CN111511606B - 电组件及用于电组件的电母线条 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种电组件及用于电组件的电母线条。本发明涉及一种用于电组件的电连接条，所述电组件包括电子功率模块及所述电子功率模块的电子控制单元，所述电子功率模块包括至少一个外部电端子。所述电连接条包括平面基座以及至少一个连接元件，所述至少一个连接元件从所述基座延伸并包括：至少一个导电附接部分，垂直于所述基座延伸，并被设计成与所述至少一个外部电端子电连接；以及至少一个电连接销，包括至少一个自由端，所述至少一个自由端被设计成电连接到电子控制单元。

Description

电组件及用于电组件的电母线条

技术领域

本发明涉及用于电动或混合动力车辆的电设备领域，并且更具体来说，涉及一种用于电组件的电母线条以及包括至少一个此种电母线条的电组件。

本发明的目的特别是使得能够测量在电动或混合动力车辆的电组件的电端子、特别是连接到高压电源电池的正电势或负电势的电端子中流动的电流的电流强度或强度变化。

背景技术

众所周知，电动或混合动力汽车包括由高压电源电池通过高压电源车载电网(high voltage power on-board electric network)供电的电动机系统及由低压电源电池通过低压车载电网供电的多个辅助电设备。

高压电源电池提供向电动机系统供电以推进车辆的功能。更准确地说，为了控制驱动车轮的电动机，已知使用逆变器将由高压电源电池供应的直流电流转换成一个或多个交流控制电流，例如正弦电流。

在一种已知的解决方案中，逆变器呈其中安装有电子功率模块及电子控制单元的壳体的形式。所述电子功率模块包括具有多个电部件的主体，为电动机供电的电力穿过所述电部件。电子控制单元包括用于控制电子功率模块的电部件的电子部件。

在三相电机(three-phase motor)的情形中，电子功率模块包括被称为“相连接器”的三个电连接器，用于通过使用三个所谓的“相”电流来控制电机，其中所述“相”电流被两两相移例如120°。这些相电流由逆变器从由高压电池递送的电流产生。为此，电子功率模块包括被称为“正连接器”的第一电池连接器及被称为“负连接器”的第二电池连接器，所述第一电池连接器适于连接到电池的正电势，且所述第二电池连接器适于连接到高压电源电池的负电势。

电子控制单元控制电子功率模块，使得其将从高压电池接收的直流电流转换成用于控制电机的三个交流相电流(alternating phase current)，所述直流电流限定正连接器与负连接器之间的直流电压。

为此目的，电子控制单元呈上面安装有电子部件的电子板的形式，其通过电轨道连接并且用于控制电子功率模块。

为了检查逆变器的运行，可能必须测量在相连接器或电池连接器中流动的相电流的强度变化。因此，需要一种简单、可靠及高效的解决方案来测量这些变化。

发明内容

为实现上述目的，本发明首先涉及一种用于电组件的电母线条，所述组件包括电子功率模块及所述电子功率模块的电子控制单元，所述电子功率模块包括至少一个外部电端子。所述条的特点在于，其用于将所述至少一个外部电端子电连接到所述电子控制单元，并且其包括平面基座以及至少一个连接元件，所述至少一个连接元件从所述基座延伸并包括：至少一个导电紧固部分，垂直于所述基座延伸，并与所述至少一个外部电端子电连接；以及至少一个电连接销，从所述紧固部分的边缘延伸，并且包括连接到所述紧固部分的连接端、至少一个中间部分及通过所述至少一个中间部分连接到所述连接端的至少一个自由端，所述至少一个自由端适于电连接到所述电子控制单元。

