CN109892028A - 具有将高伏侧与低伏侧去耦的分隔元件的功率电子器件单元 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种功率电子器件单元(1)，其具有导电的壳体(2)以及电路板(5)，该壳体内构造有低伏空间区域(3)和高伏空间区域(4)，该电路板区段式地既伸入低伏空间区域(3)中也伸入高伏空间区域(4)中，其中，在壳体(2)中布置有分隔元件(6)以及借助设置在分隔元件上的接触弹簧区段(7)使分隔元件与壳体(2)和/或电路板(5)接触，使得这些空间区域(3、4)彼此电磁去耦。本发明还涉及一种用于机动车的电驱动系统，其具有该功率电子器件单元(1)。

Description

具有将高伏侧与低伏侧去耦的分隔元件的功率电子器件单元

技术领域

本发明涉及一种特别是用于机动车的混动的驱动系的功率电子器件单元(也简称为功率电子器件)，该功率电子器件单元具有导电的/导引电流的壳体以及电路板，在壳体中构造有低伏空间区域和高伏空间区域，电路板区段式地伸入低伏空间区域和高伏空间区域中或者布置到低伏空间区域和高伏空间区域中。此外，本发明还涉及一种用于机动车的，特别是用于机动车的驱动系的电驱动系统，例如混合动力系统(例如以混合动力模块的形式)、电车桥(E-Achse)或类似的实施方案，该电驱动系统具有电动机和与该电动机电连接的功率电子器件单元。

背景技术

由DE 10 2015 201 314 A1已知不甚相关的现有技术。该文中公开了在执行器中的功率电子器件。

此外公知的是，通过相应的措施消除了在电磁兼容性方面出现的干扰。在此，经常相应地通过适用的接地引线、通过线缆屏蔽和相应的滤波器最小化与线路相关的干扰。

但在这些公知的实施方案中出现了问题，即，两个不同的电压空间，亦即高压空间区域/高伏空间区域以及低压空间区域/低伏空间区域，不足以完全彼此屏蔽。

发明内容

因此本发明所要解决的技术问题是，消除由现有技术公知的缺陷并且特别是提供一种功率电子器件单元，在该功率电子器件单元中应当进一步减小在高伏侧和低伏侧之间的影响。

该技术问题按照本发明通过如下方式解决，即，在壳体中布置有分隔元件以及借助设置在分隔元件上的接触弹簧区段使分隔元件与壳体和/或电路板接触，使得这些空间区域彼此电磁去耦。

通过安装这个分隔元件以简单的方式达到了两个空间区域的完全的去耦。空间区域，即高伏空间区域和低伏空间区域，因此彼此完全去耦并且功率电子器件单元尤为可靠地工作。

其它有利的实施方式在从属权利要求中要求保护并且在接下来加以详细阐释。

若布置分隔元件并且接触弹簧区段与壳体和/或电路板连接使得每个空间区域构成了自身的法拉第笼，那么也能有效地实现向外解耦。在此也有利的是，壳体总体上已经构成了法拉第笼。

若分隔元件构造成板材，优选构造成金属板材，进一步优选构造成钢板材和/或至少是两个法拉第笼中的一个法拉第笼的直接的组成部分，优选是两个法拉第笼的直接的组成部分，那么功率电子器件单元的结构被保持得特别简单。

在此特别有利的是，分隔元件基本上构造成(矩形的)板，也就是说构造成板形。分隔元件因此需要特别少的结构空间。

若分隔元件构成了至少四个棱边区域，在这些棱边区域上分别安装有至少一个、优选多个接触弹簧区段，那么分隔元件在尽可能多的侧上可靠地进一步电连接。

在此尤为有利的是，两个彼此背离的第一和第二棱边区域横向于两个彼此背离的第三和第四棱边区域地取向，其中，这些棱边区域中的至少三个棱边区域导电地接触壳体并且这些棱边区域中的一个棱边区域导电地接触电路板。电路板于是又(以背对分隔元件的那一侧)进一步与壳体/壳体侧电接触。因此空间区域可靠地彼此屏蔽。

此外还适宜的是，接触弹簧区段又由板材，优选金属板材，进一步优选钢板材制成。由此进一步简化了接触弹簧区段的制造。

对此也有利的是，分隔元件与接触弹簧区段一体地，优选材料上一件式地构造，也就是说，接触弹簧区段是分隔元件的一体的、优选材料上一件式的组成部分。接触弹簧区段由此能直接由和分隔元件相同的材料构成。特别是在分隔元件由金属板材成形出时，接触弹簧区段于是在方法步骤中直接随之成形出，也就是说弯曲以及剪切成形。

