Die Erfindung betrifft ein Kondensatorgehäuse für elektrische Stromkreise, insbeson dere für Zwischenkreiskondensatoren, die in Leistungsumrichtern zur Anwendung kommen.

Zwischenkreiskondensatoren haben die Aufgabe, auftretende Spannungsspitzen zu glätten. Sie sind hierzu parallel zwischen positiver und negativer Stromschiene bzw. positivem und negativem Batteriepol geschalten.

In Leistungsumrichtern zur Konvertierung von Gleich- in dreiphasigen Wechselstrom finden Leistungsmodule (Stromschalter für hohe Ströme auf Halbleiterbasis) Einsatz. Diese werden vorteilhaft ebenso mit dem Zwischenkreis, in diesem Fall dem Zwi schenkreiskondensator, positiv wie negativ verbunden. Demzufolge sind für einen Zwischenkreiskondensator folgende Anschlüsse bereitzustellen: 2 Batteriean schlüsse sowie 3 Anschlüsse je Leistungsmodul.

CN 104934223 (Wuxi 2015) zeigt einen beispielhaften Kondensator für ein elektri sches Fahrzeug, bei welchem Batterie- und Leistungsmodul-Anschlüsse auf dersel ben (offenen) Seite des Kondensatorgehäuses angeordnet sind.

Stromschienen und Leistungsmodule können auf gegenüberliegenden Seiten des Kondensatorgehäuses angeordnet sein. Es stellt sich das Problem, elektrische An schlüsse an verschiedenen Seiten des Kondensatorgehäuses bereit zu stellen.

Im Stand der Technik wird dies beispielsweise dadurch gelöst, das Stromschienen von der gehäuseoffenen Seite heraus und um das Gehäuse herumgeführt werden, um dort einen zweiten Anschluss bereitzustellen, siehe z.B. EP3210219 (BYD 2017). Die Herstellung solcher Busbars ist aufwendig. Gleichzeitig bewirken derartige Umwege eine erhöhte Induktivität.

Einen anderen Ansatz wählt die JP2015088633A (Nichicon 2013) durch Ausbildung eines Vorsprungs in einem Kondensatorgehäuse, auf welchem eine Kontaktierungs fahne über Schraube und Mutter kontaktiert wird. Nachteilig ist, dass das Kondensa torgehäuse hierzu von oben zugänglich sein muss. Weiterhin ist das Kondensatorge häuse erst nach Verschraubung des Kontakts dicht, d.h. das Kondensatorgehäuse kann erst im Anschluss mit einem Harz vergossen werden (wie für Kondensatoren üblich). Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, die Nachteile des Stands der Technik zu überwinden oder zumindest zu minimieren. Es wird insbesondere ein Kondensatorge häuse gesucht, das die örtliche Trennung elektrischer Anschlüsse sowie ein sauberes Auffüllen mit Harz erlaubt.

Die vorliegende Erfindung stellt hierzu ein Kondensatorgehäuse nach Anspruch 1 bereit. Im Detail handelt es sich um ein Kondensatorgehäuse für elektrische Stromkreise, insbesondere für Zwischenkreiskondensatoren von Umrichterschaltungen, wobei das Kondensatorgehäuse einen geschlossenen Kragen aufweist, in den Stromschienen hineinragen. Der Kragen weist paarweise Durchgangsöffnungen auf Ober- und Unterseite für den Durchgang jeweils eines Hülsenteils auf. Jeweils ein oberes und unteres Hülsenteil kontaktieren als Anschlusseinrich tung je eine der Stromschienen und verklemmen diese zwischen den Stirnflächen der Hüls enteile.

Der geschlossene Kragen des Kondensatorgehäuses hat den Vorteil, ein in das Gehäuse ein gefülltes Harz aufzufangen und ein Auslaufen des Harzes zu verhindern. Dadurch müssen bei der Herstellung eines Kondensators mit einem derartigen Gehäuse keine zusätzlichen Schritte oder Vorsichts- bzw. Hygienemaßnahmen durchgeführt werden, um eine saubere bzw. schmutzfreie Umgebung und Anfertigung zu gewährleisten. Dies spart Kosten und verringert Fehler bei z.B. elektrischen Kontakten und dem Einbau des Kondensators in das Gehäuse.

