CN106465560B - 模块化构建的电气设备 - Google Patents

Abstract

本发明描述了一种模块化构建的电气设备，其具有电气的功率模块和用于电气地控制所述功率模块的电气的控制模块，其中所述功率模块和所述控制模块具有相互连接的或者能够相互连接的壳体，所述壳体具有由金属和塑料制成的外部的壳体表面，其中所述控制模块的壳体构造为由塑料制成的空心体，该空心体具有敞开的侧面，该侧面通过金属板封闭，其中所述功率模块的壳体构造为由金属制成的空心体，该空心体具有敞开的侧面，并且其中在所述控制模块的壳体和所述功率模块的壳体接合之后，布置在所述控制模块上的金属板封闭所述功率模块的壳体的敞开的侧面。

Description

模块化构建的电气设备

技术领域

本发明涉及一种模块化构建的电气设备，其具有电气的功率模块和用于电气地控制该功率模块的电气的控制模块，其中，所述功率模块和控制模块具有相互连接的或者能相互连接的壳体，所述壳体具有由金属和塑料制成的外部的壳体表面。

背景技术

模块化构建的电气设备对于多种应用情况来说是适合的并且是有利的。在此，设备由多个单独制造的设备组件(模块)组装而成。模块化构建的其中一个优点在于，各个设备组件能够以多个变型方案设计，这些设备组件接着能不同类型地相互组合。

同样有利的是，电气设备能够划分成能相应地良好地屏蔽干扰因素的单独的结构单元，所述电气设备带有具有明显不同的电学特性的组件(例如高频部件和低频部件或者功率部件和控制部件)，这些组件会相互干扰影响。

由德国实用新型文献DE 20 2005 014 761 U1已知一种模块化构建的、用于电池的电气的充电设备，该充电设备具有至少一个功率模块，所述功率模块能与其它功率模块或者与另外的充电设备组件连接。不过，对于具体的结构上的构造方式来说由该文献仅得知少量细节。

功率模块通常处理和切换相对较高的电流强度和/或功率，其中，可能产生功率大的和宽频的干扰脉冲。

反之，对于控制模块来说典型的是相对低的电压和电流强度以及高的切换频率和相对复杂地构建的电路。来自功率模块的干扰脉冲可以在这样的控制模块中混入妨碍控制模块的功能的电压。干扰脉冲的传输和混入可以通过使用金属壳体阻止。不过，将电气设备的所有模块完全封装在封闭的金属壳体中导致构建的花费相当高并且相当困难。

由文献DE 101 62 600 A1已知一种用于电气设备的壳体装置，该壳体装置具有两个相互连接的壳体部件，其中一个壳体部件由塑料制成并且另一个壳体部件由金属制成。在所述壳体部件之间夹紧一个电路板，该电路板具有金属化的表面。该金属化的表面与金属的壳体部件一起构造为法拉第笼，该法拉第笼为设置在其内部的结构元件屏蔽外部的辐射干扰。在这样形成的封闭的金属壳体内部设置对辐射干扰敏感的构件。功率部件放置在电路板的另一侧上，该侧被塑料壳体包围。干扰脉冲穿过功率构件的可能的辐射不是该文献的主题。

由塑料制成的壳体侧面能够增大设备壳体的体积，而在此不会过分提高设备的重量。因此，所描述的壳体装置具有由不同的材料制成的壳体部件，但是在功能单元方面未示出模块化的结构，因为所有的电气构件都布置在由两个壳体部件保持的印刷电路板上。

发明内容

本发明的任务在于，提供一种模块化构建的设备，该模块化构建的设备的特征在于良好的电磁兼容性和相对较低的重量，并且该设备具有相对简单并且成本低廉的结构。

按照本发明，该任务通过如下方式解决，即，控制模块的壳体构造为由塑料制成的空心体，该空心体具有敞开的侧面，该侧面由金属板封闭，功率模块的壳体构造为由金属制成的空心体，该空心体具有敞开的侧面，并且在控制模块的壳体和功率模块的壳体接合之后，布置在控制模块上的金属板封闭功率模块的壳体的敞开的侧面。

