CN107800006A - 具有多个能够彼此电连接的模块的模块化系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种模块化系统，该模块化系统包括多个能够彼此电连接的模块(401；402)，其中这些模块中的至少两个第一模块(401)能够彼此串联连接，其中在这些第一模块(401)连接的状态下，一个第一接触器件(200)被安排在这些第一模块(401)之间，其中这些模块中的一个第二模块(402)具有一个第二接触器件(100)，其中该第一接触器件(200)和该第二接触器件(100)被形成为彼此电接触，其中该第一接触器件(200)和该第二接触器件(100)被形成为在彼此电接触的情况下，这些第一模块(401)首先与该第二模块(402)连接，之后再断开这些第一模块(401)之间的相互连接。

Description

具有多个能够彼此电连接的模块的模块化系统
技术领域
本发明涉及一种具有多个能够彼此电连接的模块的模块化系统。
背景技术
在机动车辆和工业系统中的现代电子电路包括多个耗电器、电能源以及能量存储器。已知的是，此类电子电路呈模块式地构造。这意味着，在没有大的安装耗费的情况下可以将单独的模块添加到这些电子电路或从这些电子电路移除。
DE 10 2011 004 355 A1公开了一种用于在电动车辆中的功率分配的模块。该模块由壳体、HV主端子以及至少两个输出侧端子组成。此外设置有一个存储端子，当不使用该存储端子时，该存储端子被跨接。
EP 1 251 595 B1公开了一种用于控制和自动化系统的模块式控制设备。单独的模块彼此电连接。为此，一个模块的端子板的触点在弹簧的力的作用下与另一个模块的接触板电连接。
作为其他现有技术参照DE 10 2015 112 512、US 2014/0226377以及US 7,269,037。
发明内容
与此相反，本发明所基于的目的在于，创造一种模块化系统，该模块化系统能够实现在运行期间扩展电子电路。此外，还提供一种用于在运行期间扩展电子电路的方法。
该目的通过根据下述1所述的模块化系统以及根据下述10所述的方法来实现。在下述2-9中给出了本发明的多个实施方式。
1.模块化系统，该模块化系统包括多个能够彼此电连接的模块，其中这些模块中的至少两个第一模块能够彼此串联连接，其中在这些第一模块的已连接的状态下，一个第一接触器件被安排在这些第一模块之间，其中这些模块中的一个第二模块具有一个第二接触器件，其中该第一接触器件和该第二接触器件被形成为彼此电接触，其特征在于，该第一接触器件和该第二接触器件被形成为在彼此电接触的情况下，这些第一模块首先与该第二模块连接，之后再断开这些第一模块彼此之间的相互连接。
2.根据前述1所述的模块化系统，其特征在于，该第一接触器件包括至少两个第一导体，其中弹簧力作用在这两个第一导体的至少一者上并且在另一个第一导体的方向上挤压这个第一导体。
3.根据前述2权利要求所述的模块化系统，其特征在于，该第二接触器件能够在这两个第一导体之间被推动，以便产生接触。
4.根据前述1-3中的至少一项所述的模块化系统，其特征在于，该第二接触器件包括一个绝缘器件和至少两个第二导体，这些第二导体通过该绝缘器件相互绝缘，其中该第一接触器件和该第二接触器件形成为：在该第一接触器件与该第二接触器件之间产生接触的情况下，在这两个第一导体的连接相互松脱之前，这些第一导体中的一者分别与这些第二导体中的一者接触。
5.根据前述1-4中的至少一者所述的模块化系统，其特征在于，该第二接触器件在形成为用于与该第一接触器件产生接触的末端处被圆整。
6.根据前述1-5中的至少一项所述的模块化系统，其特征在于，该第二接触器件具有一个变窄部。
7.根据前述6所述的模块化系统，其特征在于，该第一导体具有与该变窄部的形状适配的曲率，其中该变窄部在与该第一接触器件连接的状态下安排在这些第一导体之间。
8.根据前述1-7中的至少一项所述的模块化系统，其特征在于，该第二模块在如下状态下是可接通的：这些第二导体处于同一电势上。9.根据前述1-8中的至少一项所述的模块化系统，其特征在于，该第二模块包括用于与这些模块中的另一个第二模块的第二接触器件接触的另一个第一接触器件。
10.用于通过至少一个第二模块来扩展具有多个第一模块的电路的方法，其中在这些第一模块之间安排有至少一个第一接触器件，并且其中该第二模块具有一个第二接触器件，其中该方法包括以下步骤：
-使该第一接触器件与该第二接触器件电接触，使得该第二模块与这些第一模块电连接；并且之后
-断开这些第一模块的直接的相互电连接。
