CN101420170B - 用于功率转换器的紧凑的终端组件 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种用于功率转换器的紧凑的终端组件。所述终端组件包括第一和第二导电构件和电流传感器。第一导电构件具有第一和第二可释放的附接结构。第二导电结构具有第一和第二部分，其中所述第一和第二部分分别具有第一和第二宽度。所述第一宽度小于所述第二宽度。所述第一部分通过第二可释放的附接结构可释放地附接到所述第一导电构件。所述电流传感器具有从中穿过的开口并且被设置在第一导电构件和第二导电构件的第二部分之间，从而第一导电构件的第一部分延伸穿过所述开口。所述电流传感器可响应流经所述第二导电构件的第一部分的电流。

Description

用于功率转换器的紧凑的终端组件
相关甲请的交叉参考
本申请要求申请日为2007年7月30日的美国临时专利申请序列号60/952,780的优先权(其完整内容被结合于此作为参考)。
技术领域
本发明总体上涉及一种功率终端功率转换器，并且更特别地涉及一种用于汽车功率转换器的终端组件。
背景技术
近年来，技术的进步和风格的不断发展，导致在汽车设计方面发生了根本性的变化。其中一种变化涉及汽车中的电力系统的复杂性，尤其是代用燃料车辆，例如混合车辆，电动车，和燃料电池车。这种代用燃料车辆通常使用一个或多个电动机，或许与其他致动器结合，以驱动车轮。此外，这种汽车还包括其他电动机，以及其他高压构件，以操作所述汽车内的其他各种系统，例如空气调节器。
由于代用燃料汽车通常只包括直流(DC)电源，提供直流-交流(DC/AC)逆变器(或功率逆变器)以用于将DC功率转化为电动机通常所需的交流(AC)功率。这种车辆，尤其是燃料电池车辆，还经常使用两个独立的电压源，例如电池和燃料电池，以向驱动车轮的电动机供电。因此，通常还提供功率转换器例如直流-直流(DC/DC)转换器以管理和传输来自所述两个电压源的功率。
随着代用燃料车辆中的电力系统所需的功率持续增加，因此不断地需要将这些系统的效率和稳定性最大化。此外，还需要降低电力系统中的构件所需的空间，以使车辆的整体成本和重量最小化。
新型逆变器设计需要高强度电流带角度的终端。当前并不存在具有下述特性的终端：高强度的电流，紧凑的设计，垂直的角度，电流传感器支架，电绝缘，真空和压力密封，能够夹持电动机电源线。
因此，希望提供一种具有下述特性的终端：高强度的电流，紧凑的设计，带有角度，电流传感器支架，电绝缘，真空和压力密封，能够夹持电动机电源线。此外，希望将逆变器/电动机的体积最小化。此外，通过下面结合附图的描述以及前面的技术领域和背景，本发明的其他理想的特性，特点和特征将变得显而易见。
发明内容
本发明提供了一种用于功率转换器的终端组件。该终端组件包括第一和第二导电构件以及电流传感器。所述第一导电构件具有第一和第二可释放的附接结构。所述第二导电构件具有第一和第二部分，其中所述第一和第二部分分别具有第一和第二宽度。所述第一宽度小于所述第二宽度。所述第一部分通过第二可释放的附接结构可释放地附接到所述第一导电构件。所述电流传感器具有从中穿过的开口并且被设置在第一导电构件和第二导电构件的第二部分之间，从而第一导电构件的第一部分延伸穿过所述开口。所述电流传感器可响应流经所述第二导电构件的第一部分的电流。
本发明提供了一种用于汽车功率转换器的终端组件。该终端组件包括第一和第二导电构件以及电流传感器。所述第一导电构件具有第一和第二可释放的附接结构。所述第二导电构件具有第一和第二部分，其中所述第一和第二部分分别具有第一和第二宽度。所述第一宽度小于所述第二宽度。所述第一部分通过所述第二可释放的附接结构可释放地附接到第一导电构件。所述电流传感器具有从中穿过的开口并且被设置在第一导电构件和第二导电构件的第二部分之间，从而第一导电构件的第一部分延伸穿过所述开口。所述电流传感器可响应流经所述第二导电构件的第一部分的电流。所述第一和第二导电构件的形状被设定为，在所述第一可释放的附接结构处流入第一导电构件流向第二可释放的附接结构，并流入第二导电构件的第一部分的电流基本上沿第一方向流动，并且从第二导电构件的第一部分流向第二导电构件的第二部分的电流基本上沿第二方向流动，所述第一方向和第二方向之间的角度至少为90度。