通过直接接触电子控制单元的导电表面，所述配件使得能够测量在电子功率模块的至少一个外部电端子中流动的电流的电流强度或强度变化。

所述电组件被特别布置成安装在汽车中，并且可以是例如逆变器、汽车的电池充电器、直流电压-直流电压(DC-DC)转换器等。

有利地，紧固部分是平面的或圆柱形的。

优选地，至少一个外部连接端子是到高压电源电池的正电势的外部连接端子。

在优选的实施例中，电母线条包括三个从基座垂直延伸的连接元件。

根据本发明的一个特性，至少一个紧固部分及至少一个电连接销由相同的材料制成，使得连接元件易于制造。

根据本发明的另一特性，基座及至少一个连接元件由相同的材料制成。

优选地，电母线条是单件式配件。

更优选地，母线条是金属条，以便易于制造及容易传导电流。

优选地，母线条由铜、钢或铝制成，铜、钢或铝为具有高导电性的金属，并且在制造时易于处理。

根据本发明的另一特性，母线条覆盖有优选地由锡及镍组成的防腐蚀表面。此种处理改善了电触点，限制了电触点的腐蚀，并改善了材料之间(紧固构件、母线条及相应的外部电端子之间)的兼容性。

在本发明的一个方面中，紧固部分限定孔，所述孔能够接收用于将电母线条紧固到电子功率模块的所述至少一个外部电端子的构件。

有利地，至少一个自由端垂直于紧固部分的平面延伸。

在一种实施方式中，电连接销包括两个自由端，当所述条被电连接到电子控制单元时，所述两个自由端为所述条提供防旋转功能。此功能在将条安装在电子控制单元上时特别有用，以避免损坏条与电子控制单元之间的电连接。

更优选地，电连接销的至少一个中间部分至少部分地弯曲，以使至少一个自由端能够接触电子控制单元的电连接表面。

有利地，紧固部分的厚度小于1.5mm，优选地约为1mm左右，此特别使得在制造条时可容易地形成至少一个连接销。

在本发明的一个有利方面中，电母线条还包括至少一个用于接收电子部件的构件，例如放电电阻器。

有利地，至少一个接收构件包括两个附接夹，所述附接夹中的每一者适于接收所述电子部件的分支。

更有利地，至少一个接收构件垂直于基座延伸。

本发明还涉及一种特别用于电动或混合动力汽车的电组件，所述电组件包括电子功率模块及电子控制单元，所述电子功率模块包括至少一个外部电端子。所述电组件的特点在于，其包括至少一个例如先前所述的电母线条，所述电母线条紧固到所述至少一个外部电端子并电连接到所述电子控制单元。

电组件可以是例如车载逆变器、充电器或DC-DC转换器。

根据本发明的一个方面，至少一个电母线条通过至少一个紧固构件安装在至少一个外部电端子上，所述紧固构件穿过形成在所述至少一个连接元件的所述紧固部分中的孔，以便电连接所述至少一个电母线条及所述电子功率模块的所述外部电端子。