但作为对此的替选也可能的是，接触弹簧区段原则上由单独的工件，如金属板材制成，并且这些接触弹簧区段紧接着被牢固地安装到分隔元件上。

特别是在分隔元件和接触弹簧区段之间的一体式构造方案中进一步有利的是，分隔元件以及接触弹簧区段具有统一的(板材)厚度，优选具有在0.02mm和1mm之间的厚度，特别优选具有约0.08mm的厚度，或者在它们在厚度上可变/不同地设计。特别是在厚度统一的构造方案中，分隔元件的制造耗费被进一步降低。在分隔元件以及接触弹簧区段构造有不同的厚度时，可以个性化地调整各自的区域的强度。

也适宜的是，分隔元件具有至少一个加强压筋，该加强压筋优选在横向方向上，特别优选在纵向方向上延伸。在仅纵向延伸/在纵向方向上延伸的加强压筋中，能没有相应地工具地生产该加强压筋。由此进一步改善了分隔元件的强度。但加固压筋也能视需求而定不同地成形出。

若分隔元件为了固定在壳体上和/或电路板上而具有多个固定接片，那么分隔元件能相对壳体在多个点上固定。

此外有利的是，电路板在与分隔元件和/或壳体电接触的情况下延伸穿过构造在壳体和分隔元件之间的间隙。由此将接触部的结构和数量保持得尽可能小。

此外，本发明涉及一种用于机动车，特别是用于机动车的驱动系的电驱动系统，如混动系统(例如以混动模块的形式)、电车桥或类似的实施方案，该电驱动系统具有按照前述实施方案中的至少一项所述的与电动机电连接的功率电子器件单元。功率电子器件原则上可以使用在车辆制造中的每一个电驱动系统中(优选使用在插电式混动，48V；轻混动；电车桥等)。

因此换句话说，按照本发明，通过金属板材(分隔元件)实现了功率电子器件的高伏侧(高伏空间区域)与低伏侧(低伏空间区域)之间的电磁去耦。在此尤其解决了如下问题：避免在功率电子器件的高伏侧和低伏侧之间的电磁影响。因此按照本发明，通过(由金属构成的)板材将特别是使用在车辆中的电驱动器的壳体内的功率电子器件的高伏侧与低伏侧电磁分隔，以便由此避免/减少沿着传输路径的干扰。尤其通过使用板材构成了两个法拉第笼。功率电子器件设置在电路板(“印制电路板”PCB)上，其中，电路板的第一部分(低伏侧)(第一电路板区域)布置在第一法拉第笼中并且电路板的第二部分(高伏侧)(第二电路板区域)布置在第二法拉第笼中。板材具有接触弹簧(接触弹簧区段)，以便使板材与电驱动器的壳体和/或与电路板接触。

附图说明

现在，紧接着借助附图详细说明本发明，在此也阐释了原则上不同的实施例。其中：

图1示出了按照一种优选的实施例在将功率电子器件单元的壳体的高伏空间区域与低伏空间区域分隔的分隔元件的区域中的按本发明的功率电子器件单元的剖面图，其中，该分隔元件一方面接触式贴靠在壳体的底部上，另一方面则接触式贴靠在在两个空间区域之间延伸的电路板上；

图2示出图1的功率电子器件单元的等距局部视图，在该局部视图中能特别良好地看到分隔元件的整个延伸以及其在壳体中的安装；以及

图3示出如在图1和2中所使用的那样的分隔元件的从多个固定接片位于其上并且其上能看到多个安装在分隔元件上的接触弹簧区段的侧观察的等距图。

附图仅是示意性的并且仅用于理解本发明。相同的元件配设有同一附图标记。

具体实施方式

在图1中在功率电子器件单元的原理性结构下能看到按照一种优选的实施例的功率电子器件单元1。该功率电子器件单元1在运行中优选安装在机动车的混动的驱动系的构造成混动模块的混动系统中。功率电子器件单元1优选是混动系统的电驱动器的组成部分，该电驱动器也具有电动机。功率电子器件单元1用于向混动模块的电动机供应电能或者用于从该电动机导出电能。

功率电子器件单元1具有壳体2，在该壳体内又布置着在此为清楚起见没有完全示出的功率电子器件。壳体2原则上容纳多个组装成功率电子器件的电子构件。在图1中区段式示出了这个功率电子器件的电路板5。壳体2又被划分成了低伏空间区域/低压空间区域3以及高伏空间区域/高压空间区域4，其中，电路板5伸入两个空间区域3和4中。电路板5具有布置在低伏空间区域3内的第一电路板区域17和布置在高伏空间区域4内的第二电路板区域18。电路板5突伸穿过构造在分隔元件6和壳体2之间的间隙15。

