CN109962628A - 电气设备及其壳体元件 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种电气设备及其壳体元件，壳体元件配置成容纳至少一个电导体，所述至少一个电导体配置成形成电气设备的外部端子；以及容纳至少一个电力组件，适于电性连接至电导体以及将直流电转换成交流电，壳体元件，其包括适于通过滑动来接收电导体的接收构件。

Description

电气设备及其壳体元件

技术领域

本发明涉及一种用于电气设备的壳体的元件。更具体地说，本发明涉及用于电动及混合动力车辆的高压电设施的领域。

具体地说，本发明的目的是便于电导体在电气设备(具体地用于车辆)的壳体元件上的装配。

背景技术

如所熟知，电动或混合动力机动车包含由高压电池通过车载高压电气系统和多个辅助电气设施供电的电驱动系统，所述辅助电气设施由低压电池通过车载低压电气系统供电。高压电池为电驱动系统供电，进而提供车辆的推进。更具体地说，为控制驱动车辆的车轮的电气装置，已知使用逆变器，所述逆变器实现将由高压电池提供的直流电转换成一个或若干个交流控制电流，例如正弦电流。

在已知解决方案中，逆变器呈壳体的形式，所述壳体上安装有电力模块和电子控制单元。逆变器包括主体，所述主体包括电力驱动电动机穿过的电气组件。电子控制单元包括实现控制电力模块的电子组件。

出于将电力模块连接到高压电池的目的，电力模块包括连接到高压电池的正电位的被称作“正电位”的电导体，和连接到高压电池的负电位的被称作“负电位”的电导体。此外，在三相电机的情况下，逆变器包括称作“相导体”的三个电导体，所述三个电导体实现将电力模块连接到电动机，从而通过使用由逆变器根据由高压电池供应的直流电所产生的三个电流(称作“相电流”)来控制电机，所述三个电流具有二乘二相位变换，例如120°。

这些相导体呈被切割且随后折叠的条带形式，且所述条带由导电材料制成，例如铜。这些相导体的尺寸(且尤其为厚度)取决于由其循环的电流强度。因此，当逆变器用以控制驱动车辆的车轮的电气装置时，必须使用相对较厚的相导体(例如具有大于2毫米的厚度)以允许高强度电流的循环，例如大于100安培。然而，当逆变器用以存储由电气装置在车辆的制动阶段期间于高电压电池中产生的能量时，可使用具有降低厚度的相导体(例如具有小于1毫米的厚度)，因为在这种情况下，在相导体中循环的电流强度降低，例如小于50安培。

根据已知解决方案，通过旋拧到电子控制模块上以便使其电性连接而首先将相导体固定到控制模块，且随后用由塑料材料制成的逆变器壳体的元件包覆模制。使用此固定方法，逆变器的制造昂贵、复杂且耗时，这是不足之处。此外，此永久性固定方法不能够基于其所既定的应用来优化反相器的制造，即基于其是否将用以控制电气装置或存储能量。具体地说，当导体被包覆模制时，不能够取决于既定应用而改变电导体的类型，这是另一不足之处。

因此，需要简单、可靠且有效的解决方案，使得易于安装及替代不同类型的相导体，具体地说是具有不同厚度的相导体。

发明内容

因此，本发明的第一目标是一种具体地说用于混合动力或电动车辆的电气设备的壳体元件，所述壳体元件配置成容纳至少一个电导体，所述至少一个电导体配置成形成电气设备的外部端子；以及至少一个电力组件，适于电性连接至所述电导体以及由其将直流电转换成交流电，值得注意之处在于，所述壳体元件包括配置成通过滑动来容纳所述电导体的接收构件。

