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DE102020111801A1 - Sammelschiene - Google Patents

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Publication number
DE102020111801A1
DE102020111801A1 DE102020111801.5A DE102020111801A DE102020111801A1 DE 102020111801 A1 DE102020111801 A1 DE 102020111801A1 DE 102020111801 A DE102020111801 A DE 102020111801A DE 102020111801 A1 DE102020111801 A1 DE 102020111801A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
busbar
interface
mechanical connection
component
electrical
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
DE102020111801.5A
Other languages
English (en)
Inventor
Fabian Beck
Zilong Kuang
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
TDK Electronics AG
Original Assignee
TDK Electronics AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by TDK Electronics AG filed Critical TDK Electronics AG
Priority to DE102020111801.5A priority Critical patent/DE102020111801A1/de
Priority to US17/236,761 priority patent/US11910523B2/en
Publication of DE102020111801A1 publication Critical patent/DE102020111801A1/de
Pending legal-status Critical Current

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    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05KPRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K7/00Constructional details common to different types of electric apparatus
    • H05K7/14Mounting supporting structure in casing or on frame or rack
    • H05K7/1422Printed circuit boards receptacles, e.g. stacked structures, electronic circuit modules or box like frames
    • H05K7/1427Housings
    • H05K7/1432Housings specially adapted for power drive units or power converters
    • H05K7/14329Housings specially adapted for power drive units or power converters specially adapted for the configuration of power bus bars
    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05KPRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K1/00Printed circuits
    • H05K1/02Details
    • H05K1/0213Electrical arrangements not otherwise provided for
    • H05K1/0216Reduction of cross-talk, noise or electromagnetic interference
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    • H05K1/0233Filters, inductors or a magnetic substance
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
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  • Power Engineering (AREA)
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Abstract

Es wird eine Sammelschiene mit verbesserten Eigenschaften bereitgestellt. Die Sammelschiene umfasst eine erste Schnittstelle, eine zweite Schnittstelle und eine erste Schiene zwischen der ersten Schnittstelle und der zweiten Schnittstelle. Die erste Schiene umfasst einen zentralen Abschnitt mit einer Metallplatte und ein dielektrisches Material, das den zentralen Abschnitt zumindest teilweise bedeckt.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft verbesserte Sammelschienen, zum Beispiel für EMV-Filterschaltungen mit verbessertem Dämpfungspegel und die Verwendung einer Sammelschiene beispielsweise in einem Elektrofahrzeug.
  • Sammelschienen können zum Leiten von elektrischer Leistung von einer Leistungsquelle zu einem Elektromotor, zum Beispiel eines Elektromotorantriebs, verwendet werden.
  • Elektromotorantriebe können die Quelle von unerwünschten Emissionen sein, die reduziert oder eliminiert werden sollten, um unerwünschte Interferenz mit anderen Schaltungskomponenten zu vermeiden. EMV-Filterelemente können beispielsweise zwischen einer Leistungsquelle und einem Elektromotorantrieb elektrisch verbunden sein, um unerwünschte Emissionen zu reduzieren.
  • Bei elektrisch angetriebenen Fahrzeugen liefert zum Beispiel eine Batterie einem Elektromotorantrieb elektrische Energie. Die Batterie stellt einen DC-Strom (DC, direct current - Gleichstrom) bei einer bestimmten Spannung bereit. Wenn der Elektromotorantrieb eine andere Form von elektrischer Energie, zum Beispiel AC (alternating current - Wechselstrom) oder eine andere Spannung benötigt, kann ein Wechselrichter eingesetzt werden, um elektrische Energie einer Batterie so umzuwandeln, dass sie von einem Elektromotorantrieb gut genutzt werden kann. Wechselrichter können jedoch auch eine Quelle von unerwünschten Emissionen sein. Dementsprechend kann ein EMV-Filter verwendet werden, um unerwünschte Emissionen von dem Wechselrichter zu reduzieren oder zu eliminieren.
  • Dementsprechend besteht eine Aufgabe in der Bereitstellung einer Sammelschiene, die an ihrer Ausgangsseite einen reduzierten Rauschpegel gestattet.
  • Eine herkömmliche Art und Weise der Übertragung von Leistung ist die Verwendung einer Leiterplatte (PCB, printed circuit board) mit metallisierten Leitungsstrukturen auf einem dielektrischen Material.
