CN105564349A - 模块化电气装置、及包括这种电气装置的电气*** - Google Patents

Abstract

电气装置(114)包括：主模块(116)；辅助模块(118)，该辅助模块被电连接到主模块(116)；至少一个将辅助模块(118)附接到主模块(116)上以阻止辅助模块(118)脱离主模块(116)的附接件，所述附接件允许辅助模块(118)沿前-后方向(Av-Ar)在接近和远离主模块(116)的位置之间相对主模块(116)移动。

Description

模块化电气装置、及包括这种电气装置的电气***

技术领域

本发明涉及电气***、尤其是用于***设在电池和机动车辆电动机之间的电气***的领域。

背景技术

已知使用具有被称为模块的、每个都用于在相互之间电气连接的同时实施预设功能的部分的电气装置。

一般需要将电气装置的每个模块固定在冷板上以排走由该模块散发的热量。

然而，由于该模块化构造，会出现大间隙，使得在将模块固定在形成用于该第一模块的支承件的冷板部分上时，另一模块没有正确地与形成用于该另一模块的另一冷板部分接触地布置。由此，当固定另一模块时，电气装置的箱体变形，且应力被施加在箱体包含的元件上，并且如有必要尤其是施加在箱体包含的电子卡上。另外，与冷板的接触可能是不完美，使得不良地排走热量。

本发明的目的在于至少部分地改善前述问题。

发明内容

为此，提出一种电气装置，其包括：

-主模块，该主模块用于被固定在第一支承件上，

-辅助模块，该辅助模块被电气连接到主模块且用于被固定在第二支承件上，

-至少一个将辅助模块附接到主模块以阻止辅助模块脱离主模块的附接件，所述附接件允许辅助模块沿前-后方向相对主模块在接近和远离主模块的位置之间移动。

借助于本发明，能够调节辅助模块相对主模块的位置，使得两个模块能够被正确地与其各自的支承件相接触地布置。由此，电气装置上的应力被减够被正确地与其各自的支承件相接触地布置。由此，电气装置上的应力被减小且电气装置的使用寿命被改善。另外，模块与其各自的支承件的接触被改善，使得在支承件为冷板部分时能够获得更好的热传导。

可选地，移动行程为至少0.5mm。

还可选地，移动行程为至多10mm。

还可选地，主模块具有称为主后表面的用于抵着冷板的形成第一支承件的部分地贴紧的后表面，辅助模块具有称为辅助后表面的用于抵着冷板的形成第二支承件的另一部分地贴紧的后表面，并且在辅助模块处于接近和远离主模块的位置的中途处的中间位置上时，辅助后表面在主后表面的后方延伸。

还可选地，在辅助模块处于中间位置上时，辅助后表面在主后表面的后方延伸的距离包括在5mm和20mm之间。

还可选地，主模块包括箱体，在箱体中设置有空气输入开口，并且电气装置还包括用于将主模块和辅助模块固定到其各自的支承件上的螺钉，这些螺钉具有比空气输入开口大的头部。

还可选地，主模块用于基于电池供应的电力向电动机的各相供应称为驱动电力的电力，且辅助模块用于基于由电池供应的电力向电动机转子供应称为磁励电力的电力。

还可选地，主模块包括主箱体，辅助模块包括辅助箱体，且附接件被主箱体和辅助箱体承载，以将辅助箱体附接到主箱体。

特别地，附接件允许辅助模块相对于主模块仅沿前-后方向在接近和远离主模块的位置之间移动。由此，主模块和辅助模块之间的移动被沿所述前-后方向约束。特别地，所述前-后方向为直线方向。