Außerdem kann ein Kontaktierungsanschluss an nahezu frei gewählter Position des Konden satorgehäuses, insbesondere des Kragens, bereitgestellt werden. Das liegt z.B. an den Strom schienen, die in den Kragen eingesetzt werden bzw. hineinragen und keine besonderen struk turellen Voraussetzungen erfüllen müssen. Die Hülsenteile können sowohl als Kontaktierungs anschluss, als Befestigungsmittel für die Stromschienen und/oder als Abdichtungselement ge gen ein in das Gehäuse gefülltes Harz dienen.

Außerdem müssen aufgrund der Hülsenteile keine zusätzlichen Halterungen im Kragen oder im Gehäuse für die Stromschienen ausgebildet sein. Dies vereinfacht die Herstellung des Ge häuses und erlaubt eine flexible Gestaltung der einzusetzenden Stromschienen.

Vorzugsweise sind Kondensatoren in dem Kondensatorgehäuse angeordnet, die mit den Stromschienen elektrisch verbunden sind, und das Gehäuse mit den Kondensatoren ist mit Harz aufgefüllt. Diese Ausgestaltungsform bezieht sich auf eine bevorzugte Verwendung bzw. Einsatz des Gehäuses.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung stehen das obere und untere Hülsenteil einer Anschlusseinrichtung nicht unmittelbar miteinander in Kontakt und werden jeweils in der Durchgangsöffnung durch Verpressung oder Presspassung festgehalten. Die entsprechenden Teile, wie Hülsenteile und Durchgangsöffnung, sind einfach aufgebaut und leicht herzustellen. Insbesondere die Befestigung der Hülsenteile in den Öffnungen bedarf keine zusätzlichen Be festigungsmittel.

Alternativ oder zusätzlich sind das obere und untere Hülsenteil einer Anschlusseinrichtung als Steckhülsen ausgeformt und mittels elastischer Verformung ineinander verpresst. Diese Aus gestaltung der Hülsenteile erlaubt ein einfaches miteinander Befestigen. Hierbei kann ein Teil des einen (z.B. oberen) Hülsenteils, wie z.B. ein Hohlzylindersteg, in das andere (z.B. unteren) Hülsenteil eingesetzt und durch Formschluss befestigt werden.

Um längere Kontaktstecker in die Hülsenteile und somit in den Kragen einsetzen zu können, können die Stromschienen Durchgangsöffnungen aufweisen, die koaxial zu den Durchgangs öffnungen des Kragens angeordnet sind. Dadurch sind zusätzliche oder alternative Anschluss verbindungen von einer Batterie/-Ieitung an das Gehäuse, z.B. in Form von einer Schraube/Mutter-Verbindung, möglich.

Vorzugsweise sind die Durchgangsöffnungen der Stromschienen derart ausgebildet sind, dass das obere und/oder obere Hülsenteil durchgesteckt und/oder darin verschraubt werden kann. Dies kann z.B. durch eine entsprechende Form oder einen entsprechend großen Durchmesser der Öffnung gegenüber dem Hülsenteil verwirklicht werden. Zusätzlich oder alternativ kann die Öffnung ein Innengewinde aufweisen, in das das Hülsenteil hineingeschraubt werden kann.

Ebenso hat es sich als vorteilhaft herausgestellt, wenn die Stromschienen übereinander an geordnet sind und jeweils eine Durchführungsöffnung aufweisen, in der eines der Hülsenteile, das eine andere Stromschiene befestigt bzw. einklemmt, angeordnet ist bzw. werden kann. In erster Linie soll die Durchführungsöffnung dem Hülsenteil ermöglichen, in direkten Kontakt mit der anderen Stromschiene zu kommen und diese mit Hilfe des anderen Hülsenteils somit ein zuklemmen.

Vorzugsweise sind die Hülsenteile für externe Anschlüsse als Steckkontakt oder als Schraub kontakt mit Innengewinde ausgeformt. Somit könnten z.B. Schrauben in das Innengewinde hineingedreht und befestigt werden und als Anschluss zu einer Batterie/-Ieitung dienen. Bei den Steckkontakten sind z.B. Anschlüsse mit Bajonettverschlüsse möglich, die in das Hülsent eil eingesetzt und fixiert werden können.