按照本发明地构造的电气设备具有功率模块和控制模块作为可区分的模块组件，其中，控制模块的构件布置在塑料壳体中，该塑料壳体由金属板封闭。控制模块的通常高度复杂的电路组件通过封闭的壳体已经在装配阶段中良好地得到保护以免受环境的影响。

从属于功率模块的结构元件装配在构造为金属的空心体的壳体中并且相互电气连接。功率模块的壳体侧面在装配结构元件之后首先保持敞开。只有在功率模块与控制模块接合时，功率模块的敞开的壳体侧面才通过布置在控制模块的壳体上的金属板封闭。在此，金属板的形状和大小优选恰好如此大地进行选择，从而使得金属板在接合到功率模块上时齐平地封闭功率模块的敞开的壳体侧面。

附图说明

本发明的两个实施例在附图中粗略地示出并且以下借助于附图更详细地进行阐述。图1和图2分别示出模块化构建的设备的一构造方式。图3将控制模块作为单独部件示出。

具体实施方式

图1示出了按照本发明的模块化构建的设备10a的第一实施例。设备10a包括功率模块1a和控制模块2，它们的壳体3a、4通过多个螺纹连接部9相互固定。与功率模块1a的壳体3a不同，控制模块2的壳体4透明地示出，从而可以看到布置在控制模块壳体4内部的印刷电路板15连同(在这里未详细说明的)电子结构元件16，两者共同构造为控制电子器件11。

控制电子器件11用于电气地控制安装到功率模块壳体3a中的功率电子器件，该功率电子器件在附图中未被绘出。在控制模块2和功率模块1a之间的电连接通过在图3中示出的插塞连接器7进行，该插塞连接器布置在控制模块2的下侧面上。功率模块1a可以通过安装在功率模块壳体3a的外侧上的接头插塞器5与其周围的电气设施连接。

此外，控制电子器件11与布置在控制模块壳体4上的接口接头6的触点元件电连接。控制电子器件11可以通过接口接头6与环境交换信号或者数据，和/或由外部供给电压。

在功率模块1a的壳体和控制模块2的壳体3a、4之间的机械的连接部倾斜于功率模块1a的底面17延伸。为了实现设备10a的在整体上大致方形的结构，控制模块壳体4具有大致楔形的纵向轮廓。该几何造型能实现：在控制模块2的侧面上提供用于安装接口接头6的足够空间并且在此同时使控制模块壳体4的体积保持相对较小。

此外，控制模块壳体4的楔形的结构形式有利于印刷电路板15的简单的装配，更确切地说特别是当接口接头6的触点直接连接在印刷电路板15上时。在此，控制模块壳体4的较低的后壁使得将印刷电路板15推入到控制模块壳体4中更容易。

因此，控制模块2的这种的楔形的构造方式是有利的，但是对于本发明的实施方式来说当然不是强制规定。

如已经提到的那样，功率模块壳体3a包含在这里未被绘出的功率电子器件。该电子器件除了功率半导体之外也可以具有扼流圈(Drossel)、变压器或者类似的构件，以及用于导出这些组件的电损耗热量的冷却体。这些构件的尺寸主要取决于转换的有效功率以及损耗功率，从而功率模块的预先规定的功率转换共同确定功率模块壳体3a的尺寸。

与此相应地，图2示出了另一个模块化构建的电气设备10b，该电气设备设计用于更高的功率转换并且因此具有与在图1中绘出的设备10a相比更大的功率模块壳体3b。

对于两个在图1和图2中示出的功率模块1a和1b来说，有利地可以分别使用相同地构造的控制模块2。由此，电气设备10a、10b对于不同的功率转换的匹配相应地仅涉及功率模块1a、1b的构造，而控制模块2的构造可以保持不变。于是，控制模块2能够以一致的构造方式以较大的件数特别成本低廉地制造。

在相同地构造的控制模块2和大小不同的功率模块1a、1b之间的一致的机械连接以简单的方式通过如下方式实现，即，功率模块1a、1b的壳体3a、3b仅在它们沿竖直方向的尺寸方面不同，从而设备10a和10b的整个结构除了不同的结构高度之外在外观上是相同的。