本发明还提供了一种汽车驱动系统。所述汽车驱动组件包括电动机，壳体，直流(DC)电源，功率逆变器，终端组件和处理器。所述电动机具有由其延伸而出的导线。所述壳体被联接到所述电动机。所述DC电源被联接到所述电动机。所述功率逆变器具有联接到所述壳体、电动机、和DC电源的逆变器模块，以从所述DC电源接收DC功率并向所述电动机提供交流(AC)功率。所述终端组件将所述逆变器模块互连，并且包括第一和第二导电构件以及电流传感器。第一导电构件具有第一和第二可释放的附接结构。所述第一可释放的附接结构可释放地附接到所述逆变器模块。第二导电构件具有分别具有第一和第二宽度的第一和第二部分。所述第一宽度小于所述第二宽度。所述第一部分通过第二可释放的附接结构可释放地附接到所述第一导电构件。所述第二部分联接到所述导线。电流传感器具有从中穿过的开口并且被设置在第一导电构件和第二导电构件的第二部分之间，从而第一导电构件的第一部分延伸穿过所述开口。所述电流传感器可响应流经所述第二导电构件的第一部分的电流。所述处理与所述电动机、DC电源和功率转换器可操作地联通并用于控制它们。
附图说明
本发明将在下文中结合附图加以描述，其中类似的附图标记表示类似的元件，并且：
图1是根据本发明的一个实施例的示例性汽车的示意图；
图2是图1的汽车中的电压源逆变器系统的方块图；
图3是图1的汽车内的逆变器的示意图；
图4是根据本发明的一个实施例的图3的逆变器中的逆变器模块的上表面的平面视图；
图5是图4的逆变器模块的下表面的透视图；
图6是根据本发明的一个实施例的逆变器组件的平面视图；
图7是图6的逆变器组件内的终端组件的平面视图；
图8和9是图7的终端组件的分解等距视图；
图10是沿线10-10的图7的逆变器组件的横截面侧视图；
图11是根据本发明的另一个实施例的逆变器模块和终端组件的等距视图。
具体实施方式
以下的详细说明实质上只是示例性的，并不用于限定本发明或本发明的应用和用途。此外，不应当使用任何在前面的技术领域，背景技术和发明内容或下面的详细说明中记载或暗示的理论对本发明加以限制。
下面的描述涉及被“连接”或“联接”在一起的元件或特征。本文所使用的“连接”涉及一个元件/特征被机械地接合到(或者直接地连通)另一个元件/特征，并且不必是直接地。类似地，“联接”涉及一个元件/特征直接地或间接地接合(或者直接地或间接地连通)另一个元件/特征，并且不必是机械地。然而，应当理解，尽管两个元件在一个实施例中被描述为“连接”，在可选择的实施例中，类似的元件可以被“联接”，并且反之亦然。因此，尽管本文示出的示意图描绘了元件的示例性布置，实际的实施例中也可以出现额外的介入元件、装置、特征或构件。
此外，此处描述的各种部件和特征可以涉及使用特殊的数字描述词，例如第一，第二，第三等，以及位置和角度描述词，例如水平的和垂直的。然而，这些描述词仅用于与附图有关的描述性目的，不应当认为是限定，因为各种构件可以在其他实施例中重新布置。应当理解，图1-11仅仅是描述性的，并且不是按照比例绘制的。
图1至图11描绘了用于功率转换器(例如功率逆变器)的终端组件。所述终端组件包括第一和第二导电构件和电流传感器。所述第一导电构件具有第一和第二可释放的附接结构。第二导电构件具有第一和第二部分，所述第一和第二部分件别具有第一和第二宽度。所述第一宽度小于第二宽度。所述第一部分通过第二可释放的附接结构可释放地附接到所述第一导电构件。电流传感器具有从中穿过的开口并且被设置在第一导电构件和第二导电构件的第二部分之间，从而所述第一导电构件的第一部分延伸穿过所述开口。所述电流传感器可响应流经所述第二导电构件的第一部分的电流。
图1根据本发明的一个实施例描绘了车辆(或“汽车”)10。汽车10包括底盘12，车身14，四个车轮16，和电子控制系统18。车身14设置在底盘12上并且基本上包封着汽车10的其他构件。车身14和底盘12可共同地形成车架。车轮16每一个都可旋转地联接到位于车身14的相应角部附近的底盘12上。
汽车10可以是多种不同类型的汽车中的任一种，例如，轿车，货车，卡车，或运动型车辆(SUV)，并且可以是两轮驱动的(2WD)(即，后轮驱动或前轮驱动)，四轮驱动的(4WD)，或全轮驱动的(AWD)。汽车10还可结合有多种不同类型的发动机中的任一种或组合，例如，汽油或柴油燃料内燃机，“灵活燃料型车辆”(FFV)发动机(即，使用汽油和酒精的混合物)，气体化合物(例如，氢气和/或天然气)燃料发动机，内燃机/电动机复合发动机，和电动机。
在图1所描绘的示例性实施例中，汽车10是混合车辆，并且还包括致动器组件20，电池(或直流(DC)电源)22，功率逆变器组件(逆变器)24，和散热器26。致动器组件20包括内燃机28和电动机/发电动机(或马达)30。本领域的技术人员将意识到，电动机30中包括传动装置，并且尽管未描绘也包括定子组件(包括导电线圈)，转子组件(包括铁磁芯)，和冷却流体(即冷却剂)。电动机30中的定子组件和/或转子组件可包括多个电磁极(例如16个磁极)，这通常是可以理解的。