两个空间区域3和4相对彼此电屏蔽。为此使用将两个空间区域3和4在空间上彼此分开的分隔元件6。分隔元件6被设计和与壳体2连接成使得该分隔元件既电接触壳体2也电接触电路板5。电路板5然后又优选在背对分隔元件6的一侧上接触壳体2。分隔元件6与壳体2且与电路板5的这种电接触被设计成使得空间区域3和4相对彼此电磁去耦。

因为壳体2本身已经构成了自身的法拉第笼，因此通过分隔元件6又为每个空间区域3和4构成了自身的法拉第笼8a、8b。因此提供了第一法拉第笼8a和第二法拉第笼8b，第一法拉第笼由壳体2、电路板5和分隔元件6在构成低伏空间区域3的情况下构成，第二法拉第笼则由壳体2、电路板5和分隔元件6在背对低伏空间区域3的一侧上在形成高伏空间区域4的情况下构成。

分隔元件6被单独在图3中示出。分隔元件6以板的形式由(导电的)金属板材制成。分隔元件6构建了第一棱边区域9和背对第一棱边区域9的并且基本上平行于第一棱边区域9的第二棱边区域10。分隔元件6也具有两个另外的棱边区域11和12，其中，第三棱边区域11与第四棱边区域12背离并且基本上又平行于第四棱边区域地延伸；第三和第四棱边区域11、12同时横向于、亦即垂直于第一和第二棱边区域9、10地延伸。原则上多个棱边区域也是可能的，其中，这些棱边区域不是强制性平行于彼此或垂直于彼此。但始终建立起了分隔元件6在其中每一个棱边区域上与壳体2的接触。

为了与壳体2或者与电路板5接触，如在图1的剖面图中可以看到的那样，多个接触弹簧区段7从分隔元件6方面导电地贴靠在壳体2上或者导电地贴靠在电路板5上。每个棱边区域9至12具有多个接触弹簧区段7。接触弹簧区段7均设计成瓣状的、有弹力的突出部19。多个接触弹簧区段7相邻地以及彼此成行地沿着第一棱边区域9延伸。多个接触弹簧区段7并排地分别在第二棱边区域10上以及在第三和第四棱边区域11和12上延伸。接触弹簧区段7均电安装在分隔元件6上。此外可以看到，接触弹簧区段7在第一棱边区域9上朝着第一板侧延伸，接触弹簧区段7在第二棱边区域10上则朝着背对第一板侧的第二板侧延伸。在第三和第四棱边区域11和12上既存在朝着第一板侧延伸的接触弹簧区段7也存在朝着第二板侧延伸的接触弹簧区段7。因此布置分隔元件6并且使接触弹簧区段与壳体2且与电路板连接/接触，使得每一个空间区域3、4形成了自身的法拉第笼8a、8b。

在图2中于是又能特别良好地看到各自的接触弹簧区段7在壳体2上的靠置。为了将分隔元件6固定在壳体2上，在分隔元件6上构造有多个固定接片14。固定接片14分别具有至少一个贯通孔20，用以被固定器件，如螺钉穿过。

结合图1可知，两个布置在第二棱边区域10上的固定接片14安装在壳体的底部16上。第一棱边区域9以其接触弹簧区段7又贴靠在一个表面上，即电路板5的导电的表面上。电路板5以背对第一棱边区域9的一侧与壳体2电接触。两个棱边区域11和12以它们的接触弹簧区段7贴靠在壳体侧壁的内表面上。

此外要指出的是，分隔元件6具有加强压筋13，加强压筋在第三和第四棱边区域11和12之间延伸。加强压筋13用于加固板形的分隔元件6。但加强压筋13也可以有不同的构造。但加强压筋13始终用于加固。

在图3中表明，接触弹簧区段7在本实施例中与分隔元件6分开制造并且固定在分隔元件6上。接触弹簧区段7具有比分隔元件6更小的厚度。接触弹簧区段7也由金属板材制成。接触弹簧区段7具有约0.08mm的厚度。分隔元件6和接触弹簧区段7形成了分隔单元/板材单元。

但在其它实施例中，接触弹簧区段7也与分隔元件6一体地/一件式地，也就是说材料上一件式地构造。在此特别有利的是，接触弹簧区段7和分隔元件6一起由同样(板材)厚度的板材/金属板材构成/成形出。接触弹簧区段7于是是直接在分隔元件6上加工出来的区域，其借助改型工艺以及冲制/切割工艺制造。在分隔元件6和接触弹簧区段7的厚度相同时特别有利的是，(板材)厚度为0.08mm。也能用多个板材来构造分隔元件6，其中，板材于是彼此连接，例如铆接。

