包括激励电路和逆变器电路的电路组件及机动车的制作方法

1.本发明涉及一种包括激励电路和逆变器电路的电路组件，其中，逆变器电路布置在第一载体元件上并且包括布置在逆变器电路的直流侧上的中间回路电容器，其中，中间回路电容器具有至少一个接头。此外，本发明涉及一种机动车。


背景技术：

2.在具有电驱动装置的机动车中，例如电池运行的电动车和/或混合动力车中，通常使用整流器，以用于将从牵引蓄能器中提取的直流电流转换成交变电流并且由此使用作牵引马达的电机运行。在此，作为电机不仅可使用永磁激励的而且可使用他励的电机。他励的电机，例如他励的同步电机，相对于永磁激励的电机具有的优点是，他励的电机在转子上没有磁性材料时也能运行，因为通过在转子中的被通电的绕组产生转子磁场。在此，例如可通过滑环触点为转子通电。
3.在调节和设计他励的电机时，在转子中产生磁场带来附加的自由度，由此，在电机运行时可实现效率提高和/或性能提升。在用于控制电机的功率电子装置中，除了与电机的定子相连接的整流器之外，附加地必须设置另一用于产生转子电流的电路，该电路例如从直流电流(从牵引蓄能器中提取)中产生转子电流。
4.不仅在用于产生定子电流的整流器运行时而且在另一用于产生转子电流的电路运行时，可出现干扰，这种干扰对电路的电磁兼容性有负面影响。为了减少该干扰的作用，已知的是，例如整流器配备有中间回路电容器，该中间回路电容器例如根据切换过程滤除或整平在整流器中出现的干扰。然而，在使用另一用于产生转子电流的电路时，产生附加的干扰，这种干扰尤其是由所述另一电路的运行或其相对于整流器的布置方案引起并且需要另一滤波器件。从现有技术中，为了使电机运行，已知有各种各样的电路组件。
5.在专利文献de 10 2008 007 659 a1中描述了一种变流器，该变流器具有在直流电压侧导电地相互连接的电网侧的和负载侧的电流转换器。通过使用负载侧的模块化的多级转换器，提出用于中压的电压中间回路变流器，电压中间回路变流器在电网侧具有简单的且成本适宜的供给电路。
6.专利文献de 10 2017 209 456 a1描述了一种变流器的模块化的中间回路电路，中间回路电路具有至少两个或多个并联成链的中间回路电容器模块。在此，每个中间回路电容器模块具有第一接头、第二接头和至少一个中间回路电容器，中间回路电容器与第一接头和第二接头电连接。多个中间回路电容器模块的链的第一接头分别通过低电阻的、高电感的连接相连接。此外，接头通过高电阻的且低电容的连接与其并联。
7.专利文献us 4 539 623 a涉及一种具有四个接头的电容器构件，其中，在电容器的每个侧上，接头中的分别两个导电地相互连接。借助于接头，可将由此相连接的电容器安装在电路板的表面上。


技术实现要素：

8.本发明的目的是提供一种改进的电路组件，该电路组件具有更好的电磁兼容性。
9.为了实现该目的，根据本发明，在开头所述的类型的电路组件中规定，激励电路布置在第二载体元件上，其中，激励电路通过第二载体元件与中间回路电容器的至少一个接头的直接连接与中间回路电容器相连接。
10.通过布置在第二载体元件上的和/或至少部分地通过第二载体元件构成的载体电路在逆变器电路的中间回路电容器的接头上的直接连接，实现了激励电路在逆变器电路上尤其低电感的连结，这有利地避免了在电路组件运行时出现的干扰。尤其是实现，利用布置在独立的载体元件上的激励电路补充现有的逆变器电路，而不必为此使用用于在激励电路和逆变器电路之间的连接的缆线。
11.直接连接，也就是说没有缆线或者电导线的连接具有的优点是，通过激励电路在逆变器电路上的连结，与在通过缆线或其它电导线连接的情况中相比，不会出现或者至少几乎不出现电感泄漏。由此，通过直接连接可减少整个电路组件的电磁兼容性。有利地，通过该直接连接，可保持包括激励电路的整流回路很小，由此可保持尤其是在激励电路的同样低电感的实施方案中的寄生的电感很小。