还提出一种电气***，其包括：

-符合本发明的电气装置，

-具有凹进支座和在凹进支座前方延伸的凸出支座的冷板，两个支座通过台阶相连接，

并且其中主模块被固定在形成第一支承件的凸出支座上，且其中辅助模块被固定在形成第二支承件的凹进支座上。

可选地，台阶在前-后方向上呈现的高度被包括在5mm和20mm之间。

还可选地，所述电气***包括用于使冷却液在凸出支座下方循环的冷却***。

附图说明

现在将参照如下附图，仅示例性地描述本发明的一个实施例。

图1为符合本发明的电气***的简化视图。

图2为图1的电气***的电气装置的功能性视图。

图3、4和5为图2的电气装置的三维视图。

图6为图2的装置的三维分解视图。

参考标号清单

电气***100

冷板102

凹进支座104

凸出支座106

台阶108

冷却***110

冷却液112

电气装置114

主模块116

辅助模块118

主后表面120

辅助后表面122

电动机202

电池204

驱动控制部分206

驱动操纵部分208

驱动电转换器210

磁励操纵部分212

磁励电转换器214

主箱体302

主箱体的主体304

主箱体的盖体306

辅助箱体308

附接件310

插槽312

舌片314

自由端316

辅助固定件318

外部连接器402

主输入端子404

前开口406

辅助输入端子408

输入电互连件410

磁励输出电缆412

主固定件414

磁励输出端子502

驱动输出端子504

井505

空气输入开口506

电功率模块602

基板604

箱体606

电磁屏蔽件608

电磁绝缘片610

第一电子卡612

第二电子卡614

第三电子卡616

第四电子卡618

柔性连接件620

具体实施方式

将参照图1到6来描述一种尤其用于将机动车辆电池连接到该机动车辆的电动机的电气***。以下将用总参考标号100来指示电气***。另外，将参照包括三个方向的标准正交坐标系来描述电气***100的元件，这三个方向为：低-高B-H，右-左D-G和前-后Av-Ar。

参照图1，电气***100首先包括大致在由低-高B-H方向和右-左D-G方向定义的平面中延伸的冷板102。冷板102具有凹进支座104和在凹进支座104前方延伸的凸出支座106。两个支座104、106通过在前-后Av-A方向上具有包括在5mm和20mm之间的高度的台阶108相连接。

电气***100还包括用于使由两个箭头112表示的冷却液在凸出支座106下方循环的冷却***110。相反地，在凹进支座104下方未设置有任何冷却液循环。

由此，借助于台阶108和支座104、106，冷板102在凹进支座104下方的厚度比在凸出支座106下方更小。这允许节省凹进支座104对面的空间，以及节省用于制造冷板102的材料，同时留出足够用于冷却***110的冷板厚度。

电气***100还包括被固定在冷板102上的电气装置114。

更确切地，电气装置114包括主模块116和附接在主模块116上的辅助模块118。辅助模块118自主模块116的较高部分向主模块116的后方伸出。主模块116在辅助模块118下方具有称为主后表面120的被抵着凸出支座106地贴紧和固定的后表面。辅助模块118同样具有称为辅助后表面122的被抵着凹进支座104地贴紧和固定的后表面。

辅助模块118用于能够至少沿前-后Av-Ar方向在接近主模块116和远离主模块116的位置之间移动。辅助模块118的移动行程、即辅助模块118能够相对主模块116沿前-后Av-Ar方向移动的距离优选地包括在0.5mm和10mm之间。

而且，当辅助模块118处于接近和远离主模块116的中途的中间位置上时，辅助后表面122例如在主后表面120的后方延伸的距离包括在5mm和20mm之间。

优选地，辅助后表面122在辅助模块118的整个移动行程上都在主后表面120的后方延伸。

由此，辅助后表面122在主后表面120后方延伸的事实允许将电气装置114固定在如冷板102的、具有连接两个支座的台阶的冷板上。

现在将参照图2功能性地描述主模块116和辅助模块118。

主模块116用于基于由机动车辆电池204提供的电力向该机动车辆的电动机202的各相(未示出)提供称为驱动电力的电力。由此被供电的各相用于驱动电动机202的转子(未示出)转动。