  • Dementsprechend besteht eine weitere Aufgabe in der Bereitstellung einer kostengünstigen Alternative zu einer PCB.
  • Dazu werden eine Sammelschiene gemäß einem unabhängigen Anspruch und die Verwendung einer Sammelschiene bereitgestellt. Abhängige Ansprüche stellen bevorzugte Ausführungsformen bereit.
  • Die Sammelschiene umfasst eine erste Schnittstelle und eine zweite Schnittstelle. Ferner umfasst die Sammelschiene ein Filterelement, das zwischen der ersten und der zweiten Schnittstelle elektrisch verbunden ist. Ferner umfasst die Sammelschiene eine erste Schiene zwischen der ersten Schnittstelle und der zweiten Schnittstelle. Die erste Schiene umfasst einen zentralen Abschnitt mit einer Metallplatte und ein dielektrisches Material, das den zentralen Abschnitt zumindest teilweise bedeckt.
  • Das Filterelement kann ein Filterelement eines Filters, zum Beispiel eines EMV-Filters (EMV = elektromagnetische Verträglichkeit) sein.
  • Somit wird eine Sammelschiene bereitgestellt, die es gestattet, elektrische Leistung von einer der beiden Schnittstellen auf die jeweilige andere Schnittstelle zu übertragen. Ferner ist eine Integration der Sammelschiene in bestehende Schaltungsumgebungen leicht, weil der zentrale Abschnitt zum Montieren von Schaltungselementen, wie zum Beispiel Schaltungselementen eines Filters wie beispielsweise ein oder mehrere der SMD-Elemente (SMD, surface mounted devices - oberflächenmontierte Bauteile) Widerstände, Drosselspulen und/oder Kondensatoren, verwendet werden kann. Somit kann insbesondere das zwischen den beiden Schnittstellen elektrisch verbundene Filterelement an dem zentralen Abschnitt montiert sein.
  • PCBs, die ein herkömmliches Mittel zur Signal- oder Leistungsübertragung mit der Option des Montierens von Schaltungselementen sind, weisen einen Aufbau mit einem dielektrischen Kern und metallisierten Strukturen auf.
  • Dementsprechend ist die Sammelschiene, wie oben beschrieben, eine kontraintuitive Vorrichtung, weil sie den entgegengesetzten Aufbau mit der eine Metallplatte umfassenden ersten Schiene und einem bedeckenden Dielektrikum aufweist.
  • Die beschriebene Sammelschiene kann zu reduzierten Kosten hergestellt werden. Ferner kann die Sammelschiene dazu beitragen, elektrische Parameter, wie zum Beispiel das Rauschen eines Systems, aufgrund der verbesserten Flexibilität des Formens der Metallplatte im Vergleich zu der Steifigkeit des dielektrischen Kerns herkömmlicher PCBs und dem geringen Leistungsübertragungsvermögen von Metallisierungen auf einer PCB zu verbessern.
  • Natürlich ist die bereitgestellte Sammelschiene kontraintuitiv, weil der intuitive Ansatz PCBs mit dickeren Metallisierungen bereitstellen würde, wenn übertragbare Leistung zu erhöhen wäre.
  • Es ist möglich, dass die erste und die zweite Schnittstelle an gegenüberliegenden distalen Enden der Sammelschiene angeordnet sind und der zentrale Abschnitt zwischen der ersten und der zweiten Schnittstelle angeordnet ist.
  • Insbesondere ist es möglich, dass der zentrale Abschnitt eine flache Oberseite aufweist.
  • Somit stellt das Montieren von Schaltungselementen auf der flachen Oberfläche ein dichtes Stapeln - in einer vertikalen oder horizontalen Richtung - der Schaltungselemente bereit.
  • Somit kann die Integrationsdichte verbessert werden.
  • Ferner kann die Form der Platte so gewählt werden, dass die Pfade zu Masse so kurz wie möglich sein können, wodurch elektrische Eigenschaften und die Leistung des Systems mit der enthaltenen Sammelschiene verbessert werden.
  • Es ist möglich, dass die Sammelschiene ferner eine oder mehrere zusätzliche Schienen umfasst.
  • Die Schienen können vertikal und/oder horizontal nebeneinander angeordnet sein, was eine kompakte Größe gestattet. Jede Schiene an einer oberen Position kann eine flache Fläche aufweisen, die zum Montieren von elektrischen Elementen genutzt werden kann.