12.此外，根据本发明设置的在激励电路和逆变器电路的中间回路电容器之间的直接连接有利地实现，减小中间回路电容器的尺寸和/或附加地、例如作为激励电路的一部分使用的、也称为x电容器的抗干扰电容器的电容，因为，由电路组件整体产生更少的干扰。根据出现的干扰的强度，也可能完全省去抗干扰电容器。此外，通过直接连接以及与此相关地省去用于将激励电路与逆变器电路相连接的缆线线路，可简化电路组件的制造，因为可省去例如提供缆线，拼合缆线接头等的方法步骤。此外，通过省去缆线，也可省去插头和/或插接连接器以及易故障的缆线接头等，从而有利地可提高电路组件的鲁棒性/健壮性。
13.此外，激励电路到逆变器电路上的低电感的连结实现了在逆变器电路和/或激励电路运行时更高的切换速度。由此，可提高电路组件的效率，例如在电路组件用于使机动车中的牵引电机运行时，这可引起提高在机动车电运行时的续航里程。
14.此外，通过直接连接，也实现了整个电路组件的尽可能紧凑的结构，这尤其是简化了其在机动车中的布置方案。使用中间回路电容器的接头将激励电路联接到逆变器电路上实现了，在不必改变已经存在的逆变器电路结构的情况下将激励电路连结到逆变器电路上。这为降低研发和制造成本做出贡献。
15.中间回路电容器通常布置在逆变器电路的直流电压侧上。中间回路电容器例如分别与例如构造成脉冲逆变器的三相的逆变器电路的同样并联的半桥并联。为此，中间回路电容器尤其是具有多个分别构造成伸出的联接压板的接头，中间回路电容器通过该接头与逆变器电路的其它组件相连接。尤其是可规定，中间回路电容器具有多个接头，其中，激励电路与中间回路电容器的至少两个接头直接连接。以这种方式，整个整流回路，也就是说激励电路在中间回路电容器上的以及由此必要时也在与逆变器电路的直流侧相连接的能量源上的连结可通过直接连接闭合。于是，通过至少两接头，可将联接在逆变器电路的直流侧上的能量源、尤其是高压电池的不仅dc+电势而且dc-电势传输给激励电路，并且由激励电路作为输入电压使用。
16.对于直接连接，根据本发明可规定，直接连接包括在中间回路电容器的至少一个
接头和第二载体元件和/或第二载体元件的至少一个连接区段之间的、至少一个形锁合的和/或力锁合的和/或材料接合的连接。第二载体元件可具有尤其是实施成导电的连接区段，以便实现在激励电路和中间回路电容器的至少一个接头之间的电连接。通过中间回路电容器与第二载体元件和/或第二载体元件的至少一个连接区段的至少一个接头的直接连接，可尤其是由在逆变器电路的直流侧上出现的直流电压供给激励电路。
17.在本发明的一种优选的设计方案中可规定，直接连接包括至少一个螺纹连接，过盈配合连接，钎焊连接，焊接连接和/或铆接连接。也可组合地存在以上所述的连接形式中的多个。例如，直接连接也可包括焊接的或钎焊的螺纹连接或铆接连接。也可行的是，直接连接包括多个螺纹连接和/或多个铆接连接和/或多个过盈配合连接和/或多个钎焊连接和/或多个焊接连接和/或多个铆接连接。
18.在本发明的一种优选的设计方案中可规定，直接连接构造成第二载体元件在中间回路电容器上的至少一个固定点。就此而言，固定点理解成用于机械稳定地且尤其是位置固定地和/或刚性地固定第二载体元件的固定部位。在此，直接连接作为至少一个固定点的构造方案是稳定的固定，该固定实现了第二载体元件相对于中间回路电容器的位置固定的布置方案。中间回路电容器尤其是机械稳定地且位置固定地作为逆变器电路的一部分固定在第一载体元件上，从而通过直接连接作为第二载体元件的固定点的构造方案，也实现了第二载体元件相对于第一载体元件的机械稳定的固定。这具有的优点是，例如在电路组件使用在运动的机动车中时，实现激励电路在逆变器电路上的稳定的固定，并且由此可有利地提高电路组件的稳定性。此外，直接连接作为第二载体元件的至少一个固定点的构造方案实现电路组件的紧凑的整体结构，因为通过直接连接可供给至少一个在没有直接连接时需要的固定点。