由此，主模块116包括称为驱动控制部分206的用于基于例如从机动车辆计算器(未示出)接收的信息来提供控制信号的第一部分。控制信号例如表示机动车辆所期望的电动机扭矩。

主模块116还包括称为驱动操纵部分208的用于基于从驱动控制部分206接收的控制信号来提供操纵信号的第二部分。驱动操纵部分208在英文中通常被称为“driver”。

主模块116还包括称为驱动电转换器210的用于将电池204提供的电力转换成驱动电力的第一电转换器。在所描述的示例中，驱动电转换器210为用于将由电池204提供的直流电压转换成用于电机202的各相的三相交流电流的第一电转换器。为此，驱动电转换器210包括由从驱动操纵部分208接收的操纵信号操纵的受控开关(未示出)，如IGBT。例如，驱动电转换器210包括六个受控开关。

辅助模块118用于基于由电池204提供的电力向电动机202的转子提供称为励磁电力的电力。励磁电力用于激励转子以使其极化，以使得转子能够被电动机202的各相驱动。

由此，辅助模块118首先包括称为励磁操纵部分212的用于根据例如从机动车辆计算器接收的信息来提供操纵信号的部分。

辅助模块118还包括称为励磁电转换器214的用于将由电池204提供的电力转换成用于电动机202转子的电力的电转换器。在所描述的示例中，励磁电转换器214用于将由电池204提供的通常大约为400V的直流电压转换成值通常可达到16A的用于转子的直流电流。为此，励磁电转换器214包括由从励磁操纵部分212接收的操纵信号操纵的受控开关(未示出)，如IGBT。励磁电转换器214包括例如两个受控开关。

参照图3，主模块116包括主箱体302，主箱体302包括限定围绕前-后Av-Ar方向的侧壁的主体304和用于覆盖主体304以向前方闭合主箱体302的盖体306。

辅助模块118包括限定围绕前-后Av-Ar方向的侧壁的辅助箱体308。

另外，电气装置114包括将辅助模块118附接到主模块116上以阻止辅助模块118脱离主模块116的附接件310。附接件310允许前述的辅助模块118相对主模块116在接近和远离主模块116的位置之间的移动。

在所描述的示例中，附接件310用于将辅助模块118夹在主模块116上。更确切地，每个附接件310都包括由辅助箱体308限定的插槽312和由主箱体302承载且***在插槽312中的舌片314。舌片314用于在插槽312中滑动，以允许所述移动。舌片314还具有超出插槽312的自由端316。自由端316比插槽312宽，以阻止舌片314退出插槽312，并由此阻止辅助模块118脱离主模块116。另外，自由端316被斜切以允许舌片314插在插槽312中。

另外，辅助模块118包括称为辅助固定件318的用于将辅助模块118固定在冷板102的凹进支座104上的固定件。在所描述的示例中，辅助固定件318每个都包括在前-后Av-Ar方向上延伸的螺杆通道。

参照图4，电气装置114的主模块116在前部包括延伸穿过盖体306的外部连接器402，信息传送线缆用于与这些外部连接器相连接，以向主模块116的驱动控制部分206和辅助模块的励磁操纵部分212提供信息。

电气装置114的主模块116还在主箱体302中包括用于通过电缆被连接到电池204的主输入端子404。

通过被设置在盖体306中的前开口406可达到主输入端子404。前开口406还用于允许热气离开到主箱体302之外。

为了连接到电池204，辅助模块118还包括辅助输入端子408。

电气装置114还包括称为输入电互连件410的在允许辅助模块118相对主模块116的移动的同时将主输入端子404连接到辅助输入端子408的柔性电互连件。在所描述的示例中，输入电互连件410包括每个都将一个主输入端子404连接到一个辅助输入端子408的柔性舌片。

电气装置114还包括称为磁励输出电缆412的至少部分地在主箱体302的外部延伸且用于自辅助模块118向位于主模块116底部的磁励输出端子(在图4中不可见)传送磁励电力的电缆。这些磁励输出端子将在下面更详细地描述。

