DE102021208789A1 - Intermediate circuit capacitor for an electric drive of an electric vehicle or a hybrid vehicle, inverter with such an intermediate circuit capacitor - Google Patents

Intermediate circuit capacitor for an electric drive of an electric vehicle or a hybrid vehicle, inverter with such an intermediate circuit capacitor Download PDF

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Abstract

Zwischenkreiskondensator (10) für einen Inverter zum Betreiben eines elektrischen Antriebs in einem Elektrofahrzeug oder einem Hybridfahrzeug, wobei der Inverter mehrere auf einem Substrat angebrachte Halbleiterschaltelemente umfasst, die dazu ausgebildet sind, mittels Schaltens der Halbleiterschaltelemente einen von einer DC-Spannungsquelle bereitgestellten Gleichstrom in einen mehrphasigen Wechselstrom umzuwandeln, wobei die Halbleiterschaltelemente mehrere Halbbrücken umfassen, die jeweils einem Phasenstrom des mehrphasigen Wechselstroms zugeordnet sind, wobei der Zwischenkreiskondensator (10) zwischen der DC-Spannungsquelle und den Halbleiterschaltelementen parallel zu Letzteren geschaltet ist und mehrere Entstörkondensatoren (104) umfasst, wobei die Entstörkondensatoren (104) mehrere Gruppen umfassen, die jeweils einer der Halbbrücken zugeordnet sind.

Figure DE102021208789A1_0000
Intermediate circuit capacitor (10) for an inverter for operating an electric drive in an electric vehicle or a hybrid vehicle, the inverter comprising a plurality of semiconductor switching elements mounted on a substrate, which are designed to convert a direct current provided by a DC voltage source into a multi-phase direct current by switching the semiconductor switching elements to convert alternating current, the semiconductor switching elements comprising a plurality of half-bridges, each of which is associated with a phase current of the polyphase alternating current, the intermediate circuit capacitor (10) being connected between the DC voltage source and the semiconductor switching elements in parallel with the latter and comprising a plurality of interference suppression capacitors (104), the interference suppression capacitors (104) comprise a plurality of groups each associated with one of the half-bridges.
Figure DE102021208789A1_0000

Description

Die Erfindung betrifft einen Zwischenkreiskondensator für einen Inverter eines elektrischen Antriebs eines Elektrofahrzeugs oder eines Hybridfahrzeugs sowie einen entsprechenden Inverter.The invention relates to an intermediate circuit capacitor for an inverter of an electric drive of an electric vehicle or a hybrid vehicle and a corresponding inverter.

Im Stand der Technik sind reine Elektrofahrzeuge sowie Hybridfahrzeuge bekannt, welche ausschließlich bzw. unterstützend von einer oder mehreren elektrischen Maschinen als Antriebsaggregate angetrieben werden. Um die elektrischen Maschinen solcher Elektrofahrzeuge bzw. Hybridfahrzeuge mit elektrischer Energie zu versorgen, umfassen die Elektrofahrzeuge und Hybridfahrzeuge elektrische Energiespeicher, insbesondere wiederaufladbare elektrische Batterien. Diese Batterien sind dabei als Gleichspannungsquellen ausgebildet, die elektrischen Maschinen benötigen in der Regel jedoch eine Wechselspannung. Daher wird zwischen einer Batterie und einer elektrischen Maschine eines Elektrofahrzeugs oder eines Hybridfahrzeugs üblicherweise eine Leistungselektronik mit einem sog. Inverter geschaltet.Purely electric vehicles and hybrid vehicles are known in the prior art, which are driven exclusively or in support of one or more electric machines as drive units. In order to supply the electric machines of such electric vehicles or hybrid vehicles with electric energy, the electric vehicles and hybrid vehicles include electric energy stores, in particular rechargeable electric batteries. These batteries are designed as DC voltage sources, but the electrical machines usually require an AC voltage. Therefore, power electronics with a so-called inverter are usually connected between a battery and an electric machine of an electric vehicle or a hybrid vehicle.

Derartige Inverter umfassen üblicherweise Halbleiterschaltelemente, die typischerweise aus Transistoren gebildet sind. Dabei ist es bekannt, die Halbleiterschaltelemente in unterschiedlichen Integrationsgraden bereitzustellen, nämlich entweder als diskrete Einzelschalter mit einem geringen Integrationsgrad, jedoch hoher Skalierbarkeit, als Leistungsmodule mit einem hohen Integrationsgrad, jedoch geringer Skalierbarkeit, sowie als Halbbrücken, die hinsichtlich Integrationsgrad und Skalierbarkeit zwischen Einzelschaltern und Halbbrücken rangieren. Jede Halbbrücke umfasst eine Highside-Schaltposition (nachfolgend: „Highside“) mit einem höheren elektrischen Potential und eine Lowside-Schaltposition (nachfolgend: „Lowside“) mit einem niedrigeren elektrischen Potential. Die Highside und die Lowside können jeweils einen oder mehrere Einzelschalter/Halbleiterschaltelemente umfassen, die parallelgeschaltet sind.Such inverters typically include semiconductor switching elements typically formed of transistors. It is known to provide the semiconductor switching elements in different degrees of integration, namely either as discrete individual switches with a low degree of integration but high scalability, as power modules with a high degree of integration but low scalability, and as half-bridges, which in terms of degree of integration and scalability between individual switches and half-bridges rank Each half-bridge includes a high-side switch position (hereinafter: "highside") with a higher electrical potential and a low-side switch position (hereinafter: "lowside") with a lower electrical potential. The high side and the low side can each include one or more individual switches/semiconductor switching elements that are connected in parallel.

Zu den Halbleiterschaltelementen bzw. den Halbbrücken ist ein Zwischenkreiskondensator in Parallelschaltung im Inverter vorgesehen. Der Zwischenkreiskondensator dient dazu, die DC-seitige Eingangsspannung zu glätten, um Spannungsüberschwinger zu reduzieren.An intermediate circuit capacitor connected in parallel in the inverter is provided for the semiconductor switching elements or the half-bridges. The intermediate circuit capacitor is used to smooth the DC-side input voltage in order to reduce voltage overshoots.