Um den Kragen dicht zu halten, insbesondere beim Eingießen eines Harzes, weisen die Hüls enteile vorteilhafterweise Dichtvorrichtungen, insbesondere in Form von Unterlegscheiben o- der Dichtringen, an einem Flanschteil auf. Das Kondensatorgehäuse, insbesondere der Kragen, ist vorzugsweise einteilig und aus Kunst stoff ausgebildet. Dies vereinfacht die Herstellung und reduziert die Kosten.

Die vorliegende Erfindung stellt ebenfalls einen Zwischenkreiskondensator mit einem erfin dungsgemäßen Kondensatorgehäuse bereit, in dem ein oder mehrere Kondensatoren und ein oder mehrere Stromschienen angeordnet und befestigt sind.

Zusätzlich sind folgende vorteilhaften Merkmale des Kondensatorgehäuses von Bedeutung, die nicht in den Unteransprüchen genannt wurden:

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung sind zwischen den Stromschienen eine oder mehrere Isolationsplatten zur elektrischen Isolation angeordnet. Die im Kondensatorgehäuse befindlichen Stromschienen sind untereinander durch Isolationseinlagen (Isolationsplatten) o- der entsprechende Beschichtung getrennt.

Vorzugsweise verschließt ein Abschnitt von einer Stromschiene eine offene Seite des Kon densatorgehäuses und weist Durchgangsöffnungen zum Einfüllen eines Harzes in das Kon densatorgehäuse auf.

Ebenso können die Hülsenteile elektrisch leitend sein; d.h. dass das gesamte Hülsenteil z.B. aus Metall ausgebildet ist oder nur ein Teil des Hülsenteils, das zumindest mit der eingeklemm ten Stromschiene elektrisch verbunden ist. Dazu könnten die Stirnfläche und der Innenumfang der Hülsenteile mit einer elektrisch leitfähigen Beschichtung ausgestattet sein.

Die nachfolgend beschriebenen Figuren beziehen sich auf bevorzugte Ausführungs beispiele des erfindungsgemäßen Kombikabels als auch der erfindungsgemäßen Achsantriebseinheit, wobei diese Figuren nicht als Einschränkung, sondern im We sentlichen der Veranschaulichung der Erfindung dienen. Elemente aus unterschiedli chen Figuren, aber mit denselben Bezugszeichen sind identisch; daher ist die Be schreibung eines Elements aus einer Figur für gleichbezeichnete bzw. gleichnumme rierte Elemente aus anderen Figuren auch gültig.

Es zeigen

Figur 1 eine perspektivische Ansicht auf ein Kondensatorgehäuse gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung;

Figur 2 eine weitere perspektivische Ansicht auf das Kondensatorgehäuse aus

Figur 1 ;

Figur 3 eine Explosionsdarstellung des Kondensatorgehäuses aus Figur 1 ; Figur 4 eine Querschnittsansicht des Kondensatorgehäuses aus Figur 1 ; Figur 4A einen vergrößerten Ausschnitt aus der Querschnittsansicht der Figur 4, der einen Kragen des erfindungsgemäßen Kondensatorgehäuses dar stellt;

Figur 5 eine Querschnittsansicht, die einen weiteren Kragen des Kondensator gehäuses gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung darstellt; und

Figur 6 einen Schaltplan eines DC/AC Umrichters mit einer Kondensatorschal tung und einer Umrichterschaltung für eine Phase.

In den Ausführungsbespielen ist ein Kondensator für ein 3-Level-Umrichter mit drei Phasen, d.h. drei Leistungsmodulen, gezeigt, wobei ein erfindungsgemäßes Konden satorgehäuse 1 verwendet wird. Aus diesem Grund sind die Kondensatorwickel 14 zu zwei logischen in Reihe geschalteten Kondensatoren C1 und C2 (siehe Fig. 6) ver schalten. Es erfolgen drei Abgriffe über die drei Stromschienen 3, 4, 20: ein positiver und ein negativer Abgriff sowie ein Abgriff zwischen den zwei logischen Kondensato ren (Anschluss N). Ein entsprechendes Schaltschema für eine Phase / ein Leistungs modul ist in Fig. 6 angegeben. Die Stromschienen und die Kondensatorwickel sind in den Figuren schematisch dargestellt und können je nach Anschluss- und/oder Anord nungskonzept in ihrer Form/Struktur und Position/Anordnung variieren.