电导体可以是金属条带，优选地为折叠式的。电导体可包括：第一末端，配置成电性连接到电力组件；和第二末端，配置成电性连接到第二电气设备，例如电气装置，如三相电动机。

接收构件能够实现与电导体滑动连接型的连接。此连接使得非常易于将导体安装在壳体元件上。具体地说，操作员非常易于将电导体手动插入在接收构件中。此类接收构件的使用避免了不得不将电导体包覆模制在壳体元件的材料中，这一方面便于且加快电气设备的制造，且另一方面因可易于将电导体移除或插入在壳体元件中而便于维护操作。此外，具体地说取决于电气设备的既定应用和将在电导体中循环的电流强度，滑动连接的使用实现以可移式方式且以不同厚度将电导体安装在壳体元件上。

优选地，接收构件包括彼此平行延伸的至少一对壁。

在一个实施例中，接收构件包括多对壁(优选地三对壁)以插入三个电导体，具体地说，实现将电气设备连接到三相电气装置。

在优选方式中，多个壁中的壁彼此平行延伸。

根据本发明的一个方面，每一对壁包括彼此平行延伸的第一壁及第二壁，所述第一壁包括在第二壁的方向上延伸的边缘，且所述第二壁包括在第一壁的方向上延伸的边缘，以便引导相导体的滑动。对于每一对壁，所述壁与其边缘进而使得形成两个轨道以引导并支撑电导体。

有利地，接收构件包括至少一个终止末端，所述终止末端配置成限定电导体的滑动的终止点。

在另一有利方式中，接收构件配置成允许电导体的力配合(force-fitting)。此力配合有利地使得将电导体牢固地封阻在壳体元件中。此力配合可通过将引导和支撑轨的厚度调适为电导体的厚度来实现，或通过向接收构件添加封阻部分来实现。

有利地，第一壁和第二壁中的至少一个包括圆模雕刻装饰。术语“圆模雕刻装饰”用以描述过量材料厚度或肋状物，其配置成调节接收构件与相导体的配合。圆模雕刻装饰的实施方案根据其力配合提供对相导体的有效封阻。

有利地，第一壁和第二壁中的每一个包括至少一个圆模雕刻装饰以便甚至更高效地形成封阻。

在优选方式中，至少一个圆模雕刻装饰由第一壁或第二壁的材料制成以便于壳体元件的制造。

根据本发明的一个方面，壳体元件形成壳体的侧壁，优选地为单个壁，接收构件定位于所述侧壁上。

有利地，接收构件的壁从侧壁垂直于所述侧壁延伸，且边缘平行于所述侧壁延伸以确保电导体的鲁棒性封阻。

根据本发明的一个方面，每一对壁中的第一壁和第二壁在侧壁的至少一半的高度上延伸，优选地在侧壁的高度的至少80％上延伸，且又更优选地在侧壁的高度的至少90％上或其全部高度上延伸。此在第一壁与第二壁之间提供对每个相导体的有效封阻。

在优选方式中，此束带特征至少部分为“U”形。

在又更优选的方式中，接收构件由侧壁的材料制成以便于壳体元件的制造(即通过模制)。

又更优选地，由单个封阻来形成壳体元件，这使其结实，易于在装配操作期间操控，且易于制造，具体地说通过模制来制造。

根据本发明的一个方面，壳体元件以塑料材料制成，这使其较轻、结实且易于制造，具体地说通过模制来制造。具体地说，壳体元件由电性绝缘材料制成。

本发明还涉及一种电气设备，具体地说是用于混合动力或电动车辆的电气设备，所述电气设备包括如上文所描述的壳体和配置成形成电气设备的外部端子的至少一个电导体，所述导体包括通过插入在壳体元件的接收构件中而安装在所述壳体元件中的条带。

有利地，电气设备包括至少一个电力组件，所述电力组件具有至少一个电端子且安装在所述壳体元件中，设备其中电导体包括引入接收构件中的中心部分，所述接收构件延伸出第一末端和第二末端，第一末端紧固到电力组件的电端子以实现电性连接，第二末端形成电气设备的外部电端子。