有利地，至少一个外部电端子及至少一个连接元件的紧固部分重叠并接触。

在一种实施方式中，电母线条还包括至少一个用于接收放电电阻器的构件及安装在所述接收构件上的至少一个放电电阻器。

有利地，至少一个接收构件包括两个附接夹，所述附接夹中的每一者适于接收所述放电电阻器的分支。

更有利地，至少一个接收构件垂直于基座延伸。

本发明还涉及一种电动或混合动力车辆，其包括由高压电源电池通过高压车载电网供电的电机器，例如电机机器；以及电组件，例如逆变器(例如先前所述连接到所述电机器)。

附图说明

通过阅读以下仅以举例方式给出的描述、并参照以非限制性实例方式给出的附图，将更好地理解本发明，其中针对类似的物件给出相同的参考编号，在附图中：

-图1是根据本发明的逆变器的一个实施例的透视图。

-图2是图1所示逆变器的局部透视图。

-图3是根据本发明的电母线条的一个实施例的局部特写透视图。

-图4是由图3所示电母线条及第二电母线条形成的组件的透视图。

-图5是图4所示组件的另一透视图。

-图6是图2所示逆变器的局部透视图，其示出将图4及图5所示组件紧固到电子功率模块的正外部电端子及负外部电端子。

-图7是图6所示逆变器的侧视图。

-图8是上面安装有放电电阻器的图6及图7所示逆变器的局部特写透视图。

应注意，附图以详细的方式阐述了本发明以实施本发明，且必要时，所述附图当然可用于更好地界定本发明。

具体实施方式

在以下将作出的描述中，将描述本发明在电动或混合动力汽车中的应用，但不限制本发明的范围。

在下文描述的实例中，车辆特别包括电机器、作为逆变器的电组件、高压电源电池、高压车载电网、低压电源电池、低压车载电网及多个辅助电设备。

根据本发明的电组件将在下文中以其用于逆变器的实施方式进行描述，但不限制本发明的范围。因此应注意，电组件可以是除逆变器之外的事物，例如车载充电器或DC-DC转换器。

低压车载电网连接低压电源电池及多个辅助电设备，使得低压电源电池向所述辅助电设备供电，所述辅助电设备例如为车载计算机、窗户升降电机、多媒体系统等。举例来说，低压电源电池通常递送约12V、24V或48V左右的电压。通过直流电压-直流电压转换器(通常被称为DC-DC转换器)从高压电池对低压电池进行充电。

高压车载电网连接高压电源电池及逆变器，使得高压电源电池提供通过逆变器向电机器供电的功能。高压电源电池通常递送100V与900V之间、优选地100V与500V之间的电压。通过将高压电源电池经由车辆的直流高压电网连接到外部电网(例如，家用交流电网)来对高压电源电池充电。

电机器是旋转的电机器，优选地用于由高压电源电池供应的电力驱动车轮。更准确地说，电机器是由多相电流源供电的交流电机器。举例来说，电机器可以是交流电机。在以下描述的优选实例中，电机器由三相电流源供电，但不限制本发明的范围。

在此实例中，通过逆变器来控制电机器。所述逆变器使得可将由高压电源电池供应的直流电流转换成三个控制交流电流，例如正弦电流。换句话说，逆变器具有将由高压电源电池输入的直流电流转变成用于控制电机器的三相电流的功能。相反，在另一种操作模式中，电机器也可向逆变器供应三个交流电流，使得所述逆变器将所述交流电流转变成直流电流，用于对高压电源电池充电。

在图1所示的实例中，逆变器1包括壳体5，参照图2，壳体5具有安装在其中的电子功率模块10及电子控制单元20。

如图1所示，壳体5包括侧壁5-1及安装在侧壁5-1上的盖5-2。壳体5还包括在侧壁5-1之间延伸的下壁(在图1中不可见)，所述下壁形成壳体5的底部，电子功率模块10能够由所述底部支撑。

在图1所示的实例中，逆变器1以非限制性的方式包括安装在壳体5的盖5-2上的两个信号连接器5-31、5-32及电源连接器5-4。信号连接器5-31、5-32被布置成使得能够在逆变器1的部件与逆变器1的外部之间交换数据信号，例如与车辆的控制器交换数据信号。具体来说，这些信号连接器5-31、5-32可连接到电子控制单元20。电源连接器5-4被布置成将逆变器1连接到电源电缆，例如连接到低压车载电网，用于向电子控制单元20供电。

参照图2，电子功率模块10包括主体100及多个电连接器30、40、111、112、113。更准确地说，在此实例中，电子功率模块10包括用于将逆变器1电连接到高压电源电池的两个电母线条30、40以及用于将逆变器1电连接到电机器的三相连接器111、112、113。

特别地，每个相连接器111、112、113使得可电连接由逆变器1控制的电机器的相与电子功率模块10。应注意，逆变器1可包括不同数量(特别是取决于由逆变器1控制的电机器的相数的数量)的相连接器111、112、113。

在图2所示的实例中，逆变器1包括适于连接到高压电源电池的正电势的第一电母线条30(被称为正电母线条30)、以及适于连接到高压电源电池的负电势的第二电母线条40(被称为负电母线条40)。