  • Es ist möglich, dass die erste Schnittstelle und/oder die zweite Schnittstelle eine mechanische Verbindung umfasst/umfassen.
  • Die mechanische Verbindung kann zum mechanischen Verbinden der Komponente mit einer externen Montagestelle bereitgestellt und konfiguriert sein. Die mechanische Verbindung kann auch zum elektrischen Verbinden der Filterschaltung mit einem Massepotenzial der externen Montagestelle mit dem kürzestmöglichen Weg bereitgestellt und konfiguriert sein.
  • In der Sammelschiene kann die erste Schnittstelle die elektrischen Verbindungen mit einer elektrischen Komponente, von der ein EMV-Filter elektrische Energie erhält, umfassen. Die zweite Schnittstelle kann elektrische Verbindungen, über die die EMV-Filterkomponente einer externen Schaltungsumgebung elektrische Energie zuführt, umfassen. Insbesondere kann die erste Schnittstelle zum Verbinden der Sammelschiene mit einer Batterie bereitgestellt und konfiguriert sein. Die zweite Schnittstelle kann dazu verwendet werden, die Sammelschiene mit einem Elektromotorantrieb, zum Beispiel eines Elektrofahrzeugs oder eines Wechselrichters davon, elektrisch zu verbinden. Dann reduziert das Filterelement von dem Wechselrichter am Ort der Batterie herrührendes Rauschen.
  • Die Filterschaltungsanordnung der EMV-Filterkomponente kann Filterelemente, wie zum Beispiel aktive oder passive Filterelemente wie beispielsweise Induktivitätselemente, Widerstandselemente und/oder Kapazitätselemente, die ein Filternetzwerk aufbauen, umfassen. Herkömmliche Filternetzwerktopologien sind für die vorliegende EMV-Filterkomponente möglich. Die externe Montagestelle ist in unmittelbarer Nähe zur Sammelschiene angeordnet. Die mechanische Verbindung kann dazu verwendet werden, die Schaltungsanordnung in einer mechanisch stabilen Konfiguration zu montieren, so dass Schwingungen oder Trägheitskräfte die an der Sammelschiene befestigten oder montierten Schaltungselemente nicht umpositionieren können. Die externe Montagestelle kann eine Montagestelle einer weiteren elektrischen Komponente in der Nähe der Sammelschiene sein. Insbesondere ist es möglich, dass die externe Montagestelle eine Montagestelle an einer elektrischen Komponente ist, mit der die EMV-Filterkomponente direkt verbunden ist, zum Beispiel eine Batterie, ein Wechselrichter oder ein Elektromotorantrieb.
  • Es ist möglich, dass die Schaltungsanordnung ferner einen Zwischenkreiskondensator (DC-link capacitor) als ein Schaltungselement umfasst.
  • Es ist möglich, dass die externe Montagestelle eine Montagestelle einer Komponente, zum Beispiel einer Halbleiterkomponente, zum Beispiel eines Wechselrichters, ist, die ein Massepotenzial für die Schaltungsanordnung, zum Beispiel eine EMV-Filterkomponente, bereitstellt, ist.
  • Somit ist die mechanische Verbindung eine Doppelfunktionsverbindung, die eine mechanisch stabile Verbindung und eine elektrische Verbindung mit einem Massepotenzial mit einer kurzen effektiven Leiterlänge bereitstellt.
  • Es ist möglich, dass die mechanische Verbindung und/oder die eine oder mehreren Metallplatten ein aus einem Metall und einer Legierung ausgewähltes Material umfasst/umfassen oder daraus besteht/bestehen.
  • Insbesondere kann das elektrisch leitende Material Kupfer, Aluminium, Silber, Gold oder eine Legierung daraus umfassen oder daraus bestehen.
  • Es ist möglich, dass die mechanische Verbindung eine längliche Form aufweist, die eine von der Komponente weg gerichtete Erstreckung hat.
  • Zur Bereitstellung einer elektrischen und einer mechanisch stabilen Verbindung mit der Umgebung der Sammelschiene gewährleistet die längliche Form und die von der Sammelschiene weg gerichtete Erstreckung die kürzestmögliche Verbindung mit der externen Montagestelle.