主模块116还包括称为主固定件414的用于将主模块116固定在冷板102的凸出支座106上的固定件。在所描述的示例中，主固定件414每个都包括在前-后Av-Ar方向上延伸的螺杆通道。

参照图5，主模块116在底部包括称为磁励输出端子502的第一输出端子，电缆412连接到这些第一输出端子，使得磁励输出端子502供应用于电动机202的转子的磁励电力。

主模块116还包括称为驱动输出端子504的用于供应用于电动机202的各相的驱动电力的第二输出端子。

另外，主箱体302的主体304的内壁限定将前开口406连接到主输入端子404的井505，主输入端子404被布置在井505的底部。空气通道开口(未示出)被设置在井505中。

另外，空气输入开口506被设置在主箱体302的主体304的底部，并尤其是设置为低于前开口406。由此，新鲜空气可经由空气输入开口506进入，捕获主模块116中的热量并在主模块116中上升，以穿过设置在井505中的开口而进入井505，并经由前开口406离开主箱体302。

参照图6，主模块116的驱动电转换器210包括电功率模块602。电功率模块602包括在前部被其中有受控开关的箱体606覆盖的基板604。基板604用于抵着冷板102的凸出支座106地贴紧并由此限定主模块116的主后表面120。基板604构成电功率模块602的接地件，以及允许由电功率模块602生成的热量向冷板102的方向散发的热传导器。

主模块116还包括在前部覆盖电功率模块602的电磁屏蔽件608。

主模块116还包括在前部覆盖电磁屏蔽件608的电磁绝缘片610。

主模块116的驱动操纵部分208还包括在电磁绝缘片610前方延伸的第一电子卡612。

借助于电磁绝缘片610，减小了第一电子卡612与电功率模块602之间的电磁干扰。

主模块116的驱动控制部分206还包括在第一电子卡612前方延伸的第二电子卡614。

例如通过螺钉将元件602，608，610，612和614布置在主箱体302中并固定在其上。

另外，辅助模块118的磁励电转换器214包括用于被抵着冷板102的凹进支座104地贴紧的第三电子卡616。由此，第三电子卡616限定辅助模块118的辅助后表面122。

辅助模块118的磁励操纵部分212包括在第三电子卡616的前方延伸的第四电子卡618。

例如通过螺钉将第三和第四电子卡616，618布置在辅助箱体308中并固定在其上。

电气装置114还包括柔性连接件620，尽管辅助模块118相对主模块116的移动，该柔性连接件620仍将第二电子卡614连接到第四电子卡618上。柔性连接件620包括例如平面天线。

现在将描述电气***100的组装和运作。

首先，电气装置114被提供为安装有主模块116和辅助模块118并且辅助模块118通过附接件310附接在主模块上。

电子装置114然后被布置为抵着冷板102，且主模块116抵着凸出支座106贴紧。

由于电气装置114的制造固有的间隙，辅助模块118的辅助后表面122可能会相对冷板102的凹进支座104错开。然而，借助于附接件310所准许的移动，辅助模块118相对主模块116移动，以使辅助后表面122抵着凹进支座104地贴紧。

固定螺钉然后***在主固定件414和辅助固定件318中且被螺固在冷板102中，以固定电气装置114。优选地，固定螺钉具有直径大于空气输入开口506以避免头部由于疏忽通过这些开口进入主箱体302中的头部。

当电气装置114运行时，电功率模块602散发很多热量，这些热量借助于冷却***110在凸出支座106下方的存在而被排走。

冷却***110还顺带冷却凹进支座104，以使少于由主模块116生成的热量的由辅助模块118生成的热量能够通过冷板102的凹进支座104排走。

而且，新鲜空气通过空气输入开口506进入主箱体302并通过前开口406于更高处以被加热的状态离开。

正如阅读前面描述后所显而易见的，根据本发明的电气装置具有多个优点。首先，其能够被固定在具有台阶的冷板上。另一优点在于能够补偿电气装置的制造间隙，以能够使主模块和辅助模块抵着冷板贴紧。