在本说明书的范围内，模块化系统尤其被理解为包括多个不同的部件的系统，这些部件可以相互连接以形成一个运转的系统。该模块化系统包括多个模块。这些模块可以相互以不同的组合组装成多个以不同方式运转的电子电路。模块例如可以包括能量存储器、电能源和/或耗电器。
这些模块中的两个第一模块可以彼此串联连接。在这些第一模块的已连接的状态下，一个第一接触器件被安排在这些第一模块之间。这些模块中的一个第二模块具有一个第二接触器件。该第一和该第二接触器件被形成为彼此电接触。例如可以是插头和插座。该第一接触器件可以例如通过一条或多条缆线与这些第一模块相连接。该第二模块例如可以包括一条或多条缆线以及一个电气元件。该第二接触器件可以通过该或这些缆线与该电气元件相连接。该电气元件例如可以是电能源、能量存储器或耗电器。
该第一和该第二接触器件被形成为在彼此电接触的情况下，这些第一模块首先与该第二模块连接，之后再断开这些第一模块之间的相互连接。在这些第一模块之间的相互连接断开之后，这两个第一模块优选地与该第二模块串联连接。
通过该第一和该第二接触器件的构型实现了以下效果：保持这些第一模块之间的相互连接，直到这些第一模块与该第二模块相连接为止。因此，在添加该第二模块期间，可以保持由该模块化系统建立的电子电路的运行。
还可行的是，该第一接触器件和该第二接触器件被形成为该第一接触器件与该第二接触器件的接触连接是可松脱的，其方式为：首先将这两个第一模块相互电连接、之后再断开这些第一模块与该第二模块的连接。这可以实现在运行期间将该第二模块从由该模块化系统建立的电子电路移除。
当该电子电路的一个模块故障时，例如可能需要添加该第二模块。还可能希望通过该第二模块来扩展该电子电路的功能。当第二模块故障时，可能希望将该第二模块从该电子电路移除。
根据本发明的一个实施方案，该第一接触器件可以包括至少两个第一导体。弹簧力可以作用在这两个第一导体中的至少一者上并且在另一个第一导体的方向上挤压这个第一导体。例如可以通过一个弹簧元件来施加弹簧力。替代性地或附加地，该第一导体或这两个第一导体自身可以弹簧弹性地形成。
根据本发明的一个实施方案，该第二接触器件能够在这两个第一导体之间滑动，以便产生接触。尤其当弹簧力作用在这些第一导体中的至少一者上时，这是有利的。因此，通过该弹簧力确保了这些第一导体与该第二接触器件的连接。
根据本发明的一个实施方案，该第二接触器件可以包括至少两个第二导体和一个绝缘器件。这些第二导体可以通过该绝缘器件相互断开。该第一和该第二接触器件可以形成为：在该第一接触器件与该第二接触器件之间产生接触的情况下，在这两个第一导体的连接相互松脱之前，这些第一导体中的一者相应地与这些第二导体中的一者接触。
还可行的是：在这两个第一导体的电连接相互松脱之前，产生两个电连接，即，分别在这些第一导体中的一者与这些第二导体中的一者之间。即，在该第一接触器件与该第二接触器件产生接触的情况下，可能存在至少一个较短的瞬间，其中这两个第一模块直接地相互连接并且其中该第二模块与这两个第一模块相连接。
根据本发明的一个实施方案，该第二接触器件可以在形成为用于与该第一接触器件产生接触的末端处被圆整(abgerundet)。在本说明书的范围内，圆整的末端尤其被理解为，该第二接触器件朝向末端连续地变得更细长。
该第二接触器件的圆整的末端尤其有利于使该第二接触器件与该第一接触器件产生接触。在这些第一模块的相互连接不断开的情况下，该圆整的末端首先在该第二模块与这些第一模块之间产生连接。然后，当该第二接触器件进一步向该第一接触器件中移入时，这些第一模块的相互连接断开。
根据本发明的一个实施方案，该第二接触器件具有一个变窄部。尤其当弹簧力至少作用在第一接触器件的这些第一导体中的一者上时，此类变窄部是有利的。然后，该弹簧力将这个第一导体挤压到该第二接触器件的变窄部中，使得在该第一接触器件与该第二接触器件之间实现特别牢固的接触。
根据本发明的一个实施方案，这些第一导体可以具有与该第二接触器件的变窄部地形状适配的曲率。由此实现了该第一接触器件与该第二接触器件之间的特别好的接触。
根据本发明的一个实施方案，该第二模块可以在如下状态下是可接通的：这些第二导体处于同一电势上。在此状态下，可以特别好地在电子电路运行期间添加该第二模块，因为可以预期到不会存在可能有害的过电压。
根据本发明的一个实施方案，该第二模块可以包括用于与这些模块中的另一个第二模块的第二接触器件接触的另一个第一接触器件。这尤其是有利的，因为在添加了第二模块之后，用模块化系统建立的电子电路由此仍是可扩展的。因此，还进一步提高了用模块化系统建立的电子电路的灵活性和可扩展性。该另外的第一接触器件可以与前面已经描述的第一接触器件相同或相似地形成。