Bei den aus dem Stand der Technik bekannten Zwischenkreiskondensatoren besteht der Nachteil, dass EMV-Störungen der DC-Spannung auftreten. Insbesondere existierten zwei Modi der EMV-Störungen, nämlich ein sogenannter Differentialmode (DM) und ein sogenannter Commonmode (CM). Diese beiden Modi von Störsignalen können sogar miteinander in Kopplung treten, indem eine Modenkonversion des DM-Störsignals in das CM-Störsignal oder umgekehrt stattfindet.The intermediate circuit capacitors known from the prior art have the disadvantage that EMC interference occurs in the DC voltage. In particular, there were two modes of EMC interference, namely a so-called differential mode (DM) and a so-called common mode (CM). These two modes of interfering signals can even be coupled to one another by mode conversion of the DM interfering signal into the CM interfering signal or vice versa.

Es ist eine Aufgabe der Erfindung, einen Zwischenkreiskondensator für einen Inverter zum Bestromen eines elektrischen Antriebs in einem Elektro- oder Hybridfahrzeugs bereitzustellen, bei der die vorstehend genannten Nachteile zumindest teilweise überwunden sind.It is an object of the invention to provide an intermediate circuit capacitor for an inverter for energizing an electric drive in an electric or hybrid vehicle, in which the disadvantages mentioned above are at least partially overcome.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch den Zwischenkreiskondensator und den Inverter gemäß den unabhängigen Patentansprüchen gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung gehen aus den abhängigen Patentansprüchen hervor.According to the invention, this object is achieved by the intermediate circuit capacitor and the inverter according to the independent patent claims. Advantageous refinements and developments of the invention emerge from the dependent patent claims.

Die Erfindung betrifft einen Zwischenkreiskondensator für einen Inverter zum Bestromen eines elektrischen Antriebs in einem Elektrofahrzeug oder einem Hybridfahrzeug. Der Inverter umfasst mehrere Halbleiterschaltelemente, die dazu ausgebildet sind, mittels Schaltens der Halbleiterschaltelemente einen eingangsseitigen DC-Strom in einen ausgangsseitigen mehrphasigen AC-Strom mit mehreren Phasenströmen umzuwandeln. Bevorzugt ist es vorgesehen, dass die Halbleiterschaltelemente als Bipolartransistoren mit isolierter Gate-Elektrode (IGBTs) oder Metall-Oxid-Halbleiter-Feldeffekttransistoren (MOSFETs) ausgebildet sind. Als den Halbleiterschaltelementen zugrunde liegendes Halbleitermaterial kann ein sogenannter Halbleiter mit einer großen Bandlücke (Engl.: Wide Bandgap Semiconductor), etwa Galliumnitrid (GaN) oder Siliziumcarbid (SiC) verwendet werden. Diese Arten von Halbleiterschaltelementen sind vergleichsweise gut zum verlustarmen und schnellen Schalten geeignet.The invention relates to an intermediate circuit capacitor for an inverter for energizing an electric drive in an electric vehicle or a hybrid vehicle. The inverter includes a plurality of semiconductor switching elements which are designed to convert an input-side DC current into an output-side multi-phase AC current with a plurality of phase currents by switching the semiconductor switching elements. Provision is preferably made for the semiconductor switching elements to be in the form of bipolar transistors with an insulated gate electrode (IGBTs) or metal-oxide-semiconductor field-effect transistors (MOSFETs). A so-called wide bandgap semiconductor, such as gallium nitride (GaN) or silicon carbide (SiC), can be used as the semiconductor material on which the semiconductor switching elements are based. These types of semiconductor switching elements are comparatively well suited for low-loss and fast switching.

Der erfindungsgemäße Zwischenkreiskondensator ist im Inverter zum Bestromen eines elektrischen Antriebs in einem Elektrofahrzeug und/oder einem Hybridfahrzeug zwischen der DC-Spannungsquelle (etwa Batterie) und den Halbleiterschaltelementen parallel zu diesen geschaltet. Es kann zusätzlich ein EMV-Filter zwischen der DC-Spannungsquelle und dem Zwischenkreiskondensator zum Beseitigen von Störsignalen in der von der DC-Spannungsquelle bereitgestellten DC-Spannung geschaltet werden.The intermediate circuit capacitor according to the invention is connected in parallel to the inverter for energizing an electric drive in an electric vehicle and/or a hybrid vehicle between the DC voltage source (such as a battery) and the semiconductor switching elements. In addition, an EMC filter can be connected between the DC voltage source and the intermediate circuit capacitor to eliminate interference signals in the DC voltage provided by the DC voltage source.

