CN110310831B - 用于电机驱动的车辆的中间电路电容器 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于电机驱动的车辆的中间电路电容器、具有中间电容器的组件和具有这种组件的电机驱动的车辆。根据本发明提出，该中间电路电容器在其内部具有用于车辆的高压部件的放电模块(50)的接纳部(25)。

Description

用于电机驱动的车辆的中间电路电容器
技术领域
本发明涉及一种用于电机驱动的车辆的中间电路电容器。此外本发明涉及一种具有中间电路电容器的组件以及一种具有这种组件的电机驱动的车辆。
背景技术
电机驱动的车辆，如电动车辆或混合动力车辆，通常具有高压电网，其具有起到蓄能器作用的高压电池***、功率电子***、电机、其他高压部件以及将所有部件相互连接的高压总线***。
由于高压电池***提供直流电压且电机通常被设计为被交流电驱动的交流电机，所以高压电网还具有至少一个起到逆变器作用的、具有所谓的中间电路电容器的中间电路，以便将直流电压转换为交流电压(动力)或反之(回收)。
但中间电路电容器也可以被设置用于以直流电运行的高压部件、例如充电设备、用于冷却剂或客舱的温控设备或用于供给12V车载电网的变压设备。在这些情况下，中间电路电容器用于，支持施加在对应的高压部件上的直流电压且吸收电压尖峰，即起到滤波器作用。
如仅具有内燃机的车辆那样，电机驱动的车辆必须满足严格的安全要求，以便即使在事故情况下也尽可能地保护车辆的客舱中的乘客。尤其是，如常见那样，尽可能地利用结构方面的措施防止事故造成客舱变形。为准许车辆的道路运行，必须在专门且规范的碰撞测试中证实满足这些要求。
相比于仅具有内燃机的车辆而言，在事故中，电机驱动的车辆的高压电网还涉及对客舱中的车辆乘员或者还对在车辆外部事故位置处现场的人员形成额外的危险。相应地要求，电机驱动的车辆的高压电网在事故后要尽可能处于无电压状态。一种可能方案是，对高压电池***放电。
文献DE 10 2013 215 581 A1因此公开了一种电池***，其具有壳体、至少一个电池单元、放电开关和放电电阻器，它们全都布置在电池***的壳体中。放电开关能够从外部操纵且在放电状态下引发流过放电电阻器的放电电流，由此对至少一个电池单元放电。以此方式能够例如在事故后通过手动操纵放电开关对电池单元放电。
与之相比，文献DE 10 2012 214 368 A1公开了一种用于电机驱动的车辆的电池***的放电模块。该放电模块具有放电开关，其由于事故信号被闭合，以便通过耗用放电电流对电池***的电池单元放电。因此在该放电模块中，在放电开关接收到由相应传感器产生的事故信号时，自动地进行电池***的放电。
但是这两个解决方案都没有考虑到安装在车辆中的中间电路电容器在事故时存在的高压的荷电状态。该中间电路电容器能够存储确定的电量且在电池***放电时本身如同高压电源那样起作用，该中间电路电容器在事故之后对车辆乘员或车辆外部人员构成危险。因此如果在事故中额外地进行对安装的中间电路电容器的放电，则可以进一步提高电机驱动的车辆的安全性。
文献DE 10 2012 020 019 A1公开了一种相应的放电模块，具有用于主动对中间电路电容器放电的放电电路，该中间电路电容器配属于电机驱动的车辆的高压部件。为了即使在车辆的不安全的运行状态下、例如在事故之后也确保中间电路电容器的安全放电，放电模块被与配属于高压部件的功率电子模块分开地设计，且该放电模块被集成在高压部件中。
虽然高压部件能够针对影响功能的变形保护集成的放电模块，但是在该解决方案中，在放电模块与中间电路电容器之间的所必需的连接线路可能由于事故造成的变形而被断开，由此停止了对中间电路电容器的放电。
发明内容
因此本发明的任务是，提供一种得到改进的中间电路电容器，其在事故时确保可靠的放电。此外本发明的任务是，提供一种具有中间电路电容器的组件以及一种具有这种组件的电机驱动的车辆。
本发明的主题是一种用于电机驱动的车辆的中间电路电容器。该中间电路电容器可以配属于车辆的电机或其他高压部件，以便作为逆变器的部件提供用于电机的交变电压，或者在再生运行时提供用于对高压电池***充电的直流电压或支持施加在高压部件上的直流电压。