Figur 1 zeigt eine perspektivische Ansicht auf ein Kondensatorgehäuse 1 gemäß ei nem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung. Das Gehäuse ist vorzugsweise quaderförmig und einteilig ausgebildet und weist einen Kragen 2 auf, in dem zwei (oder mehr) Anschlusseinrichtungen 10 angeordnet sind. Der Kragen bildet einen qua derförmigen Fortsatz einer Seite des Kondensatorgehäuses 1 . Dabei ist die Oberseite 7 des Kragens ist bündig bzw. eben zur Oberseite des Gehäuses 1 ausgebildet. Die beiden Anschlusseinrichtungen 10 dienen als Anschlüsse für die Plus- und Minuslei tung z.B. einer externen Batterie (nicht dargestellt). Beide Anschlusseinrichtungen 10 werden jeweils durch ein oberes Hülsenteil 10 und ein unteres Hülsenteil 1 1 (nicht sichtbar) gebildet. Beide Hülsenteile 10 und 1 1 erstrecken sich durch eine Öffnung an der Oberseite 7 und an der Unterseite des Kragens 2 in das Innere des Kragens und klemmen jeweils eine Stromschiene (nicht sichtbar) zwischen sich ein. Auf der dem Kragen gegenüberliegende Seite des Kondensatorgehäuses 1 sind eine positive, eine neutrale (oder Zwischenspannungs-) und eine negative Kontaktfahne 22, 23, 24, je weils dreimal ausgebildet. Die Kontaktfahnen 22, 23, 24 erstrecken sich parallel und beabstandet zu einander und liegen auf einer Ebene, die parallel zur Oberseite des Kondensatorgehäuses 1 angeordnet ist. Ein Triplet von Kontaktfahnen 22, 23, 24 bil det den Anschluss für ein Leistungsmodul bzw. einen Umrichter einer Phase. Alle drei Triplets können somit jeweils einen Umrichter versorgen, wodurch ein 3-phasiger Wechselstrom erzeugt werden kann. An zwei sich gegenüberliegenden Seitenflächen des Kondensatorgehäuses 1 sind jeweils zwei Montierungsvorrichtung ausgeformt, die jeweils eine Durchgangsbohrung aufweisen und mittels einer Schraube an einem Rahmen oder an einem anderen Gehäuse befestigt werden können.

Figur 2 zeigt eine weitere perspektivische Ansicht auf das Kondensatorgehäuse 1 aus Figur 1 . Die dem Kragen 2 gegenüberliegende Seitenfläche des Kondensatorgehäu ses 1 , unterhalb der drei Triplets von Kontaktfahnen 22, 23, 24, ist offen und durch einen Abschnitt 19 einer Zwischenspannungsstromschiene 20 (Anschluss N) abge deckt. Der Abschnitt 19 ist flach, rechteckig und senkrecht zu der Innenseite der Wände des Kondensatorgehäuses 1 angeordnet. Zusätzlich ist im Abschnitt 19 eine Vielzahl von Durchgangsöffnungen 21 ausgebildet, um Harz in das Innere des Kon densatorgehäuses 1 gießen zu können.