Der Zwischenkreiskondensator umfasst mehrere Entstörkondensatoren (sogenannte „Y-Kondensatoren“). Vorzugsweise umfasst der Zwischenkreiskondensator zusätzlich mehrere Folienkondensatoren (sogenannte „Wickel“). Erfindungsgemäß umfassen die Entstörkondensatoren mehrere Gruppen, die jeweils einen oder mehrere Entstörkondensatoren enthalten, die jeweils einen positiven Pol und einen negativen Pol aufweisen. Der positive Pol ist mit einem positiven Potential der DC-Spannungsquelle (z. B. Batterie) beaufschlagbar, wobei der negative Pol mit einem negativen Potential der DC-Spannungsquelle beaufschlagbar ist. Die verschiedenen Gruppen von Entstörkondensatoren sind jeweils einer der Halbbrücken zugeordnet. Dies bedeutet, dass die verschiedenen Gruppen von Entstörkondensatoren jeweils eine feste Zuordnung zu einer Halbbrücke und damit einhergehend auch zu einem Phasenstrom erhalten. Hierdurch lassen sich EMV-Störungen wirksamer beseitigen bzw. kompensieren. Auch ist eine Entkopplung zwischen den DM-Störsignalen und den CM-Störsignalen durch eine symmetrischere Anordnung der Entstörkondensatoren ermöglicht.The intermediate circuit capacitor includes several interference suppression capacitors (so-called “Y capacitors”). The intermediate circuit capacitor preferably also includes a number of film capacitors (so-called “windings”). According to the invention, the interference suppression capacitors comprise a number of groups, each of which contains one or more interference suppression capacitors, each of which has a positive pole and a negative pole. The positive pole is at a positive potential of the DC voltage Source (z. B. battery) acted upon, the negative pole with a negative potential of the DC voltage source can be acted upon. The various groups of interference suppression capacitors are each assigned to one of the half-bridges. This means that the various groups of interference suppression capacitors are each assigned a fixed assignment to a half-bridge and, as a result, also to a phase current. This allows EMC interference to be eliminated or compensated for more effectively. A more symmetrical arrangement of the interference suppression capacitors also enables decoupling between the DM interference signals and the CM interference signals.

Gemäß einer Ausführungsform weist der Zwischenkreiskondensator mehrere Ausgangskontakte zum Anschließen an die Halbbrücken auf, wobei die Ausgangskontakte jeweils einer der Halbbrücken zugeordnet sind. Die Halbbrücken können somit separat an den Zwischenkreiskondensator angeschlossen werden.In accordance with one embodiment, the intermediate circuit capacitor has a plurality of output contacts for connection to the half-bridges, with the output contacts each being assigned to one of the half-bridges. The half bridges can thus be connected separately to the intermediate circuit capacitor.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform erstrecken sich die Ausgangskontakte von einem ersten Längsrand eines ersten Kontaktblechs und/oder eines negativen Kontaktblechs seitlich zu den Halbbrücken hin, wobei die Gruppen der Entstörkondensatoren jeweils vertikal über einem zugehörigen Ausgangskontakt angeordnet sind. Somit befinden sich die Gruppen von Entstörkondensatoren in unmittelbarer Nähe der zugehörigen Ausgangskontakte und somit auch der zugehörigen Halbbrücken. Dies verbessert die Entstörungseigenschaft hinsichtlich EMV-Störungen.According to a further embodiment, the output contacts extend laterally from a first longitudinal edge of a first contact sheet and/or a negative contact sheet to the half-bridges, with the groups of interference suppression capacitors each being arranged vertically above an associated output contact. Thus, the groups of interference suppression capacitors are in the immediate vicinity of the associated output contacts and thus also the associated half-bridges. This improves the interference suppression property with regard to EMC interference.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist das erste Kontaktblech über einen positiven Eingangskontakt mit einem positiven Potential der DC-Spannungsquelle beaufschlagbar, wobei das zweite Kontaktblech über einen negativen Eingangskontakt mit einem negativen Potential der DC-Spannungsquelle beaufschlagbar ist, wobei sich der positive Eingangskontakt und der negative Eingangskontakt von einem zweiten Längsrand des ersten Kontaktblechs oder des negativen Kontaktblechs seitlich von den Halbbrücken weg erstrecken. Das erste Kontaktblech und das zweite Kontaktblech können zwei einander gegenüberliegende Seiten, vorzugsweise eine Oberseite bzw. eine Unterseite des Zwischenkreiskondensators bilden, wobei die Folienkondensatoren zwischen dem ersten Kontaktblech und dem zweiten Kontaktblech angeordnet sein können.According to a further embodiment, the first contact plate can be charged with a positive potential of the DC voltage source via a positive input contact, wherein the second contact plate can be charged with a negative potential of the DC voltage source via a negative input contact, with the positive input contact and the negative input contact extend laterally away from the half-bridges from a second longitudinal edge of the first contact sheet or the negative contact sheet. The first contact plate and the second contact plate can form two mutually opposite sides, preferably an upper side or an underside of the intermediate circuit capacitor, it being possible for the film capacitors to be arranged between the first contact plate and the second contact plate.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform weisen der positive Eingangskontakt und/oder der negative Eingangskontakt eine Verlängerung zum Anschließen der DC-Spannungsquelle oder eines zwischen Letzterer und dem Zwischenkreiskondensator geschalteten EMV-Filters auf, wobei die Verlängerung einen zum zweiten Längsrand parallelen ersten Abschnitt und einen zum ersten Abschnitt gebogenen zweiten Abschnitt umfasst. Auf diese Weise kann die DC-Spannungsquelle (bzw. die Batterie) an einem senkrecht zu den Längsrändern verlaufenden Querrand des Zwischenkreiskondensators angeschlossen werden, was das Anschließen an eine entsprechend platzierte Batterie erleichtert.According to a further embodiment, the positive input contact and/or the negative input contact have an extension for connecting the DC voltage source or an EMC filter connected between the latter and the intermediate circuit capacitor, the extension having a first section parallel to the second longitudinal edge and a first section to the first section includes curved second portion. In this way, the DC voltage source (or the battery) can be connected to a transverse edge of the intermediate circuit capacitor running perpendicularly to the longitudinal edges, which makes it easier to connect to a correspondingly placed battery.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist vertikal über jedem der Ausgangskontakte ein entsprechender Entstörkondensator angeordnet. Auf diese Weise kann die Gesamtkapazität der Entstörkondensatoren gleichmäßiger an die Halbbrücken bzw. Phasen verteilt werden. Dies verbessert die Beseitigung der EMV-Störungen Gemäß einer weiteren Ausführungsform umfasst zumindest eine der Gruppen zwei Entstörkondensatoren. Dies verbessert die entstörende Eigenschaft des Zwischenkreiskondensators.According to a further embodiment, a corresponding interference suppression capacitor is arranged vertically above each of the output contacts. In this way, the total capacitance of the interference suppression capacitors can be distributed more evenly to the half-bridges or phases. This improves the elimination of the EMC interference. According to a further embodiment, at least one of the groups includes two interference suppression capacitors. This improves the anti-interference properties of the intermediate circuit capacitor.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform sind die beiden Entstörkondensatoren über ein dazwischen angeordnetes Erdungsteil geerdet. Im Rahmen dieser Erfindung ist unter „Erdung“ eine Chassis-Kontaktierung und/oder eine Kühlkörperkontaktierung verstanden. Ein derartiges Erdungsteil verbindet somit die Entstörkondensatoren mit einem Chassis- und/oder Kühlkörpergehäuse. Dies ermöglicht eine einfach zu bewerkstelligende Kontaktierung der Entstörkondensatoren.According to a further embodiment, the two interference suppression capacitors are grounded via a grounding part arranged between them. In the context of this invention, “grounding” means a chassis contact and/or a heat sink contact. Such a grounding part thus connects the interference suppression capacitors to a chassis and/or heat sink housing. This enables the interference suppression capacitors to be contacted in a simple manner.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform sind zumindest einer der Entstörkondensatoren gleichzeitig zwei der Halbbrücken zugeordnet. Somit kann die Anzahl benötigten Entstörkondensatoren reduziert werden. Der Herstellungsaufwand des Zwischenkreiskondensators und damit einhergehend auch des Inverters kann verringert werden.According to a further embodiment, at least one of the interference suppression capacitors is assigned to two of the half-bridges at the same time. The number of interference suppression capacitors required can thus be reduced. The cost of manufacturing the intermediate circuit capacitor and, as a result, also the inverter can be reduced.

