WO2023036628A1 - Zwischenkreis-filmkondensator mit federsteckern für einen leistungswandler, insbesondere für einen wechselrichter - Google Patents

Zwischenkreis-filmkondensator mit federsteckern für einen leistungswandler, insbesondere für einen wechselrichter Download PDF

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WO2023036628A1 PCT/EP2022/073806 EP2022073806W WO2023036628A1 WO 2023036628 A1 WO2023036628 A1 WO 2023036628A1 EP 2022073806 W EP2022073806 W EP 2022073806W WO 2023036628 A1 WO2023036628 A1 WO 2023036628A1
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sheet metal
bent sheet
metal part
capacitor
film capacitor
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Stefan Ilg
Alexander UNERTL
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Valeo Eautomotive Germany Gmbh
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Definitions

  • the invention relates to an intermediate circuit capacitor for a power converter, a power converter with such an intermediate circuit capacitor and an electric vehicle with such a power converter which is designed as an inverter.
  • Power converters in particular inverters, for example for electric drives in an electric vehicle, include an intermediate circuit capacitor in order to smooth out a DC voltage from a DC voltage source (e.g. an accumulator or a fuel cell).
  • the intermediate circuit capacitor usually includes a large number of individual capacitors which are soldered or welded to one another in order to achieve a required total capacitance. In particular, this can be done with separate conductors that electrically connect the individual capacitors to one another.
  • the problem here is that the production of an intermediate circuit capacitor using the known methods is relatively complicated and the known intermediate circuit capacitors have a relatively large volume in relation to their capacitance. In addition, it is also difficult to produce intermediate circuit capacitors with different capacities.
  • the production of an intermediate circuit capacitor with soldered film capacitor elements requires a relatively large amount of time, since the conductor rail arrangement (busbar) equipped with film capacitor elements has to be inserted into a soldering robot for the soldering process.
  • an intermediate circuit capacitor for a converter comprising a) a busbar arrangement, having a first bent sheet metal part with a first sheet metal plane and a second bent sheet metal part, electrically insulated therefrom, with a second sheet metal plane, which is parallel to the first sheet metal plane is aligned, wherein the second bent sheet metal part is electrically insulated from the first bent sheet metal part with the aid of an insulating layer arranged between the planes of the sheet metal, wherein the first bent sheet metal part and the second bent sheet metal part each comprise a plurality of contact tabs, which are arranged at the edges of the respective sheet metal and are produced by bending from a sheet metal plane or which are created by separating the respective sheet metal along a U-shaped dividing line and bending out of the plane of the sheet metal, and at least some contact tabs of the first (lower) bent sheet metal part through recesses in the second (upper) bent sheet metal part il are guided, and b) a plurality of contact tabs, which are arranged at the edges of the respective
  • the object of the invention is also achieved with a power converter having a power converter housing and an intermediate circuit capacitor of the type disclosed above, in which the film capacitor elements are arranged directly on the power converter housing.
  • the power converter can be designed as an inverter and have a power section with a large number of controllable switches that are electrically connected to the intermediate circuit capacitor, the intermediate circuit capacitor being provided for smoothing a direct voltage from a direct voltage source and the power section for generating an alternating voltage from the intermediate circuit capacitor smoothed DC voltage is provided.
  • an electric vehicle which has an inverter of the type mentioned above, a DC voltage source connected to the intermediate circuit capacitor and an electric drive connected to the power section, the electric drive being mechanically coupled to the wheels of the electric vehicle.
  • the proposed measures simplify the production of an intermediate circuit capacitor, enable the simple production of intermediate circuit capacitors of different capacitances, and the production of intermediate circuit capacitors with a small volume based on their capacitance is made possible.
  • This is primarily achieved by the fact that the film capacitor elements have capacitor contacts which are designed as flat, tab-shaped spring contacts are performed.
  • a film capacitor element is electrically contacted with the busbar arrangement by simply plugging it into the same.
  • the capacitor contacts can have resilient, straight sections, but it is also conceivable for these to be designed in an arc shape in sections.
  • the film capacitor element can have an insulation with which the metallized plastic film is encased.
  • the film capacitor elements can be arranged very closely next to one another, as a result of which a high capacitance of the intermediate circuit capacitor is achieved with a small volume.
  • the busbar arrangement can be fitted individually with film capacitor elements in a simple manner, as a result of which intermediate circuit capacitors of different capacitances can be produced easily.
  • the simple manufacture of the busbar arrangement itself is also made possible.
  • This includes two sheet metal parts that are plugged into each other.
  • An insulating layer is arranged between the first bent sheet metal part and the second bent sheet metal part, with the aid of which the second bent sheet metal part is electrically insulated from the first bent sheet metal part.
  • the insulating layer can be formed by a plastic film laminated onto the first bent sheet metal part and/or the second bent sheet metal part.
  • laminated bent sheet metal parts can be used, which only have an open (non-insulated) surface at the contact points to the capacitor contacts or to the film capacitor elements, which is under tension during operation. This creates a layered composite or a sandwich structure of bent sheet metal parts and an insulating layer.
  • the intermediate circuit capacitor also has electrical connections that are assigned to the bent sheet metal parts.
  • the bent sheet metal parts include optional Connection lugs for the electrical connection of the intermediate circuit capacitor.
  • the first bent sheet metal part can be connected to the positive pole and the second bent sheet metal part can be connected to a negative pole or ground of an electrical system or assigned to it.
  • the production time is shortened compared to soldered film capacitor elements, since the busbar arrangement equipped with film capacitor elements no longer has to be inserted into a soldering robot.
  • first bent sheet metal part and/or the second bent sheet metal part is designed as a bent sheet metal stamped part and the recesses are formed by punching and/or by bending the contact lugs out of the plane of the sheet.
  • the first bent sheet metal part and the second bent sheet metal part can be produced efficiently. This applies in particular to the case where the recesses in the second (upper) bent sheet metal part, through which contact lugs of the first (lower) bent sheet metal part are passed, are formed by bending the contact lugs out of the plane of the sheet metal, since both the bending of the contact lug and the production of the mentioned recess can be done in a (single) manufacturing step.
  • the bending stamping represents an advantageous manufacturing process for the first bent sheet metal part and the second bent sheet metal part
  • the use of other technologies for the production of the first and second bent sheet metal part would also be conceivable.
  • the bent sheet metal parts can also be laser or plasma cut.
  • capacitor contacts of a film capacitor element of the film capacitor elements are directly opposite one another in relation to a normal to the contact lugs for contacting the film capacitor elements.
  • both capacitor contacts of a film capacitor element lie on a normal to the contact tabs.
  • the (mechanical) forces caused by the spring contacts of the film capacitor elements inserted into the busbar arrangement also lie on a line of action, and no torque therefore acts on the film capacitor elements inserted into the busbar arrangement.
  • no special measures need to be taken to prevent undesired rotation of the film capacitor elements.
  • the capacitor contacts of a film capacitor element of the film capacitor elements are laterally offset relative to one another in relation to a normal to the contact lugs for contacting the film capacitor elements.
  • contact lugs of the first bent sheet metal part and contact lugs of the second bent sheet metal part or contact lugs of different electrical polarity have a relatively large distance from one another and are therefore electrically well insulated from one another.
  • the film capacitor elements are designed without a housing and are (individually) encased with insulation, are each encapsulated in an individual housing, or have a common intermediate circuit capacitor housing, in which the film capacitor elements are cast in particular.
  • insulation for the film capacitor elements may be made of or include a resin, and specifically may be liquid-tight.
  • the insulation can be produced by injection molding, encasing or casting.
  • the encapsulation itself can take place in a mold without a housing or with the aid of a separate housing.
  • One housing can be assigned to each film capacitor element, whereby the film capacitor elements are each cast in an individual housing, or several and in particular all film capacitor elements of an intermediate circuit capacitor are cast in one housing, whereby several (or all) film capacitor elements have a common intermediate circuit capacitor housing.
  • slots for the film capacitor elements are arranged in rows and columns in the busbar arrangement, contact lugs lying directly next to one another in rows being alternately part of the first bent sheet metal part or the second bent sheet metal part, and contact lugs lying directly one below the other in columns also alternatingly being part of the first Sheet metal part or the second sheet metal part are.
  • a first electrical polarity is assigned to the first bent sheet metal part and an opposite second electrical polarity is assigned to the second bent sheet metal part. Therefore, slots arranged next to one another in a row have contact lugs with alternating polarity in each case, and slots arranged one below the other in a column also have contact lugs with likewise alternating polarity in each case.
  • Magnetic fields of adjacent film capacitor elements which are caused by a current flow through the contact tab of the respective bent sheet metal part and through the capacitor contact and the Schoop layer of the individual film capacitor element, are thus aligned in opposite directions.
  • the Schoop layer is, quite generally, a metallization on a star side of the coil formed by winding up the metallized plastic film for contacting with a capacitor contact.
  • FIG. 1 shows a schematic representation of a first example of a film capacitor element in an oblique view
  • FIG. 2 is a schematic representation of a second example of a film capacitor element in an oblique view
  • FIG. 4 shows the conductor rail arrangement from FIG. 3 in the assembled state
  • FIG. 5 shows the busbar arrangement from FIG. 4 in a partially assembled state
  • FIG. 6 shows the conductor rail arrangement from FIG. 3 with insulating plates between the contact lugs of the bent sheet metal parts
  • FIG. 7 shows the conductor rail arrangement from FIG. 6 with insulation around the bent sheet metal parts
  • FIG. 8 shows the busbar arrangement from FIG. 7 with a filter capacitor element in an exploded view
  • FIG. 9 shows the busbar arrangement from FIG. 7 fully fitted with filter capacitor elements, in an oblique view
  • FIG. 10 shows the bus bar arrangement from FIG. 7 with an alternative filter capacitor element in an exploded view
  • FIG. 11 shows an oblique view of the busbar arrangement from FIG. 7 fully fitted with alternative filter capacitor elements
  • FIG. 12 shows a side view of the busbar arrangement from FIG. 7 fully fitted with alternative filter capacitor elements
  • FIG. 13 shows the busbar arrangement from FIG. 7 fully equipped with alternative filter capacitor elements, in plan view
  • FIG. 15 shows the conductor rail arrangement from FIG. 14 in the mounted state
  • FIG. 16 shows the conductor rail arrangement from FIG. 15 with insulating plates between the contact lugs of the bent sheet metal parts
  • FIG. 17 shows the busbar arrangement from FIG. 16 with a filter capacitor element in an exploded view
  • FIG. 18 shows the busbar arrangement from FIG. 16 fully equipped with filter capacitor elements in an oblique view
  • FIG. 19 shows the bus bar arrangement from FIG. 16 with an alternative filter capacitor element in an exploded view
  • FIG. 20 shows an oblique view of the busbar arrangement from FIG. 16 fully fitted with alternative filter capacitor elements
  • FIG. 22 shows the conductor rail arrangement from FIG. 21 in the mounted state
  • FIG. 23 shows the conductor rail arrangement from FIG. 22 with insulating plates between the contact lugs of the bent sheet metal parts
  • FIG. 24 shows the busbar arrangement from FIG. 23 with a filter capacitor element in an exploded view
  • FIG. 25 shows the busbar arrangement from FIG. 23 completely equipped with filter capacitor elements in an oblique view
  • FIG. 26 shows the bus bar arrangement from FIG. 23 with an alternative filter capacitor element in an exploded view
  • FIG. 27 shows the busbar arrangement from FIG. 23, completely equipped with alternative filter capacitor elements, in an oblique view
  • FIG. 29 shows the conductor rail arrangement from FIG. 28 in the mounted state
  • FIG. 30 shows the busbar arrangement from FIG. 29 with insulating plates between the contact lugs of the bent sheet metal parts
  • FIG. 31 shows the busbar arrangement from FIG. 30 with a filter capacitor element in an exploded view
  • FIG. 32 shows the busbar arrangement from FIG. 30 completely fitted with filter capacitor elements, in an oblique view
  • FIG. 33 shows the bus bar arrangement from FIG. 30 with an alternative filter capacitor element in an exploded view
  • FIG. 34 shows the busbar arrangement from FIG. 30, completely fitted with alternative filter capacitor elements, in an oblique view
  • 35 shows a first example of a power converter seen obliquely from above
  • Fig. 1 shows a first example of a film capacitor element 1a, which has a rolled-up, metallized plastic film 2 and two capacitor contacts electrically connected thereto for contacting a busbar or busbar arrangement, the capacitor contacts being designed as flat, tab-shaped spring contacts and made in particular of aluminum and/or copper or may include these elements. Only one of the capacitor contacts, namely the capacitor contact 3a, is visible in FIG.