有利地，电气设备包括引入对应接收构件中的多个电导体以及形成电力模块的多个电力组件，每个电导体连接到所述电力模块的对应端子。

根据本发明的一个方面，电力模块能够将直流电转换成称作“相电流”的多个交流电，所述多个相电流穿过多个相导体在电力模块与电气装置之间循环。术语“电力模块能够将直流电转换成多个交流电”用以描述以下事实：电力模块可配置成将直流电转换成多个交流电和/或配置成将多个交流电转换成直流电。

在优选方式中，电子模块包括主体。

根据本发明的一个方面，每个电导体利用电力模块紧固到主体。

有利地，电力模块的主体包括为电动机供电的能量穿过的电气组件。

优选地，电气设备是逆变器，所述逆变器配置成通过电导体电性连接到电气装置或高电压电池。

根据本发明的另一方面，电气设备包括所述电力模块的电子控制单元，所述电子控制单元耦合到所述电力模块。

有利地，电子控制单元包括实现控制所述电力模块的电子组件。

本发明还涉及一种电动或混合动力车辆，包括电气装置，例如机动装置，由高压电池通过车载高压电气系统供电；和电气设备，如上文所描述，连接到所述电气装置。

附图说明

阅读以下描述将更好地理解本发明，以下描述仅作为实例且参考随附附图提供，作为实例提供且并不限于此，其中相同参考标号指代类似物件，且其中：

图1是根据本发明的逆变器的实施例的透视图。

图2是由图1的逆变器的电子模块、第一正电位电导体和第一负电位电导体以及固定杆所形成单元的局部透视图。

图3是一组相导体的透视图。

图4是图1的逆变器的壳体元件的透视图。

图5是示出图3的接收构件和相导体的图4的壳体元件的部分透视图和近距视图。

图6是图5的壳体元件上的图3的一组相导体的透视图。

图7是其上安装有图3的相导体的图5的壳体元件的俯视图。

图8是图7的逆变器的壳体元件的部分透视图和近距视图。

图9是其上安装有图3的相导体的图5的壳体元件的透视图。

应注意，附图提供本发明的详细视图以示出其实施方案，所述附图当然还可按需要用以更好地限定本发明。

具体实施方式

在下文提供的详细描述中，本发明描述其对于电动或混合动力机动车的应用，而不限制本发明的范围。

在下文描述的实例中，具体地说，车辆包括电气装置、电气设备以形成逆变器、高压电池、车载高压电气系统、低压电池、低压电气系统以及多个辅助电气设施。

下文在其用于逆变器的实施方案中描述根据本发明的电气设备，而不限制本发明的范围。因此，应注意，除逆变器以外，电气设备可以是例如车载充电器或DCDC转换器。

车载低压电气系统将低压电池连接到多个辅助电气设施，以使得低压电池为所述辅助电气设施供电，所述辅助电气设施如车载计算机、窗口升降电机、多媒体系统等。低压电池通常传送大约12伏、24伏或48伏的电压。根据高压电池通过直流电压到直流电压转换器(通常已知为直流-直流转换器)来进行对低压电池的充电。

车载高压电气系统将高压电池连接到逆变器，以使得高压电池通过逆变器为电气装置供电。高压电池通常供应范围介于100伏到900伏，优选地从100伏到500伏的电压。高压电池的电力充电是利用通过车辆的高压电气系统将电池连接到外部电网，例如家用交流电网来实现的。

电气装置是旋转电气装置，优选地提供为使用由高压电池供应的电力来驱动车辆的车轮。更具体地说，电气装置是由多相电流源供电的交流电电气装置。举例来说，电气装置可以是交流电电机。在下文描述的优选实例中，电气装置由三相电流源供电，而这并不限制本发明的范围。

在此实例中，对电气装置的控制借助于逆变器来实现。所述逆变器将由高压电池供应的直流电转换成三个交流控制电流，例如正弦电流。换句话说，逆变器的目的是将由高压电池传送的输入直流电转变成能够控制电气装置的三相电流。相反地，在另一操作模式下，电气装置还可向逆变器供应三个交流电，以使得所述逆变器将其转变成可用以为高压电池充电的直流电。