图3示出了单独示出的控制模块2的下侧面。这里可看到金属板8，多个螺栓12的端部区段由该金属板伸出。引导螺栓12相应地穿过在控制模块壳体4上的旋紧搭板14并且之后穿过在金属板8中的穿孔。在组装电气设备10a或者10b时，螺栓12的端部区段旋入到在功率模块壳体3a或者3b上成型的螺栓套筒13中。在接合到功率模块壳体3a、3b上之前，金属板8已经可以预装配在控制模块壳体4上，例如通过在图中未示出的夹子连接部(Klipsverbindung)预装配在控制模块壳体上。

在旋紧在一起之后建立了在图1或者图2中示出的装配状态。控制模块2和所使用的功率模块1a、1b通过(在需要时也能再次脱开的)螺纹连接部9相互固定地连接。金属板8现在精确地处于控制模块2和功率模块1a、1b之间，并且因此防辐射干扰地封闭两个模块壳体3a或3b、4的开口。

在此，特别有利的是，功率模块1a、1b的构件现在完全被金属面包围，由此实现了功率模块1a、1b的所有构件的防辐射干扰的封装(Einkapselung)。对此的例外仅仅是在插塞连接器7的部位处的很小的区域，该区域对于建立在控制模块2和功率模块1a、1b之间的电连接来说是必需的。为此，插塞连接器7在壳体3a或3b、4的接合之前与在功率模块1a、1b上互补地构造的对应插塞连接器或者与相应地成型的插塞耦联器插接在一起。通过插塞连接器7的适当地被屏蔽的实施方式也可以使在模块1a、1b、2之间的插塞连接器上的辐射干扰射入

保持得非常小。

在所述实施例中示出的电气设备10a、10b例如可以构造为充电设备，该充电设备在电驱动的车辆的车载板(Bord)上使用。

附图标记列表：

1a、1b 功率模块

2 控制模块

3a、3b 功率模块壳体

4 控制模块壳体

3a、3b、4 壳体(接合在一起)

5 接头插塞器

6 接口接头

7 插塞连接器

8 金属板

9 螺纹连接部

10a、10b 设备

11 控制电子器件

12 螺栓

13 螺栓套筒

14 旋紧搭板

15 印刷电路板

16 结构元件

17 底面

Claims (4)

1.一种模块化构建的电气设备(10a、10b)，

其具有电气的功率模块(1a、1b)和用于电气地控制所述功率模块(1a、1b)的电气的控制模块(2)，

其中，所述功率模块(1a、1b)和所述控制模块(2)具有相互连接的或者能够相互连接的壳体(3a、3b、4)，

所述壳体具有由金属和塑料制成的外部的壳体表面，

其中所述控制模块(2)的壳体(4)构造为由塑料制成的空心体，该空心体具有敞开的侧面，该侧面通过金属板(8)封闭，

其中所述功率模块(1a、1b)的壳体(3a、3b)构造为由金属制成的空心体，该空心体具有敞开的侧面，并且

其中在所述控制模块(2)的壳体和所述功率模块(1a、1b)的壳体(4、3a、3b)接合之后，布置在所述控制模块(2)上的金属板(8)封闭所述功率模块(1a、1b)的壳体(3a、3b)的敞开的侧面，

其中所述控制模块(2)完全位于所述控制模块(2)的壳体(4)中，而不位于所述功率模块(1a、1b)的壳体(3a、3b)中，

其中所述设备(10a、10b)是电气的充电设备。

2.根据权利要求1所述的电气设备，其特征在于，引导电气的插塞连接器(7)穿过所述金属板(8)。

3.根据权利要求1所述的电气设备，其特征在于，不同地构造的功率模块(1a、1b)能够与相应地一致地构造的控制模块(2)接合成电气设备(10a、10b)。

4.根据权利要求3所述的电气设备，其特征在于，不同地构造的功率模块(1a、1b)通过其结构高度和其电连接功率相互区分。

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