  • the film capacitor element 1a includes insulation, not shown explicitly in FIG. 1, with which the metalized plastic film 2 is encased.
  • FIG. 1 shows another example of a film capacitor element 1b, which is constructed very similarly to the film capacitor element 1a from FIG. In contrast to this, however, the capacitor contact 3b has an arcuate shape in sections.
  • Fig. 3 shows a first bent sheet metal part 4a and a second bent sheet metal part 5a of a busbar arrangement 6a in an exploded view.
  • the first bent sheet metal part 4a has a first sheet metal plane A
  • the second bent sheet metal part 5a has a second sheet metal plane B, which are aligned parallel to one another.
  • the first bent sheet metal part 4a comprises a plurality of contact tabs 7a, which are arranged at the edge and are formed by bending from the first sheet metal plane A, and a plurality of contact tabs 8a, which are formed by separating the first bent sheet metal part 4a along a U-shaped dividing line and bending from the first sheet metal plane A.
  • the second bent sheet metal part 5a also includes a plurality of contact tabs 9a, which are arranged at the edge and are formed by bending from the second sheet metal plane B, and a plurality of contact tabs 10a, which are formed by separating the second bent sheet metal part 5a along a U-shaped dividing line and bending from the second sheet metal plane B.
  • first bent sheet metal part 4a to have only contact tabs 8a and/or the second bent sheet metal part 5a to have only contact tabs 10a, ie there are no contact tabs 7a, 9a at the edges.
  • FIG. 4 shows an oblique view of the finished busbar arrangement 6a, which is arranged on a base plate 14.
  • an insulating layer (not shown in detail) is arranged, with the aid of which the second bent sheet metal part 5a is electrically insulated from the first bent sheet metal part 4a.
  • the insulating layer can be formed by a plastic film laminated onto the first bent sheet metal part 4a and/or the second bent sheet metal part 5a.
  • laminated bent sheet metal parts 4a, 5a can be used, which have an open (non-insulated) surface only at the contact points to the capacitor contacts 3a or to the film capacitor elements 1a. This results in a layered composite or a sandwich structure of bent sheet metal parts 4a, 5a and an insulating layer.
  • the insulating layer should be as thin as possible.
  • first bent sheet metal part 4a includes optional connection lugs 12a and the second bent sheet metal part 5a includes optional connection lugs 13a for the electrical connection of the busbar arrangement 6a.
  • first bent sheet metal part 4a be connected in a ready-to-use arrangement to the positive pole and the second bent sheet metal part 5a to a negative pole or ground of an electrical system or form this.
  • Fig. 5 shows purely exemplary options for equipping the busbar arrangement 6a.
  • film capacitor elements 1c or 1d can be inserted between the contact lugs 7a..10a.
  • Insulation plates 15 can be provided between the contact lugs 7a..10a in order to prevent an unintentional short circuit between contact lugs 7a..10a at different voltage levels.
  • FIG. 5 is only intended to illustrate the different options for equipping the busbar arrangement 6a, but the busbar arrangement 6a is normally not equipped in this form. Rather, this normally takes place in a homogeneous manner.
  • FIG. 6 shows a conductor rail arrangement 6a in which all contact lugs 7a..10a are electrically isolated from one another with insulating plates 15.
  • FIG. 7 shows a busbar arrangement 6a in which the first bent sheet metal part 4a and the second bent sheet metal part 5a are cast with insulation 16 . This can also assume the function of electrical insulation between the first bent sheet metal part 4a and the second bent sheet metal part 5a.
  • FIG. 8 shows an exploded drawing of the busbar arrangement 6a from FIG. 7 with a film capacitor element 1c.
  • FIG. 9 shows the busbar arrangement 6a fully fitted with film capacitor elements 1c.
  • the first capacitor contacts 3c each lie resiliently on one Contact lug 7a, 8a of the first bent sheet metal part 4a
  • second capacitor contacts each rest resiliently on a respective contact lug 9a, 10a of the second bent sheet metal part 5a.
  • the individual film capacitor elements 1c are thereby or thereby electrically connected in parallel. This creates an intermediate circuit capacitor 17a for a power converter, in particular for an inverter.
  • FIG. 10 and 11 correspond to Figs. 8 and 9, except that film capacitor elements 1d take the place of film capacitor elements 1c.
  • FIG. 12 additionally shows a side view of the intermediate circuit capacitor 17b
  • FIG. 13 shows a plan view of the intermediate circuit capacitor 17b.
  • an intermediate circuit capacitor 17a, 17b for a power converter comprises: a) a busbar arrangement 6a, having a first bent sheet metal part 4a with a first sheet metal plane A and a second bent sheet metal part 5a, electrically insulated therefrom, with a second sheet metal plane B, which is aligned parallel to the first sheet metal plane A, wherein the second bent sheet metal part 5a and the first bent sheet metal part 4a are electrically insulated from one another by means of an insulating layer arranged between the sheet metal planes A, B, and wherein the first bent sheet metal part 4a and the second bent sheet metal part 5a each comprise a plurality of contact tabs 7a..10a, which are attached to the respective sheet at the edge are arranged and are formed by bending from a sheet metal plane A, B or which are formed by separating the respective sheet metal along a U-shaped dividing line and bending from the sheet metal plane A, B, and with at least some contact tabs 7a, 8a of the first (lower) bent sheet
  • FIGS. 14 to 20 now show further examples for the construction of intermediate circuit capacitors 17c, 17d.
  • FIG. 14 shows a first bent sheet metal part 4b and a second bent sheet metal part 5b of a busbar arrangement 6b in an exploded view.
  • the features of the busbar arrangement 6b are very similar to the features of the busbar arrangement 6a of FIG. 3, which is why only relevant differences between the busbar arrangement 6b and the busbar arrangement 6a are discussed below.
  • the first bent sheet metal part 4b comprises a contact tab 7b′ at the edge, which is provided for contacting not just one film capacitor element 1e, 1f, but is designed for contacting a plurality of film capacitor elements 1e, 1f.
  • the contact tabs 7b and 8b of the first bent sheet metal part 4b are guided through recesses 11b' in the second bent sheet metal part 5b, which are formed from the first sheet metal plane A by bending the contact tabs 7b and 8b.
  • the busbar arrangement 6b is also designed to accommodate only six film capacitor elements 1e, 1f, but of course it can also be made larger. 15 shows, analogously to FIG. 4, the bent sheet metal parts 4b and 5b assembled to form the busbar arrangement 6b, and FIG.
  • FIG. 16 shows, analogously to FIG. 6, the busbar arrangement 6b equipped with insulating plates 15.
  • FIG. 17 shows the insertion of a film capacitor element 1e
  • FIG. 18 shows, analogous to FIG. Analogous to FIG. 10
  • FIG. 19 shows the insertion of a film capacitor element 1f
  • FIG. 20 shows, analogous to FIG.
  • FIGS. 21 to 27 now show further examples for the construction of intermediate circuit capacitors 17e, 17f.
  • FIG. 21 shows a first bent sheet metal part 4c and a second bent sheet metal part 5c of a busbar arrangement 6c in an exploded view.
  • the features of the busbar arrangement 6c are very similar to the features of the busbar arrangement 6b of FIG.
  • FIG. 22 shows the bent sheet metal parts 4c and 5c assembled to form the busbar arrangement 6c
  • FIG. 23 shows, analogously to FIG. 16, the busbar arrangement 6c equipped with insulating plates 15.
  • FIG. 24 shows the insertion of a film capacitor element 1g
  • FIG. 25 shows, analogous to FIG. Analogously to FIG. 19,
  • FIG. 26 shows the insertion of a film capacitor element 1h
  • FIG. 27 shows, analogously to FIG Busbar arrangement 6c, whereby an intermediate circuit capacitor 17f is formed.
  • FIGS. 28 to 34 now show further examples for the construction of intermediate circuit capacitors 17g, 17h.
  • FIG. 28 shows a first bent sheet metal part 4d and a second bent sheet metal part 5d of a busbar arrangement 6d in an exploded view.
  • the features of the busbar arrangement 6d are very similar to the features of the busbar arrangement 6b of FIG. 14.
  • an alternating insertion direction is provided for the film capacitor elements 1i, 1j.
  • FIG. 29 shows the bent sheet metal parts 4d and 5d assembled to form the busbar arrangement 6d
  • FIG. 30 shows, analogously to FIG. 16, the busbar arrangement 6d equipped with insulating plates 15.
  • FIG. 31 shows the insertion of a film capacitor element 1 i
  • FIG. 32 shows, analogous to FIG.
  • FIG. 33 shows the insertion of a film capacitor element 1j
  • FIG. 34 shows, analogously to FIG.
  • intermediate circuit capacitor 17g shown in FIG. 32 and the intermediate circuit capacitor 17h shown in FIG of the first bent sheet metal part 4d or the second bent sheet metal part 5d and contact tabs 7d..10d lying directly one below the other in columns are also part of the first bent sheet metal part 4d or the second bent sheet metal part 5d in alternation.
  • 17h is assigned a first electrical polarity to the first bent sheet metal part 4d and an opposite second electrical polarity to the second bent sheet metal part 5d.
  • slots arranged next to one another in a row have contact lugs 7d..10d, each with alternating polarity
  • slots arranged one below the other in a column also have contact lugs 7d..10d, also each with alternating polarity.
