktur hin, sodass die externe Flussdichte reduziert wird.
Die FIG 8 und FIG 9 zeigen ein alternatives Ausführungsbei- spiel der Verschienung 8, bei welchem die Deckelplatte 30 elektrisch nicht leitfähig an die Abkantungen 22 der Stromschiene 8a gekoppelt ist. In der Darstellung ist die elekt¬ risch nicht leitfähige Anbindung durch einen Luftspalt bei¬ spielhaft dargestellt. Ebenso denkbar ist jedoch beispiels- weise auch ein zwischen der Unterkante 26 der Abkantungen 22 und der Deckelplatte 30 angeordnetes Verbindungsstück aus ei¬ nem elektrisch nicht leitfähigen beziehungsweise isolierenden Material . Das Ausführungsbeispiel der FIG 10 und FIG 11 zeigt eine Weiterbildungsform des Ausführungsbeispiels der FIG 8 und FIG 9. In dieser Weiterbildung ist die Deckelplatte 30 aus einem permeablen Material hergestellt. Bei dem permeablen Material handelt es sich vorzugsweise um ein verlustbehaftetes Ferritmaterial.
Die Deckelplatte 30 weist in diesem Ausführungsbeispiel ent¬ lang der Stapelrichtung S eine vergleichsweise große Plattendicke auf, sodass eine verbesserte Flussführung der magneti- sehen Flussdichte realisiert ist. Aufgrund der Flussführung der permeablen Deckelplatte 30 ist eine wesentliche Reduzie¬ rung der magnetischen Flussdichte im oberen Halbraum der Verschienung 8 realisiert. Die Erfindung ist nicht auf die vorstehend beschriebenen Aus¬ führungsbeispiele beschränkt. Vielmehr können auch andere Va¬ rianten der Erfindung von dem Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne den Gegenstand der Erfindung zu verlassen. Insbesondere sind ferner alle im Zusammenhang mit dem Ausfüh- rungsbeispielen beschriebenen Einzelmerkmale auch auf andere Weise miteinander kombinierbar, ohne den Gegenstand der Erfindung zu verlassen. So ist es beispielsweise auch denkbar, dass der Stromrichter 6 als ein DC/DC-Wandler, ein AC/DC-Wandler oder als ein AC/AC-Wandler ausgeführt ist.

Claims

Patentansprüche
1. Stromrichter (6), insbesondere für ein elektrisch betriebenes Kraftfahrzeug, mit einer Brückenschaltung (12) umfas- send eine Anzahl von Brückenmodulen (14), welche mittels einer Verschienung (8) an einen Zwischenkreiskondensator (10) verschaltet sind, die Verschienung (8) eine erste Stromschie¬ ne (8a) sowie eine hierzu in einer Stapelrichtung (S) überei¬ nander und planparallel geführte zweite Stromschiene (8b) aufweist,
dadurch gekennzeichnet, dass die Schmalseiten der ersten Stromschiene (8a) unter Ausbildung jeweils einer im Wesentli¬ chen rechteckigen Abkantung (22) in Stapelrichtung ( S ) zu der zweiten Stromschiene (8b) hin gebogen sind.
2. Stromrichter (6) nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, dass die oder jede Abkantung (22) der ersten Stromschiene (8a) die zweite Stromschiene (8b) zumin¬ dest abschnittsweise übergreift.
3. Stromrichter (6) nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, dass die Verschienung (8) eine, ins¬ besondere mit den Abkantungen (22) der ersten Stromschiene (8a) überlappende, schienenartige Deckelplatte (30) aufweist.
4. Stromrichter (6) nach Anspruch 3,
dadurch gekennzeichnet, dass die Deckelplatte (30) aus einem elektrisch leitfähigen Material, insbesondere einem Metall gefertigt ist.
5. Stromrichter (6) nach Anspruch 3,
dadurch gekennzeichnet, dass die Deckelplatte (30) aus einem verlustbehafteten permeablen Material gefertigt ist.
6. Stromrichter (6) nach einem der Ansprüche 3 bis 5,
dadurch gekennzeichnet, dass die Deckelplatte (30) im Ver¬ gleich zu den beiden Stromschienen (8a, 8b) entlang der Stapelrichtung (S) eine verringerte Plattendicke aufweist.
7. Stromrichter (6) nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Deckelplatte (30) in einem, insbesondere elektrisch leitfähigen, Berührungskontakt mit den Abkantungen (22) der ersten Stromschiene (8a) ist.
8. Stromrichter (6) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Verschienung (8) mit einem Kunststoffmaterial umspritzt ist.
9. Stromrichter (6) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Brückenmodule (14) jeweils zwei Leistungshalbleiterschalter (18) auf Siliziumcarbid- Basis aufweisen.
10. Stromrichter (6) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Abkantung (22) in dem
Verschienungsbereich zwischen der Brückenschaltung (12) und dem Zwischenkreiskondensator (10) angeordnet ist.
11. Elektrische Maschine (2) für ein elektrisch betriebenes Kraftfahrzeug, insbesondere einem Elektro- oder Hybridfahr¬ zeug, mit einem fahrzeuginterenen Energiespeicher und mit einem Elektromotor (4) sowie mit einem zwischen dem Energiespeicher und dem Elektromotor (4) geschalteten Stromrichter (6) nach einem der Ansprüche 1 bis 10.
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