19.根据本发明可规定，中间回路电容器具有至少另一接头，并且逆变器电路具有至少一个功率电子模块，其中，至少一个功率电子模块与至少另一接头相连接。尤其是可规定，在所述至少一个接头(激励电路通过直接连接联接在该接头上)上未联接逆变器电路的功率电子模块。优选地，在所述至少一个其接头(激励电路联接在该接头上)上仅仅联接激励电路并且未联接逆变器电路的其它构件。
20.例如可行的是，中间回路电容器分别通过两个接头或分别通过三个接头与逆变器电路的每个功率电子模块相连接。在此，功率电子模块例如可构造成半桥，其中，逆变器电路例如包括三个半桥，以形成三相的脉冲逆变器。中间回路电容器可通过dc+接头以及dc-接头与功率电子模块中的每一个相连接，即通过直流接头与高电势相连接，并且通过直流接头与低电势相连接。
21.为了减小电磁场尤其是可规定，中间回路电容器通过三个接头与功率电子模块中的每一个相连接，从而例如为了形成尽可能对称的线路引导，存在两个dc+接头和布置在两个dc+接头之间的dc-接头。
22.原则上也可行的是，激励电路通过直接连接也与也联接着逆变器电路的功率电子模块的接头相连接。然而，在此可出现中间回路电容器和/或逆变器电路的不对称的负载。使用用于连接激励电路的附加的接头，也就是说使用中间回路电容器的接头(在该接头上未联接功率电子模块且尤其是未联接逆变器电路的其它构件)有利地实现，通过连结的激励电路对称地加载中间回路电容器和/或逆变器电路。
23.根据本发明可规定，激励电路具有至少一个布置在第二载体元件上的功率电子构件，其中，功率电子构件与逆变器电路的至少一个冷却体直接接触。逆变器电路的冷却体尤其是可布置在第一载体元件上。激励电路的功率电子构件例如可为功率电子模块和/或一个或多个可切换的半导体构件。
24.逆变器电路的冷却体例如可与逆变器电路的一个或多个功率电子模块相连接。通过激励电路的功率电子构件与冷却体的直接接触，也实现激励电路的功率电子构件的有效冷却。同时，保持整个电路组件的结构空间需求小，因为激励电路的功率电子构件也可使用逆变器电路的冷却体。激励电路的功率电子构件尤其是可为可切换的半导体构件，该半导体构件例如用于对通过中间回路电容器截获的直流电压进行直流电压转换。
25.根据本发明可规定，激励电路构造成双象限控制器和/或直流电压转换器。激励电路例如可包括两个晶体管和两个单向二极管。可行的是，两个晶体管和/或两个单向二极管实施成激励电路的一个或多个功率电子构件。通过构造成双象限控制器和/或直流电压转换器的激励电路，可转换通过中间回路电容器截获的直流电压，例如与逆变器电路的直流侧相连接的高压蓄能器、例如高压电池的高压直流电压，其中，激励电路的输出电压给出到与逆变器电路的交变电流侧相连接的、他励的电机的转子绕组上。在构造成双象限控制器的激励电路中，激励电路从通过中间回路电容器截获的输入电压中产生脉宽调制的信号，其中，脉宽调制的信号可通过激励电路输出给电机的转子绕组。根据通过转子绕组形成的电感，有利地可省去作为激励电路的组成部分的其它电感，因为实现了由激励电路将脉宽调制的信号直接输出到电机的转子绕组上，由于其电感，转子绕组使信号更平滑。
26.根据本发明可规定，激励电路与电路组件的电机的转子绕组相连接，并且逆变器电路的交变电压侧与电机的至少一个定子绕组相连接，其中电机尤其是为他励的同步电机或者他励的异步电机。尤其是可规定，电机是三相电机，其中，逆变器电路也可实施成尤其是双向运行的、三相的整流器。他励的电机尤其是可具有滑环触点，可通过该滑环触点通过激励电路为转子通电。