  • Es ist möglich, dass die längliche Form einen Abschnitt entlang der Erstreckungsrichtung mit einem gleichförmigen Querschnitt aufweist.
  • Ist es möglich, dass die längliche Form einen Querschnitt aufweist, der aus einem quadratischen Querschnitt, einem rechteckigen Querschnitt, einem kreisförmigen Querschnitt und einem elliptischen Querschnitt ausgewählt ist, oder andere Formen, zum Beispiel eine L-Form, aufweist, die die Möglichkeit für eine mechanische und elektrische Verbindung bereitstellen.
  • Ferner ist es möglich, dass die mechanische Verbindung ein distales Ende aufweist, das einen flachen Abschnitt umfasst, wo der flache Abschnitt ein Loch aufweist.
  • In dieser Hinsicht ist das distale Ende der mechanischen Verbindung das Ende der mechanischen Verbindung, das dem Ende gegenüberliegt, das die Verbindung direkt an den anderen Elementen der EMV-Filterkomponente befestigt.
  • Das Bereitstellen eines flachen Abschnitts der mechanischen Verbindung gewährleistet, dass eine große Kontaktfläche zu einem entsprechenden Verbindungsende der externen Montagestelle bereitgestellt wird.
  • Das Bereitstellen eines Lochs in dem flachen Abschnitt gewährleistet, dass - beispielsweise unter Verwendung von Bolzen und Muttern - eine mechanisch stabile Verbindung hergestellt werden kann.
  • Es ist möglich, dass die mechanische Verbindung ein, zwei, drei oder mehr Teile umfasst.
  • Jedes Teil der mechanischen Verbindung stellt eine getrennte mechanisch stabile Verbindung und eine elektrische Verbindung mit einer kurzen effektiven Leiterlänge bereit. Jedes der Teile kann einen ähnlichen Aufbau aufweisen, zum Beispiel mit einer länglichen Form, die von dem Körper der Filterkomponente weg weist und einen flachen distalen Endabschnitt mit einem Loch umfasst.
  • Es ist möglich, dass alle Teile der mechanischen Verbindung - zumindest die mit einer der beiden Schnittstellen in Verbindung stehenden - an der gleichen Seite der Komponente angeordnet sind.
  • Dies gewährleistet kurze Leiterlängen und mechanisch stabile Verbindungen.
  • Ferner ist es möglich, dass rein elektrische Verbindungen - zumindest in einer horizontalen Ebene zwischen Teilen der mechanischen Verbindung - zwischen zwei der Teile der mechanischen Verbindung angeordnet sind.
  • Es ist möglich, dass die erste Schnittstelle für eine elektrische Verbindung mit einer aus einer weiteren elektrischen Komponente, einer Halbleiterkomponente, einem Wechselrichter, einer Batterie, einem Elektromotorantrieb ausgewählten Komponente bereitgestellt und konfiguriert ist.
  • Es ist möglich, dass die erste Schnittstelle eine, zwei, drei oder mehr Verbindungen zur Herstellung einer Verbindung mit einem ersten Potenzial und eine, zwei, drei oder mehr Verbindungen zur Verbindung mit einem zweiten Potenzial umfasst. Es ist möglich, dass das erste Potenzial und das zweite Potenzial von einem Massepotenzial verschieden sind.
  • Ebenso ist es möglich, dass die zweite Schnittstelle für eine elektrische Verbindung mit einer aus einer weiteren elektrischen Komponente, einer Halbleiterkomponente, einem Wechselrichter, einer Batterie, einem Elektromotorantrieb ausgewählten Komponente bereitgestellt und konfiguriert ist.
  • In dieser Hinsicht kann man sich den Elektromotor auch als einen elektrischen Generator vorstellen.
  • Es ist möglich, dass die EMV-Filterkomponente ferner eine zweite mechanische Verbindung an der Seite der zweiten Schnittstelle umfasst. Ähnlich der obigen Beschreibung kann die zweite mechanische Verbindung zum mechanischen Verbinden der Komponente mit einer zweiten externen Montagestelle bereitgestellt und konfiguriert sein. Die zweite mechanische Verbindung kann auch zum elektrischen Verbinden der Filterkomponente mit einem Massepotenzial der zweiten externen Montagestelle bereitgestellt und konfiguriert sein.
