(57)【要約】  本発明は、自動車への組込み用電力コンデンサ（１）であって、少なくとも１つの第１のコンデンサ要素（３）及び少なくとも１つの第２のコンデンサ要素（４）を有するコンデンサユニット（２）を持ち、各コンデンサ要素が、巻き上げられかつ金属層を備えた少なくとも２つのプラスチック箔を持ち、これらのプラスチック箔が、互いに向き合う縦辺に金属のない細長い縁範囲を備え、更に接続ユニット（５）及びケース（１２）を持ち、コンデンサ要素（３，４）が接続ユニット（５）により並列に接続されている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
自動車への組込み用電力コンデンサ（１）であって、少なくとも１つの第１のコンデンサ要素（３）及び少なくとも１つの第２のコンデンサ要素（４）を有するコンデンサユニット（２）を持ち、各コンデンサ要素（３，４）が、巻き上げられかつ金属層を備えた少なくとも２つのプラスチック箔を持ち、これらのプラスチック箔が、互いに向き合う縦辺に金属のない細長い縁範囲を備え、更に接続ユニット（５）及びケース（１２）を持っているものにおいて、コンデンサ要素（３，４）が接続ユニット（５）により並列に接続されていることを特徴とする、電力コンデンサ。
【請求項２】
接続ユニット（５）が第１及び第２の接続要素（６，７）を持ち、これらの接続要素（６，７）が異なる電位を持っていることを特徴とする、請求項１に記載の電力コンデンサ。
【請求項３】
各接続要素（６，７）が少なくとも１つの外部端子要素（８）を持っていることを特徴とする、先行する請求項の１つに記載の電力コンデンサ。
【請求項４】
外部端子要素（８）が、僅かな間隔をもって互いに当接し、絶縁物（１６）を介して互いに電気絶縁されるように配置されていることを特徴とする、先行する請求項の１つに記載の電力コンデンサ。
【請求項５】
各接続要素（６，７）がバスバー（９）を持ち、このバスバー（９）を介して外部端子要素（８）がコンデンサユニット（２）と電気的及び機械的に接触可能であることを特徴とする、先行する請求項の１つに記載の電力コンデンサ。
【請求項６】
バスバー（９）が重なり合って設けられ、電気的に互いに絶縁されていることを特徴とする、請求項５に記載の電力コンデンサ。
【請求項７】
各バスバー（９）が、バスバー（９）をコンデンサユニット（２）に電気的及び機械的に結合するため少なくとも１つの第２の端子要素（１０）を持っていることを特徴とする、請求項５又は６に記載の電力コンデンサ。
【請求項８】
第２の端子要素（１０）が、バスバー（９）から打抜かれかつ熱的な公差及び長さの補償部を持つ変形可能な端子要素（１１）であることを特徴とする、請求項８に記載の電力コンデンサ。
【請求項９】
第２の端子要素（１０）がコンデンサ要素（３，４）を接続し、電気接続がコンデンサ要素（３，４）の膨張係数より大きいことを特徴とする、請求項８又は９に記載の電力コンデンサ。
【請求項１０】
ケース（１２）がアルミニウムから製造されており、電力コンデンサ（１）を電力用電子装置に機械的に結合する機械的ケース接続片（１３）を持っていることを特徴とする、先行する請求項の１つに記載の電力コンデンサ。
【請求項１１】
ケース（１２）とコンデンサユニット（２）が、コンデンサユニット（２）の寸法に実質的に一致する寸法を持つ第１のプラスチック殻（１４）により、電気的に互いに絶縁されていることを特徴とする、先行する請求項の１つに記載の電力コンデンサ。
【請求項１２】
電力コンデンサ（１）が少なくとも片側で接続ユニット（５）及び外部端子要素（８）を少なくとも部分的に包囲する第２のプラスチック殻（１５）を持っていることを特徴とする、先行する請求項の１つに記載の電力コンデンサ。
【請求項１３】
両方のプラスチック殻（１４，１５）がポリカーボネートから破壊に対して安全に製造されていることを特徴とする、先行する請求項の１つに記載の電力コンデンサ。
【請求項１４】
第１のプラスチック殻（１４）とコンデンサユニット（２）との間に、少なくとも１つの機械的エネルギ蓄積要素が設けられていることを特徴とする、先行する請求項の１つに記載の電力コンデンサ。
【請求項１５】