Die Erfindung betrifft weiterhin einen Inverter für einen elektrischen Antrieb eines Elektrofahrzeugs oder eines Hybridfahrzeugs mit einem solchen Zwischenkreiskondensator. Daraus ergeben sich die bereits im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Zwischenkreiskondensator beschriebenen Vorteile auch für den erfindungsgemäßen Inverter.The invention also relates to an inverter for an electric drive of an electric vehicle or a hybrid vehicle with such an intermediate circuit capacitor. This results in the advantages already described in connection with the intermediate circuit capacitor according to the invention for the inverter according to the invention as well.

Mehrere DC-Leistungsanschlüsse (insbesondere ein positiver und ein negativer DC-Leistungsanschluss) sind zum Einspeisen der DC-Leistung, die eingangsseitig mittels einer Batterie erzeugt wird, am Inverter angebracht. Gleichzeitig sind mehrere AC-Leistungsanschlüsse zum Abgeben der mittels der Halbleiterschaltelemente erzeugten AC-Leistung vorgesehen. Die Leistungsanschlüsse sind ihrerseits mit in den Halbleiterschaltelementen integrierten Leistungskontakten, bspw. Source-Elektroden und Drain-Elektroden, elektrisch verbunden, so dass elektrische Leistung von einem Leistungsanschluss durch ein Halbleiterschaltelement zu einem weiteren Leistungsanschluss übertragen werden kann. Über die Leistungsanschlüsse wird dabei die elektrische Versorgung des Elektromotors zum Antrieb des Elektrofahrzeugs oder des Hybridfahrzeugs gewährleistet.A plurality of DC power terminals (particularly a positive and a negative DC power terminal) are attached to the inverter for feeding the DC power generated by a battery on the input side. At the same time, a number of AC power connections are provided for delivering the AC power generated by means of the semiconductor switching elements. The power connections are in turn equipped with power contacts integrated in the semiconductor switching elements, e.g. source electrodes and drain Electrodes electrically connected so that electrical power can be transmitted from one power terminal through a semiconductor switching element to another power terminal. The electrical supply of the electric motor for driving the electric vehicle or the hybrid vehicle is ensured via the power connections.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand von in den Figuren dargestellten Ausführungsformen beispielhaft erläutert.The invention is explained below by way of example using the embodiments shown in the figures.

Es zeigen:

  • 1 eine schematische Darstellung eines Zwischenkreiskondensators gemäß einer allgemeinen Ausführungsform in einer Draufsicht;
  • 2 eine schematische Darstellung eines Zwischenkreiskondensators gemäß einer weiteren Ausführungsform in einer Perspektivansicht;
  • 3 eine schematische Darstellung eines Zwischenkreiskondensators gemäß einer weiteren Ausführungsform in einer Perspektivansicht;
  • 4 eine schematische Darstellung des Zwischenkreiskondensators aus 2 und 3 in einer weiteren Perspektivansicht.
Show it:
  • 1 a schematic representation of an intermediate circuit capacitor according to a general embodiment in a plan view;
  • 2 a schematic representation of an intermediate circuit capacitor according to a further embodiment in a perspective view;
  • 3 a schematic representation of an intermediate circuit capacitor according to a further embodiment in a perspective view;
  • 4 a schematic representation of the intermediate circuit capacitor 2 and 3 in another perspective view.

Gleiche Gegenstände, Funktionseinheiten und vergleichbare Komponenten sind figurenübergreifend mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet. Diese Gegenstände, Funktionseinheiten und vergleichbaren Komponenten sind hinsichtlich ihrer technischen Merkmale identisch ausgeführt, sofern sich aus der Beschreibung nicht explizit oder implizit etwas anderes ergibt.Identical objects, functional units and comparable components are denoted by the same reference symbols across the figures. These objects, functional units and comparable components are designed to be identical in terms of their technical features, unless the description explicitly or implicitly states otherwise.