  • Magnetic fields of adjacent film capacitor elements 1i, 1j which are caused by a current flow through the contact tab 7d..10d of the respective bent sheet metal part 4d, 5d and through the capacitor contacts 3i, 3i' and the Schoop layer of the individual film capacitor elements 1i, 1j, are thus in opposite directions aligned.
  • the Schoop layer is very generally a metallization on a star side of the coil formed by winding up the metallized plastic film for contacting a capacitor contact 3i, 3i'.
  • busbar arrangements 6a..6d or intermediate circuit capacitors 17a..17h presented within the framework of FIGS.
  • the first bent sheet metal part 4a..4d and/or the second bent sheet metal part 5a..5d can be designed as a bent sheet metal stamped part, and the recesses 11a..11d' can be formed by punching.
  • the first bent sheet metal part 4a..4d and the second bent sheet metal part 5a..5d can be produced efficiently.
  • the recesses are formed by bending the contact lugs out of the sheet metal plane A, B, as is the case with the recesses 11b', 11c' and 11d' of the busbar arrangements 6b, 6c and 6d.
  • both the bending of the contact tabs 7b..10d and the production of the mentioned recesses 11b', 11c' and 11d' take place in one (single) manufacturing step.
  • punching represents an advantageous manufacturing process for the first bent sheet metal part 4a..4d and the second bent sheet metal part 5a..5d
  • the use of other technologies for the production of the first bent sheet metal part 4a..4d and the second bent sheet metal part 5a..5d would also be conceivable.
  • the first bent sheet metal part 4a..4d and the second bent sheet metal part 5a..5d can also be laser or plasma cut.
  • the (all) contact lugs 7a..10d for contacting the film capacitor elements 1a..1j in the busbar arrangements 6a..6d are aligned parallel to one another and at right angles to the sheet plane A, B.
  • the film capacitor elements 1 a..1 j inserted into the busbar arrangement 6a..6d are also arranged parallel to one another, which also makes it easier to insert the film capacitor elements 1 a..1j is simplified into the busbar arrangement 6a..6d.
  • the contact lugs 7a..10d of the busbar arrangements 6a..6d not to be aligned parallel to one another and/or at right angles to the plane A, B of the sheet metal. In that case, the inserted film capacitor elements 1 a .
  • the capacitor contacts 3c, 3d of a film capacitor element 1c, 1d are laterally offset from one another relative to a normal to the contact tabs 7a..10a for contacting the film capacitor elements 1c, 1d.
  • contact lugs 7a, 8a of the first bent sheet metal part 4a and contact lugs 9a, 10a of the second bent sheet metal part 5a or the contact lugs 7a..10a of different electrical polarity have a relatively large distance from one another and are therefore well electrically insulated from one another.
  • this is not the only conceivable possibility.
  • the capacitor contacts 3e..3j of a film capacitor element 1e..1j are based on a normal to the contact tabs 7b..10d for contacting the Film capacitor elements 1 e..1 j directly opposite each other.
  • both capacitor contacts 3e..3j of a film capacitor element 1e..1j lie on a normal to the contact tabs 7b..10d.
  • the forces caused by the spring contacts 3e..3j of the film capacitor elements 1 e..1 j inserted into the busbar arrangements 6b..6d are also on a line of action, and no torque acts on the in the
  • Busbar arrangement 6b..6d inserted film capacitor elements 1 e..1 j.
  • Busbar arrangement 6b..6d inserted film capacitor elements 1 e..1 j.
  • Film capacitor elements 1 a..1 c, 1 e, 1 g and 1 i is shown. But it is also conceivable that the film capacitor elements 1 a .. 1 j of
  • Intermediate circuit capacitors 17a..17h are each potted in an individual housing, as is the case for the film capacitor elements 1d, 1f, 1h and 1j. Finally, it is also conceivable that the film capacitor elements 1a..1j of the intermediate circuit capacitors 17a..17h have a common intermediate circuit capacitor housing, in which they are cast, in particular. Insulation for the film capacitor elements 1a .
  • FIG. 35 now shows a first example of a power converter 18a, which is designed as an inverter and has a power part 19a, for example a power module connected to an intermediate circuit capacitor 17i.
  • the intermediate circuit capacitor 17i is set up for a DC voltage of a To smooth DC voltage source, and the power part 19a is adapted to generate an AC voltage from the smoothed DC voltage.
  • FIG. 35 shows Y-capacitors 20 which form an EMC filter or are part of one and which are arranged between the intermediate circuit capacitor 17i and inputs of the power section 19a.
  • the power section 19a has a multiplicity of controllable switches which are electrically connected to the intermediate circuit capacitor 17i.
  • the intermediate circuit capacitor 17i has electrical connections which are associated with the bent sheet metal parts 4a..4d, 5a..5d.
  • the electrical connections of the intermediate circuit capacitor 17i can be designed like the connection lugs 12a..12d, 13a..13d of the first bent sheet metal parts 4a..4d and the second bent sheet metal parts 5a..5d.
  • the converter 18a includes a housing 21 for the film capacitor elements 1 k and the Y-capacitors 20.
  • the film capacitor elements 1 k can be encapsulated in the housing 21 together. Of course, however, they can also be individually encased with insulation and, in particular, individually encapsulated in housings. It is also conceivable that the film capacitor elements 1 k are both individually encased with insulation and also encapsulated together in the housing 21 .
  • FIG. 36 shows a further example of a power converter 18b, which is also designed as an inverter.
  • FIG. 36 explicitly shows the multiplicity of controllable switches 22 of the power section 19b.
  • the controllable switches 22 can be designed as semiconductor switches, MOSFESTs, IGBTs, etc.
  • the power converter 18b includes a power converter housing 23, on which the film capacitor elements 11 of the intermediate circuit capacitor 17j are attached directly.
  • the film capacitor elements 11 can be attached directly to the converter housing 23 with the aid of an adhesive, in particular an adhesive with good thermal conductivity. In this way, the cooling of the intermediate circuit capacitor 17j can be significantly improved compared to other arrangements.
  • film capacitor elements 11, which are attached directly to a converter housing 23, are not necessarily linked to an inverter, but this feature can be used quite generally for converters 18a, 18b.
  • Fig. 37 shows a schematically illustrated electric vehicle 24, comprising an inverter 18 of the type disclosed above, a DC voltage source 25 connected to it (e.g. a battery or a fuel cell) and an electric motor 26 connected to the inverter 18, which provides the electric drive of the electric vehicle 24 forms or is comprised of it.
  • the DC voltage source 25 is connected to the intermediate circuit capacitor 17 or, if applicable, the Y capacitors 20 of the inverter 18
  • the electric motor 26 is connected to the power section 19 of the inverter 18 .
  • the electric motor 26 is mechanically coupled to wheels 28 of the electric vehicle 24 via semi-axles 27 .
  • the intermediate circuit capacitor 17 is designed to smooth the direct voltage obtained from the direct voltage source 25
  • the power section 19 is designed to generate an alternating voltage from the smoothed direct voltage and to feed it into the electric motor 26 .
  • the electric vehicle 24 can also have a cooling circuit in which the inverter 18 is integrated.
  • a liquid heat transfer medium can circulate in the cooling circuit.
  • the devices shown can also include more or fewer components than shown.
  • the devices shown or their components may also be shown not to scale and/or enlarged and/or reduced.

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Abstract

Es wird ein Zwischenkreiskondensator (17, 17a..17j) für einen Stromrichter (18, 18a, 18b) angegeben, welcher eine Stromschienenanordnung (6a..6d) aus zwei ineinander gesteckten und voneinander elektrisch isolierten Blechbiegeteilen (4a..4d, 5a..5d) mit mehreren Kontaktlaschen (7a..10d) aufweist, die durch Biegen aus der Blechebene (A, B) entstehen. Weiterhin umfasst der Zwischenkreiskondensator (17, 17a..17j) mehrere parallel geschaltete Filmkondensatorelemente (1a..1l), welche Kondensatorkontakte (3a..3j) aufweisen, die als flache, laschenförmige Federkontakte ausgeführt sind. Im montierten Zustand liegen die Kondensatorkontakte (3a..3j) federnd an den Kontaktlaschen (7a..10d) der Blechbiegeteile (4a..4d, 5a..5d) an. Weiterhin wird ein Stromrichter (18, 18a, 18b) mit einem solchen Zwischenkreiskondensator (17, 17a..17j) und ein Elektrofahrzeug (24) mit einem solchen Stromrichter (18, 18a, 18b) angegeben.

Description

ZWISCHENKREIS-FILMKONDENSATOR MIT FEDERSTECKERN FÜR EINEN LEISTUNGSWANDLER, INSBESONDERE FÜR EINEN WECHSELRICHTER
TECHNISCHES GEBIET
Die Erfindung betrifft einen Zwischenkreiskondensator für einen Stromrichter, einen Stromrichter mit einem solchen Zwischenkreiskondensator und ein Elektrofahrzeug mit einem solchen Stromrichter, welcher als Wechselrichter ausgebildet ist.
STAND DER TECHNIK
Stromrichter, insbesondere Wechselrichter, beispielsweise für elektrische Antriebe in einem Elektrofahrzeug, umfassen einen Zwischenkreiskondensator, um eine Gleichspannung von einer Gleichspannungsquelle (z.B. einem Akkumulator oder einer Brennstoffzelle) zu glätten. Üblicherweise umfasst der Zwischenkreiskondensator eine Vielzahl an einzelnen Kondensatoren, die miteinander verlötet oder verschweißt sind, um eine geforderte Gesamtkapazität zu erreichen. Insbesondere kann dies mit gesonderten Leitern erfolgen, welche die einzelnen Kondensatoren elektrisch miteinander verbinden. Problematisch ist dabei, dass die Herstellung eines Zwischenkreiskondensators nach den bekannten Verfahren relativ kompliziert ist und die bekannten Zwischenkreiskondensatoren relativ großes Volumen bezogen auf deren Kapazität aufweisen. Zudem ist auch die Herstellung von Zwischenkreiskondensatoren unterschiedlicher Kapazität schwer möglich. Darüber hinaus benötigt die Fertigung eines Zwischenkreiskondensators mit gelöteten Filmkondensatorelementen relativ viel Zeit, da die mit Filmkondensatorelementen bestückte Stromschienenanordnung (Busbar) für den Lötvorgang in einen Lötroboter eingelegt werden muss.
OFFENBARUNG DER ERFINDUNG Eine Aufgabe der Erfindung ist es daher, einen verbesserten Zwischenkreiskondensator für einen Stromrichter, einen verbesserten Stromrichter sowie ein verbessertes Elektrofahrzeug anzugeben. Insbesondere soll eine Lösung angegeben werden, welche die Herstellung eines Zwischenkreiskondensators vereinfacht, die einfache Herstellung von Zwischenkreiskondensatoren unterschiedlicher Kapazität ermöglicht und welche die Herstellung von Zwischenkreiskondensatoren mit kleinem Volumen bezogen auf ihre Kapazität ermöglicht.