機械的エネルギ蓄積要素がばねパッドとして構成されていることを特徴とする、請求項１５に記載の電力コンデンサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  本発明は、自動車への組込み用電力コンデンサであって、少なくとも１つの第１のコンデンサ要素及び少なくとも１つの第２のコンデンサ要素を有するコンデンサユニットを持ち、各コンデンサ要素が、巻き上げられかつ金属層を備えた少なくとも２つのプラスチック箔を持ち、これらのプラスチック箔が、互いに向き合う縦辺に金属のない細長い縁範囲を備えているものに関する。
【背景技術】
【０００２】  このような電力コンデンサは、例えばハイブリッド車両又は電気自動車のような車両にある電子制御装置の部品として使用される。ハイブリッド車両は、２つの駆動システムを持つ車両である。一般にこれは電動機及び内燃機関であり、電子制御装置により調和して動作せしめられる。電子制御装置は、とりわけハイブリッド車両の動力伝達系に組込まれかつ直流電圧を交流電圧に変換して電動機に適当な形でエネルギを供給する変換器から成っている。電力コンデンサは、直流中間回路において、エネルギを一時的に蓄える。急速に変化するエネルギ量の場合にもこの役割を果たすため、電力コンデンサはできるだけ小さいインダクタンスを持っていなければならない。電力コンデンサは、３６ボルト（Ｖ）の低い電圧から数１００ないし数１０００ボルト（Ｖ）の高い電圧まで使用可能である。電力コンデンサは例えば３６ボルト（Ｖ）の動作電圧で動作させることができる。しかしこれは、例えば４５０ボルト（Ｖ）のように著しく高い動作電圧も持つことができる。電動機電流は通常２００〜５００アンペア（Ａ）の範囲にある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】  本発明の課題は、できるだけ小さい構造空間で充分な容量を持つ電力コンデンサを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００４】  本発明によれば、この課題は、請求項１の特徴に記載の電力コンデンサによって解決される。【０００５】  電力コンデンサは、複数のコンデンサ要素なるべく第１のコンデンサ要素及び第２のコンデンサ要素から構成されて例えばそれぞれ１０００μＦの容量を持つコンデンサユニットから成っている。コンデンサ要素は接続ユニットにより並列に接続されている。コンデンサ要素の並列接続によって、直列接続に比べて、小さいコンデンサ直列抵抗が生じる。これは、電力コンデンサを負荷する場合、コンデンサの小さいオーヌ抵抗のため電気的損失を回避する。【０００６】  本発明の好ましい実施形態によれば、各コンデンサ要素が、巻き上げられかつ金属層を備えた少なくとも２つのプラスチック箔を持ち、これらのプラスチック箔が、互いに向き合う縦辺に金属のない細長い縁範囲を備えている。電極はそれぞれ巻線端面で引出され、そこでスクープの溶射法により形成される接触層を設けられている。巻線端面のこの大きい面積の金属溶射は、一方では電極と端子要素との確実な接続を保証する。他方では、プラスチック箔の並列接続はインダクタンスの低下に寄与する。層系列の巻き配置により、最小の空間で大きい容量が実現される。層巻き技法は、更にコンデンサ要素の場所を節約しかつ容易な構成を可能にする。【０００７】  コンデンサ要素を接続しかつ電力コンデンサを自動車の電力用電子装置へ電気接触させる接続ユニットは第１及び第２の接続要素を持ち、これらの接続要素が異なる電位を持っている。各接続要素は少なくとも１つの外部端子要素を持ち、外部端子要素が、僅かな間隔及び異なる電位をもって互いに当接し、特に重なり合い、かつ互いに電気絶縁されている。それにより電力用電子装置への電力コンデンサの低インダクタンス結合が行われる。更に外部端子要素のこの配置は、コンデンサユニットへの構造的に簡単な通電及び低インダクタンス接続を可能にする。【０００８】  外部端子要素及びコンデンサ内部の導体の構成及び配置は、電力コンデンサの望ましくない自己インダクタンスの回避に著しく寄与する。【０００９】  各接続要素はなるべく３つの外部端子要素を持っているので、２つの接続要素の場合全部で６つの外部端子が生じ、異なる電位を持つそれぞれ２つの端子要素が１つの外部端子ユニットを生じる。その結果３つの端子ユニットの間にほぼ対称な電流分配が行われるので、全容量はほぼ同じ部分容量から構成される。