27.在本发明的一种优选的设计方案中可规定，逆变器电路是尤其是三相的脉冲逆变器和/或第一载体元件和第二载体元件布置在电路组件的公共的壳体中，和/或第一载体元件和/或第二载体元件分别实施成电路板。第一和/或第二载体元件尤其是可实施成印刷电路板(printed circuit board，pcb)。
28.对于根据本发明的机动车规定，机动车包括根据本发明的电路组件。在此，电路组件尤其是可用于使机动车的牵引电机运行。牵引电机尤其是可为他励的电机，其定子通过逆变器电路并且其转子通过电路组件的激励电路通电。为此，逆变器电路的直流电压侧以及由此激励电路的输入侧也与机动车的牵引蓄能器、尤其是高压蓄能器例如高压电池相连接。在此，例如根据由控制装置获得的或者传输给控制装置的、待调整的电机的工作点，可尤其是通过公共的控制装置实现使逆变器电路和激励电路运行。
29.所有以上参考附图对于根据本发明的电路组件描述的优点和设计方案相应地也适用于根据本发明的机动车。
附图说明
30.从以下描述的实施例中并且根据附图描述本发明的其它优点和设计方案。附图是
示意图，并且其中：
31.图1示出了根据本发明的机动车的侧视图，
32.图2示出了根据本发明的电路组件的实施例的方框图，
33.图3示出了根据本发明的电路组件的实施例的侧视图，
34.图4示出了根据图3的根据本发明的电路组件的实施例的俯视图，以及
35.图5示出了根据本发明的电路组件的激励电路的线路图。
具体实施方式
36.在图1中示出了根据本发明的机动车1的侧视图。机动车1包括电路组件2，电路组件包括逆变器电路3以及激励电路4。接下来参考图2至5详细解释电路组件2的结构。
37.此外，机动车1还包括高压蓄能器5，高压蓄能器实施成高压电池并且与逆变器电路3的中间回路电容器6相连接。由表示机动车1的牵引蓄能器的高压蓄能器5产生的直流电压表示逆变器电路3的输入直流电压，并且通过逆变器电路3转换成用于使电机7运行的三相的交变电压。电机7是他励的同步电机，其定子通过逆变器电路3通电。电机7是机动车1的牵引电机。
38.电路组件2的激励电路4通过直接连接8与逆变器电路3的中间回路电容器6相连接，从而由高压蓄能器5产生的直流电压也表示激励电路4的输入电压。在此，激励电路4实施成双象限控制器和/或直流电压转换器，其中，通过激励电路4将由高压蓄能器5产生的直流电压转换成用于为电机7的转子通电的直流电压，即，用于在他励的电机7中产生转子场。此外，机动车1包括控制装置8，控制装置构造成用于使电路组件2运行。
39.在图2中，示出了根据本发明的电路组件2的实施例的方框图。如以上参考图1解释的那样，电路组件2包括逆变器电路3，激励电路4，高压蓄能器5以及电机7。逆变器电路3构造成三相的脉冲逆变器。激励电路4构造成双象限控制器和/或用于由高压蓄能器5产生的直流电压的直流电压转换的直流电压转换器(在此通过电势dc+和dc-示出)。
40.通过激励电路4为电机7的转子供电，以产生用于使电机7运行的转子场。通过逆变器电路3为电机7的定子通电，以使得电机7能在马达运行中运行。为此，逆变器电路3也在其直流电流侧上与高压蓄能器5相连接。激励电路4通过直接连接8与逆变器电路3相连接，接下来更准确地解释该直接连接。
41.在图3中示出了根据本发明的电路组件2的侧视图。逆变器电路3包括中间回路电容器6以及冷却体10，其中，中间回路电容器6和冷却体10布置在逆变器电路3的第一载体元件11上。激励电路4布置在第二载体元件12上并且包括功率电子构件13。激励电路4通过直接连接8与中间回路电容器6的两个接头14相连接。为此，直接连接8包括两个螺栓连接15，激励电路4利用螺栓连接导电地与中间回路电容器6的分别构造成伸出的联接压板的接头14相连接。在此，例如在接头14中的一个上出现电势dc+，并且在另一接头14上出现电势dc-(如在图2中示出的那样)，其中，激励电路4通过两个螺纹连接件15与中间回路电容器6电连接并且由此与由蓄能器5产生的直流电压相连接。