Die Aufgabe der Erfindung wird mit einem Zwischenkreiskondensator für einen Stromrichter (insbesondere für einen Wechselrichter) gelöst, umfassend a) eine Stromschienenanordnung, aufweisend ein erstes Blechbiegeteil mit einer ersten Blechebene und ein davon elektrisch isoliertes zweites Blechbiegeteil mit einer zweiten Blechebene, welche parallel zur ersten Blechebene ausgerichtet ist, wobei das zweite Blechbiegeteil vom ersten Blechbiegeteil mit Hilfe einer zwischen den Blechebenen angeordneten Isolierschicht elektrisch isoliert ist, wobei das erste Blechbiegeteil und das zweite Blechbiegeteil jeweils mehrere Kontaktlaschen umfasst, welche am jeweiligen Blech randseitig angeordnet sind und durch Biegen aus einer Blechebene entstehen oder welche durch Trennung des jeweiligen Blechs entlang einer U-förmigen Trennlinie und Biegen aus der Blechebene entstehen, und wobei zumindest einige Kontaktlaschen des ersten (unteren) Blechbiegeteils durch Ausnehmungen im zweiten (oberen) Blechbiegeteil geführt sind, und b) mehrere Filmkondensatorelemente, welche jeweils einen aufgewickelten, metallisierten Kunststoff-Film sowie einen ersten und zweiten damit elektrisch verbundene Kondensatorkontakt aufweisen, wobei die Kondensatorkontakte als flache, laschenförmige Federkontakte ausgeführt sind (welche insbesondere aus Aluminum und/oder Kupfer bestehen können oder diese Elemente aufweisen können), wobei erste Kondensatorkontakte jeweils federnd auf jeweils einer Kontaktlasche des ersten Blechbiegeteils anliegen und zweite Kondensatorkontakte jeweils federnd auf je einer Kontaktlasche des zweiten Blechbiegeteils anliegen und wobei die einzelnen Filmkondensatorelemente elektrisch parallel geschaltet sind.
Die Aufgabe der Erfindung wird auch mit einem Stromrichter mit einem Stromrichtergehäuse und einem Zwischenkreiskondensator nach der oben offenbarten Art gelöst, bei dem die Filmkondensatorelemente direkt am Stromrichtergehäuse angeordnet sind.
Insbesondere kann der Stromrichter als Wechselrichter ausgebildet sein und einen Leistungsteil mit einer Vielzahl an steuerbaren Schaltern aufweisen, die mit dem Zwischenkreiskondensator elektrisch verbunden sind, wobei der Zwischenkreiskondensator zum Glätten einer Gleichspannung einer Gleichspannungsquelle vorgesehen ist und wobei der Leistungsteil zur Erzeugung einer Wechselspannung aus der vom Zwischenkreiskondensator geglätteten Gleichspannung vorgesehen ist.
Schließlich wird die Aufgabe der Erfindung auch durch ein Elektrofahrzeug gelöst, welches einen Wechselrichter der oben genannten Art aufweist, eine mit dem Zwischenkreiskondensator verbundene Gleichspannungsquelle sowie einen mit dem Leistungsteil verbundenen elektrischen Antrieb, wobei der elektrische Antrieb mechanisch mit Rädern des Elektrofahrzeugs gekoppelt ist.
Durch die vorgeschlagenen Maßnahmen wird die Herstellung eines Zwischenkreiskondensators vereinfacht, die einfache Herstellung von Zwischenkreiskondensatoren unterschiedlicher Kapazität ermöglicht, und es wird die Herstellung von Zwischenkreiskondensatoren mit kleinem Volumen bezogen auf ihre Kapazität ermöglicht. Dies wird vorwiegend dadurch erreicht, dass die Filmkondensatorelemente Kondensatorkontakte aufweisen, welche als flache, laschenförmige Federkontakte ausgeführt sind. Dadurch wird ein Filmkondensatorelement durch einfaches Einstecken in die Stromschienenanordnung mit derselben elektrisch kontaktiert. Beispielsweise können die Kondensatorkontakte federnde, gerade Abschnitte aufweisen, denkbar ist aber auch, dass diese abschnittsweise bogenförmig ausgebildet sind. Darüber hinaus kann das Filmkondensatorelement eine Isolierung aufweisen, mit welcher der metallisierte Kunststoff-Film ummantelt ist.
Da ein Verschweißen oder Verlöten der Kondensatorkontakte mit den Kontaktlaschen der Stromschienenanordnung entfallen kann, können die Filmkondensatorelemente sehr eng nebeneinander angeordnet werden, wodurch eine hohe Kapazität des Zwischenkreiskondensators bei geringem Volumen erreicht wird. Zudem kann die Stromschienenanordnung auf einfache Weise individuell mit Filmkondensatorelementen bestückt werden, wodurch Zwischenkreiskondensatoren unterschiedlicher Kapazität einfach hergestellt werden können.
Darüber hinaus wird auch die einfache Herstellung der Stromschienenanordnung selbst ermöglicht. Diese umfasst zwei Blechbiegeteile, die ineinandergesteckt werden. Zwischen dem ersten Blechbiegeteil und dem zweiten Blechbiegeteil ist eine Isolierschicht angeordnet, mit deren Hilfe das zweite Blechbiegeteil vom ersten Blechbiegeteil elektrisch isoliert ist. Beispielsweise kann die Isolierschicht durch eine auf das erste Blechbiegeteil und/oder zweite Blechbiegeteil aufkaschierte Kunststofffolie gebildet sein. Ebenso können laminierte Blechbiegeteile verwendet werden, die lediglich an den Kontaktstellen zu den Kondensatorkontakten beziehungsweise zu den Filmkondensatorelementen eine offene (nicht islolierte) Fläche aufweisen, die im Betrieb unter Spannung steht. Es entsteht somit ein Schichtverbund oder ein Sandwich-Aufbau von Blechbiegeteilen und einer Isolierschicht. Um Streuinduktivitäten gering zu halten, sollte die Isolierschicht möglichst dünn ausgeführt sein. Der Zwischenkreiskondensator weist zudem elektrische Anschlüsse auf, die den Blechbiegeteilen zugeordnet sind. Beispielsweise umfassen die Blechbiegeteile dazu optionale Anschlusslaschen für den elektrischen Anschluss des Zwischenkreiskondensators. Beispielsweise kann das erste Blechbiegeteil in einer betriebsfertigen Anordnung an den Pluspol und das zweite Blechbiegeteil an einen Minuspol oder Masse eines elektrischen Systems angeschlossen beziehungsweise diesen zugeordnet sein.
Zudem ergibt sich eine Verkürzung der Fertigungszeit gegenüber gelöteten Filmkondensatorelementen, da die mit Filmkondensatorelementen bestückte Stromschienenanordnung nicht mehr in einen Lötroboter eingelegt werden muss.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen sowie aus der Beschreibung in Zusammenschau mit den Figuren.
Günstig ist es, wenn das erste Blechbiegeteil und/oder das zweite Blechbiegeteil als Blechbiegestanzteil ausgebildet ist, und die Ausnehmungen durch Ausstanzungen und/oder durch das Biegen der Kontaktlaschen aus der Blechebene geformt sind. Dadurch können das erste Blechbiegeteil und das zweite Blechbiegeteil rationell hergestellt werden. Insbesondere gilt dies für den Fall, dass die Ausnehmungen im zweiten (oberen) Blechbiegeteil, durch welche Kontaktlaschen des ersten (unteren) Blechbiegeteils hindurchgeführt sind, durch Biegen der Kontaktlaschen aus der Blechebene geformt sind, da sowohl das Biegen der Kontaktlasche als auch das Herstellen der genannten Ausnehmung in einem (einzigen) Herstellungsschritt erfolgen können. Obwohl das Biegestanzen einen vorteilhaften Herstellungsprozess für das erste Blechbiegeteil und das zweite Blechbiegeteil darstellen, wäre auch der Einsatz anderer Technologien für die Herstellung des ersten und zweiten Blechbiegeteils denkbar. Beispielsweise können die Blechbiegeteile auch laser- oder plasmageschnitten werden.
Günstig ist es weiterhin, wenn die (alle) Kontaktlaschen zur Kontaktierung der Filmkondensatorelemente zueinander parallel ausgerichtet sind und/oder rechtwinkelig zur Blechebene ausgerichtet sind.
Dadurch wird einerseits der Herstellungsprozess für die Blechteile vereinfacht, andererseits sind dadurch auch die in die Stromschienenanordnung eingesteckten Filmkondensatorelemente zueinander parallel angeordnet, wodurch auch das Einstecken der Filmkondensatorelemente in die Stromschienenanordnung vereinfacht wird.
Vorteilhaft ist es, wenn die Kondensatorkontakte eines Filmkondensatorelements der Filmkondensatorelemente bezogen auf eine Normale auf die Kontaktlaschen zur Kontaktierung der Filmkondensatorelemente einander direkt gegenüberliegen. Mit anderen Worten, liegen beide Kondensatorkontakte eines Filmkondensatorelements auf einer Normalen auf die Kontaktlaschen. Dadurch liegen auch die von den Federkontakten der in die Stromschienenanordnung eingesteckten Filmkondensatorelemente hervorgerufenen (mechanischen) Kräfte auf einer Wirkungslinie, und es wirkt damit kein Drehmoment auf die in die Stromschienenanordnung eingesteckten Filmkondensatorelemente. Dadurch brauchen keine besonderen Maßnahmen getroffen werden, welche eine unerwünschte Drehung der Filmkondensatorelemente verhindern.
Vorteilhaft ist es aber auch, wenn die Kondensatorkontakte eines Filmkondensatorelements der Filmkondensatorelemente bezogen auf eine Normale auf die Kontaktlaschen zur Kontaktierung der Filmkondensatorelemente seitlich zueinander versetzt sind. Dadurch weisen Kontaktlaschen des ersten Blechbiegeteils und Kontaktlaschen des zweiten Blechbiegeteils beziehungsweise Kontaktlaschen unterschiedlicher elektrischer Polarität einen relativ großen Abstand zueinander auf und sind daher zueinander elektrisch gut isoliert.
Vorteilhaft ist es, wenn die Filmkondensatorelemente gehäuselos ausgebildet sind und (individuell) mit einer Isolierung umhüllt sind, jeweils in einem individuellen Gehäuse vergossen sind oder ein gemeinsames Zwischenkreiskondensatorgehäuse aufweisen, in dem die Filmkondensatorelemente insbesondere vergossen sind.