1 zeigt einen Zwischenkreiskondensator 10 gemäß einer allgemeinen Ausführungsform, der in einem Inverter zwischen einer DC-Spannungsquelle (etwa Batterie) und mehreren im Inverter angeordneten Halbleiterschaltelementen geschaltet ist. Der Inverter dient zum Bestromen eines elektrischen Antriebs in einem Elektrofahrzeug oder einem Hybridfahrzeug. Die Halbleiterschaltelemente bilden mehrere Halbbrücken, die jeweils einem Phasenstrom eines mittels des Inverters aus Gleichspannung (DC-Spannung), die von der DC-Spannungsquelle bereitgestellt ist, erzeugten Wechselstroms (AC-Stroms) zugeordnet sind. 1 FIG. 1 shows an intermediate circuit capacitor 10 according to a general embodiment, which is connected in an inverter between a DC voltage source (such as a battery) and a plurality of semiconductor switching elements arranged in the inverter. The inverter is used to power an electric drive in an electric vehicle or a hybrid vehicle. The semiconductor switching elements form a plurality of half-bridges, each associated with a phase current of an alternating current (AC current) generated by the inverter from direct current (DC) voltage provided by the DC voltage source.

Der Zwischenkreiskondensator 10 umfasst mehrere Folienkondensatoren 105, die auch als Wickel bekannt und in 1 zwecks Anschaulichkeit als Rechteck dargestellt sind. In der Perspektivansicht in 4 sind die Folienkondensatoren 105 näher gezeigt. Der Zwischenkreiskondensator 10 umfasst außerdem mehrere Entstörkondensatoren 104, die auch als Y-Kondensatoren bekannt sind. Der Zwischenkreiskondensator 10 umfasst ferner eine positive DC-Stromschiene (DC-Busbar) und eine negative DC-Stromschiene. Die positive DC-Stromschiene umfasst ein erstes Kontaktblech 114, das sich oberseitig des Zwischenkreiskondensators 10 erstreckt. Das erste Kontaktblech 114 erstreckt sich zwischen zwei zueinander im Wesentlichen parallel verlaufenden Längsrändern 117, 121. An einem ersten Längsrand 117 erstrecken sich mehrere positive Ausgangskontakte 110A-C aus dem ersten Kontaktblech 114 heraus. An einem zweiten Längsrand 121 erstreckt sich ein positiver Eingangskontakt 120 aus dem ersten Kontaktblech 114 heraus. Die negative DC-Stromschiene umfasst ein zweites Kontaktblech 116 (siehe 4), das sich unterseitig des Zwischenkreiskondensators 10 erstreckt. Das zweite Kontaktblech 116 erstreckt sich ebenfalls zwischen zwei zueinander im Wesentlichen parallel verlaufenden Längsrändern 123. An einem ersten Längsrand (hier nicht gezeigt) erstrecken sich mehrere negative Ausgangskontakte 112A-C aus dem zweiten Kontaktblech 116 heraus. An einem zweiten Längsrand 123 erstreckt sich ein negativer Ausgangskontakt 122 aus dem zweiten Kontaktblech 116 heraus. Der positive Eingangskontakt 120 und der negative Eingangskontakt 122 sind dazu ausgebildet, eine DC-Spannungsquelle (nicht gezeigt) wie Batterie anzuschließen. Der positive Eingangskontakt 120 und somit auch das erste Kontaktblech 114 und die positiven Ausgangskontakte 110A-C werden im Betrieb des Inverters mit einem positiven Potential der DC-Spannungsquelle beaufschlagt. Der negative Eingangskontakt 122 und somit auch das zweite Kontaktblech 116 und die negativen Ausgangskontakte 112A-C werden im Betrieb des Inverters mit einem negativen Potential der DC-Spannungsquelle beaufschlagt.The intermediate circuit capacitor 10 comprises a plurality of film capacitors 105, which are also known as windings and are 1 are shown as a rectangle for the sake of clarity. In the perspective view in 4 the film capacitors 105 are shown in more detail. The intermediate circuit capacitor 10 also includes a number of interference suppression capacitors 104, which are also known as Y capacitors. The intermediate circuit capacitor 10 also includes a positive DC busbar (DC busbar) and a negative DC busbar. The positive DC busbar includes a first contact sheet 114 which extends on top of the intermediate circuit capacitor 10 . The first contact plate 114 extends between two longitudinal edges 117, 121 running essentially parallel to one another. A plurality of positive output contacts 110A-C extend out of the first contact plate 114 at a first longitudinal edge 117. A positive input contact 120 extends out of the first contact plate 114 at a second longitudinal edge 121 . The negative DC busbar includes a second contact plate 116 (see FIG 4 ), which extends below the intermediate circuit capacitor 10. The second contact plate 116 also extends between two longitudinal edges 123 running essentially parallel to one another. A plurality of negative output contacts 112A-C extend out of the second contact plate 116 at a first longitudinal edge (not shown here). A negative output contact 122 extends out of the second contact plate 116 at a second longitudinal edge 123 . The positive input contact 120 and the negative input contact 122 are configured to connect a DC voltage source (not shown) such as a battery. The positive input contact 120 and thus also the first contact plate 114 and the positive output contacts 110A-C are subjected to a positive potential of the DC voltage source during operation of the inverter. The negative input contact 122 and thus also the second contact plate 116 and the negative output contacts 112A-C are subjected to a negative potential of the DC voltage source during operation of the inverter.

Die Ausgangskontakte 110A-C, 112A-C sind dazu ausgebildet, die Halbleiterschaltelemente eingangsseitig zu kontaktieren und den DC-Strom, der mittels der DC-Spannungsquelle erzeugt wird, in die jeweiligen Halbbrücken einzuspeisen. Die Ausgangskontakte 110A-C, 112A-C sind jeweils einem Phasenstrom des mehrphasigen Wechselstroms zugeordnet. Ein erstes Paar der Ausgangskontakte 110A, 112A sind einem ersten Phasenstrom zugeordnet. Ein zweites Paar der Ausgangskontakte 110B, 112B sind einem zweiten Phasenstrom zugeordnet. Ein drittes Paar der Ausgangskontakte 110C, 112C sind einem dritten Phasenstrom zugeordnet.The output contacts 110A-C, 112A-C are designed to make contact with the semiconductor switching elements on the input side and to feed the DC current, which is generated by the DC voltage source, into the respective half-bridges. The output contacts 110A-C, 112A-C are each associated with a phase current of the polyphase alternating current. A first pair of output contacts 110A, 112A are associated with a first phase current. A second pair of output contacts 110B, 112B are associated with a second phase current. A third pair of output contacts 110C, 112C are associated with a third phase current.

