CN110036453A - 包括多个电容器单元的电容器 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种包括至少两个电容器单元的电容器(20)，其特征在于，所述至少两个电容器单元的第一电容器单元(21)和第二电容器单元(22)是相反极化的。
Description
技术领域
本发明涉及一种根据权利要求1前序部分所述的电容器和根据权利要求14前序部分所述的车辆。
背景技术
电容器通常包括多个电容器单元。图1示出由现有技术中已知的电容器10，其包括多个电容器单元或电容器卷11、12、13、14和15。电容器在一个平面内配备有并联连接的电容器卷11、12、13、14和15，它们如图1所示具有相同的极性。电容器单元11、12、13、14和15并排设置成一行中。电容器卷11、12、13、14和15的正极设置在相同侧上并且与电容器10的正汇流排连接。类似地，电容器卷11、12、13、14和15的负极设置在另一相同侧上并且与电容器的负汇流排连接。电容器10中的所有电容器卷11、12、13、14和15通常以相同的电位充电。
磁场或电磁场19表示由电容器10在电容器10内部和外部产生的电磁场的情况。箭头的长度或大小表示相应位置处的电磁场强度。如在图1中清楚地示出那样，电容器卷11、12、13、14和15的并联布置以及相同极性导致电容器10外部的总电磁场增大。而在电容器10内部电磁场19减小。
此外，形成相对大或更大的总电磁场对声学和电磁兼容性(EMV)有直接的负面影响，电磁兼容性可影响电容器与其它电气元件的兼容性。此外，在整流电路中产生相对高的杂散电感，这导致开关元件上的高的过压，由此通常需要限制开关电流。此外，较差的EMV需要额外的EMV滤波，这引起增加的构件成本。
发明内容
有鉴于此，本发明的任务在于提供一种在电容器外部具有减小的电磁场的电容器。此外，电容器的成本和安装空间不应显著增加。
所述任务通过权利要求1和权利要求14的特征解决。
本发明的有利方案和扩展方案可由从属权利要求得到，在此各个权利要求特征也可彼此组合。
根据本发明的电容器包括至少两个电容器单元，所述至少两个电容器单元的第一电容器单元和第二电容器单元是相反极化的。
提出电容器卷的一种交替的并联布置。相邻的电容器卷具有相反的极性或极化，由此电磁场在电容器卷之间被局部放大，同时电容器卷外部的总电磁场减弱。可有利地显著减小电容器的自感。
根据本发明的一种扩展方案，所述至少两个电容器单元的第一电容器单元和第二电容器单元在其空间定向方面平行设置。
根据本发明的一种扩展方案，所述至少两个电容器单元并排设置成一行电容器单元。
根据本发明的一种扩展方案，所述电容器具有包含所述至少两个电容器单元的壳体。
根据本发明的一种扩展方案，所述电容器具有第一电容器端子和第二电容器端子。
根据本发明的一种扩展方案，所述至少两个电容器单元分别具有第一电端子和第二电端子，所述至少两个电容器单元的第一电端子并排设置在第一行中并且所述至少两个电容器单元的第二电端子并排设置在第二行中。
根据本发明的一种扩展方案，所述第一电容器端子与第一电容器单元的第一电端子和第二电容器单元的第二电端子电接触，其中，第二电容器端子与第一电容器单元的第二电端子和第二电容器单元的第一电端子电接触。
优选地，第一电容器端子具有第一接触部件和第二接触部件，第一电容器端子的第一接触部件与第一电容器单元的第一电端子电连接并且电容器端子的第二接触部件与第二电容器单元的第二电端子电连接。
优选地，第二电容器端子具有第一接触部件和第二接触部件，第二电容器端子的第一接触部件与第一电容器单元的第二电端子电连接并且第二电容器端子的第二接触部件与第二电容器单元的第一电端子电连接。
优选地，第一和第二电容器单元彼此间隔开设置。
根据本发明的一种扩展方案，电容器具有第三电容器单元，第一、第二和第三电容器单元并联地并排设置并且第二电容器单元和第三电容器单元是相反极化的。