在图1中所示出的实例中，逆变器1包括壳体5，所述壳体中安装有(参考图2)电力模块10、电子控制单元(出于清楚起见未示出)以及多个电导体30、电导体40、电导体111、电导体112、电导体113。电子控制单元包括实现控制电力模块10的组件的组件。更具体地说，电子控制单元控制电力单元10，以使其将由高压电池供应的直流电转换成三个交流相电流来控制电机(或逆向进行)，所述高压电池限定来自第一电导体30和第二电导体40的直流电压。

参考图1到图3，电力模块10包括主体100，所述主体上紧固电导体30、电导体40、电导体111、电导体112、电导体113。此外，电力模块10包括电力组件30，电能穿过所述电力组件来为电气装置供电，具体地说，所述电力组件配置成将直流电转换成交流电或逆向进行。这些电力组件可包括电子开关，例如半导体晶体管，布置在电路中以实现电力从高压电池到电气装置的受控通道。具体地说，电力组件是主体100为其提供包封的裸半导体芯片。参考图2，电力模块10包括九个外部电端子，具体地说，所述九个外部电端子一方面形成各自传送电机控制相电流的三个相端口121、相端口122、相端口123，且另一方面形成三个外部正极电端子124(其中的仅一个示出在图2中)和三个外部负极电端子(未示出)。

在图1到图3中所示出的实例中，逆变器1包括：第一电导体30，配置成将逆变器1电性连接到高压电池(未示出)的正电位；第二电导体40，配置成将逆变器1电性连接到高压电池的负电位；以及三个“相”导体111、“相”导体112、“相”导体113，提供为将逆变器1电性连接到电气装置。

参考图2，每个电导体30、电导体40呈条带形式，在所述条带上延伸出三个固定元件301、固定元件401。定位于每个电导体30、电导体40的末端处的两个固定元件301、固定元件401实现使用螺钉131将所述电导体30、电导体40固定到电力模块10的相应外部电端子(分别为正极124和负极)。第一电导体30和第二电导体40分别的中央固定元件301、中央固定元件401的孔口保持自由，以在稍后阶段实现高压电池的正极端子与负极端子的连接。如图2中所示出，逆变器1还包括电性绝缘固定杆50，所述固定杆将第一电导体30与第二电导体40分离，尤其防止第一电导体30与第二电导体40之间的短路。出于这一目的，固定杆50优选地由塑料材料(例如PBT GF30)制成。

每个相导体111、相导体112、相导体113实现由逆变器1控制的电气装置的相到电力模块10的电性连接。应注意，在另一实施例中，逆变器1可以包括不同量的相导体111、相导体112、相导体113，具体地说基于由逆变器1控制的电气装置的相数量的量。

每个相连接件111、相连接件112、相连接件113利用例如螺钉(未示出)的固定构件安装在相应相端口121、相端口122、相端口123上。每个相导体111、相导体112、相导体113穿过壳体5的开口以将逆变器1连接到电气装置，且具体地说，使得交流电在电力模块10与电气装置之间循环。

现参考图3到图6，每个相导体111、相导体112、相导体113呈单个封阻部分的形式，即由单个部分形成。此部分呈以导电材料形成的条带形式。在此优选实例中，相导体111、相导体112、相导体113由导电材料制成，例如铜、钢或铝。

可基于其所需用途，且具体地说，基于由其穿过的电流强度来选择相导体111、相导体112、相导体113的厚度。有利地，相导体111、相导体112、相导体113的厚度范围介于0.5毫米到3毫米。优选地，相导体111、相导体112、相导体113的厚度大约为1毫米、1.5毫米或2毫米。有利地，还可用抗磨损表面涂层处理相导体111、相导体112、相导体113，所述抗磨损表面涂层例如由锡和/或镍制成以用于材料的相容性或以提高电流。