Beispielsweise kann eine Isolierung für die Filmkondensatorelemente aus einem Harz bestehen oder ein solches aufweisen und kann im Speziellen flüssigkeitsdicht ausgeführt sein. Die Isolierung kann durch Umspritzen, Ummanteln oder Vergießen hergestellt sein. Das Vergießen selbst kann gehäuselos in einer Form oder unter Zuhilfenahme eines gesonderten Gehäuses erfolgen. Dabei kann je ein Gehäuse je einem Filmkondensatorelement zugeordnet sein, wodurch die Filmkondensatorelemente jeweils in einem individuellen Gehäuse vergossen werden, oder einem Gehäuse sind mehrere und insbesondere alle Filmkondensatorelemente eines Zwischenkreiskondensators vergossen, wodurch mehrere (oder alle) Filmkondensatorelemente ein gemeinsames Zwischenkreiskondensatorgehäuse aufweisen.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn Steckplätze für die Filmkondensatorelemente in der Stromschienenanordnung in Zeilen und Spalten angeordnet sind, wobei in Zeilen direkt nebeneinander liegende Kontaktlaschen abwechselnd Teil des ersten Blechbiegeteils oder des zweiten Blechbiegeteils sind und wobei in Spalten direkt untereinander liegende Kontaktlaschen ebenfalls abwechselnd Teil des ersten Blechbiegeteils oder des zweiten Blechbiegeteils sind. Im Betrieb des Zwischenkreiskondensators ist dem ersten Blechbiegeteil eine erste elektrische Polarität und dem zweiten Blechbiegeteil eine gegensätzliche zweite elektrische Polarität zugeordnet. Daher weisen in einer Zeile nebeneinander angeordnete Steckplätze Kontaktlaschen mit jeweils abwechselnder Polarität auf, und auch in einer Spalte untereinander angeordnete Steckplätze weisen Kontaktlaschen mit ebenfalls jeweils abwechselnder Polarität auf. Magnetische Felder benachbarter Filmkondensatorelemente, welche durch einen Stromfluss durch die Kontaktlasche des jeweiligen Blechbiegeteils sowie durch den Kondensatorkontakt und die Schoopschicht des einzelnen Filmkondensatorelements entstehen, sind dadurch jeweils entgegengesetzt ausgerichtet. Die Schoopschicht ist ganz allgemein eine Metallisierung an einer Sternseite des durch Aufwickeln des metallisierten Kunststoff-Films entstandenen Wickels zur Kontaktierung mit einem Kondensatorkontakt. Durch die Kompensierung der Magnetfelder, welcher durch die Stromflüsse entlang der Stirnflächen/Schoopschichten resultieren, wird ein niederinduktiver Gesamtaufbau auch bei größeren einzelnen Filmkondensatorelementen ermöglicht.
Die obigen Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung lassen sich auf beliebige Art und Weise kombinieren.
KURZE BESCHREIBUNG DER FIGUREN
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind exemplarisch in den beigefügten schematischen Figuren dargestellt. Es zeigen:
Fig. 1 eine schematische Darstellung eines ersten Beispiels für ein Filmkondensatorelement in Schrägansicht;
Fig. 2 eine schematische Darstellung eines zweiten Beispiels für ein Filmkondensatorelement in Schrägansicht;
Fig. 3 Blechbiegeteile einer ersten beispielhaft dargestellten Stromschienenanordnung in Explosionsdarstellung;
Fig. 4 die Stromschienenanordnung aus Fig. 3 im montierten Zustand;
Fig. 5 die Stromschienenanordnung aus Fig. 4 im teilweise bestückten
Zustand;
Fig. 6 die Stromschienenanordnung aus Fig. 3 mit Isolationsplatten zwischen den Kontaktlaschen der Blechbiegeteile;
Fig. 7 die Stromschienenanordnung aus Fig. 6 mit einer Isolierung um die Blechbiegeteile; Fig. 8 die Stromschienenanordnung aus Fig. 7 mit einem Filterkondensatorelement in Explosionsdarstellung;
Fig. 9 die fertig mit Filterkondensatorelementen bestückte Stromschienenanordnung aus Fig. 7 in Schrägansicht;
Fig. 10 die Stromschienenanordnung aus Fig. 7 mit einem alternativen Filterkondensatorelement in Explosionsdarstellung;
Fig. 11 die fertig mit alternativen Filterkondensatorelementen bestückte Stromschienenanordnung aus Fig. 7 in Schrägansicht;
Fig. 12 die fertig mit alternativen Filterkondensatorelementen bestückte Stromschienenanordnung aus Fig. 7 in Seitenansicht;
Fig. 13 die fertig mit alternativen Filterkondensatorelementen bestückte Stromschienenanordnung aus Fig. 7 in Draufsicht;
Fig. 14 Blechbiegeteile einer zweiten beispielhaft dargestellten Stromschienenanordnung in Explosionsdarstellung;
Fig. 15 die Stromschienenanordnung aus Fig. 14 im montierten Zustand;
Fig. 16 die Stromschienenanordnung aus Fig. 15 mit Isolationsplatten zwischen den Kontaktlaschen der Blechbiegeteile;
Fig. 17 die Stromschienenanordnung aus Fig. 16 mit einem Filterkondensatorelement in Explosionsdarstellung;
Fig. 18 die fertig mit Filterkondensatorelementen bestückte Stromschienenanordnung aus Fig. 16 in Schrägansicht; Fig. 19 die Stromschienenanordnung aus Fig. 16 mit einem alternativen Filterkondensatorelement in Explosionsdarstellung;
Fig. 20 die fertig mit alternativen Filterkondensatorelementen bestückte Stromschienenanordnung aus Fig. 16 in Schrägansicht;
Fig. 21 Blechbiegeteile einer dritten beispielhaft dargestellten Stromschienenanordnung in Explosionsdarstellung;
Fig. 22 die Stromschienenanordnung aus Fig. 21 im montierten Zustand;
Fig. 23 die Stromschienenanordnung aus Fig. 22 mit Isolationsplatten zwischen den Kontaktlaschen der Blechbiegeteile;
Fig. 24 die Stromschienenanordnung aus Fig. 23 mit einem Filterkondensatorelement in Explosionsdarstellung;
Fig. 25 die fertig mit Filterkondensatorelementen bestückte Stromschienenanordnung aus Fig. 23 in Schrägansicht;
Fig. 26 die Stromschienenanordnung aus Fig. 23 mit einem alternativen Filterkondensatorelement in Explosionsdarstellung;
Fig. 27 die fertig mit alternativen Filterkondensatorelementen bestückte Stromschienenanordnung aus Fig. 23 in Schrägansicht;
Fig. 28 Blechbiegeteile einer vierten beispielhaft dargestellten Stromschienenanordnung in Explosionsdarstellung;
Fig. 29 die Stromschienenanordnung aus Fig. 28 im montierten Zustand; Fig. 30 die Stromschienenanordnung aus Fig. 29 mit Isolationsplatten zwischen den Kontaktlaschen der Blechbiegeteile;
Fig. 31 die Stromschienenanordnung aus Fig. 30 mit einem Filterkondensatorelement in Explosionsdarstellung;
Fig. 32 die fertig mit Filterkondensatorelementen bestückte Stromschienenanordnung aus Fig. 30 in Schrägansicht;
Fig. 33 die Stromschienenanordnung aus Fig. 30 mit einem alternativen Filterkondensatorelement in Explosionsdarstellung;
Fig. 34 die fertig mit alternativen Filterkondensatorelementen bestückte Stromschienenanordnung aus Fig. 30 in Schrägansicht;
Fig. 35 ein erstes Beispiel für einen Stromrichter von schräg oben gesehen;
Fig. 36 ein zweites Beispiel für einen Stromrichter von schräg unten gesehen und
Fig. 37 ein beispielhaftes und schematisch dargestelltes Elektrofahrzeug.
DETAILIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
Einführend wird festgehalten, dass gleiche Teile in den unterschiedlich Ausführungsformen mit gleichen Bezugszeichen beziehungsweise gleichen Bauteilbezeichnungen versehen werden, gegebenenfalls mit unterschiedlichen Indizes. Die in der Beschreibung enthaltene Offenbarungen eines Bauteils kann sinngemäß ein anderes Bauteil mit gleichem Bezugszeichen beziehungsweise gleicher Bauteilbezeichnung übertragen werden. Auch sind die in der Beschreibung gewählten Lageangaben, wie zum Beispiel "oben", "unten", "hinten", "vorne", "seitlich" und so weiter auf die unmittelbar beschriebene sowie dargestellte Figur bezogen und bei einer Lageänderung sinngemäß auf die neue Lage zu übertragen.
Fig. 1 zeigt ein erstes Beispiel für ein Filmkondensatorelement 1 a, welches einen aufgewickelten, metallisierten Kunststoff-Film 2 sowie zwei damit elektrisch verbundene Kondensatorkontakte zum Kontaktieren einer Stromschiene beziehungsweise Stromschienenanordnung aufweist, wobei die Kondensatorkontakte als flache, laschenförmige Federkontakte ausgeführt sind und insbesondere aus Aluminum und/oder Kupfer bestehen können oder diese Elemente aufweisen können. In der Fig. 1 ist nur einer der Kondensatorkontakte, nämlich der Kondensatorkontakt 3a, sichtbar. Darüber hinaus umfasst das Filmkondensatorelement 1 a eine in der Fig. 1 nicht explizit dargestellte Isolierung, mit welcher der metallisierte Kunststoff-Film 2 ummantelt ist.
In der Fig. 1 ist der Kondensatorkontakt 3a scharfkantig gebogen und weist gerade Abschnitte auf. Dies ist jedoch nicht zwingend der Fall. Fig. 2 zeigt ein weiteres Beispiel für ein Filmkondensatorelement 1 b, das ganz ähnlich aufgebaut ist wie das Filmkondensatorelement 1 a aus Fig. 1 . Im Unterschied dazu ist der Kondensatorkontakt 3b jedoch abschnittsweise bogenförmig geformt.
Fig. 3 zeigt ein erstes Blechbiegeteil 4a und ein zweites Blechbiegeteil 5a einer Stromschienenanordnung 6a in Explosionsdarstellung. Das erste Blechbiegeteil 4a, weist eine erste Blechebene A auf, und das zweite Blechbiegeteil 5a weist eine zweite Blechebene B auf, welche zueinander parallel ausgerichtet sind.
Das erste Blechbiegeteil 4a umfasst mehrere Kontaktlaschen 7a, welche randseitig angeordnet sind und durch Biegen aus der ersten Blechebene A entstehen sowie mehrere Kontaktlaschen 8a, welche durch Trennung des ersten Blechbiegeteils 4a entlang einer U-förmigen Trennlinie und Biegen aus der ersten Blechebene A entstehen. Das zweite Blechbiegeteil 5a umfasst ebenfalls mehrere Kontaktlaschen 9a, welche randseitig angeordnet sind und durch Biegen aus der zweiten Blechebene B entstehen sowie mehrere Kontaktlaschen 10a, welche durch Trennung des zweiten Blechbiegeteils 5a entlang einer U-förmigen Trennlinie und Biegen aus der zweiten Blechebene B entstehen.
Denkbar wäre insbesondere auch, dass das erste Blechbiegeteil 4a nur Kontaktlaschen 8a und/oder das zweite Blechbiegeteil 5a nur Kontaktlaschen 10a aufweisen, das heißt randseitige Kontaktlaschen 7a, 9a fehlen.
Einige Kontaktlaschen 7a, 8a des ersten (unteren) Blechbiegeteils 4a werden durch Ausnehmungen 11 a im zweiten (oberen) Blechbiegeteil 5a geführt, so wie das in der Fig. 3 mit strichlierten Linien dargestellt ist und so wie das im Ergebnis auch in der Fig. 4 dargestellt ist. Konkret zeigt die Fig. 4 eine Schrägansicht der fertigen Stromschienenanordnung 6a, welche auf einer Basisplatte 14 angeordnet ist.