  • Somit ist es möglich, dass die zweite Schnittstelle eine, zwei, drei oder mehr Verbindungen für ein erstes Potenzial; eine, zwei, drei oder mehr Verbindungen für ein zweites Potenzial und eine, zwei, drei oder mehr Verbindungen für ein Massepotenzial umfasst.
  • In dieser Hinsicht können die elektrischen Verbindungen Verbindungen der ersten bzw. zweiten Schnittstelle sein.
  • Ferner ist es möglich, dass eine mit der Sammelschiene in Verbindung stehende Filterschaltung Widerstandselemente, Kapazitätselemente und Induktivitätselemente als Schaltungselemente umfasst.
  • Es ist möglich, dass zwei Induktivitätselemente der Filterschaltung magnetisch gekoppelt sind.
  • Bei einer ersten Ausführungsform der Sammelschiene umfasst die Sammelschiene Schienen, das heißt zwei Stromleitungen.
  • Ferner umfasst die erste Schnittstelle ein erstes Teil und ein zweites Teil der mechanischen Verbindung. Ferner ist jede der beiden mechanischen Verbindungen der ersten Schnittstelle mit einer der beiden Schienen der Sammelschiene elektrisch gekoppelt.
  • Ferner kann die Sammelschiene an der zweiten Schnittstelle eine erste Verbindung, die mit der ersten Schiene elektrisch verbunden ist, und eine zweite Verbindung, die mit einer zweiten Schiene elektrisch verbunden ist, aufweisen.
  • Ein Zwischenkreis-EMV-System kann eine EMV-Filterkomponente, wie oben beschrieben, und eine Halbleiterkomponente, wie unten beschrieben, umfassen. Die EMV-Filterkomponente und die Halbleiterkomponente können über ihre mechanischen Verbindungen elektrisch und mechanisch miteinander verbunden sein.
  • Die Halbleiterkomponente eröffnet eine Möglichkeit der elektrischen und mechanischen Verbindung der weiteren elektrischen Komponente mit der EMV-Filterkomponente. Die Halbleiterkomponente kann auch eine erste Schnittstelle, eine zweite Schnittstelle und eine Halbleiterschaltung zusammen mit einer mechanischen Verbindung umfassen. Die Halbleiterschaltung ist zwischen der ersten Schnittstelle und der zweiten Schnittstelle elektrisch verbunden. Die mechanische Verbindung ist dazu bereitgestellt und konfiguriert, die Komponente mechanisch mit einer externen Montagestelle, zum Beispiel der EMV-Filterkomponente, zu verbinden. Die mechanische Verbindung ist auch dazu bereitgestellt und konfiguriert, die Halbleiterschaltung mit einer mechanischen Verbindung einer EMV-Filterkomponente elektrisch zu verbinden.
  • Es möglich, dass sie Halbleiterkomponente ein Wechselrichter ist. Somit umfasst die Halbleiterschaltung der Halbleiterkomponente die entsprechenden Halbleiterschalter und weitere Schaltungsanordnungen, die zur Herstellung der Wechselrichterfunktion, zum Beispiel zum Umwandeln von durch eine Batterie bereitgestellter elektrischer Energie in von einem Elektromotorantrieb benötigte elektrische Energie, erforderlich sind.
  • Es ist möglich, dass die Sammelschiene ferner eine oder mehrere dielektrische Schichten zwischen Leitungsschienen und/oder eine oder mehrere Leitungsschienen zwischen dielektrischen Schichten umfasst.
  • Es ist möglich, dass die Sammelschiene ferner eine oder mehrere mit einem Massepotenzial elektrisch verbundene Schienen umfasst.
  • Das Bereitstellen eines Massepotenzials gestattet es, den Massepfad für Schaltungselemente zu verkürzen, wodurch elektrische Eigenschaften verbessert werden.
  • Das Bereitstellen von mehr als einem Massepotenzial gestattet es, separate Massepotenziale für wesentliche Schaltungselemente bereitzustellen, wodurch elektrische Eigenschaften verbessert werden.
  • Es ist möglich, dass eine oder mehrere Schienen einen Abschnitt entlang einer vertikalen oder aufsteigenden oder absteigenden Richtung aufweisen.
  • Solche Abschnitte gestatten eine spezielle Anpassung an eine bereits bestehende dreidimensionale Anordnung von Verbindungen der externen Schaltungsumgebung. Die spezielle Verwendung von Metallplatten vereinfacht effektiv das Formen der Sammelschiene, insbesondere im Vergleich zu PCBs.