根据本发明的中间电路电容器在其内部具有用于接纳车辆的高压部件的放电模块的接纳部。以此方式，中间电路电容器能够像装甲一样保护布置在接纳部中的放电模块免受事故造成的变形的影响，且即使在事故后也能够实现放电模块的规定的功能。
在一种实施方式中，中间电路电容器具有多个箔卷(Folienwickel)，它们以格栅结构在空出内部格栅空间的情况下并排地布置，所述接纳部由通过留空而空置的空腔形成。也就是说，在箔卷的规律的二维或三维的布置结构中空出了中央的空间，该空间能够用于接纳放电模块。以此方式，布置在接纳部中的放电模块被中间电路电容器的箔卷包围且通过箔卷防护变形。
在一种优选实施方式中，所述中间电路电容器具有包围箔卷的罩皮，罩皮具有多个向内部延伸的凸起，这些凸起具有导电的材料或由导电的材料制成。箔卷具有正电极和负电极以及布置在正电极和负电极之间的电介质，该电介质将这两个电极彼此电隔绝。在事故造成中间电路电容器的罩皮相应变形时，能导电的凸起刺入到邻近的箔卷中且以此方式造成箔卷的两个电级短路。被短路的箔卷由于短路电流几乎瞬间放电。
在有利的实施方式中，凸起沿罩皮的周向方向等距地布置。在这种布置结构中，罩皮可以在每个变形方向中发挥其规定的作用。相应地，中间电路电容器可以参照主导的或最可能的变形方向以任意的取向安装在车辆中。
在另一实施方式中，一个且优选每个凸起都在其内部的端部处具有尖端，一个凸起且优选每个凸起的尤其是与相应延伸方向平行的横截面具有三角形形状。尖状凸起需要小的力就可以刺入所述箔卷中。如果罩皮通过板材挤压方式制造，那么凸起可以特别简单地实现其在延伸方向上的三角形的横截面形状。一种可能方案是，设计锥形的凸起。备选地，可以将凸起实现为彼此平行延伸的长V形的结构。
有利地，中间电路电容器具有壳体，壳体包围罩皮且尤其是具有导电的材料或电绝缘的材料。壳体可以提供中间电路电容器的平滑的外表面。根据安装情况有利的是，中间电路电容器的内部与其环境电隔绝或与安装环境导电连接。在后者的情况下，中间电路电容器的箔卷的正电极和负电极由于凸起刺入到所述箔卷中而额外地与形成车辆的电接地的底盘或车身短路连接，以便排除在中间电路电容器与车辆的其他构件之间的电位差。
本发明的主题还是一种用于电机驱动的车辆的组件，具有根据本发明的中间电路电容器和放电模块，该放电模块布置在中间电路电容器的接纳部中。通过将放电模块在结构方面集成在中间电路电容器中，产生了紧凑的组件，该组件能够针对事故造成的变形有效地保护放电模块。
在其他实施方式中所述放电模块具有电路板、固定在电路板上的放电电阻器和/或固定在电路板上的放电开关，该放电开关尤其是被设计成电开关、机械开关或机电开关。在此该放电开关和放电电阻器串联连接且与中间电路电容器的箔卷的正电极和负电极导电连接。对于放电开关除了所述方案外还可以使用替代的变型方案。
在一种优选的实施方式中，放电模块具有驱控线路，该驱控线路从放电模块向中间电路电容器的外侧延伸且尤其是布置在中间电路电容器的两个相邻的箔卷之间。在不具有运动部件的电开关或机电开关、例如继电器的情况下，通过驱控线路提供用于将放电开关调节至放电状态或放电位置所需的切换信号，该驱控线路从外部通过箔卷的间隙延伸至放电模块。
本发明的又一主题是一种具有根据本发明的组件的电机驱动的车辆，尤其是混合动力车辆或电动车辆。电机驱动的车辆——其中间电路电容器以上面所述的具有放电模块的组件的设计方案来提供——在事故情况下具有尤其高的中间电路电容器放电安全性。放电模块在事故情况下保持完好无损或者如所述那样使中间电路电容器放电。但即使是当中间电路电容器以及布置在接纳部中的放电模块一同变形而使得功能受损，罩皮的刺入所述箔卷中的凸起也确保了中间电路电容器的安全放电。
附图说明
根据附图中的实施例示意性示出本发明且参照附图进一步说明本发明。附图示出：
图1以示意性横截面图示出根据本发明的组件的实施方式；
图2以示意性横截面图示出中间电路电容器的箔卷的放大详图。
具体实施方式
图1以示意性横截面图示出根据本发明的用于电机驱动的车辆的组件10的实施方式。相应地，电机驱动的车辆、例如混合动力车辆或电动车辆可以具有这种组件10。该组件10可以作为车辆的电机的逆变器的部件或者本身配属于车辆的其他高压部件。
组件10具有中间电路电容器20，该中间电路电容器在其内部具有用于接纳车辆的放电模块50的接纳部25。该中间电路电容器20具有多个箔卷21。