Zwischen dem ersten Blechbiegeteil 4a und dem zweiten Blechbiegeteil 5a ist eine nicht im Detail dargestellte Isolierschicht angeordnet, mit deren Hilfe das zweite Blechbiegeteil 5a vom ersten Blechbiegeteil 4a elektrisch isoliert ist.
Beispielsweise kann die Isolierschicht durch eine auf das erste Blechbiegeteil 4a und/oder zweite Blechbiegeteil 5a aufkaschierte Kunststofffolie gebildet sein. Ebenso können laminierte Blechbiegeteile 4a, 5a verwendet werden, die lediglich an den Kontaktstellen zu den Kondensatorkontakten 3a beziehungsweise zu den Filmkondensatorelementen 1 a eine offene (nicht islolierte) Fläche aufweisen. Es entsteht somit ein Schichtverbund oder ein Sandwich-Aufbau von Blechbiegeteilen 4a, 5a und einer Isolierschicht. Um Streuinduktivitäten gering zu halten, sollte die Isolierschicht möglichst dünn ausgeführt sein.
Schließlich umfassen das erste Blechbiegeteil 4a optionale Anschlusslaschen 12a und das zweite Blechbiegeteil 5a optionale Anschlusslaschen 13a für den elektrischen Anschluss der Stromschienenanordnung 6a. Beispielsweise kann das erste Blechbiegeteil 4a in einer betriebsfertigen Anordnung an den Pluspol und das zweite Blechbiegeteil 5a an einen Minuspol oder Masse eines elektrischen Systems angeschlossen sein beziehungsweise diesen bilden.
Fig. 5 zeigt rein beispielhaften Möglichkeiten zur Bestückung der Stromschienenanordnung 6a. Beispielsweise können Filmkondensatorelemente 1 c oder 1d zwischen den Kontaktlaschen 7a..10a eingesteckt werden. Für das Filmkondensatorelement 1d ist in diesem Beispiel explizit eine Isolierung, mit welcher der metallisierte Kunststoff-Film 2 ummantelt ist, beziehungsweise ein Gehäuse des Filmkondensatorelements 1d dargestellt. Zwischen den Kontaktlaschen 7a..10a können Isolationsplatten 15 vorgesehen sein, um einen unbeabsichtigten Kurzschluss zwischen Kontaktlaschen 7a..10a auf unterschiedlichem Spannungsniveau zu verhindern. Es wird darauf hingewiesen, dass mit der Fig. 5 bloß die unterschiedlichen Möglichkeiten zur Bestückung der Stromschienenanordnung 6a verdeutlicht werden sollen, die Stromschienenanordnung 6a normalerweise aber nicht in dieser Form bestückt wird. Vielmehr erfolgt dies normal in homogener Weise.
Fig. 6 zeigt dazu eine Stromschienenanordnung 6a, bei der alle Kontaktlaschen 7a..10a mit Isolationsplatten 15 elektrisch voneinander isoliert sind.
Fig. 7 zeigt eine Stromschienenanordnung 6a bei welcher das erste Blechbiegeteil 4a und das zweite Blechbiegeteil 5a mit einer Isolierung 16 vergossen sind. Diese kann auch die Funktion der elektrischen Isolierung zwischen dem ersten Blechbiegeteil 4a und dem zweiten Blechbiegeteil 5a übernehmen.
Fig. 8 zeigt eine Explosionszeichnung der Stromschienenanordnung 6a aus der Fig. 7 mit einem Filmkondensatorelement 1 c. Die Fig. 9 zeigt die mit Filmkondensatorelementen 1 c fertig bestückte Stromschienenanordnung 6a. Dabei liegen erste Kondensatorkontakte 3c jeweils federnd auf jeweils einer Kontaktlasche 7a, 8a des ersten Blechbiegeteils 4a an, und zweite Kondensatorkontakte liegen jeweils federnd auf je einer Kontaktlasche 9a, 10a des zweiten Blechbiegeteils 5a an. Die einzelnen Filmkondensatorelemente 1 c sind dabei oder dadurch elektrisch parallel geschaltet. Es entsteht damit ein Zwischenkreiskondensator 17a für einen Stromrichter, insbesondere für einen Wechselrichter.
Die Fig. 10 und 11 entsprechen den Fig. 8 und 9, wobei jedoch Filmkondensatorelemente 1d an die Stelle der Filmkondensatorelemente 1 c treten. Es entsteht damit ein Zwischenkreiskondensator 17b für einen Stromrichter, insbesondere für einen Wechselrichter. Fig. 12 zeigt ergänzend eine Seitenansicht des Zwischenkreiskondensators 17b und die Fig. 13 eine Draufsicht auf den Zwischenkreiskondensator 17b.
Zusammenfassend umfasst ein Zwischenkreiskondensator 17a, 17b für einen Stromrichter: a) eine Stromschienenanordnung 6a, aufweisend ein erstes Blechbiegeteil 4a mit einer ersten Blechebene A und ein davon elektrisch isoliertes zweites Blechbiegeteil 5a mit einer zweiten Blechebene B, welche parallel zur ersten Blechebene A ausgerichtet ist, wobei das zweite Blechbiegeteil 5a und das erste Blechbiegeteil 4a mit Hilfe einer zwischen den Blechebenen A, B angeordneten Isolierschicht elektrisch voneinander isoliert sind und wobei das erste Blechbiegeteil 4a und das zweite Blechbiegeteil 5a jeweils mehrere Kontaktlaschen 7a..10a umfasst, welche am jeweiligen Blech randseitig angeordnet sind und durch Biegen aus einer Blechebene A, B entstehen oder welche durch Trennung des jeweiligen Blechs entlang einer U-förmigen Trennlinie und Biegen aus der Blechebene A, B entstehen, und wobei zumindest einige Kontaktlaschen 7a, 8a des ersten (unteren) Blechbiegeteils 4a durch Ausnehmungen 11 a im zweiten (oberen) Blechbiegeteil 5a geführt sind, und b) mehrere Filmkondensatorelemente 1 a..1 d, welche jeweils einen aufgewickelten, metallisierten Kunststoff-Film 2 sowie einen ersten und zweiten damit elektrisch verbundene Kondensatorkontakt 3a..3d aufweisen, wobei die Kondensatorkontakte 3a..3d als flache, laschenförmige Federkontakte ausgeführt sind, wobei erste Kondensatorkontakte 3a..3d jeweils federnd auf jeweils einer Kontaktlasche 7a, 8a des ersten Blechbiegeteils 4a anliegen und zweite Kondensatorkontakte jeweils federnd auf je einer Kontaktlasche 9a, 10a des zweiten Blechbiegeteils 5a anliegen und wobei die einzelnen Filmkondensatorelemente 1 a..1 d elektrisch parallel geschaltet sind.
Die Fig. 14 bis 20 zeigen nun weitere Beispiele für den Aufbau von Zwischenkreiskondensatoren 17c, 17d.
Die Fig. 14 zeigt analog zu Fig. 3 ein erstes Blechbiegeteil 4b und ein zweites Blechbiegeteil 5b einer Stromschienenanordnung 6b in Explosionsdarstellung. Die Merkmale der Stromschienenanordnung 6b sind sehr ähnlich zu den Merkmalen der Stromschienenanordnung 6a der Fig. 3, weswegen im Weiteren nur auf relevante Unterschiede zwischen der Stromschienenanordnung 6b und der Stromschienenanordnung 6a eingegangen wird.
Zum einen umfasst das erste Blechbiegeteil 4b eine randseitige Kontaktlasche 7b‘, welche für die Kontaktierung nicht nur eines Filmkondensatorelements 1 e, 1f vorgesehen ist, sondern für die Kontaktierung mehrerer Filmkondensatorelemente 1 e, 1 f ausgelegt ist. Zum anderen werden die Kontaktlaschen 7b und 8b des ersten Blechbiegeteils 4b, durch Ausnehmungen 1 1b‘ im zweiten Blechbiegeteil 5b geführt, welcher durch das Biegen der Kontaktlaschen 7b und 8b aus der ersten Blechebene A geformt sind. Die Stromschienenanordnung 6b ist zudem für die Aufnahme von lediglich sechs Filmkondensatorelementen 1 e, 1 f ausgelegt, selbstverständlich kann sie aber auch größer ausgebildet sein. Die Fig. 15 zeigt analog zu Fig. 4 die zur Stromschienenanordnung 6b zusammengefügten Blechbiegeteile 4b und 5b, und die Fig. 16 zeigt analog zu Fig. 6 die mit Isolationsplatten 15 bestückte Stromschienenanordnung 6b. Die Fig. 17 zeigt analog zu Fig. 8 das Einsetzen eines Filmkondensatorelements 1e, und die Fig. 18 zeigt analog zu Fig. 9 die fertig mit Filmkondensatorelementen 1 e bestückte Stromschienenanordnung 6b, wodurch ein Zwischenkreiskondensator 17c entsteht. Die Fig. 19 zeigt analog zu Fig. 10 das Einsetzen eines Filmkondensatorelements 1f, und die Fig. 20 zeigt analog zu Fig. 11 die fertig mit Filmkondensatorelementen 1f bestückte Stromschienenanordnung 6b, wodurch ein Zwischenkreiskondensator 17d entsteht.
Die Fig. 21 bis 27 zeigen nun weitere Beispiele für den Aufbau von Zwischenkreiskondensatoren 17e, 17f.
Die Fig. 21 zeigt analog zu Fig. 14 ein erstes Blechbiegeteil 4c und ein zweites Blechbiegeteil 5c einer Stromschienenanordnung 6c in Explosionsdarstellung. Die Merkmale der Stromschienenanordnung 6c sind sehr ähnlich zu den Merkmalen der Stromschienenanordnung 6b der Fig. 14. Insbesondere ist nun die Steckrichtung der Filmkondensatorelemente 1 g, 1 h geändert, wodurch das zweite (obere) Blechbiegeteil 5c etwas kleiner ausgebildet werden kann.
Die Fig. 22 zeigt analog zu Fig. 15 die zur Stromschienenanordnung 6c zusammengefügten Blechbiegeteile 4c und 5c, und die Fig. 23 zeigt analog zu Fig. 16 die mit Isolationsplatten 15 bestückte Stromschienenanordnung 6c. Die Fig. 24 zeigt analog zu Fig. 17 das Einsetzen eines Filmkondensatorelements 1 g, und die Fig. 25 zeigt analog zu Fig. 18 die fertig mit Filmkondensatorelementen 1 g bestückte Stromschienenanordnung 6c, wodurch ein Zwischenkreiskondensator 17e entsteht. Die Fig. 26 zeigt analog zu Fig. 19 das Einsetzen eines Filmkondensatorelements 1 h, und die Fig. 27 zeigt analog zu Fig. 20 die fertig mit Filmkondensatorelementen 1 h bestückte Stromschienenanordnung 6c, wodurch ein Zwischenkreiskondensator 17f entsteht.