  • Es ist möglich, die Sammelschiene in einem aus einem elektrischen System und dem elektrischen System eines Fahrzeugs ausgewählten System zu verwenden.
  • Insbesondere ist es möglich, die entsprechenden Komponenten oder das System von Komponenten zwischen einer Batterie und einem Elektromotorantrieb zu verwenden.
  • Die Sammelschiene kann für Hochleistungsanwendungen und für Hochstromanwendungen, wie zum Beispiel Hochstromwechselrichteranwendungen, verwendet werden.
  • Zentrale Funktionsprinzipien und Details bevorzugter Ausführungsformen werden in den begleitenden schematischen Figuren gezeigt.
  • In den Figuren zeigen:
    • 1 eine Grundversion der Sammelschiene in einer Draufsicht;
    • 2 eine mögliche Leiterkonfiguration der Sammelschiene;
    • 3 eine mögliche alternative Leiterkonfiguration der Sammelschiene;
    • 4 eine perspektivische Ansicht einer möglichen Sammelschiene mit zusätzlichem befestigten Schaltungselementen;
    • 5 eine perspektivische Ansicht der Sammelschiene von 4 von einer anderen Position;
    • 6 eine perspektivische Ansicht einer möglichen alternativen Sammelschiene mit zusätzlichen befestigten Schaltungselementen;
    • 7 eine Explosionsdarstellung der Sammelschiene von
    • 6 von einer anderen Position.
  • 1 veranschaulicht grundlegende Elemente der Sammelschiene BB. Die Sammelschiene BB umfasst eine erste Schnittstelle I1 und eine zweite Schnittstelle I2. An der Seite der ersten Schnittstelle I1 und der zweiten Schnittstelle I2 sind mechanische Verbindungen MC angeordnet. Die mechanischen Verbindungen MC sind mit einer ausreichenden mechanischen Festigkeit zum festen Montieren der Sammelschiene BB an externe Montagestellen hergestellt. Darüber hinaus stellen die mechanischen Verbindungen MC ferner eine elektrische Funktionalität bereit, da die mechanischen Verbindungen MC zur elektrischen Verbindung der Sammelschiene BB mit einer externen Montagestelle einer externen Schaltungsumgebung bereitgestellt und konfiguriert sind.
  • In 1 umfassen die erste Schnittstelle I1 und die zweite Schnittstelle I2 somit zwei mechanische Doppelfunktionsverbindungen MC zum mechanischen und elektrischen Verbinden der Komponente EFC mit einer externen Schaltungsumgebung. Ferner sind auch rein elektrische Verbindungsmittel oder rein mechanische Verbindungsmittel möglich.
  • 2 zeigt eine mögliche Leiterkonfiguration der Sammelschiene. B1 und B2 bezeichnen eine erste und eine zweite Schiene zum Leiten von Leistung. DI bezeichnet dielektrische Schichten, die leitende Schichten gegeneinander isolieren. GND bezeichnet eine Leitungsschiene, die mit einem Massepotenzial verbunden ist. Ein Kondensator ist an der Sammelschiene befestigt und mit der zweiten Schiene B2 und mit Masse verbunden. Dazu sind Löcher in der Schiene B2 und in der GND-Schicht bzw. in den dielektrischen Schichten angeordnet.
  • Ebenso zeigt 3 eine mögliche Konfiguration mit einer dielektrischen Schicht, die die erste Schiene B1 von der zweiten Schiene B2 trennt. Löcher in den jeweiligen Schichten gestatten das Kontaktieren des Kondensators C.
  • 4 zeigt eine Sammelschiene BB in einer perspektivischen Ansicht, die nur eine mehrerer möglicher Weisen des Formens der Elemente der Sammelschiene - basierend auf einer Metallplatte - zur Bereitstellung einer guten dreidimensionalen und hochdichten Integration der Sammelschiene in einer bestehenden Schaltungsumgebung veranschaulicht.
  • Die Sammelschiene weist ihre Schnittstellen I1, I2 an distalen Enden und eine dazwischen vorgesehene flache Oberfläche auf. Auf der flachen Oberfläche sind Schaltungselemente, wie zum Beispiel Kapazitätselemente einer EMV-Schaltung, angeordnet und an der flachen Oberseite befestigt.