在附图中所示出的实例中，每个电导体111、电导体112、电导体113包括中心部分111A、中心部分112A、中心部分113A，第一固定末端111B、固定末端112B、固定末端113B以及第二固定末端111C、固定末端112C、固定末端113C从所述中心部分垂直但沿相对方向延伸。第一固定末端111B、固定末端112B、固定末端113B配置成例如借助于螺钉连接到电力模块10的端口相121、端口相122、端口相123。出于这一目的，第一固定末端111B、固定末端112B、固定末端113B呈平面部分的形式，所述平面部分适于与相端口121、相端口122、相端口123的平面部分接触。第二固定末端111C、固定末端112C、固定末端113C配置成连接到电气装置的相导体(未示出)。出于这一目的，第二固定末端111C、固定末端112C、固定末端113C呈平面部分的形式，所述平面部分适于与电气装置的相导体的平面部分接触。

应注意，在此非限制性实例中，相导体111和相导体113的第二末端111C、第二末端113C配置成更接近于中心定位的相导体112的第二末端112C，所述第二末端定位于所述中心相导体112的中心部分112A的延伸部分中。这导致相导体111、相导体112、相导体113的第二末端111C、第二末端112C、第二末端113C更靠近，以使得其可以与电气装置的相应相导体(以类似样式布置)连接。然而，具体地说，可取决于待安装逆变器1的环境而以不同方式形成第二末端111C、第二末端112C、第二末端113C。

如图1中所示出，壳体5包括壳体元件5-1和安装在壳体5的元件上的封盖5-2。壳体5还包括延伸于壳体元件5-1下方的底部(图1中不可见)。在图1中所示出的实例中，如上文所描述，逆变器1以非限制性方式还包括两个信号连接器5-31、信号连接器5-32以及安装在壳体5的封盖5-2上的电力连接器5-4。信号连接器5-31、信号连接器5-32配置成实现例如使用车辆的控制器在逆变器1的组件与逆变器1的外部之间交换数据信号。具体地说，这些信号连接器5-31、信号连接器5-32可连接到安装在壳体元件5-1中的电子控制单元(未示出)。电源连接器5-4配置成将逆变器1连接到例如连接到车载低压电力网络的电力线缆以便实现对所述电子控制单元的供电。

现参考图4，壳体元件5-1呈单个封阻的形式，所述单个封阻通过将电性绝缘的塑料材料进行模制而形成。壳体元件5-1包括呈U形束带形式的侧壁5-10以及配置成支撑电力模块10和电子控制单元的支撑元件5-11。在此实例中，具体地说，支撑元件5-11包括纵梁5-11A，所述纵梁实现容纳电力模块10的主体100和电子控制单元。

参考图5到图9，壳体元件5包括接收构件，在此实例中，所述接收构件实现通过力配合来固定相导体111、相导体112、相导体113。这些接收构件由侧壁5-10的材料形成，且包括各自适于容纳相导体111、相导体112、相导体113的三对轨道。

更具体地说，每一对轨道包括第一壁5-12A和第二壁5-12B，所述壁彼此平行且垂直于侧壁5-10延伸以便固定相导体111、相导体112、相导体113。在此实例中，每一对壁5-12A、壁5-12B的第一壁5-12A和第二壁5-12B基本上在侧壁5-10的整个高度上方延伸。

优选地，每一对壁5-12A、壁5-12B的第一壁5-12A和第二壁5-12B中的每一个包括至少一个圆模雕刻装饰5-120。此圆模雕刻装饰5-120形成过量材料厚度来帮助调节每一对壁5-12A、壁5-12B与相应相导体111、相导体112、相导体113之间的插入以便将其彼此高效固定。在此实例中，圆模雕刻装饰5-120由每一对壁5-12A、壁5-12B的第一壁5-12A和第二壁5-12B的材料形成。

又在所示出实例中，第一壁5-12A包括平行于侧壁5-10在第二壁5-12B的方向上延伸的边缘5-12A1，且第二壁5-12B也包括平行于侧壁5-10在第一壁5-12A的方向上延伸的边缘5-12B1。