仍参见图1，在一个实施例中，所述内燃机28和电动机30被集成在一起，从而它们都通过一个或多个驱动轴32机械地联接到车轮16中的至少一些。散热器26被连接到车架的外部部件并且尽管未详细描绘出，所述散热器26中包括含有冷却流体(即冷却剂)例如水和/或乙二醇(即防冻剂)的多个冷却通道，并且被联接到发动机28和逆变器24。
参见图2，其根据本发明的示例性实施例示出了电压源逆变器系统(或电子驱动系统)34。所述电压源逆变器系统34包括联接到调制器38的输出端的控制器36，其中所述调制器38具有联接到逆变器24的第一输出端的输入端。控制器36具有联接到逆变器24的输入端的输出端，其中逆变器24具有联接到电动机30的第二输出端。控制器36和调制器38可以与图1中所示的电子控制系统18集成在一起。
图3更详细地示意性地描绘了图1和2的逆变器24。逆变器24包括联接到电动机30的三相电路。更特别地，逆变器24包括具有联接到电压源Vdc(例如，电池22)的第一输入端和联接到电动机30的输出端的交换网络。尽管只示出了单个电压源，也可以使用具有两个串联电源的分布式DC链路。
所述交换网络包括三对(a，b和c)的串联开关，每个开关带有与电动机30的每个相对应的反向并联二极管(antiparallel diode)(即，与每个开关反向并联)。每对串联开关包括具有联接到电压源22的正极的第一终端的第一开关或晶体管(即“高”开关)40，42和44，和具有联接到电压源22的负极的第二终端以及联接到第一开关40，42和44的相应的第二终端的第二终端的第二开关(即“低”开关)46，48和50。
图4和5根据本发明的一个实施例描绘了逆变器组件24的逆变器(或功率)模块52。所述逆变器模块52包括基板54和位于所述基板54上的多个电子装置56。基板54基本上为矩形的，具有例如介于100至120毫米(mm)之间的长度58，介于20至30mm之间的宽度60，和介于1至5mm之间的厚度(未示出)。基板54具有上表面62和下表面64，并且在一个实施例中，为直接敷铜(DBC)基板，并且根据通常的理解，具有陶瓷芯66(例如，氧化铝或氮化铝)和形成在或粘合到所述芯66的相对的侧(即上表面62和下表面64)上的铜层68。
参见图4，上表面62上的铜层68被蚀刻以形成基本上在基板54的相对的端部78之间延伸的各种导电元件(例如，母线)70，72，74和76。如图所示，DC终端80被连接到位于逆变器模块52的相对的端部78上的母线72和76，并且交流(AC)终端82沿所述逆变器模块52的两个相对的侧边84之一被连接到母线72。
电子装置56包括分别安装到母线72和74的两排晶体管模具86和二极管模具88。每个晶体管模具86包括上方形成有集成电路的半导体基板(例如，硅基板)，其中所述集成电路包括一个或多个独立的半导体装置形式的开关，例如绝缘栅(gate)双极晶体管(IGBTs)，这是通常可以理解的。
仍参见图4，所述逆变器模块还包括将电子装置56与母线70，72，74和76互连的多个丝焊(wire bond)90。为了描绘清楚，在图4中只示出了所述丝焊90中的一些。应当注意，在母线72上的模具86和88与连接到母线72的DC终端80之间的电连接在模具86和88连接到母线72(即，母线72的装置部分)的位置处形成。然而，母线74上的模具86和88与连接到母线76的DC终端之间的电连接是通过将母线74上的模具86和88连接到母线76的装置部分92的丝焊90实现的。因此，DC电流流入的装置部分(即母线72和76的所述部件)位于相应的母线72和76的DC终端80之间。
换句话说，如果母线72和76被认为是导线或迹线(trace)，则DC终端80被连接到所述迹线的相对的端部，并且母线的装置部分被连接到所述迹线的相对的端部之间。如图3中所示，DC终端80电连接到电池22(图1)，同时AC终端82电连接到电动机30。应当注意，电子装置56的每一个(例如，第一，第二，第三，第四等)可以被认为具有位于母线72或76上的相应的装置部分92。
图5描绘了逆变器模块52的下表面64。如图所示，仅在所述下表面64上的铜层68的周边对其进行蚀刻，以形成与母线70，72，74和76以及模具86和88电断开的散热片或冷却板。尽管没有特别示出，逆变器模块52的下表面64可以被设置成与可供冷却流体从中穿过的冷却装置例如散热片或冷却板相接触，以移除在操作过程中产生的热量，这在本领域中通常是可以理解的。