42.此外，直接连接8构造成第二载体元件12的固定点，从而第二载体元件12机械稳定地固定在中间回路电容器6上并且由此也通过直接连接8机械稳定地固定在载体元件11上。
43.作为两个螺纹连接件15的附加或者备选，直接连接8也可具有在中间回路电容器6
的接头14中的至少一个和第二载体元件12之间的至少一个形锁合的和/或力锁合的和/或材料接合的连接。为此，除了两个螺纹连接件15之外，直接连接8也可包括至少一个过盈配合连接，至少一个钎焊连接，至少一个焊接连接和/或至少一个铆接连接。例如以焊接的螺纹连接或钎焊的铆接连接的形式的不同的连接的组合也是可行的。
44.直接连接8可在接头14和第二载体元件12的连接区段之间实现，其中，连接区段例如具有一个或多个接触区段，第二载体元件12可分别通过接触区段导电地与中间回路电容器6的接头14中的至少一个相连接。
45.第二载体元件12如此相对于第一载体元件11布置，使得激励电路4的功率电子构件13直接与逆变器电路3的冷却体10接触。由此实现，激励电路4的功率电子构件13也可通过逆变器电路3的冷却体10冷却。
46.在图4中以俯视图示出了在图3中示出的侧视图。在此，虚线地示出了相对于观察方向在激励电路4的第二载体元件12的下侧上布置的功率电子构件13。除了与冷却体10直接接触的功率电子构件13，冷却体10同样用于冷却逆变器电路4的功率电子模块16。
47.此外示出了中间回路电容器6中的另外三个接头17、18、19，其中，中间回路电容器6通过接头17、18和19与转换器电路4的功率电子模块16相连接。在此，例如可规定，在接头17和19上出现电压dc+并且在接头18上出现电压dc-(或者反之亦然)。通过使用三个用于将功率模块16联接到中间回路电容器6上的接头17、18、19，可提高电路组件2的电磁兼容性。未示出中间回路电容器6的另外两个接头，中间回路电容器通过这两个接头与高压蓄能器5相连接。
48.在图5中示出了激励电路4的实施例的线路图。在左侧，例如示出了由高压蓄能器5产生的直流电压dc+/dc-，该直流电压表示激励电路4的输入电压，并且例如如以上示出的那样通过包括两个螺纹连接件15的与逆变器电路3的中间回路电容器6的直接连接8截获。此外，激励电路4包括抗干扰电容器20，抗干扰电容器与激励电路4的输入部并联。
49.此外，激励电路4包括两个晶体管t1、t2以及两个单向二极管d1、d2。分别在单向二极管d1、d2中的一个和晶体管t1、t2中的一个之间，激励电路4与电磁电机7的转子绕组(在此通过电感lr和电阻rr示出)相连接。通过激励电路4，将在输入部上出现的直流电压dc+/dc-转换成用于使电机7的转子运行的电压ur。借助于通过晶体管t1、t2的切换产生的脉宽调制，可将激励电路的输入电压dc+/dc-转换成电压ur，该电压在电机7的转子上下降并且相应地给转子通电。
50.通过激励电路4通过直接连接8以低电感的方式连结到逆变器电路3的中间回路电容器6上，有利地实现，构造具有更小的容量以及由此更小的结构尺寸或更小的单件成本的抗干扰电容器20，或者必要时也可省去该抗干扰电容器。此外，直接连接8实现，尤其是通过减小电感泄漏以及更小的整流回路提高电路组件2的电磁兼容性。此外，通过直接连接8实现电路组件2的紧凑的结构形式，这尤其是实现了将逆变器电路3和激励电路4布置在公共的壳体(在此未示出)中。逆变器电路3的第一载体元件11以及激励电路4的第二载体元件12可实施成电路板，尤其是印刷电路板。