【００１０】  電力コンデンサの別の有利な構成は、接続ユニットが互いに機械的及び電気的に分離されている３つの個々の接続ユニットを含んでいることによって生じる。その結果３つの接続ユニットの間に対称な電流分配が行われるので、全容量が同じ部分容量から構成される。これは、電力コンデンサを所望の容量に応じて動作させることができるという利点を持っている。【００１１】  電力コンデンサの最小の自己インダクタンスを得るため、バスバーによるコンデンサ要素の内部接続が行われた。バスバー構造は、電気的に絶縁する保持体上に設けられる２つの金属導体を含み、これらの金属導体が本来のバスバーである。各接続要素がバスバーを持ち、このバスバーを介して外部端子要素がコンデンサユニットと電気的及び機械的に接触可能である。バスバーは重なり合って設けられ、電気的に互いに絶縁されている。バスバーの幾何学的寸法即ちバスバーの幅及び長さは、コンデンサ要素の幾何学的寸法に等しい。【００１２】  バスバーによるコンデンサ要素の内部接続は、有利なように、３つの外部端子ユニットの最小の均一な自己インダクタンスが存在するように構成されている。端子ユニットの自己インダクタンスは、バスバーによる内部接続により約３０％減少される。１つの端子ユニットの範囲と全部で３つの端子ユニットの並列接続の測定の比較は、選ばれた実施形態において、各外部端子要素が約９ナノヘンリ（ｎＨ）を持つことを示している。従って個々の外部端子要素の自己インダクタンスは、コンデンサ要素の自己インダクタンスの程度である。しかし外部端子ユニットの自己インダクタンスは、例えば端子形状が変化される時、例えば端子ユニットの間隔の変化によって、異なる値を持つこともできる。【００１３】  有利なように各バスバーは、バスバーをコンデンサユニットに電気的及び機械的に結合するため、少なくとも１つの第２の端子要素を持っている。有利な構成では、第２の端子要素が、バスバーから打抜かれかつ熱的な公差及び長さの補償部を持つ変形可能な端子要素である。第２の端子要素は、各コンデンサ要素と、例えばろう結合又は溶接接続により接続され、電気接続はコンデンサユニットの膨張係数より大きい。【００１４】  コンデンサユニットは、なるべくアルミニウムから製造されているケース内に設けられている。ケースは、電力コンデンサを車両の電力用電子装置に機械的に結合する機械的ケース接続片を持っている。【００１５】  金属ケースに対してコンデンサユニットを電気絶縁するため、コンデンサユニットが、コンデンサユニットの寸法に実質的に一致する寸法を持つ第１のプラスチック殻内に設けられている。プラスチック殻は、それが１つの側を除いてコンデンサユニットを包囲するように構成されている。コンデンサユニットの沿面距離及び空隙は、なるべく半殻の少なくとも１つの張出す上縁により得られる。電力コンデンサはなるべく第２のプラスチック殻を持っている。第１及び第２のプラスチック殻は、組合わされてコンデンサユニットの完全な包囲を行う。第２のプラスチック殻は、それが少なくとも片側で接続ユニット及び外部端子要素を包囲し、こうして外部の影響に対して保護するように、構成されている。【００１６】  電力コンデンサの接続ユニットが、機械的及び電気的に互いに分離されている３つの個々の接続ユニットを含んでいると、第２のプラスチック殻が３つの第２のプラスチック殻から成り、従って３つの接続ユニットを個々に少なくとも片側でかつ外側端子要素を少なくとも部分的に包囲するように、第２のプラスチック殻が有利に構成されている。【００１７】  プラスチック殻は例えばポリカーボネートから絶縁破壊に対して安全に製造されている。別の有利な構成では、第１のプラスチック殻が折り畳み可能であり、それによりプラスチック殻の場所を節約しかつ確実な輸送が保証される。【００１８】  加熱の際コンデンサユニットの大きい体積膨張は、一方では変形可能な第２の端子要素を必要とし、他方ではプラスチ���ク殻とコンデンサユニットとの間に、機械的エネルギ蓄積要素を必要とする。機械的エネルギ蓄積要素がばねパッドとして構成されているのがよい。ばねパッドは例えば発泡シリコーンから製造されている。有利なようにコンデンサユニットは、全面に取付けられかつプラスチック殻の内側に取付けられているばねパッドを介して、可撓的にかつ振動しないように保持される。その代わりにばねパッドは、プラスチック殻の外側にも取付けることができるので、ばねパッドはケースとプラスチック殻との間にある。