根据本发明的一种扩展方案，第一电容器端子与第三电容器单元的第一电端子电连接并且第二电容器端子与第三电容器单元的第二电端子电连接。
根据本发明的一种扩展方案，第一电容器单元和/或第二电容器单元和/或第三电容器单元是薄膜电容器。
本发明还提出一种具有上述电容器的电动车辆或混合动力车辆。
根据本发明可实现电容器的低自感。该结构与传统薄膜电容器的结构类似。因此可保持电容器的矩形形状。这具有以下优点：可以相对低的耗费将逆变器中的现有电容器更换成新型电容器。由于本发明还提出一种适用于电容器卷的汇流排引导部(Stromschienenführung)，因此实现了在电容器端面上具有重叠的正和负汇流排的平行且靠近的引导部。因此可避免缠结。
通过保持电容器的矩形形状也可毫无问题在现有逆变器中使用新型电容器，由此无需其它改造措施。此外，可节省汇流排引导部的构件材料。因此可低成本地实现根据本发明的电容器。
附图说明
下面结合附图详细阐述本发明。附图如下：
图1示出由现有技术中已知的电容器；
图2示出根据本发明的电容器的等效电路图，其包括两个相反极性的电容器单元；
图3示出根据本发明的电容器的一种实施例，其包括相反极化的电容器单元；
图4示出根据本发明的电容器的汇流排；和
图5示出根据本发明的电容器及其产生的磁场的示意性俯视图。
具体实施方式
下面说明的实施例构成本发明的优选实施方式。
为了减小电容器的自感，本发明提出电容器单元的相反极化或者说交替的布置。图2示出根据本发明的电容器的等效电路图(ESB)，其包括两个电容器单元或电容器卷，它们连接到HV电池(图2右侧)和功率电子器件(图2左侧)。电流i1流过第一电容器单元。电流i2流过第二电容器单元。第一电容器单元的正极与HV电池的正极连接，而第一电容器单元的负极与HV电池的负极连接。第二电容器单元的正极与HV电池的正极连接，而第二电容器单元的负极与HV电池的负极连接。
如图2所示，两个电容器单元是相反极化的，即第一电容器单元的正极和第二电容器单元的负极并排设置在同一平面上。类似地，第一电容器单元的负极和第二电容器单元的正极并排设置在同一第二平面上。
通过相反极化的电容器单元可减小电容器外部的总电磁场。同时电磁场在电容器单元之间被局部放大。
图3示出根据本发明的电容器20的一种实施方式。该电容器20包括：电容器单元或电容器卷21、22、23、24和25、第一汇流排或电容器端子30和第二汇流排或电容器端子40。
如图3所示，电容器卷21、22、23、24和25并联地并排设置。电容器卷21、22、23、24和25分别在上侧具有第一电端子并且在下侧具有第二电端子。电容器卷21、22、23、24和25的上侧并排成行地设置在同一平面上，而电容器卷21、22、23、24和25的下侧设置在另一平面上。
第一汇流排30具有接触部件31、32、33、34和35。第一汇流排30借助接触部件31(图4)与电容器卷21的第一、即上侧电端子电连接。接触部件32与电容器卷22的第二、即下侧电端子电连接。第一汇流排30借助接触部件33与电容器卷23的第一电端子电连接。接触部件34(图4)与电容器卷24的第二电端子电连接。接触部件35与电容器卷25的第一电端子电连接。
为了说明汇流排引导部，图4还示出图3中所示电容器20的汇流排或者说电容器端子30和40。如图4所示，第二汇流排40具有接触部件41、42、43、44和45。与第一汇流排30相反，第二汇流排40借助接触部件41与电容器卷21的第二、即下侧电端子电连接。接触部件42与电容器卷22的第一、即上侧电端子电连接。第二汇流排40借助接触部件43与电容器卷23的第二电端子电连接。接触部件44与电容器卷24的第一电端子电连接。接触部件45与电容器卷25的第二电端子电连接。
此外，汇流排30和40分别具有端子37和端子47。端子37和47用于将电容器20与IGBT模块电连接。