在逆变器的装配期间，首先装配电力模块10和电子控制单元。

随后利用每一对壁5-12A、壁5-12B之间的滑动将每个相导体111、相导体112、相导体113进行力配合，以便使所述相导体由每一对壁5-12A、壁5-12B的第一壁5-12A和第二壁5-12B的圆模雕刻装饰封阻。

随后，将每个相导体111、相导体112、相导体113旋拧到相应相端口121、相端口122、相端口123，以便将所述导体电性连接到电力模块10的相端口121、相端口122、相端口123。

每一对壁5-12A、壁5-12B的边缘5-12A1、边缘5-12B1进一步实现维持第一壁5-12A与第二壁5-12B之间的相导体111、相导体112、相导体113。

可随后将壳体5的封盖5-2和底部紧固到壳体元件5-1以便关闭壳体且例如密封逆变器1。可随后将逆变器1的相导体111、相导体112、相导体113电性连接到电气装置，且可将正极和负极电位电导体30、电导体40连接到车辆的高压电池。

本发明不限于上文所描述的实例。附图示出了组合若干实施例的特定实施例实例。然而，每个实施例的特征可以各种模式独立于彼此，或其可进行组合，如权利要求中所示。

Claims (12)

1.一种电气设备的壳体元件，所述壳体元件配置成容纳至少一个电导体以及至少一个电力组件，所述至少一个电导体配置成形成所述电气设备的外部端子；所述至少一个电力组件适于电性连接到所述电导体，所述壳体元件的特征在于：其包括适于通过滑动来接收所述电导体的接收构件。

2.根据权利要求1所述的电气设备的壳体元件，其中所述接收构件包括彼此平行延伸的至少一对壁。

3.根据权利要求2所述的电气设备的壳体元件，其中所述对壁包括彼此平行延伸的第一壁及第二壁，所述第一壁包括在所述第二壁的方向上延伸的边缘，所述第二壁包括在所述第一壁的方向上延伸的边缘，以便引导所述电导体的所述滑动。

4.根据权利要求1至3中任一权利要求所述的电气设备的壳体元件，其中所述接收构件包括至少一个终止末端，所述至少一个终止末端配置成终止所述电导体的所述滑动。

5.根据权利要求3所述的电气设备的壳体元件，其中所述壳体元件形成壳体的侧壁，所述接收构件定位于所述侧壁上。

6.根据权利要求5所述的电气设备的壳体元件，其中所述壁垂直于所述侧壁从所述侧壁延伸，且所述边缘平行于所述侧壁延伸。

7.根据权利要求6所述的电气设备的壳体元件，其中所述第一壁及所述第二壁在所述侧壁的至少一半的高度上延伸。

8.根据权利要求1所述的电气设备的壳体元件，其中所述接收构件配置成用于所述电导体的力配合。

9.一种电气设备，包括如权利要求1至8中任一项所述的壳体元件以及至少一个电导体，所述至少一个电导体配置成形成所述电气设备的外部端子，所述电导体包括条带，通过插入所述壳体元件的接收构件中而将所述条带安装在所述壳体元件中。

10.根据权利要求9所述的电气设备，包括至少一个电力组件，所述至少一个电力组件安装在所述壳体元件中且具有至少一个电端子，其中所述电导体包括引入所述接收构件中的中心部分，从所述中心部分延伸第一末端及第二末端，所述第一末端紧固到所述电力组件的所述电端子以实现电连接，所述第二末端形成所述电气设备的外部电端子。

11.根据权利要求9或10所述的电气设备，包括多个电导体及多个电力组件，所述多个电导体引入对应的所述接收构件中，所述多个电力组件形成电力模块，每个电导体连接到所述电力模块的对应端子。

12.根据权利要求9所述的电气设备，所述电气设备为逆变器，所述逆变器提供为通过所述电导体电性连接到电气装置。