图6根据本发明的一个实施例更详细地描绘了所述逆变器组件24。所述逆变器组件24包括壳体(或电容器壳体)94和多个(例如三个)与上文所述类似的逆变器模块52，和终端组件96。壳体94基本上具有圆形的形状并且包括DC输入终端98，多个DC导体100，和电动机轴开口102。尽管未详细示出，所述DC导体100将所述DC输入终端98电连接到逆变器模块52的DC终端80。所述电动机轴开口102具有圆形的形状并且位于壳体94的中心位置。在一个实施例中，壳体94由复合材料或塑料材料制成并且在其内部包括一个或多个电容器(未示出)。在所描绘的实施例中，逆变器模块52绕电动机轴开口102对称地设置，使其AC终端82背对着所述电动机轴开口102。
图7，8和9更详细地描绘了其中一个终端组件96。每个终端组件96包括第一(或水平)部件104，第二(或垂直)部件106，电流传感器108，顶部绝缘体(或绝缘器)110，和底部绝缘体112。如图7-9中所示，在所描绘的实施例中，所有构件104-112都可具有基本上矩形的横截面。所述第一部件(导电构件)104包括位于其一侧上的输入端夹持结构(输入端夹或可释放的附接结构)114和位于其相对的一侧上的输出端夹持结构(或输出端夹或附接结构)116。所述输入端夹114包括位于水平狭缝122的相对侧面上的上部和下部118和120和螺纹孔124，每个螺纹孔都穿过所述上部118和下部120。如图7所示，输出端夹116包括中间具有垂直狭缝128的两个夹持元件126，并且其形状被设定为在其中心部件形成垂直的开口130。螺纹孔132跨越所述垂直的狭缝128至少部分地延伸穿过每个夹持元件126。
参见图8和9，终端组件96的第二部件106包括位于其相对的端部上的输入部分和输出部分134和136。所述输入部分134具有与第一部件104的垂直开口130类似的尺寸和形状。参见图9，所述输出部分136包括位于导线腔142的相对侧面上的第一和第二夹持元件138和140以及(位于所述腔142的相对侧面上的)导线狭缝144。尽管未详细地示出，螺纹孔跨越所述导线狭缝144延伸穿过第一和第二夹持元件138和140，与上文所述的方式类似。所述第一和第二部件104和106由导电材料制成，例如铜或铝。
仍参见图8和9，电流传感器108具有基本上矩形的形状并且具有垂直地从其内部延伸穿过的开口146。开口146具有与与第一部件104的垂直开口130和第二部件106的输入部分134类似的尺寸和形状。电流传感器108被构造为检测流经所述开口146的电流(例如，通过检测由电流的变化产生的磁场)并且响应该电流产生指示所述电流的信号。尽管未示出，电流传感器108是与电子控制系统18可操作地通信的。
顶部绝缘体110由电绝缘材料制成，例如复合材料或塑料材料，并且具有垂直地从中延伸穿过的开口148。穿过所述顶部绝缘体110的开口148具有与第二部件106的输出部分136类似的尺寸和形状。底部绝缘体112由与顶部绝缘体110类似的材料制成并且其形状被设定为部分地包围腔150，其中所述腔150具有与第二部件106的输出部分136的下部类似的尺寸和形状并且在其一侧上具有引导开口152。
参见图6-10，当一个(或多个)终端组件96被安装时，相应逆变器模块52的AC终端82被插入到所述终端组件96的第一部件104的输入端夹持结构114的水平狭缝122中。紧固件(例如螺钉或螺栓)154被插入穿过孔124并且被拧紧以使输入端夹持结构114的上部和下部118和120向AC终端82施加作用力并将其固定在所述狭缝122内。紧固件154以及下文所述的其他紧固件可以被拧开，以释放AC终端82(或其他构件)。
终端组件96的其余构件按照箭头156的指示和图10所示加以组装。第一部件104压靠在电流传感器108上，第二部件106的输入部分134分别被插入第一部件104和电流传感器108的开口130和146中。紧固件155被插入到孔132中并且被拧紧以使夹持元件126向第二部件106的输入部分134上施加作用力，并且将它固定于开口130中。如图7所示，输入端夹116围绕着第二部件106的输入部分134并且在其至少三个侧面上(例如，除位于所述垂直狭缝128的位置之外，实际上为整个外围)接触输入部分134。
电流传感器108被设置在第一部件104和第二部件106的输入部分之间(并且靠近所述第一部件104)。第二部件106的输出部分136被插入到顶部绝缘体110的开口148中并且被设置在底部绝缘体112的腔150内部。来自电动机30的导线158(例如，一束电线)被插入到所述第二部件的导线开口152中并且通过紧固件159固定在其中(图9)，这将使第一和第二夹持元件138和140将导线158紧固。