  • Sowohl die erste als auch die zweite Schnittstelle umfassen stangenförmige verlängerte Leitersegmente, die sich in einer horizontalen und in einer vertikalen Richtung erstrecken. Diese Flexibilität beim Formen der Leiter der Schnittstellen wird durch Verwendung einer biegbaren Metallplatte erhalten. An den vertikalen Segmenten sind Induktivitätselemente L1, L3 angeordnet und mit den Leitungssegmenten der Schnittstellen magnetisch gekoppelt.
  • Ferner enthalten die unter der flachen Oberseite angeordneten Schienen Masseschichten GL und trennende isolierende dielektrische Schichten INS.
  • In der Ansicht von 4 ist hinter den Kapazitätselementen C1 bis C5 auf der flachen Oberseite ein weiteres Induktivitätselement L2 angeordnet.
  • 5 zeigt die Konfiguration von 4 aus einer unteren Perspektive, die die flache Unterseite der Sammelschiene veranschaulicht. Die Unterseite zeigt vier Löcher. Ein vergrößertes Bild des ersten Lochs H1 ist auf der rechten Seite von 4 gezeigt. Die Löcher können für Zugang zu Leistungsleitern oder Erdungsleitern der Sammelschiene oder anderen Schaltungselementen der unter der Sammelschiene angeordneten externen Schaltungsumgebung verwendet werden.
  • Ferner ist es möglich, Schaltungselemente an der flachen Unterseite BS der Sammelschiene zu befestigen und zu verbinden.
  • Die distalen Enden der Verbindungen umfassen Löcher, die sich leicht herstellen lassen, zum Beispiel durch Stanzen von Löchern in den Platten, und die zur elektrischen und mechanischen Verbindung der Sammelschiene mit der entsprechenden externen Schaltungsumgebung verwendet werden können.
  • 6 zeigt eine alternative Konfiguration der Sammelschiene. Die Schaltungselemente C1, C2, C3, C4, C5 von L2 sind wieder an einer flachen Oberseite auf der Sammelschiene zwischen den Verbindungen der ersten Schnittstelle I1 und der zweiten Schnittstelle I2 angeordnet.
  • Ferner sind zwei Leitungselemente L1, L3 an den Schnittstellen 11, I2 befestigt und magnetisch damit gekoppelt.
  • Die Verbindungen der Schnittstellen umfassen jedoch zylindrische Segmente, die sich in der vertikalen Richtung erstrecken.
  • 7 zeigt eine Explosionsdarstellung der Konfiguration der Sammelschiene von 6, die ferner einen Träger CA zeigt, auf dem die Schienen angeordnet sind.
  • Bezugszeichenliste
  • B1, B2:
    Leistungsleiter
    BB:
    Sammelschiene
    BS:
    flache Unterseite
    C, C1...C5:
    Kapazitätselement
    CA:
    Träger
    DI:
    Dielektrikum
    FS:
    flache Oberseite
    GL:
    Massenschicht
    GND:
    Masse
    H1:
    Loch
    11, I2:
    erste, zweite Schnittstelle
    L1, L2, L3:
    Kapazitätselement
    MC:
    mechanische Verbindung
    SC:
    Halbleiterkomponente

Claims (23)

  1. Sammelschiene, umfassend: - eine erste Schnittstelle und eine zweite Schnittstelle, - ein Filterelement, das zwischen der ersten und der zweiten Schnittstelle elektrisch verbunden ist, - eine erste Schiene zwischen der ersten Schnittstelle und der zweiten Schnittstelle, wobei - die erste Schiene einen zentralen Abschnitt mit einer Metallplatte und ein dielektrisches Material, das den zentralen Abschnitt zumindest teilweise bedeckt, umfasst.
  2. Sammelschiene nach dem vorherigen Anspruch, wobei die erste und die zweite Schnittstelle an gegenüberliegenden distalen Enden der Sammelschiene angeordnet sind und der zentrale Abschnitt zwischen der ersten oder zweiten Schnittstelle angeordnet ist.
  3. Sammelschiene nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der zentrale Abschnitt eine flache Oberseite aufweist.
  4. Sammelschiene nach einem der vorhergehenden Ansprüche, ferner umfassend eine oder mehrere zusätzliche Schienen.
  5. Sammelschiene nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die erste Schnittstelle und/oder die zweite Schnittstelle eine mechanische Verbindung umfasst/umfassen.