替代于机械地断开这两个第一模块的相互连接，还可行的是：该模块化系统包括一个控制元件，该控制元件形成为用于辨别该第二模块何时与这两个第一模块连接。此外，该控制元件可以形成为：在辨别出该第二模块与这两个第一模块的连接之后，断开这两个第一模块的相互连接，其方式为例如打开一个开关元件。
根据权利要求10所述的方法，该第一接触器件与该第二接触器件电接触，使得该第二接触模块与这些第一接触模块电连接。之后，这些第一模块的直接的电连接相互断开。然后，该第二模块与这两个第一模块串联连接。
附图说明
参照附图借助于对优选的示例性实施方案的以下描述，本发明的其他特征和优点将变得明显。在此，针对相同或相似的部件以及具有相同或相似的功能的部件使用同一参考符号。
图1示出了根据本发明的一个实施方案的一个第二接触器件的示意图。
图2示出了来自图1的第二接触器件和一个第一接触器件的示意图。
图3示出了来自图2的、在彼此接触状态下的第一和第二接触器件的示意图。
图4a至图4c示出了该第一和第二接触器件的接触过程中的示意性电路图的局部图。
图5示出了根据本发明的一个实施方案的示意性电路图的局部图。
图6示出了根据本发明的一个实施方案的示意性电路图的局部图。
图7示出了根据本发明的一个实施方案的一个第二接触器件的示意性透视图。
图8示出了根据本发明的一个实施方案的一个第二接触器件的示意性透视图。
图9示出了根据本发明的一个实施方案的第二模块的示意性电路图。
具体实施方式
在图1中示出了一个第二模块的第二接触器件100，该第二接触器件形成为用于与一个第一接触器件200(参见图2和图3)接触。第二接触器件100包括通过一个绝缘器件102相互绝缘的两个第二导体101。第二接触器件100在形成为用于与第一接触器件200接触的末端103处被圆整。此外，第二接触器件具有一个变窄部104。
在图2中展示了第二接触器件100和第一接触器件200。第一接触器件200包括在接触区域202中相互接触的两个第一导体201。这两个第一导体201分别与一个第一模块相连接。在图2中没有展示这些第一模块。
在图2中，第二接触器件100的圆整的末端103与第一导体201接触。然而，这两个第一导体201的相互连接还没有断开。在图2中，一个第二导体101分别与一个第一导体201接触。第一导体101和第二导体201可以相应地形成为例如缆线。
第一导体201尤其在接触区域202中以及在与之邻接的区域中具有弯曲的形状，该弯曲的形状适配于第二接触器件100的变窄部104。弹簧力挤压这两个第一导体201彼此贴靠。这两个第一导体201例如可以由可弹性变形的材料制成并且该弹簧力可以彼此相互施加。
在图3中，第二接触器件100进一步在这两个第一导体201之间移动，使得这两个第一导体201不再接触并且通过绝缘器件102彼此电隔离。这两个第一导体201接合至变窄部104。因此，通过作用在第一导体201上的弹簧力实现了在第一导体201与第二导体101之间的特别好的连接。
在图2和图3的总览中特别好地可辨别的是，在这两个第一导体201的连接相互断开之前，首先在第二接触器件100与第一接触器件200之间产生连接。
在图4a至图4c中借助于示意性的电路图展示了第二接触器件100与第一接触器件200之间的接触过程。展示了两个第一模块401和一个第二模块402。在图4a中，这两个第一模块401通过一个开关元件403相互连接。在该电路图中，开关元件403与被弹簧力挤压至彼此贴靠的第一导体201等效。在图4a中，第二模块402还没有与这些第一模块401连接。
图4b中所示的电路图在电路技术上等效于图2中所示的状态。第二模块402与这些第一模块401相连接。同时，这两个第一模块401还通过开关元件403相互连接。即，这两个第一导体201还没有通过绝缘器件102相互断开。
图4c中所示的电路图在电路技术上等效于图3中所示的状态。现在，第二接触器件100在这两个第一导体201之间移动直至这两个第一导体201不再直接地相互连接为止。因此，开关元件403展示为打开的。
从图4a至图4c变得尤其清楚的是，在这两个第一模块401的相互连接断开之前，首先将第二模块402与这些第一模块401连接。因此，第二模块402在这些第一模块401和可选的另外的部件(在附图中未示出)的运行期间可以被整合到该电子电路中。
在图5中展示了第一接触器件200和第二接触器件100的一个替代性的实施方式。第一接触器件200包括四个第一导体。第二接触器件100包括四个第二导体。接触原理与前面已经描述的类似，使得开关器件403在实现接触之后被打开。
图6中所示的实施方式与图5的实施方式的不同之处尤其在于，存在另一个第一接触元件，这在该电路图通过另外的开关元件600被展示。该另外的第一接触元件可以被用于灵活地扩展该电子电路，例如通过另一个第二模块402。