图5示出包括电容器卷21、22、23、24和25的示意性电容器20及其产生的电容器20的电磁场29，两个相邻的电容器卷总是具有相反的极性。箭头的长度或大小表示在相应位置处的电磁场29强度。与图1中的电磁场19不同，图5的图示示出了电磁场29或电容器20外部的箭头相对更小且更短。因此，总电磁场29减弱。同时电容器20内部的电磁场29在电容器卷21、22、23、24和25之间被放大。
电容器外部的相对小的电磁场可有利地通过相反极化且并排设置的电容器卷来实现。电容器外部电磁场的减弱改善了声学和EMV方面的性能。
电容器20可用薄膜电容器实现。可保持电容器卷的矩形形状。此外，通过保持电容器的矩形形状可毫无问题地在现有逆变器中使用新型电容器，由此无需其它改造措施。
此外，设置在电容器20端面36上具有重叠的正和负汇流排30和40的平行且靠近的引导部。由此除了减小自感之外可在电容器20中避免缠结。
此外，可充分利用构件材料，从而节省汇流排的原料、如铜。由此可降低制造成本。
Claims (14)
1.电容器(20)，包括至少两个电容器单元，其特征在于，所述至少两个电容器单元的第一电容器单元(21)和第二电容器单元(22)是相反极化的。
2.根据权利要求1所述的电容器(20)，其中，所述至少两个电容器单元的第一电容器单元(21)和第二电容器单元(22)在其空间定向方面平行设置。
3.根据前述权利要求中任一项所述的电容器(20)，其中，所述至少两个电容器单元并排设置成一行电容器单元。
4.根据前述权利要求中任一项所述的电容器(20)，其中，所述电容器(20)具有包含所述至少两个电容器单元的壳体。
5.根据权利要求中任一项所述的电容器(20)，其中，所述电容器(20)具有第一电容器端子(30)和第二电容器端子(40)。
6.根据前述权利要求中任一项所述的电容器(20)，其中，所述至少两个电容器单元(21、22)分别具有第一电端子和第二电端子，所述至少两个电容器单元(21、22)的第一电端子并排设置在第一行中并且所述至少两个电容器单元(21、22)的第二电端子并排设置在第二行中。
7.根据权利要求6所述的电容器(20)，其中，所述第一电容器端子(30)与第一电容器单元(21)的第一电端子和第二电容器单元(22)的第二电端子电接触；并且第二电容器端子(40)与第一电容器单元(21)的第二电端子和第二电容器单元(22)的第一电端子电接触。
8.根据权利要求7所述的电容器(20)，其中，所述第一电容器端子(30)具有第一接触部件(31)和第二接触部件(32)；第一电容器端子(30)的第一接触部件(31)与第一电容器单元(21)的第一电端子电连接；并且电容器端子(30)的第二接触部件(32)与第二电容器单元(22)的第二电端子电连接。
9.根据权利要求7或8所述的电容器(20)，其中，所述第二电容器端子(40)具有第一接触部件(41)和第二接触部件(42)；第二电容器端子(40)的第一接触部件(41)与第一电容器单元(21)的第二电端子电连接；并且第二电容器端子(40)的第二接触部件(42)与第二电容器单元(22)的电端子电连接。
10.根据前述权利要求中任一项所述的电容器(20)，其中，所述第一和第二电容器单元(21、22)彼此间隔开设置。
11.根据前述权利要求中任一项所述的电容器(20)，其中，所述电容器(20)具有第三电容器单元(23)；第一、第二和第三电容器单元(21、22、23)并联地并排设置；第二电容器单元(22)和第三电容器单元(23)是相反极化的。
12.根据权利要求11所述的电容器(20)，其中，所述第一电容器端子(30)与第三电容器单元(23)的第一电端子电连接；并且第二电容器端子(40)与第三电容器单元(23)的第二电端子电连接。
13.根据前述权利要求中任一项所述的电容器(20)，其中，所述第一电容器单元(21)和/或第二电容器单元(22)和/或第三电容器单元(23)是薄膜电容器。
14.包括根据权利要求1至13中任一项所述的电容器的电动车辆或混合动力车辆。
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