参见图8-10，密封件160可以被包含在第二部件106和顶部绝缘体110上，以将第二部件106的输出部分136密封在顶部绝缘体110中，并且将顶部绝缘体110密封在壳体94内(例如，用于阻止冷却流体流向导线158)。如图10中所示，终端组件96被插入到壳体94内的终端腔162的顶端中，同时电动机30的导线158穿过终端腔162的下端进入所述终端腔162。尽管未示出，电动机的驱动轴可插入并穿过壳体94的电动机轴开口102，以与汽车10的传动机构相配合。
参见图6和10，特别的兴趣在于所述逆变器模块52和终端组件96的结构所允许的逆变器组件24和电动机30的整体紧凑设计。特别地，逆变器模块52基本上为平面元件，平靠在壳体94的顶端，并且终端组件96的设计允许在导电元件中形成大致的直角，以与电动机30的导线158电接触。整个组件的紧凑性可通过电流传感器108的集成特性实现，其可以用于监控流向电动机30的电流并将其性能最优化，这对于本领域的技术人员来说是可以意识到的。也就是说，由于所述终端组件96包括多个导电构件(例如，第一和第二部件104和106)，这些部件如图6-10所示相互配合，从而可以方便地安装电流传感器108，同时最小化所述将逆变器模块52电连接到导线158的导电元件的总体长度。
再次参见图1，在所描绘的实施例中，逆变器24接收并与电动机30共享冷却剂。散热器26可类似地连接到逆变器24和/或电动机30。电子控制系统18与致动器组件20，电池22，和逆变器组件24可操作通信。尽管未详细示出，电子控制系统18包括各种传感器和自动控制模块，或电子控制单元(ECUs)，例如逆变器控制模块和车辆控制器，以及至少一个处理器和/或存储器，所述存储器包括存储于其中(或其他计算机可读介质)的指令，以执行下文所述的程序和方法。还应当理解，所述电子控制系统18可包括或集成有图2中所示的逆变器组件24的部件，例如控制器36和调制器38。
在操作过程中，参见图1和2，通过使用内燃机28和电动机30以交替的方式和/或同时使用内燃机28和电动机30向车轮16提供能量来操作汽车10。为了向电动机30供电，由电池22(并且，在燃料电池汽车的情况下，使用燃料电池)向逆变器24提供DC功率，逆变器24在所述功率被输送至电动机30之前将DC功率转化为AC功率。本领域的技术人员将会意识到，DC功率向AC功率的转化基本上是通过在逆变器24中以“切换频率”(Fsw)(例如12千赫兹(kHz))操作(即，重复地切换)晶体管33实现的。通常，控制器36产生脉冲宽度调制(PWM)信号，以控制逆变器24的切换动作。在优选实施例中，控制器36优选地产生不连续的PWM(DPWM)信号，所述信号具有与逆变器24的每个切换循环相关的单个零向量(single zero vector)。接下来，逆变器24将PWM信号转化为调制后的电压波形，以操作电动机30。
现在参见图3和4，提供至逆变器组件24的DC电流在DC终端80处流入每个逆变器模块52。接下来，电流流向逆变器模块52的中部，在那里它们被输送到各种电子装置56。从而，DC电流从相反的方向输送至电子装置56，或更特别地，母线72和76的装置部分92。电流还从连接到母线72的DC终端80以类似的方式流向母线72的所述装置部分。
在穿过各种电子装置56并且被转化成AC电流之后，电流流入母线70并且从逆变器模块52穿过AC终端82。
再次参见6，7，和10，AC电流基本上沿第一方向164从逆变器模块52的AC终端82流入并穿过终端组件96的第一部件104，进入第二部件106的输入部分134。电流基本上沿第二方向166穿过电流传感器108的开口146，穿过第二部件106的输出部分136，进入电动机30的导线158。特别参见图10，所述第一方向164基本上平行于逆变器模块52的长度(或宽度)方向(即，基板54的“平面”)、狭缝122、和第一部件104(即，如图10所示，这些构件中的每一个都具有比起厚度更长的长度)。第二方向166基本上平行于第二部件106的输入和输出部分134和136的长度(或厚度)(即，如图10所示，其每一个都具有比宽度更长的长度)。第一和第二方向164和166之间的角度可以是例如至少90度。在所描绘的实施例中，第一和第二方向164和166基本上是垂直的。然而，应当理解，小于或大于90度的其他角度也是可以采用的。