コンデンサユニットとケースとを機械的に分離するため、コンデンサユニットと第１のプラスチック殻との間にあって機械的に変形可能なプラスチック挿入片がなるべく用いられる。プラスチック挿入片は、コンデンサユニットの全面にわたって有利に延びている。【００１９】  電力コンデンサは自動車の電力用電子装置に設けることができ、その際電力コンデンサは電力用電子装置の電磁協調性を改善する。【００２０】  電力コンデンサは、有利な構成では、電力コンデンサの長さ及び幅がほぼ２対１の比を持つように、構成されている。例えば電力コンデンサの幅は、２７０ミリメートル（ｍｍ）の長さで約１３０ミリメートル（ｍｍ）である。【００２１】  以下の説明において、本発明の特徴及び詳細が、添付図面に関連して実施例により詳細に説明される。個々の変形例において説明される特徴及び関係は、原則的にすべての実施例に転用可能である。説明をよく理解されるようにするため、図において同じ要素に対して同じ符号が使用される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】  図１には、本発明による電力コンデンサ１が斜視図で示されている。図示しない接続ユニットが、図示しないコンデンサ要素の接続に、また外部端子要素８により、図示しない電力用電子装置への電力コンデンサ１の電気接触に役立つ。ケース１２はなるべくアルミニウムから製造され、電力コンデンサ１を図示しない電力用電子装置に機械的に結合するのに役立つ機械的ケース接続片１３を持っている。第２のプラスチック殻１５は、少なくとも片側で、図示しない接続ユニット及び外部端子８を包囲している。【００２３】  図２には、本発明による電力コンデンサ１が平面図で示されている。特にケース１２の機械的ケース接続片１３がわかる。【００２４】  図３には、本発明による電力コンデンサ１の断面図が示されている。金属のケース１２に対するコンデンサユニット２の電気絶縁のため、コンデンサユニット２の寸法に実質的に一致する幾何学的寸法を持つ第１のプラスチック殻１４内に、コンデンサユニット２が設けられている。プラスチック殻１４は、それが１つの側を除いてコンデンサユニット２を完全に包囲するように、構成されている。プラスチック殻１４とコンデンサユニット２との間には、なるべくばねパッドとして構成される少なくとも１つの機械的エネルギ蓄積ユニット１８が設けられている。有利なようにコンデンサユニット２は、プラスチック殻１４の内側に取付けられる複数のばねパッド１８を介して、可撓的にかつ振動しないように保持されている。コンデンサユニット２とケース１２とを機械的に分離するため、コンデンサユニット２と第１のプラスチック殻１４との間にある機械的に変形可能なプラスチック挿入片１７が役立つ。プラスチック挿入片１７は、有利なようにコンデンサユニット２の全面にわたって延びている。電力コンデンサ１はなるべく第２のプラスチック殻１５を持っている。両方のプラスチック殻１４及び１５は、組合わされて、コンデンサユニット２の完全な包囲を行う。プラスチック殻１５は、それが少なくとも片側で接続ユニット５及び外部端子要素８を包囲し、こうして外部の影響に対して保護するように、構成されている。【００２５】  図４には、本発明による電力コンデンサ１の断面の部分図が示されている。各接続要素５及び６は少なくとも１つの外部端子要素８を持ち、外部端子要素８は、僅かな間隔及び異なる電位をもって互いに当接し、かつ絶縁物１６により互いに電気的に絶縁されている。【００２６】  図５には、本発明による電力コンデンサ１の側面図が示されている。第２のプラスチック殻１５が外部端子要素８を部分的に包囲していることが、特にわかる。２つの外部端子要素８は、プラスチック殻１５による包囲なしに示されている。【００２７】  図６には、本発明による電力コンデンサの接続ユニット５が示されている。接続ユニット５は第１の接続要素６及び第２の接続要素７を持ち、接続要素６と７は異なる電位を持っている。各接続要素６又は７は少なくとも１つの外部端子要素８を持ち、これらの外部端子要素８は僅かな間隔及び異なる電位をもって互いに当接し、かつ互いに電気的に絶縁されている。なるべく各接続要素６又は７は３つの外部端子要素８を持っているので、２つの接続要素６及び７の場合、全部で６つの外部端子要素８が生じ、異なる電位を持つそれぞれ２つの端子要素８が１つの外部端子ユニットを生じる。