图2以示意性横截面图示出了中间电路电容器20的箔卷21的放大的详图。该箔卷21具有包含正电极22、负电极23和电介质24的多层结构，电介质布置在正电极22与负电极23之间，箔卷的这两个电极22、23彼此电隔绝，以便提供电容器功能。
返回至图1，所述箔卷21在格栅结构中在空出内部格栅空间的情况下彼此并排地布置。接纳部25由通过留空而空置的空腔形成。
此外中间电路电容器20具有包围所述箔卷21的罩皮30，该罩皮具有多个向内部延伸的凸起32，凸起具有导电的材料或由导电材料制成。凸起32沿罩皮30的周向方向31等距地布置。每个凸起32都在其内部的端部处具有尖端33。在此，每个凸起32的与延伸方向平行的横截面都具有三角形形状。
中间电路电容器20还具有壳体40，其包围罩皮30且根据安装情况具有导电的材料或电绝缘的材料。
组件10还具有放电模块50，该放电模块布置在中间电路电容器20的接纳部25中。放电模块50具有电路板、固定在电路板上的放电电阻器和/或固定在电路板上的放电开关，放电开关被设计成电开关、机械开关或机电开关。
此外放电模块50还具有驱控线路51，该驱控线路从放电模块50向中间电路电容器20的外侧延伸并且布置在中间电路电容器20的两个相邻的箔卷21之间。
根据本发明的中间电路电容器的优点在于，该中间电路电容器能够在其内部接纳配属于它的放电模块，以便保护放电模块免受事故造成的变形影响，且以高概率确保放电模块在事故之后的规定功能。另一优点在于，根据本发明的中间电路电容器能够与配属于它的放电模块组合成非常紧凑的组件。该组件仅需非常小的结构空间且重量小。此外，该组件还能够布置在车辆的在事故中承受强烈变形力的区域中，由此在构造方面得到更大的自由度。此外，无需可能会由于事故而受损或断开的、在中间电路电容器外部延伸的与放电单元电连接的线路。
附图标记列表：
10 组件
20 中间电路电容器
21 箔卷
22 正电极
23 负电极
24 电介质
25 接纳部
30 罩皮
31 周向方向
32 凸起
33 尖端
40 壳体
50 放电模块
51 驱控线路

Claims (8)

1.一种用于电机驱动的车辆的组件(10)，该组件具有配属于车辆的高压部件的中间电路电容器(20)和放电模块(50)，该中间电路电容器具有多个箔卷(21)并在其内部具有用于高压部件的放电模块(50)的接纳部(25)，该放电模块用于为中间电路电容器(20)放电，该放电模块布置在接纳部(25)中，其特征在于，所述箔卷(21)以格栅结构在空出内部格栅空间的情况下并排地布置，所述接纳部(25)由通过留空而空置的空腔形成，该中间电路电容器(20)具有包围所述箔卷(21)的罩皮(30)，所述罩皮具有多个向内部延伸的凸起(32)，这些凸起具有导电的材料或由导电的材料制成，所述凸起沿罩皮(30)的周向方向(31)等距地布置，一个凸起(32)在其内部的端部处具有尖端(33)。
2.根据权利要求1所述的组件，其特征在于，每个凸起(32)在其内部的端部处具有尖端(33)，一个凸起(32)的与相应延伸方向平行的横截面具有三角形形状。
3.根据权利要求2所述的组件，其特征在于，每个凸起(32)的与相应延伸方向平行的横截面具有三角形形状。
4.根据权利要求1-3中任一项所述的组件，其特征在于，该中间电路电容器具有壳体(40)，该壳体包围罩皮(30)，该壳体具有导电的材料或电绝缘的材料。
5.根据权利要求1-3中任一项所述的组件，其特征在于，所述放电模块(50)包括电路板、固定在电路板上的放电电阻器和/或固定在电路板上的放电开关，该放电开关被设计为电开关、机械开关或机电开关。
6.根据权利要求1-3中任一项所述的组件，其特征在于，所述放电模块(50)具有驱控线路(51)，该驱控线路从放电模块(50)向中间电路电容器(20)的外侧延伸，该驱控线路布置在中间电路电容器(20)的两个相邻的箔卷(21)之间。
7.一种电机驱动的车辆，所述车辆具有根据权利要求1-6中任一项所述的组件(10)。
8.根据权利要求7所述的车辆，其特征在于，所述车辆是混合动力车辆或电动车辆。
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