Die Entstörkondensatoren 104 sind jeweils einem Phasenstrom des mehrphasigen Wechselstroms zugeordnet. Wie in 1 schematisch und rein beispielhaft gezeigt, sind vier Entstörkondensatoren 104 jeweils vertikal über einem der Ausgangskontakte 110A-C, 112A-C angeordnet. Diese Anordnungsweise der Entstörkondensatoren 104 ermöglicht einen vergleichbaren, teilweise sogar gleichen Abstand zwischen den Entstörkondensatoren 104 und den jeweiligen zugehörigen Halbbrücken. Dies bewirkt eine Symmetrierung der Impedanzen im Aufbau, sodass allen Halbbrücken bzw. Phasen die gleiche Kapazität der Entstörkondensatoren 104 zugeordnet ist. Die entstörende Eigenschaft des Zwischenkreiskondensators 10 ist dadurch verbessert.The interference suppression capacitors 104 are each assigned to a phase current of the polyphase alternating current. As in 1 shown schematically and purely by way of example, four interference suppression capacitors 104 are each arranged vertically above one of the output contacts 110A-C, 112A-C. This way of arranging the interference suppression capacitors 104 enables a comparable, sometimes even the same distance between the interference suppression capacitors ren 104 and the respective associated half-bridges. This brings about a balancing of the impedances in the structure, so that the same capacitance of the interference suppression capacitors 104 is assigned to all half-bridges or phases. The anti-interference property of the intermediate circuit capacitor 10 is improved as a result.

2 und 3 zeigen jeweils einen Zwischenkreiskondensator 10A, 10B gemäß einer konkreten Ausführungsform. Bei beiden Ausführungsformen weist das erste Kontaktblech 114 eine gefaltete Form auf, die vier zueinander gebogene Flächenabschnitte 1142, 1144, 1146, 1148 umfasst. Auch das zweite Kontaktblech 116 weist eine dem ersten Kontaktblech 114 entsprechend gefaltete Form auf. Die Ausgangskontakte 110A-C, 112A-C sind in dem in der Darstellungsweise aus 3 und 3 jeweils vordersten Flächenabschnitt 1148 des ersten bzw. zweiten Kontaktblechs 114, 116 angeordnet. Die Eingangskontakte 120, 122 erstrecken sich vom zweiten Längsrand 121, 123 des ersten bzw. zweiten Kontaktblechs 114, 116 zunächst parallel zum zweiten Längsrand 121, 123 als ein erster Abschnitt 125, 127 und anschließend senkrecht zum zweiten Längsrand 121, 123 als ein zweiter Abschnitt 128, 129. Somit kann die DC-Spannungsquelle an einem zum Längsrand 117, 121, 123 gebogenen bzw. senkrechten Querrand angeschlossen werden. Zwischen dem ersten Kontaktblech 114 und dem zweiten Kontaktblech 116 ist eine Isolationsschicht 111 angeordnet, um eine Potentialtrennung zwischen der positiven DC-Stromschiene und der negativen DC-Stromschiene zu gewährleisten. 2 and 3 each show an intermediate circuit capacitor 10A, 10B according to a specific embodiment. In both embodiments, the first contact plate 114 has a folded shape that includes four surface sections 1142, 1144, 1146, 1148 that are bent toward one another. The second contact plate 116 also has a folded shape corresponding to the first contact plate 114 . The output contacts 110A-C, 112A-C are off as shown in FIG 3 and 3 each frontmost surface portion 1148 of the first and second contact sheet 114, 116 is arranged. The input contacts 120, 122 extend from the second longitudinal edge 121, 123 of the first and second contact sheet 114, 116, initially parallel to the second longitudinal edge 121, 123 as a first section 125, 127 and then perpendicular to the second longitudinal edge 121, 123 as a second section 128, 129. The DC voltage source can thus be connected to a transverse edge that is curved or perpendicular to the longitudinal edge 117, 121, 123. An insulation layer 111 is arranged between the first contact plate 114 and the second contact plate 116 in order to ensure potential isolation between the positive DC busbar and the negative DC busbar.