Die Fig. 28 bis 34 zeigen nun weitere Beispiele für den Aufbau von Zwischenkreiskondensatoren 17g, 17h.
Die Fig. 28 zeigt analog zu Fig. 14 ein erstes Blechbiegeteil 4d und ein zweites Blechbiegeteil 5d einer Stromschienenanordnung 6d in Explosionsdarstellung. Die Merkmale der Stromschienenanordnung 6d sind sehr ähnlich zu den Merkmalen der Stromschienenanordnung 6b der Fig. 14. Insbesondere ist dabei eine alternierende Steckrichtung für die Filmkondensatorelemente 1 i, 1j vorgesehen.
Die Fig. 29 zeigt analog zu Fig. 15 die zur Stromschienenanordnung 6d zusammengefügten Blechbiegeteile 4d und 5d, und die Fig. 30 zeigt analog zu Fig. 16 die mit Isolationsplatten 15 bestückte Stromschienenanordnung 6d. Die Fig. 31 zeigt analog zu Fig. 17 das Einsetzen eines Filmkondensatorelements 1 i, und die Fig. 32 zeigt analog zu Fig. 18 die fertig mit Filmkondensatorelementen 1 i bestückte Stromschienenanordnung 6d, wodurch ein
Zwischenkreiskondensator 17g entsteht. Die Fig. 33 zeigt analog zu Fig. 19 das Einsetzen eines Filmkondensatorelements 1j, und die Fig. 34 zeigt analog zu Fig. 20 die fertig mit Filmkondensatorelementen 1j bestückte Stromschienenanordnung 6d, wodurch ein Zwischenkreiskondensator 17h entsteht.
Bei dem in Fig. 32 dargestellten Zwischenkreiskondensator 17g und dem in Fig. 34 dargestellten Zwischenkreiskondensator 17h sind Steckplätze für die Filmkondensatorelemente 1 i, 1j in der Stromschienenanordnung 6d in Zeilen und Spalten angeordnet, wobei in Zeilen direkt nebeneinander liegende Kontaktlaschen 7d..10d abwechselnd Teil des ersten Blechbiegeteils 4d oder des zweiten Blechbiegeteils 5d sind und wobei in Spalten direkt untereinander liegende Kontaktlaschen 7d..10d ebenfalls abwechselnd Teil des ersten Blechbiegeteils 4d oder des zweiten Blechbiegeteils 5d sind. Im Betrieb des Zwischenkreiskondensators 17g, 17h ist dem ersten Blechbiegeteil 4d eine erste elektrische Polarität und dem zweiten Blechbiegeteil 5d eine gegensätzliche zweite elektrische Polarität zugeordnet. Daher weisen in einer Zeile nebeneinander angeordnete Steckplätze Kontaktlaschen 7d..10d mit jeweils abwechselnder Polarität auf, und auch in einer Spalte untereinander angeordnete Steckplätze weisen Kontaktlaschen 7d..10d mit ebenfalls jeweils abwechselnder Polarität auf. Magnetische Felder benachbarter Filmkondensatorelemente 1 i, 1j, welche durch einen Stromfluss durch die Kontaktlasche 7d..10d des jeweiligen Blechbiegeteils 4d, 5d sowie durch die Kondensatorkontakte 3i, 3i‘ und die Schoopschicht des einzelnen Filmkondensatorelements 1 i, 1j entstehen, sind dadurch jeweils entgegengesetzt ausgerichtet. Die Schoopschicht ist ganz allgemein eine Metallisierung an einer Sternseite des durch Aufwickeln des metallisierten Kunststoff-Films entandenen Wickels zur Kontaktierung mit einem Kondensatorkontakt 3i, 3i‘. Durch die Kompensierung der Magnetfelder, welcher durch die Stromflüsse entlang der Stirnflächen/Schoopschichten resultieren, wird ein niederinduktive Gesamtaufbau auch bei größeren einzelnen Filmkondensatorelementen 1 i, 1j ermöglicht.
Die im Rahmen der Fig. 3 bis 34 vorgestellten Ausführungsformen von Stromschienenanordnungen 6a..6d beziehungsweise Zwischenkreiskondensatoren 17a..17h weisen auch einige Gemeinsamkeiten auf.
Beispielsweise können das erste Blechbiegeteil 4a..4d und/oder das zweite Blechbiegeteil 5a..5d als Blechbiegestanzteil ausgebildet sein, und die Ausnehmungen 11a..11d‘ können durch Ausstanzungen geformt sein. Dadurch können das erste Blechbiegeteil 4a..4d und das zweite Blechbiegeteil 5a..5d rationell hergestellt werden. Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Ausnehmungen durch das Biegen der Kontaktlaschen aus der Blechebene A, B geformt sind, so wie das bei den Ausnehmungen 11b‘, 1 1c‘ und 11 d‘ der Stromschienenanordnungen 6b, 6c und 6d der Fall ist. In diesen Fällen erfolgt sowohl das Biegen der Kontaktlaschen 7b..10d als auch das Herstellen der genannten Ausnehmungen 11b‘, 11c‘ und 11d‘ in einem (einzigen) Herstellungsschritt. Obwohl das Biegestanzen einen vorteilhaften Herstellungsprozess für das erste Blechbiegeteil 4a..4d und das zweite Blechbiegeteil 5a..5d darstellen, wäre auch der Einsatz anderer Technologien für die Herstellung des ersten Blechbiegeteils 4a..4d und zweiten Blechbiegeteils 5a..5d denkbar. Beispielsweise können das erste Blechbiegeteil 4a..4d und das zweite Blechbiegeteil 5a..5d auch laser- oder plasmageschnitten werden.
Weiterhin sind die (alle) Kontaktlaschen 7a..10d zur Kontaktierung der Filmkondensatorelemente 1 a..1 j bei den Stromschienenanordnungen 6a..6d zueinander parallel und rechtwinkelig zur Blechebene A, B ausgerichtet. Dadurch wird einerseits der Herstellungsprozess für die Blechteile 4a..4d, 5a..5d vereinfacht, andererseits sind dadurch auch die in die Stromschienenanordnung 6a..6d eingesteckten Filmkondensatorelemente 1 a..1 j zueinander parallel angeordnet, wodurch auch das Einstecken der Filmkondensatorelemente 1 a..1 j in die Stromschienenanordnung 6a..6d vereinfacht wird. Obwohl diese Merkmale von Vorteil sind, wäre aber auch denkbar, dass die Kontaktlaschen 7a..10d der Stromschienenanordnungen 6a..6d nicht zueinander parallel und/oder rechtwinkelig zur Blechebene A, B ausgerichtet sind. In dem Fall wäre auch die eingesteckten Filmkondensatorelemente 1 a..1 j nicht alle zueinander parallel angeordnet, wodurch unter Umständen eine bessere Platzausnutzung bei beengten Platzverhältnissen erreicht werden kann.
Bei den in den Fig. 9 und 11 dargestellten Zwischenkreiskondensatoren 17a, 17b, sind die Kondensatorkontakte 3c, 3d eines Filmkondensatorelements 1 c, 1d bezogen auf eine Normale auf die Kontaktlaschen 7a..10a zur Kontaktierung der Filmkondensatorelemente 1 c, 1d seitlich zueinander versetzt. Dadurch weisen Kontaktlaschen 7a, 8a des ersten Blechbiegeteils 4a und Kontaktlaschen 9a, 10a des zweiten Blechbiegeteils 5a beziehungsweise die Kontaktlaschen 7a..10a unterschiedlicher elektrischer Polarität einen relativ großen Abstand zueinander auf und sind daher zueinander gut elektrisch isoliert. Dies ist aber nicht die einzig vorstellbare Möglichkeit, bei allen anderen in den Fig. 14 bis 34 gezeigten Beispielen liegen die Kondensatorkontakte 3e..3j eines Filmkondensatorelements 1 e..1 j bezogen auf eine Normale auf die Kontaktlaschen 7b..10d zur Kontaktierung der Filmkondensatorelemente 1 e..1 j einander direkt gegenüber. Mit anderen Worten, liegen beide Kondensatorkontakte 3e..3j eines Filmkondensatorelements 1 e..1 j auf einer Normalen auf die Kontaktlaschen 7b..10d. Dadurch liegen auch die von den Federkontakten 3e..3j der in die Stromschienenanordnungen 6b..6d eingesteckten Filmkondensatorelemente 1 e..1 j hervorgerufenen Kräfte auf einer Wirkungslinie, und es wirkt damit kein Drehmoment auf die in die
Stromschienenanordnung 6b..6d eingesteckten Filmkondensatorelemente 1 e..1 j. Dadurch brauchen keine besonderen Maßnahmen getroffen werden, welche eine unerwünschte Drehung der Filmkondensatorelemente 1 e..1 j verhindern.
Generell können die Filmkondensatorelemente 1 a..1 j der Zwischenkreiskondensatoren 17a..17h gehäuselos ausgebildet und (individuell) mit einer Isolierung umhüllt sein, so wie das für die
Filmkondensatorelemente 1 a..1 c, 1 e, 1 g und 1 i dargestellt ist. Denkbar ist aber auch, dass die Filmkondensatorelemente 1 a..1 j der
Zwischenkreiskondensatoren 17a..17h jeweils in einem individuellen Gehäuse vergossen sind, so wie das für die Filmkondensatorelemente 1 d, 1 f, 1 h und 1j der Fall ist. Schließlich ist auch vorstellbar, dass die Filmkondensatorelemente 1 a..1 j der Zwischenkreiskondensatoren 17a..17h ein gemeinsames Zwischenkreiskondensatorgehäuse aufweisen, in dem sie insbesondere vergossen sind. Eine Isolierung für die Filmkondensatorelemente 1 a..1j kann insbesondere aus einem Harz bestehen oder ein solches aufweisen und kann im Speziellen flüssigkeitsdicht ausgeführt sein.
Fig. 35 zeigt nun ein erstes Beispiel eines Stromrichters 18a, welcher als Wechselrichter ausgebildet ist und einen Leistungsteil 19a aufweist, zum Beispiel ein mit einem Zwischenkreiskondensator 17i verbundenes Leistungsmodul. Der Zwischenkreiskondensator 17i ist dazu eingerichtet eine Gleichspannung einer Gleichspannungsquelle zu glätten, und der Leistungsteil 19a ist dazu eingerichtet, eine Wechselspannung aus der geglätteten Gleichspannung zu erzeugen. Darüber hinaus zeigt die Fig. 35 Y-Kondensatoren 20 welche ein EMC-Filter bilden oder Teil eines solchen sind und welche zwischen dem Zwischenkreiskondensator 17i und Eingängen des Leistungsteils 19a angeordnet sind. Der Leistungsteil 19a weist eine Vielzahl an steuerbaren Schaltern auf, die mit dem Zwischenkreiskondensator 17i elektrisch verbunden sind. Der Zwischenkreiskondensator 17i weist elektrische Anschlüsse auf, die den Blechbiegeteilen 4a..4d, 5a..5d zugeordnet sind. Beispielweise können die elektrischen Anschlüsse des Zwischenkreiskondensators 17i wie die Anschlusslaschen 12a..12d, 13a..13d der ersten Blechbiegeteile 4a..4d und der zweiten Blechbiegeteile 5a..5d ausgebildet sein. Darüber hinaus umfasst der Stromrichter 18a ein Gehäuse 21 für die Filmkondensatorelemente 1 k und die Y- Kondensatoren 20. Insbesondere können die Filmkondensatorelemente 1 k in dem Gehäuse 21 gemeinsam vergossen sein. Selbstverständlich können sie aber auch individuell mit einer Isolierung umhüllt sein und im Speziellen individuell in Gehäusen vergossen sein. Denkbar ist weiterhin, dass die Filmkondensatorelemente 1 k sowohl individuell mit einer Isolierung umhüllt sind als auch in dem Gehäuse 21 gemeinsam vergossen sind.