バスバー９は重なり合って設けられ、かつ電気的に互いに絶縁されている。バスバー９を図６には示してないコンデンサユニットに電気的及び機械的に結合するため、有利なように各バスバー９は少なくとも１つの第２の端子要素１０を持っている。有利な構成では、第２の端子要素１０は、バスバー９から打抜かれて熱的な公差及び長さ補償部を持つ変形可能な端子要素である。第２の端子要素１０は、例えばろう又は溶接結合により、図示しないコンデンサユニット２と接続されている。【００２８】  図６ａには、接続ユニット５の別の構成が示されている。接続ユニット５は、互いに機械的及び電気的に分離された３つの個々の接続ユニット５ａを含んでいる。その結果３つの接続ユニット５ａの間に対称な電流分配が行われるので、全容量は同じ部分容量から構成される。これは、図示しない電力コンデンサ１を所望の容量に応じて動作させることができるという利点を持っている。各接続ユニット５ａはなるべくバスバー９を持ち、これらのバスバー９を介して外部端子要素８が図示しないコンデンサユニット２と電気的及び機械的に接触可能である。【００２９】  図７には、電力コンデンサの概略接続図が示されている。コンデンサユニット２は、例えばそれぞれ１０００μＦの容量を持つ２つの並列接続されたコンデンサ要素３及び４から構成されている。第１のコンデンサ要素３と第２のコンデンサ要素４の並列接続により、直列接続に比べて減少したコンデンサ直列抵抗が生じる。電力コンデンサの最小自己インダクタンスを得るため、バスバー９によるコンデンサ要素３及び４の内部接続が行われている。【００３０】  図７ａには、図６ａによる電力コンデンサの別の構成の概略接続図が示されている。今や電力コンデンサは、３つの個々の電力コンデンサであるかのようにみなすことができる。３つの接続ユニット５ａ及びバスバー９によりコンデンサユニットが接続される。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】  本発明による電力コンデンサを斜視図で示す。
【図２】  本発明による電力コンデンサの平面図を示す。
【図３】  本発明による電力コンデンサの断面図を示す。
【図４】  本発明による電力コンデンサの一部の断面図を示す。
【図５】  本発明による電力コンデンサの側面図を示す。
【図６】  本発明による電力コンデンサの接続ユニットを示す。
【図６ａ】  接続ユニットの別の構成を示す。
【図７】  本発明による電力コンデンサの接続図を示す。
【図７ａ】  図６ａによる接続ユニットの別の構成の接続図を示す。
【符号の説明】
【００３２】  １        電力コンデンサ
２        コンデンサユニット
３        第１のコンデンサ要素
４        第２のコンデンサ要素
５        接続ユニット
５ａ      個々の接続ユニット
６        第１の接続要素
７        第２の接続要素
８        外部端子要素
９        バスバー
１０      第２の端子要素
１１      端子要素
１２      ケース
１３      ケース接続片
１４      第１のプラスチック殻
１５      第２のプラスチック殻
１６      絶縁物
１７      プラスチック挿入片
１８      ばねパッド
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図６ａ】
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【図７】
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【図７ａ】
2008537361.tif 000011
【国際調査報告】
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2008537361.tif 000013
2008537361.tif 000014
2008537361.tif 000015
2008537361.tif 000016
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