Die beiden Ausführungsformen aus 2 und 3 unterscheiden sich im Wesentlichen durch die Anzahl und Anordnung der Entstörkondensatoren 104. In der Ausführungsform aus 2 sind beispielhaft vier Entstörkondensatoren 104 an zwei mittleren Flächenabschnitten 1144, 1146 des ersten Kontaktblechs 114 angeordnet. Hierbei sind jeweils zwei Entstörkondensatoren 104 mittels eines gemeinsamen Erdungsteils 130 mit einer Schraube 138A-C, an der das Erdungspotential anliegt, verbunden. Hierzu dienen zwei Drähte 132, die aus zwei einander zugewandten Flächen der beiden Entstörkondensatoren 104 herausragen. Das Erdungsteil 130 ist mittels eines zwischen diesem und dem ersten Kontaktblech 114 befestigten Isolationsfolie 137 vom ersten Kontaktblech 114 potentialgetrennt. Zwei weitere Drähte 136 dienen dazu, die Entstörkondensatoren 104 mit dem positiven Potential, das am ersten Kontaktblech 114 anliegt, oder mit dem negativen Potential, das am zweiten Kontaktblech 116 anliegt, zu beaufschlagen. Der in der Zeichnung von 2 linksäußere Entstörkondensator 104 ist der Halbbrücke zugeordnet, der die Ausgangskontakte 110A, 112A zugeordnet sind. Der in der Zeichnung von 2 rechtsäußere Entstörkondensator 104 ist der Halbbrücke zugeordnet, der die Ausgangskontakte 110C, 112C zugeordnet sind. Der in der Zeichnung von 2 linksinnere Entstörkondensator 104 ist teilweise der Halbbrücke zugeordnet, der die Ausgangskontakte 11 0A, 112A zugeordnet sind, und teilweise der Halbbrücke zugeordnet, der die Ausgangskontakte 110B, 112B zugeordnet sind. Der in der Zeichnung von 2 rechtsinnere Entstörkondensator 104 ist teilweise der Halbbrücke zugeordnet, der die Ausgangskontakte 110C, 112C zugeordnet sind, und teilweise der Halbbrücke zugeordnet, der die Ausgangskontakte 110B, 112B zugeordnet sind.The two embodiments 2 and 3 differ essentially by the number and arrangement of the interference suppression capacitors 104. In the embodiment 2 For example, four interference suppression capacitors 104 are arranged on two central surface sections 1144, 1146 of the first contact sheet 114. In this case, two interference suppression capacitors 104 are connected by means of a common grounding part 130 to a screw 138A-C to which the ground potential is applied. Two wires 132, which protrude from two surfaces of the two suppression capacitors 104 facing one another, are used for this purpose. The grounding part 130 is electrically isolated from the first contact plate 114 by means of an insulating film 137 fastened between it and the first contact plate 114 . Two further wires 136 are used to apply the positive potential present at the first contact sheet 114 or the negative potential present at the second contact sheet 116 to the suppression capacitors 104 . The one in the drawing by 2 The left-most interference suppression capacitor 104 is assigned to the half-bridge to which the output contacts 110A, 112A are assigned. The one in the drawing by 2 The right-most interference suppression capacitor 104 is associated with the half bridge to which the output contacts 110C, 112C are associated. The one in the drawing by 2 Left inner interference suppression capacitor 104 is partially associated with the half-bridge associated with the output contacts 110A, 112A and partially associated with the half-bridge associated with the output contacts 110B, 112B. The one in the drawing by 2 Right-inner interference suppression capacitor 104 is partially associated with the half-bridge associated with output contacts 110C, 112C and partially associated with the half-bridge associated with output contacts 110B, 112B.

In der Ausführungsform aus 3 hingegen sind sechs Entstörkondensatoren 104 vorgesehen, die drei Gruppen mit jeweils zwei Entstörkondensatoren 104 bilden. Jede Gruppe ist einer Halbbrücke zugeordnet. Die in der Zeichnung linke Gruppe von Entstörkondensatoren 104 ist der Halbbrücke zugeordnet, der die Ausgangskontakte 110A, 112A zugeordnet sind. Die in der Zeichnung mittlere Gruppe von Entstörkondensatoren 104 ist der Halbbrücke zugeordnet, der die Ausgangskontakte 110B, 112B zugeordnet sind. Die in der Zeichnung rechte Gruppe von Entstörkondensatoren 104 ist der Halbbrücke zugeordnet, der die Ausgangskontakte 110C, 112C zugeordnet sind.In the embodiment off 3 on the other hand, six interference suppression capacitors 104 are provided, which form three groups each with two interference suppression capacitors 104 . Each group is assigned to a half bridge. The group of interference suppression capacitors 104 on the left in the drawing is assigned to the half-bridge to which the output contacts 110A, 112A are assigned. The middle group of interference suppression capacitors 104 in the drawing is assigned to the half-bridge to which the output contacts 110B, 112B are assigned. The group of interference suppression capacitors 104 on the right in the drawing is assigned to the half-bridge to which the output contacts 110C, 112C are assigned.

BezugszeichenlisteReference List

10, 10A,B10, 10A,B
Zwischenkreiskondensatorintermediate circuit capacitor
104104
Entstörkondensatorsuppression capacitor
105105
Folienkondensatorfilm capacitor
110A-C110A-C
positiver Ausgangskontaktpositive output contact
111111
Isolationsschichtinsulation layer
112A-C112A-C
negativer Ausgangskontaktnegative output contact
114114
erstes Kontaktblechfirst contact plate
1142, 1144, 1146, 11481142, 1144, 1146, 1148
Flächenabschnittesurface sections
116116
zweites Kontaktblechsecond contact plate
117117
erster Längsrandfirst longitudinal edge
120120
positiver Eingangskontaktpositive input contact
121, 123121, 123
zweiter Längsrandsecond longitudinal edge
122122
negativer Eingangskontaktnegative input contact
125, 127125, 127
erster Abschnittfirst section
128, 129128, 129
zweiter Abschnittsecond part
130130
Erdungsteilgrounding part
132132
erster Drahtfirst wire
136136
zweiter Drahtsecond wire
137137
Isolationsfolieinsulation film
138A-C138A-C
Schaubenscrews

Claims (10)