Figur 3 zeigt eine Explosionsdarstellung des Kondensatorgehäuses 1 aus Figur 1 . Auf der Oberseite 7 des Gehäuses 1 , insbesondere des Kragens 2, sind zwei Durchgangs öffnungen 5 für die oberen Hülsenteile 10 ausgebildet. Die Durchgangsöffnungen 5 haben den gleichen Durchmesser und können vorzugsweise einen ringförmigen Steg auf der Oberseite 7 aufweisen. Innerhalb des Kondensatorgehäuses 1 sind acht Kon densatoren 14 bzw. Kondensatorwickel sowie eine positive Stromschiene 3, eine ne gative Stromschiene 4 und einen Zwischenspannungsschiene 20 angeordnet. Die Kondensatoren sind in zwei Reihen angeordnet. In jeweils einer Reihe sind die ent sprechenden vier Kondensatoren 14 parallel miteinander elektrisch verbunden. Wäh rend die Kondensatoren 14 der einen Reihe mit ihrem Pluspol (Unterseite) mit der Zwischenspannungsschiene 20 verbunden sind, sind die Kondensatoren 14 der an deren Reihe mit ihrem Minuspol (Unterseite) mit der Zwischenspannungsschiene 20 verbunden. Die Oberseite bzw. Pluspol der einen Kondensatorreihe 14 ist wiederum mit der positiven Stromschiene 3 und die Oberseite bzw. Minuspol der anderen Kon densatorreihe 14 mit der negativen Stromschiene 4 verbunden. Die positive und die negative Stromschiene 3 und 4 sind vorzugsweise übereinander angeordnet, insbe sondere innerhalb des Kragens 2. Beide Stromschienen 3, 4 weisen jeweils eine Durchgangsöffnung 15, 16 und eine Durchführungsöffnung 25, 26 auf. Außerdem sind die Stromschienen 3, 4 mittels einer Beschichtung und/oder Isolierungsplatten bzw. - schichten (nicht dargestellt) elektrisch voneinander isoliert. Zusätzlich sind die Durch führungsöffnungen 25 und 26 derart ausgebildet, dass im Fall von elektrisch leitenden Hülsenteilen 10, 1 1 diese von den entsprechenden Stromschienen 3, 4 elektrisch iso liert sind. Dies kann dadurch erfolgen, dass die Durchführungsöffnungen 25, 26 einen groß genug ausgebildeten Durchmesser aufweisen, der einen Spannungsüberschlag (insbesondere bei eingefülltem Harz) zwischen Hülsenteil 10, 1 1 und Stromschiene

3, 4 verhindert. Zusätzlich oder alternativ können Durchführungsöffnungen 25, 26 eine Isolierungsbeschichtung bzw. -ring aufweisen, der die Innenwand der Öffnung sowie dessen Randober- und -Unterseite abdeckt. Die eine Anschlusseinrichtung aus obe rem und unterem Hülsenteil 10, 1 1 klemmt die positive Stromschiene 3 und die andere Anschlusseinrichtung die negative Stromschiene 4 innerhalb des Kragens 2 ein. Da bei werden die entsprechende Stromschiene 3, 4 zwischen den Stirnflächen 12 (nicht sichtbar) und 13 der Hülsenteile 10, 1 1 eingeklemmt. Vorzugsweise weisen die Hüls enteile 10, 1 1 der einen Anschlusseinrichtung sowie die Durchgangsöffnungen 5 und 6 und die Durchgangsöffnung 15 der positiven Stromschiene 3 und die Durchfüh rungsöffnung 26 der negativen Stromschiene 4 eine gemeinsame Achse auf. Das glei che gilt für die andere Anschlusseinrichtung sowie die Durchgangsöffnungen 5 und 6 und die Durchgangsöffnung 16 der negativen Stromschiene 4 und die Durchführungs öffnung 25 der positiven Stromschiene 3, die eine gemeinsame Achse aufweisen. Beide Achsen sind parallel zueinander angeordnet und zum Rand der jeweiligen Schiene 3, 4 bzw. des Kragens gleichweit beabstandet.

Figur 4 zeigt eine Querschnittsansicht des Kondensatorgehäuses 1 aus Figur 1 mit den darin in zwei Reihen angeordneten Kondensatoren 14, den entsprechenden Stromschienen 3, 4 und 20 sowie dem Kragen 2 und den Hülsenteilen 10 und 1 1.

Figur 4A zeigt einen vergrößerten Ausschnitt aus der Querschnittsansicht der Figur