Fig. 36 zeigt ein weiteres Beispiel für einen Stromrichter 18b, welcher ebenfalls als Wechselrichter ausgebildet ist. In der Fig. 36 ist die Vielzahl an steuerbaren Schaltern 22 des Leistungsteils 19b explizit dargestellt. Beispielsweise können die steuerbaren Schalter 22 als Halbleiterschalter, MOSFESTs, IGBTs, etc. ausgebildet sein. Darüber hinaus umfasst der Stromrichter 18b ein Stromrichtergehäuse 23, auf welchem die Filmkondensatorelemente 11 des Zwischenkreiskondensators 17j direkt befestigt sind. Beispielsweise können die Filmkondensatorelemente 11 mit Hilfe eines Klebstoffs, insbesondere eines thermisch gut leitfähigen Klebstoffs, direkt auf dem Stromrichtergehäuse 23 befestigt sein. Auf diese Weise kann die Kühlung des Zwischenkreiskondensators 17j deutlich gegenüber anderen Anordnungen verbessert werden. Insbesondere ist dies der Fall, wenn das Stromrichtergehäuse 23 in einen Kühlkreislauf eingebunden ist und beispielsweise von einem Kühlmedium durch- oder umströmt wird. Darüber hinaus ist der Wärmeübergang von den Filmkondensatorelementen 11 zum Stromrichtergehäuse 23 besonders gut, da ein gesondertes Gehäuse für die Filmkondensatorelemente 11 entfallen kann.
An dieser Stelle wird angemerkt, dass Filmkondensatorelemente 11, welche direkt auf einem Stromrichtergehäuse 23 befestigt sind, nicht zwingend an einen Wechselrichter gebunden sind, sondern dieses Merkmal ganz allgemein für Stromrichter 18a, 18b eingesetzt werden kann.
Fig. 37 zeigt schließlich ein schematisch dargestelltes Elektrofahrzeug 24, umfassend einen Wechselrichter 18 der zuvor offenbarten Art, eine daran angeschlossene Gleichspannungsquelle 25 (z.B. eine Batterie oder eine Brennstoffzelle) sowie einen an den Wechselrichter 18 angeschlossenen Elektromotor 26, welcher den elektrischen Antrieb des Elektrofahrzeugs 24 bildet oder von diesem umfasst ist. Konkret ist die Gleichspannungsquelle 25 mit dem Zwischenkreiskondensator 17 oder gegebenenfalls den Y-Kondensatoren 20 des Wechselrichters 18 verbunden, und der Elektromotor 26 ist mit dem Leistungsteil 19 des Wechselrichters 18 verbunden. Der Elektromotor 26 ist über Halbachsen 27 mechanisch an Räder 28 des Elektrofahrzeugs 24 gekoppelt. Der Zwischenkreiskondensator 17 ist zum Glätten der von der Gleichspannungsquelle 25 erhaltenen Gleichspannung ausgebildet, und der Leistungsteil 19 ist dazu ausgebildet, aus der geglätteten Gleichspannung eine Wechselspannung zu generieren und in den Elektromotor 26 zu speisen.
Insbesondere kann das Elektrofahrzeug 24 auch einen Kühlkreislauf aufweisen, in welchen der Wechselrichter 18 eingebunden ist. Im Kühlkreislauf kann insbesondere ein flüssiger Wärmeträger zirkulieren.
Abschließend wird festgehalten, dass der Schutzbereich durch die Patentansprüche bestimmt ist. Die Beschreibung und die Zeichnungen sind jedoch zur Auslegung der Ansprüche heranzuziehen. Die in den Figuren enthaltenen Merkmale können beliebig ausgetauscht und miteinander kombiniert werden.
Insbesondere wird auch festgehalten, dass die dargestellten Vorrichtungen in der Realität auch mehr oder auch weniger Bestandteile als dargestellt umfassen können. Teilweise können die dargestellten Vorrichtungen beziehungsweise deren Bestandteile auch unmaßstäblich und/oder vergrößert und/oder verkleinert dargestellt sein.

Claims

25 Patentansprüche
1 . Zwischenkreiskondensator (17, 17a..17j) für einen
Stromrichter (18, 18a, 18b), insbesondere für einen Wechselrichter, umfassend a) eine Stromschienenanordnung (6a..6d), aufweisend ein erstes Blechbiegeteil (4a..4d) mit einer ersten Blechebene (A) und ein davon elektrisch isoliertes zweites Blechbiegeteil (5a..5d) mit einer zweiten Blechebene (B), welche parallel zur ersten Blechebene (A) ausgerichtet ist, wobei das zweite Blechbiegeteil (5a..5d) und das erste
Blechbiegeteil (4a..4d) mit Hilfe einer zwischen den Blechebenen (A, B) angeordneten Isolierschicht elektrisch voneinander isoliert sind, wobei das erste Blechbiegeteil (4a..4d) und das zweite
Blechbiegeteil (5a..5d) jeweils mehrere Kontaktlaschen (7a..10d) umfasst, welche am jeweiligen Blech randseitig angeordnet sind und durch Biegen aus einer Blechebene (A, B) entstehen oder welche durch Trennung des jeweiligen Blechs entlang einer U-förmigen Trennlinie und Biegen aus der Blechebene (A, B) entstehen, und wobei zumindest einige Kontaktlaschen (7a..8d) des ersten
Blechbiegeteils (4a..4d) durch Ausnehmungen (11a..11d‘) im zweiten Blechbiegeteil (5a..5d) geführt sind, und b) mehrere Filmkondensatorelemente (1 a..11), welche jeweils einen aufgewickelten, metallisierten Kunststoff-Film (2) sowie einen ersten und zweiten damit elektrisch verbundene Kondensatorkontakt (3a..3j) aufweisen, wobei die Kondensatorkontakte (3a..3j) als flache, laschenförmige Federkontakte ausgeführt sind, wobei erste Kondensatorkontakte (3a..3j) jeweils federnd auf jeweils einer Kontaktlasche (7a..8d) des ersten Blechbiegeteils (4a..4d) anliegen und zweite Kondensatorkontakte (3e‘) jeweils federnd auf je einer Kontaktlasche (9a..10d) des zweiten Blechbiegeteils (5a..5d) anliegen und wobei die einzelnen Filmkondensatorelemente (1a..11) elektrisch parallel geschaltet sind.
2. Zwischenkreiskondensator (17, 17a..17j) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das erste Blechbiegeteil (4a..4d) und/oder das zweite Blechbiegeteil (5a..5d) als Blechbiegestanzteil ausgebildet ist, und die Ausnehmungen (11a..11d‘) durch Ausstanzungen und/oder durch das Biegen der Kontaktlaschen (7a..10d) aus der Blechebene (A, B) geformt sind.
3. Zwischenkreiskondensator (17, 17a..17j) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontaktlaschen (7a..10d) zur Kontaktierung der Filmkondensatorelemente (1 a..11) zueinander parallel ausgerichtet sind und/oder rechtwinkelig zur Blechebene (A, B) ausgerichtet sind.
4. Zwischenkreiskondensator (17, 17a..17j) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Kondensatorkontakte (3a..3j) eines Filmkondensatorelements (1 a..11) der Filmkondensatorelemente (1 a..11) bezogen auf eine Normale auf die Kontaktlaschen (7a..10d) zur Kontaktierung der Filmkondensatorelemente (1 a..11) einander direkt gegenüberliegen.
5. Zwischenkreiskondensator (17, 17a..17j) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Kondensatorkontakte eines Filmkondensatorelements (1 a..11) der Filmkondensatorelemente (1 a..11) bezogen auf eine Normale auf die Kontaktlaschen (7a..10d) zur Kontaktierung der Filmkondensatorelemente (1 a..11) seitlich zueinander versetzt sind.
6. Zwischenkreiskondensator (17, 17a..17j) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Filmkondensatorelemente (1 a..11) gehäuselos ausgebildet sind und mit einer Isolierung umhüllt sind, jeweils in einem individuellen Gehäuse vergossen sind oder ein gemeinsames Zwischenkreiskondensatorgehäuse (21 ) aufweisen, in dem die Filmkondensatorelemente (1 a..11) insbesondere vergossen sind.
7. Zwischenkreiskondensator (17, 17a..17j) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass Steckplätze für die Filmkondensatorelemente (1 a..11) in der Stromschienenanordnung (6a..6d) in Zeilen und Spalten angeordnet sind, wobei in Zeilen direkt nebeneinander liegende Kontaktlaschen (7a..10d) abwechselnd Teil des ersten
Blechbiegeteils (4a..4d) oder des zweiten Blechbiegeteils (5a..5d) sind und wobei in Spalten direkt untereinander liegende Kontaktlaschen (7a..10d) ebenfalls abwechselnd Teil des ersten Blechbiegeteils (4a..4d) oder des zweiten Blechbiegeteils (5a..5d) sind.
8. Stromrichter (18, 18a, 18b) mit einem Stromrichtergehäuse (23) und einem Zwischenkreiskondensator (17, 17a..17j) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Filmkondensatorelemente (1 a..11) direkt am Stromrichtergehäuse (23) angeordnet sind.
9. Stromrichter (18, 18a, 18b) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass dieser als Wechselrichter ausgebildet ist und einen
Leistungsteil (19, 19a, 19b) mit einer Vielzahl an steuerbaren Schaltern (22) aufweist, die mit dem Zwischenkreiskondensator (17, 17a..17j) elektrisch verbunden sind, wobei der Zwischenkreiskondensator (17, 17a..17j) zum Glätten einer Gleichspannung einer Gleichspannungsquelle (25) vorgesehen ist und wobei der Leistungsteil (19, 19a, 19b) zur Erzeugung einer Wechselspannung aus der vom Zwischenkreiskondensator (17, 17a..17j) geglätteten Gleichspannung vorgesehen ist.
10. Elektrofahrzeug (24), gekennzeichnet durch einen Wechselrichter nach Anspruch 9, einer mit dem Zwischenkreiskondensator (17, 17a..17j) verbundenen Gleichspannungsquelle (25) und einem mit dem Leistungsteil (19, 19a, 19b) verbundenen elektrischen Antrieb (26), wobei der elektrische Antrieb (26) mechanisch mit Rädern (28) des Elektrofahrzeugs (24) gekoppelt ist.
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