换句话说，按照本发明，电磁兼容板材(分隔元件6)在最小的结构空间上将壳体2内的功率电子器件的高伏侧4与低伏侧3分隔成两个单独的法拉第笼8a、8b，电路板5处在这些法拉第笼中。为此，与相应的壳体2和电路板5匹配的接触弹簧(接触弹簧区段7)的布置和选择很重要。此外，板材6连同接触弹簧7一体制成。

电磁兼容板材6可以与不同的要求相匹配。一方面，板材6的几何形状可以与壳体2的相应的轮廓相协调。随此而来的是选出接触弹簧7。为了针对振动要求提高板材6的刚度，存在引入压筋(加强压筋13)的可能性。整个电磁兼容板材6由在几何形状上与壳体2匹配的板材6和接触弹簧7构成。接触弹簧7环绕板材6地分布并且在三个侧10、11、12上接触壳体2并且在方向9上接触电路板5。电路板5伸入两个由电磁兼容板材6在空间上分隔的高伏区域和低伏区域3、4中。在对置的侧上，实现了盖2与电路板6的接触，以便实现完全闭合的法拉第笼8a、8b。在一种实施方式中，整个电磁兼容板6连同接触弹簧7由薄的板材6(例如和接触弹簧的厚度0.08mm一样)设计而成。为此，由板材6产生了相应的轮廓。紧接着实现弹簧几何形状的改型以确保接触。为了加固，接下来可以将较厚的板材6铆接在一起或者改变板材厚度。电磁兼容板材6/功率电子器件单元1优选使用在P2混动系统中，但也可以使用在电车桥或其它混动系统/电驱动系统中。

附图标记列表

1 功率电子器件单元

2 壳体

3 低伏空间区域

4 高伏空间区域

5 电路板

6 分隔元件

7 接触弹簧区段

8a 第一法拉第笼

8b 第二法拉第笼

9 第一棱边区域

10 第二棱边区域

11 第三棱边区域

12 第四棱边区域

13 加强压筋

14 固定接片

15 间隙

16 底部

17 第一电路板区域

18 第二电路板区域

19 突出部

20 贯通孔

Claims (10)

1.功率电子器件单元(1)，所述功率电子器件单元具有导电的壳体(2)以及电路板(5)，在所述壳体内构造有低伏空间区域(3)和高伏空间区域(4)，所述电路板区段式地既伸入所述低伏空间区域(3)中也伸入所述高伏空间区域(4)中，其特征在于，在所述壳体(2)中布置有分隔元件(6)以及借助设置在所述分隔元件上的接触弹簧区段(7)使所述分隔元件与所述壳体(2)和/或所述电路板(5)接触，使得所述空间区域(3、4)彼此电磁去耦。

2.按照权利要求1所述的功率电子器件单元(1)，其特征在于，所述分隔元件(6)布置成并且所述接触弹簧区段(7)与所述壳体(2)和/或所述电路板(5)连接成使得每个空间区域(3、4)构成了自身的法拉第笼(8a、8b)。

3.按照权利要求1或2所述的功率电子器件单元(1)，其特征在于，所述分隔元件(6)构成至少四个棱边区域(9、10、11、12)，在所述至少四个棱边区域上分别安装有至少一个接触弹簧区段(7)。

4.按照权利要求3所述的功率电子器件单元(1)，其特征在于，两个彼此背离的第一和第二棱边区域(9、10)横向于两个彼此背离的第三和第四棱边区域(11、12)取向，其中，这些棱边区域中的至少三个棱边区域(10、11、12)导电地接触所述壳体(2)并且这些棱边区域中的一个棱边区域(9)导电地接触所述电路板(5)。

5.按照权利要求1至4中任一项所述的功率电子器件单元(1)，其特征在于，所述接触弹簧区段(7)由板材制成。

6.按照权利要求1至5中任一项所述的功率电子器件单元(1)，其特征在于，所述分隔元件(6)与所述接触弹簧区段(7)一体地构造。

7.按照权利要求1至6中任一项所述的功率电子器件单元(1)，其特征在于，所述分隔元件(6)以及所述接触弹簧区段(7)具有统一的厚度，优选具有在0.02mm和1mm之间的厚度，特别优选具有0.08mm的厚度，或者在它们的厚度上不同地设计。

8.按照权利要求1至7中任一项所述的功率电子器件单元(1)，其特征在于，所述分隔元件(6)具有加强压筋(13)。

9.按照权利要求1至8中任一项所述的功率电子器件单元(1)，其特征在于，所述电路板(5)在电接触所述分隔元件(6)和/或所述壳体(2)的情况下延伸穿过构造在所述壳体(2)和所述分隔元件(6)之间的间隙(15)。

10.用于机动车的电驱动系统，所述电驱动系统具有与电动机电连接的按照权利要求1至9中任一项所述的功率电子器件单元(1)。