4, der einen Kragen 2 des erfindungsgemäßen Kondensatorgehäuses 1 darstellt. In dem Kragen 2 sind die positive Stromschiene 3, eine erste Isolationsplatte 17, die negative Stromschiene 4 und eine zweite Isolationsplatte 18 parallel und übereinan der angeordnet. Die Oberseite und die Unterseite des Kragens 2 weisen jeweils eine Durchgangsöffnung 5, 6 auf, in der das obere bzw. untere Hülsenteil 10, 1 1 eingesetzt ist. Das obere und untere Hülsenteil 10, 1 1 sind jeweils mit einem flanschförmigen Kopf, einem zylinderförmigen Körper und einer geraden Durchgangsbohrung vom Kopf bis zum gegenüberliegenden Ende des Körpers ausgebildet. Die Hülsenteile 10, 1 1 sind in die entsprechende Öffnung 5, 6 eingepresst oder eingeschraubt und üben mit ihrer jeweiligen Stirnfläche 12, 13 eine Haltekraft (Kraftschluss) auf die entspre chende Stromschiene 3, 4 aus. Dabei sind die Hülsenteile 10, 1 1 derart ausgebildet und/oder eingesetzt, dass die Kontaktflächen mit der Durchgangsöffnung 5, 6 und der Stromschiene 3, 4 dicht sind und ein Auslaufen des Harzes verhindern. Anstelle der Durchgangsbohrung der Hülsenteile 10, 1 1 können die Hülsenteile alternativ ein Sackloch für einen Stecker aufweisen und insbesondere elektrisch leitend sein.

Figur 5 zeigt eine Querschnittsansicht, die einen weiteren Kragen 2 des Kondensa torgehäuses 1 gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfin dung darstellt. Hierbei unterscheiden sich die Hülsenteile 10 und 1 1 von denen aus Fig. 4A. Das obere Hülsenteil 10 hat am Ende bzw. an der Stirnfläche 13 einen Hohl zylindersteg 27 als Verlängerung, der sich durch die Durchgangsöffnung 15 erstreckt und in das untere Hülsenteil 1 1 eingesetzt ist. Dadurch ergibt sich ein Formschluss zwischen dem oberen Hülsenteil 10, insbesondere dessen Steg 27, und dem unteren Hülsenteil 1 1 , insbesondere der Innenwand dessen Durchgangsbohrung. Bei gleich bleibendem Durchmesser der Durchgangsbohrung des oberen Hülsenteils 10 wie in Fig. 4A, ist die Durchgangsöffnung 15 und der Innendurchmesser der Durchgangs bohrung (zumindest teil- bzw. abschnittsweise) des unteren Hülsenteils 1 1 vergleichs weise größer.

Figur 6 zeigt ein Schaltplan eines DC/AC Umrichters mit einer Kondensatorschaltung 28 und einer Umrichterschaltung 29 für eine Phase. Die Kondensatorschaltung 28 kann durch ein erfindungsgemäßes Kondensatorgehäuse z. B. gemäß Fig. 1 mit Kon densatoren und Stromschienen gebildet werden. Außerdem kann nicht nur eine, son dern drei Umrichterschaltung 29 über die drei Triplet-Anschlüsse bzw. Kontaktfahnen, wie in Fig. 1 beschrieben, angeschlossen werden. Die Kondensatorschaltung 28 hat auf der linken Seite einen positiven und einen negativen Gleichstromanschluss z. B. zu einer Batterie und auf der rechten Seite drei Anschlüsse. Davon sind zwei An schlüsse jeweils mit den beiden Gleichstromanschlüssen elektrischen verbunden; der dritte Anschluss bildet die Zwischenspannung bzw. Anschluss N.

Bezugszeichenliste

1 Kondensatorgehäuse

2 Kragen

3 Stromschiene, positiv

4 Stromschiene, negativ Durchgangsöffnung, auf der Oberseite des Kragens

Durchgangsöffnung, auf der Unterseite des Kragens

Oberseite des Kragens

Unterseite des Kragens

Anschlusseinrichtung

oberes Hülsenteil

unteres Hülsenteil

Stirnfläche des oberen Hülsenteils

Stirnfläche des unteren Hülsenteils

Kondensator

Durchgangsöffnung der positiven Stromschiene

Durchgangsöffnung der negativen Stromschiene

erste Isolationsplatte

zweite Isolationsplatte

Abschnitt der Zwischenspannungsschiene

Stromschiene, Zwischenspannung

Durchgangsöffnungen, bei der Zwischenspannungsstromschiene

Kontaktfahne, positiv

Kontaktfahne, neutral

Kontaktfahne, negativ

Durchführungsöffnung

Durchführungsöffnung

Hohlzylindersteg des oberen Hülsenteils

Kondensatorschaltung

Umrichterschaltung