图11根据本发明的另一个实施例描绘了与前文描述类似的逆变器模块52，和终端组件168。与前文所述的那些终端组件类似，终端组件168包括(除了未示出的构件之外)第一部件170，第二部件172，和电流传感器174。然而，尽管未详细示出，第二部件172的输出部分176具有基本上圆形的横截面，如图所示，与电动机导线178相配合。图11中描绘的实施例的一个额外的优点在于，由于第二部件172的输出部分176的圆形形状或横截面，可以利于终端组件168的安装以及将所述终端构件168电连接到导线178。此外，输出部分176的圆形形状有利于密封件绕第二部件172的安装，以防止冷却流体到达导线178。
其他实施例可使用逆变器模块的不同数目和布置，例如六个或八个，布置成各种多边形，例如六边形或八边形。
尽管在前面的详细说明中已经给出了至少一个示例性实施例，但应当意识到，存在着大量的变化。应当意识到，所述示例性实施例仅仅是举例，并意味着以任意方式限定本发明的范围，应用或构造。相反，前面的详细说明将向本领域的技术人员提供便捷的方法实现所述示例性的实施例。应当理解，可以在不背离由所附权利要求及其合法等效物所阐述的本发明范围的情况在元件的功能和布置上作出各种变化。

Claims (20)

1.一种用于功率转换器的终端组件，包括：
具有第一和第二可释放的附接结构的第一导电构件；
具有第一和第二部分的第二导电构件，其中所述第一和第二部分分别具有第一和第二宽度，所述第一宽度小于所述第二宽度，并且所述第一部分通过第二可释放的附接结构可释放地附接到所述第一导电构件；和
电流传感器，其具有从中穿过的开口并且被设置在第一导电构件和第二导电构件的第二部分之间，从而第二导电构件的第一部分延伸穿过所述开口，所述电流传感器可响应流经所述第二导电构件的第一部分的电流。
2.根据权利要求1所述的终端组件，其中所述第一和第二导电构件成形为：使得在所述第一可释放的附接结构处流入第一导电构件流向第二可释放的附接结构，并进入第二导电构件的第一部分的电流基本上沿第一方向流动，并且从第二导电构件的第一部分流向第二导电构件的第二部分的电流基本上沿第二方向流动，所述第一方向和第二方向之间的角度至少为90度。
3.根据权利要求2所述的终端组件，其中所述第二方向基本上垂直于所述第一方向。
4.根据权利要求2所述的终端组件，其中所述第一导电构件具有在基本平行于所述第一方向的方向上延伸的长度和在基本平行于所述第二方向的方向上延伸的厚度，所述第一导电构件的长度大于其厚度。
5.根据权利要求4所述的终端组件，其中所述第二导电构件具有在基本平行于所述第二方向的方向上延伸的长度和在基本平行于所述第一方向的方向上延伸的第一和第二宽度，所述第二导电构件的长度大于所述第一和第二宽度。
6.根据权利要求1所述的终端组件，其中所述第二可释放的附接结构的形状为具有从中延伸穿过的开口，所述第二可释放的附接结构的所述开口具有与所述第一宽度基本相同的宽度，并且所述第二导电构件的第一部分至少部分地延伸进入所述第二可释放的附接结构的所述开口。
7.根据权利要求6所述的终端组件，其中所述第二可释放的附接结构的所述开口沿基本平行于所述第二方向的方向延伸穿过所述第二可释放的附接结构。
8.根据权利要求7所述的终端组件，其中所述第二可释放的附接结构至少在其三个侧面上与所述第二导电构件的第一部分接触。
9.根据权利要求2所述的终端组件，其中所述第一可释放的附接结构的形状具有从中延伸穿过的狭缝，所述狭缝具有在基本平行于所述第一方向的方向上延伸的长度和在基本平行于所述第二方向的方向上延伸的高度，所述狭缝的长度大于高度。
10.根据权利要求1所述的终端组件，其中所述电流传感器靠近所述第一导电构件的第二可释放的附接结构和所述第二导电构件的第二部分。
11.一种用于汽车功率转换器的终端组件，包括：
具有第一和第二可释放的附接结构的第一导电构件；
具有第一和第二部分的第二导电构件，其中所述第一和第二部分分别具有第一和第二宽度，所述第一宽度小于所述第二宽度，并且所述第一部分通过第二可释放的附接结构可释放地附接到所述第一导电构件；和
电流传感器，其具有从中穿过的开口并且被设置在第一导电构件和第二导电构件的第二部分之间，从而第二导电构件的第一部分延伸穿过所述开口，所述电流传感器可响应流经所述第二导电构件的第一部分的电流，
其中所述第一和第二导电构件成形为：使得在所述第一可释放的附接结构处流入第一导电构件流向第二可释放的附接结构，并进入第二导电构件的第一部分的电流基本上沿第一方向流动，并且从第二导电构件的第一部分流向第二导电构件的第二部分的电流基本上沿第二方向流动，所述第一方向和第二方向之间的角度至少为90度。