  6. Sammelschiene nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei die mechanische Verbindung zum - mechanischen Verbinden der Sammelschiene mit einer externen Montagestelle und - elektrischen Verbinden der Sammelschiene mit der externen Montagestelle bereitgestellt und konfiguriert ist.
  7. Sammelschiene nach einem der vorhergehenden Ansprüche, ferner umfassend einen Zwischenkreiskondensator als ein Schaltungselement.
  8. Sammelschiene nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die mechanische Verbindung eine längliche Form aufweist, die eine von der Komponente weg gerichtete Erstreckung hat.
  9. Sammelschiene nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei die längliche Form einen Abschnitt entlang der Erstreckungsrichtung mit einem gleichförmigen Querschnitt aufweist.
  10. Sammelschiene nach einem der zwei vorhergehenden Ansprüche, wobei die längliche Form einen Querschnitt aufweist, der aus einem quadratischen Querschnitt, einem rechteckigen Querschnitt, einem kreisförmigen Querschnitt und einem elliptischen Querschnitt ausgewählt ist.
  11. Sammelschiene nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die mechanische Verbindung ein distales Ende aufweist, das einen flachen Abschnitt mit einem Loch umfasst.
  12. Sammelschiene nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die mechanische Verbindung zwei, drei oder mehr Teile umfasst.
  13. Sammelschiene nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei alle Teile der mechanischen Verbindung an der gleichen Seite der Komponente angeordnet sind.
  14. Sammelschiene nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die erste Schnittstelle für eine elektrische Verbindung mit einer aus einer weiteren elektrischen Komponente, einer Halbleiterkomponente, einem Wechselrichter, einer Batterie, einem Elektromotorantrieb ausgewählten Komponente bereitgestellt und konfiguriert ist.
  15. Sammelschiene nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die erste Schnittstelle eine, zwei, drei oder mehr Verbindungen zur Verbindung mit einem ersten Potenzial und eine, zwei, drei oder mehr Verbindungen zur Verbindung mit einem zweiten Potenzial umfasst.
  16. Sammelschiene nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die zweite Schnittstelle für eine elektrische Verbindung mit einer aus einer weiteren elektrischen Komponente, einer Halbleiterkomponente, einem Wechselrichter, einer Batterie, einem Elektromotorantrieb ausgewählten Komponente bereitgestellt und konfiguriert ist.
  17. Sammelschiene nach einem der vorhergehenden Ansprüche, ferner umfassend eine zweite mechanische Verbindung an der Seite der zweiten Schnittstelle, wobei - die zweite mechanische Verbindung zur mechanischen Verbindung der Komponente mit einer zweiten externen Montagestelle bereitgestellt und konfiguriert ist, - die zweite mechanische Verbindung auch zur elektrischen Verbindung der Filterschaltung mit einem Massepotenzial der zweiten externen Montagestelle bereitgestellt und konfiguriert ist.
  18. Sammelschiene nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die zweite Schnittstelle eine, zwei, drei oder mehr Verbindungen für ein erstes Potenzial, eine, zwei, drei oder mehr Verbindungen für ein zweites Potenzial, eine, zwei, drei oder mehr Verbindungen für ein Massepotenzial umfasst.
  19. Sammelschiene nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Filterschaltung Widerstandselemente, Kapazitätselemente und Induktivitätselemente umfasst.
  20. Sammelschiene nach einem der vorhergehenden Ansprüche, ferner umfassend: - eine oder mehrere dielektrische Schichten zwischen Leitungsschienen und/oder - eine oder mehrere Leitungsschienen zwischen dielektrischen Schichten.
  21. Sammelschiene nach einem der vorhergehenden Ansprüche, ferner umfassend eine oder mehrere mit einem Massepotenzial elektrisch verbundene Schienen.
  22. Sammelschiene nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei eine oder mehrere Schienen einen Abschnitt entlang einer vertikalen oder aufsteigenden oder absteigenden Richtung aufweisen.
  23. Verwendung einer Sammelschiene nach einem der vorhergehenden Ansprüche - in einem aus einem elektrischen System, dem elektrischen System eines Fahrzeugs ausgewählten System, - zwischen einer Batterie und einem Elektromotorantrieb.
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