Zwischenkreiskondensator (10) für einen Inverter zum Betreiben eines elektrischen Antriebs in einem Elektrofahrzeug oder einem Hybridfahrzeug, wobei der Inverter mehrere auf einem Substrat angebrachte Halbleiterschaltelemente umfasst, die dazu ausgebildet sind, mittels Schaltens der Halbleiterschaltelemente einen von einer DC-Spannungsquelle bereitgestellten Gleichstrom in einen mehrphasigen Wechselstrom umzuwandeln, wobei die Halbleiterschaltelemente mehrere Halbbrücken umfassen, die jeweils einem Phasenstrom des mehrphasigen Wechselstroms zugeordnet sind, wobei der Zwischenkreiskondensator (10) zwischen der DC-Spannungsquelle und den Halbleiterschaltelementen parallel zu Letzteren geschaltet ist und mehrere Entstörkondensatoren (104) umfasst, wobei die Entstörkondensatoren (104) mehrere Gruppen umfassen, die jeweils einer der Halbbrücken zugeordnet sind.Intermediate circuit capacitor (10) for an inverter for operating an electric drive in an electric vehicle or a hybrid vehicle, the inverter comprising a plurality of semiconductor switching elements mounted on a substrate, which are designed to convert a direct current provided by a DC voltage source into a multi-phase direct current by switching the semiconductor switching elements to convert alternating current, the semiconductor switching elements comprising a plurality of half-bridges, each of which is associated with a phase current of the polyphase alternating current, the intermediate circuit capacitor (10) being connected between the DC voltage source and the semiconductor switching elements in parallel with the latter and comprising a plurality of interference suppression capacitors (104), the interference suppression capacitors (104) comprise a plurality of groups each associated with one of the half-bridges. Zwischenkreiskondensator (10) nach Anspruch 1, wobei der Zwischenkreiskondensator (10) mehrere Ausgangskontakte (110A-C, 112A-C) zum Anschließen an die Halbbrücken aufweist, wobei die Ausgangskontakte (110A-C, 112A-C) jeweils einer der Halbbrücken zugeordnet sind.DC link capacitor (10) after claim 1 , wherein the intermediate circuit capacitor (10) has a plurality of output contacts (110A-C, 112A-C) for connection to the half-bridges, wherein the output contacts (110A-C, 112A-C) are each associated with one of the half-bridges. Zwischenkreiskondensator (10) nach Anspruch 2, wobei sich die Ausgangskontakte (110A-C, 112A-C) von einem ersten Längsrand (117) eines ersten Kontaktblechs (114) und/oder eines negativen Kontaktblechs (116) seitlich zu den Halbbrücken hin erstrecken, wobei die Gruppen der Entstörkondensatoren (104) jeweils vertikal über einem zugehörigen Ausgangskontakt (110A-C, 112A-C) angeordnet sind.DC link capacitor (10) after claim 2 , wherein the output contacts (110A-C, 112A-C) extend laterally from a first longitudinal edge (117) of a first contact sheet (114) and/or a negative contact sheet (116) to the half bridges, wherein the groups of interference suppression capacitors (104 ) are each arranged vertically above an associated output contact (110A-C, 112A-C). Zwischenkreiskondensator (10) nach Anspruch 3, wobei das erste Kontaktblech (114) über einen positiven Eingangskontakt (120) mit einem positiven Potential der DC-Spannungsquelle beaufschlagbar ist, wobei das zweite Kontaktblech (116) über einen negativen Eingangskontakt (122) mit einem negativen Potential der DC-Spannungsquelle beaufschlagbar ist, wobei sich der positive Eingangskontakt (120) und der negative Eingangskontakt (122) von einem zweiten Längsrand (121, 123) des ersten Kontaktblechs (114) oder des negativen Kontaktblechs (116) seitlich von den Halbbrücken weg erstrecken.DC link capacitor (10) after claim 3 , wherein the first contact plate (114) can be charged with a positive potential of the DC voltage source via a positive input contact (120), wherein the second contact plate (116) can be charged with a negative potential of the DC voltage source via a negative input contact (122). , wherein the positive input contact (120) and the negative input contact (122) extend from a second longitudinal edge (121, 123) of the first contact sheet (114) or the negative contact sheet (116) laterally away from the half-bridges. Zwischenkreiskondensator (10) nach Anspruch 4, wobei der positive Eingangskontakt (120) und/oder der negative Eingangskontakt (122) eine Verlängerung (124, 126) zum Anschließen der DC-Spannungsquelle oder eines zwischen Letzterer und dem Zwischenkreiskondensator (10) geschalteten EMV-Filters aufweisen, wobei die Verlängerung (124, 126) einen zum zweiten Längsrand (121, 123) parallelen ersten Abschnitt (125, 127) und einen zum ersten Abschnitt (125, 127) gebogenen zweiten Abschnitt (128, 129) umfasst.DC link capacitor (10) after claim 4 , wherein the positive input contact (120) and/or the negative input contact (122) have an extension (124, 126) for connecting the DC voltage source or an EMC filter connected between the latter and the intermediate circuit capacitor (10), the extension ( 124, 126) comprises a first portion (125, 127) parallel to the second longitudinal edge (121, 123) and a second portion (128, 129) bent to the first portion (125, 127). Zwischenkreiskondensator (10) nach einem der Ansprüche 3 bis 5, wobei vertikal über jedem der Ausgangskontakte (11 0A-C, 112A-C) ein entsprechender Entstörkondensator (104) angeordnet ist.Intermediate circuit capacitor (10) according to one of claims 3 until 5 , wherein a corresponding interference suppression capacitor (104) is arranged vertically above each of the output contacts (110A-C, 112A-C). Zwischenkreiskondensator (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei zumindest eine der Gruppen zwei Entstörkondensatoren (104) umfasst.Intermediate circuit capacitor (10) according to one of Claims 1 until 6 , wherein at least one of the groups comprises two interference suppression capacitors (104). Zwischenkreiskondensator (10) nach Anspruch 7, wobei die beiden Entstörkondensatoren (104) über ein dazwischen angeordnetes Erdungsteil (130) geerdet sind.DC link capacitor (10) after claim 7 , wherein the two interference suppression capacitors (104) are grounded via a grounding part (130) arranged between them. Zwischenkreiskondensator (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei zumindest einer der Entstörkondensatoren (104) gleichzeitig zwei der Halbbrücken zugeordnet sind.Intermediate circuit capacitor (10) according to one of Claims 1 until 8th , At least one of the interference suppression capacitors (104) being assigned to two of the half-bridges at the same time. Inverter für einen elektrischen Antrieb eines Elektrofahrzeugs oder eines Hybridfahrzeugs, umfassend ein Leistungsmodul nach einem der Ansprüche 1 bis 9.Inverter for an electric drive of an electric vehicle or a hybrid vehicle, comprising a power module according to one of Claims 1 until 9 .
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