在图7中展示了一个替代性的第二接触器件700。该替代性的第二接触器件包括总共六个第二导体701，这些第二导体全部通过一个绝缘器件102相互断开。可以与前面已经描述的第二接触器件100类似地使用这个第二接触器件700，区别在于：分别通过三个导体与该第一接触器件产生接触。
图8中所示的第二接触器件800与图7的接触器件700的不同之处尤其在于：第二导体701安排在绝缘器件102的多个凹陷部中。以此方式，可以实现第二接触器件800的更好的可插接性。在图8中展示了，这些第二导体701中的三个与绝缘器件102构成一个齐平的表面。但是还可行的是，绝缘器件102的凹陷部比第二导体701的厚度更深。由此可以进一步改善第二接触器件800的可插接性和引导。
在图9中所示的第二模块402的示意性电路图包括一个电气元件900，这例如可以是电能源、电能存储器或耗电器。这两个第二导体101可以通过这些开关元件901相互连接。在将第二模块402添加到一个电子电路中的情况下，可以打开所有开关元件901或者可以闭合所有开关元件901。在这两种情况下，这两个第二导体101相应处于同一电势上。当开关元件901被打开时，二极管902形成一个整流器并且通过电气元件900来禁止实际的电压累积。
当这两个第二导体101处于同一电势上时，第二模块402在运行期间电流特别小地或者甚至无电流地被整合到现有的电子电路中。
还可行的是，第二模块402包括一个过电压导出器件以便在不期望的过电压的情况下避免损坏开关器901。

Claims (10)

1.模块化系统，该模块化系统包括多个能够彼此电连接的模块(401；402)，其中这些模块中的至少两个第一模块(401)能够彼此串联连接，其中在这些第一模块(401)的已连接的状态下，一个第一接触器件(200)被安排在这些第一模块(401)之间，其中这些模块中的一个第二模块(402)具有一个第二接触器件(100)，其中该第一接触器件(200)和该第二接触器件(100)被形成为彼此电接触，其特征在于，该第一接触器件(200)和该第二接触器件(100)被形成为在彼此电接触的情况下，这些第一模块(401)首先与该第二模块(402)连接，之后再断开这些第一模块(401)彼此之间的相互连接。
2.根据权利要求1所述的模块化系统，其特征在于，该第一接触器件(200)包括至少两个第一导体(201)，其中弹簧力作用在这两个第一导体(201)的至少一者上并且在另一个第一导体(201)的方向上挤压这个第一导体(201)。
3.根据权利要求2所述的模块化系统，其特征在于，该第二接触器件(100)能够在这两个第一导体(201)之间被推动，以便产生接触。
4.根据权利要求2或3所述的模块化系统，其特征在于，该第二接触器件(100)包括一个绝缘器件(102)和至少两个第二导体(101；701)，这些第二导体通过该绝缘器件(102)相互绝缘，其中该第一接触器件(200)和该第二接触器件(100)形成为：在该第一接触器件(200)与该第二接触器件(100)之间产生接触的情况下，在这两个第一导体(201)的连接相互松脱之前，这些第一导体(201)中的一者分别与这些第二导体(101)中的一者接触。
5.根据权利要求1-3中的任一项所述的模块化系统，其特征在于，该第二接触器件(100)在形成为用于与该第一接触器件(200)产生接触的末端(103)处被圆整。
6.根据权利要求1-3中的任一项所述的模块化系统，其特征在于，该第二接触器件(100)具有一个变窄部(104)。
7.根据权利要求6所述的模块化系统，其特征在于，该第一导体(201)具有与该变窄部(104)的形状适配的曲率，其中该变窄部(104)在与该第一接触器件(200)连接的状态下安排在这些第一导体(201)之间。
8.根据权利要求4所述的模块化系统，其特征在于，该第二模块(402)在如下状态下是可接通的：这些第二导体(101)处于同一电势上。
9.根据权利要求1-3中的任一项所述的模块化系统，其特征在于，该第二模块(402)包括用于与这些模块中的另一个第二模块(402)的第二接触器件(100)接触的另一个第一接触器件(600)。
10.用于通过至少一个第二模块(402)来扩展具有多个第一模块(401)的电路的方法，其中在这些第一模块(401)之间安排有至少一个第一接触器件(200)，并且其中该第二模块(402)具有一个第二接触器件(100)，其中该方法包括以下步骤：
-使该第一接触器件(200)与该第二接触器件(100)电接触，使得该第二模块(402)与这些第一模块(401)电连接；并且之后
-断开这些第一模块(401)的直接的相互电连接。
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