本发明不限于前面描述的实施方式，而是相反地由接下来的权利要求限定。事实上，对于本领域技术人员明显之处在于可对其作出改动。

另外，权利要求中所使用的术语不应理解为限于前面描述的实施方式的元件，而是相反地应理解为涵盖所有本领域技术人员基于其一般认识所能推导出的等同元件。

Claims (11)

1.一种电气装置(114)，其包括：

-主模块(116)，该主模块用于被固定在第一支承件(120)上，

-辅助模块(118)，该辅助模块被电连接到所述主模块(116)且用于被固定在第二支承件(122)上，

-至少一个将所述辅助模块(118)附接到所述主模块(116)上以阻止所述辅助模块(118)脱离所述主模块(116)的附接件(310)，所述附接件(310)允许所述辅助模块(118)沿前-后方向(Av-Ar)在接近和远离所述主模块(116)的位置之间相对所述主模块(116)移动。

2.根据权利要求1所述的电气装置(114)，其中所述移动行程为至少0.5mm。

3.根据权利要求1或2所述的电气装置(114)，其中所述移动行程为至多10mm。

4.根据权利要求1到3其中任意一项所述的电气装置(114)，其中所述主模块(116)具有称为主后表面(120)的用于抵着冷板(102)的形成第一支承件的部分(120)地贴紧的后表面，其中所述辅助模块(118)具有称为辅助后表面(122)的用于抵着所述冷板(102)的形成第二支承件的另一部分(122)地贴紧的后表面，以及其中所述辅助后表面(122)在所述辅助模块(118)的整个移动行程上在所述主后表面(120)的后方延伸。

5.根据权利要求4所述的电气装置(114)，其中，在所述辅助模块(118)处于接近和远离所述主模块(116)的位置的中途的中间位置上时，所述辅助后表面(122)在所述主后表面(120)的后方的延伸距离包括在5mm和20mm之间。

6.根据权利要求1到5其中任意一项所述的电气装置，其中，所述主模块(116)包括箱体(302)，该箱体中设置有空气输入开口(506)，并且所述箱体还包括用于将所述主模块(116)和所述辅助模块(118)固定到其各自的支承件上的螺钉，所述螺钉具有比所述空气输入开口(506)大的头部。

7.根据权利要求1到6其中任意一项所述的电气装置(114)，其中所述主模块(116)用于基于由电池(204)供应的电力向电动机(202)的各相供应称为驱动电力的电力，并且其中所述辅助模块(118)用于基于由所述电池(204)供应的电力向所述电动机(202)的转子供应称为磁励电力的电力。

8.根据权利要求1到7其中任意一项所述的电气装置(114)，其中所述主模块(116)包括主箱体(302)，所述辅助模块(118)包括辅助箱体(308)，并且其中所述附接件(310)由所述主箱体(302)和所述辅助箱体(308)承载，以将所述辅助箱体(308)附接到所述主箱体(302)上。

9.一种电气***(100)，其包括：

-根据权利要求1到8其中任意一项所述的电气装置(114)，

-具有凹进支座(104)和在所述凹进支座(104)前方延伸的凸出支座(106)的冷板(102)，所述两个支座(104、106)通过台阶(108)相连接，

其中所述主模块(116)被固定在形成所述第一支承件的凸出支座(106)上，且其中所述辅助模块(118)被固定在形成所述第二支承件的凹进支座(104)上。

10.根据权利要求9所述的电气***(100)，其中所述台阶(108)在所述前-后方向(Av-Ar)上具有包括在5mm和20mm之间的高度。

11.根据权利要求9或10所述的电气***(100)，其包括用于使冷却液在所述凸出支座(106)下方循环的冷却***(110)。