12.根据权利要求11所述的终端组件，其中所述第二可释放的附接结构的形状为具有从中延伸穿过的开口，所述第二可释放的附接结构的所述开口具有与所述第一宽度基本相同的宽度，并且所述第二导电构件的第一部分至少部分地延伸进入所述第二可释放的附接结构的所述开口，从而所述第二可释放的附接结构至少在其三个侧面上与所述第二导电构件的第一部分接触。
13.根据权利要求12所述的终端组件，其中所述第一导电构件具有在基本平行于所述第一方向的方向上延伸的长度和在基本平行于所述第二方向的方向上延伸的厚度，所述第一导电构件的长度大于其厚度；并且所述第二导电构件具有在基本平行于所述第二方向的方向上延伸的长度和在基本平行于所述第一方向的方向上延伸的第一和第二宽度，所述第二导电构件的长度大于所述第一和第二宽度。
14.根据权利要求13所述的终端组件，其中所述第二可释放的附接结构包括第一和第二元件以及将所述第一和第二元件互连的紧固件，从而施加到第二导电构件的第一部分上的力使第二导电构件的第一部分固定在所述第二可释放的附接结构的所述开口内。
15.根据权利要求14所述的终端组件，其中所述第二方向基本上垂直于所述第一方向。
16.一种汽车驱动系统，包括：
电动机，具有由其延伸而出的导线；
联接到所述电动机的壳体；
联接到所述电动机的直流电源；
具有逆变器模块的功率逆变器，所述逆变器模块被联接到所述壳体、电动机、和直流电源，以从所述直流电源接收直流功率并向所述电动机提供交流(AC)功率；
将所述逆变器模块和所述导线互连的终端组件，所述终端组件包括：
具有第一和第二可释放的附接结构的第一导电构件，所述第一可释放的附接结构可释放地附接到所述逆变器模块；
具有第一和第二部分的第二导电构件，其中所述第一和第二部分分别具有第一和第二宽度，所述第一宽度小于所述第二宽度，所述第一部分通过第二可释放的附接结构可释放地附接到所述第一导电构件，并且所述第二部分联接到所述导线；和
电流传感器，其具有从中穿过的开口并且被设置在第一导电构件和第二导电构件的第二部分之间，从而第二导电构件的第一部分延伸穿过所述开口，所述电流传感器可响应流经所述第二导电构件的第一部分的电流；和
与所述电动机、直流电源和功率逆变器可操作地联通并用于控制它们的处理器。
17.根据权利要求16所述的汽车驱动系统，其中所述第一和第二导电构件成形为：使得在所述第一可释放的附接结构处流入第一导电构件流向第二可释放的附接结构，并进入第二导电构件的第一部分的电流基本上沿第一方向流动，并且从第二导电构件的第一部分流向第二导电构件的第二部分的电流基本上沿第二方向流动，所述第一方向和第二方向之间的角度至少为90度。
18.根据权利要求17所述的汽车驱动系统，其中至少一个逆变器模块具有基本上平面的形状和在基本上平行于所述第一方向的方向上延伸的宽度和在基本上平行于所述第二方向的方向上延伸的厚度。
19.根据权利要求18所述的汽车驱动系统，其中所述第一可释放的附接结构的形状具有从中延伸穿过的狭缝，所述狭缝具有在基本平行于所述第一方向的方向上延伸的长度和在基本平行于所述第二方向的方向上延伸的高度，所述狭缝的长度大于高度。
20.根据权利要求19所述的汽车驱动系统，其中所述至少一个逆变器模块至少部分地延伸进入所述狭缝，并且所述第一可释放的附接结构包括位于所述狭缝的相对侧面上的第一和第二元件和将所述第一和第二元件互连的紧固件，从而施加到所述至少一个逆变器模块上的力使所述逆变器模块固定在所述狭缝内。
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Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20090284213A1 (en) * 2008-05-15 2009-11-19 Gm Global Technology Operations, Inc. Power module layout for automotive power converters
US9337558B2 (en) * 2012-10-15 2016-05-10 GM Global Technology Operations LLC Connector rod assembly for AC inverter output
US9241430B2 (en) * 2013-03-15 2016-01-19 Eaton Corporation Power pole isolated heat pipe inverter assembly

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1988338A (zh) * 2006-12-25 2007-06-27 北京金自天正智能控制股份有限公司 一种基于绝缘栅双极性晶体管的中功率低压变频器

Family Cites Families (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3611432A (en) * 1969-06-02 1971-10-05 Gen Electric Combined operating circuit for gaseous discharge and incandescent lamps
US4311576A (en) * 1980-09-16 1982-01-19 Hitachi, Ltd. Electric corrosion preventing apparatus
US5552976A (en) 1994-06-10 1996-09-03 Northrop Grumman Corporation EMI filter topology for power inverters
US6178514B1 (en) * 1998-07-31 2001-01-23 Bradley C. Wood Method and apparatus for connecting a device to a bus carrying power and a signal
EP1050951B1 (de) 1999-04-14 2015-08-05 Infineon Technologies AG Schaltungsanordnung für eine getaktete Stromversorgung
US6154383A (en) 1999-07-12 2000-11-28 Hughes Electronics Corporation Power supply circuit for an ion engine sequentially operated power inverters
US6788202B2 (en) * 2001-05-07 2004-09-07 Lp Innovations, Inc. Customer conversion system
FR2842042A1 (fr) 2002-07-04 2004-01-09 Valeo Equip Electr Moteur Module de controle et de puissance d'un alterno-demarreur integrale
JP3743433B2 (ja) * 2003-03-25 2006-02-08 日産自動車株式会社 電力変換装置
JP2005218219A (ja) * 2004-01-29 2005-08-11 Mitsubishi Electric Corp 車載用電力変換装置のホールｉｃ型電流センサー
FR2874764B1 (fr) 2004-08-31 2007-09-21 Valeo Equip Electr Moteur Module de commande et de puissance pour une machine electrique tournante
FR2886476B1 (fr) 2005-05-31 2007-07-06 Valeo Equip Electr Moteur Piece d'interconnexion de puissance pour machine electrique tournante
FR2886477B1 (fr) 2005-05-31 2007-07-06 Valeo Equip Electr Moteur Piece d'interconnexion de signal pour machine electrique tournante
JP4434181B2 (ja) * 2006-07-21 2010-03-17 株式会社日立製作所 電力変換装置

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1988338A (zh) * 2006-12-25 2007-06-27 北京金自天正智能控制股份有限公司 一种基于绝缘栅双极性晶体管的中功率低压变频器

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