此外，电子功率模块10包括多个电子功率部件，为电机器供电的电力穿过所述电子功率部件，所述电子功率部件特别用于将直流电流转变成交流电流或者反之亦然。这些电子功率部件可包括封装成电路的电子开关(例如，半导体晶体管)用于使得能够在高压电源电池与电机器之间进行受控的电功率传输。具体来说，电子功率部件是裸半导电芯片，主体100对其进行封装。在此实例中，电子功率模块10包括九个外部电端子，具体来说所述九个外部电端子一方面形成三相端口121、122、123(每个端口递送用于控制电机的相电流)，另一方面形成三个外部正电端子124(在图6中仅一个可见)及三个外部负电端子125(在图2中仅一个可见)。

每个相连接器111、112、113使得可将所述相端口121、122、123电连接到电机器的一个相。为此，相连接器111、112、113通过紧固工具安装在相应的相端口121、122、123上。在图2所示的实例中，此紧固工具呈螺钉130的形式。每个相连接器111、112、113穿过壳体5的开口，用于将逆变器1连接到电机器，且特别是用于使交流电流在电子功率模块10与电机器之间流动。

电子控制单元20包括多个部件以控制电子功率模块10的部件。更准确地说，电子控制单元20控制电子功率模块10，使得其提供将从高压电池接收的直流电流转换成用于控制电机的三个交流相电流(或反之亦然)的功能，所述直流电流限定正电母线条30与负电母线条40之间的直流电压。

为此，电子控制单元20呈电子板200的形式，特别包括被称为DC母线的第一电轨道组件(为了清楚起见未呈现)、以及被称为AC母线的第二电轨道组件(为了清楚起见未呈现)。DC母线连接到正电连接条30及负电母线条40，由高压电源电池递送的直流电流在正电连接条30与负电母线条40之间流动。AC母线连接到电子功率模块10的相连接器111、112、113。

电子板200可安装在壳体5的壁(侧壁5-1或下壁)上，或者安装在悬挂在由壳体5界定的外壳中的支撑元件(未呈现，其例如可为板)上。具体来说，电子功率模块10、支撑元件及电子控制单元20可在由壳体5界定的外壳中彼此面对地重叠，支撑元件因此位于电子功率模块10与电子控制单元20之间。举例来说，此种支撑元件可插入壳体5中，并通过抵靠所述壳体5的材料部分、特别是壳体5表面的突起而保持就位。特别地，支撑件可通过抵在其外围而保持就位。此种支撑元件可例如由金属制成，以改善电子控制单元20的散热。

电子控制单元20的电子板200控制电子功率模块10的部件、特别是开关。为此目的，电子控制单元20可被配置为经由信号连接器5-31、5-32与逆变器1的外部交换数据信号，例如与车辆的控制器交换数据信号。

为了能够测量在正外部电端子124中流动的电流的强度或强度变化，正电母线条30通过如下所述的电连接销310电连接到电子板200。

电子控制单元20包括一个或多个电流传感器(未呈现)，用于通过正电连接条30测量在正外部电端子124中流动的电流的强度或变化。此种电流传感器可特别表面安装在电子控制单元20的电子板200上。特别地，每个电流传感器可测量由电流流动引发的磁场的电流。电流传感器例如是霍尔效应传感器。每个电流传感器可包括容置在电子控制单元20的电子板200中的销，以向其传送测量的电流值。

在图3至图5所示的优选实例中，正电母线条30是一体制成的金属单件式配件，因此其可有利地通过由相同的材料成形而形成，特别是由单个金属叶片或板形成。正电母线条30可例如由铜、钢、铝或任何其他导电材料制成。条30可进一步有利地覆盖有例如由锡及镍组成的防腐蚀表面。

正电母线条30包括基座300及三个连接元件301。基座300呈细长矩形平板的形式。

每个连接元件301从基座300延伸，并且包括平面紧固部分305及电连接销310。紧固部分305垂直于基座300延伸，并且是导电的。紧固部分305将电连接到正外部电端子124。有利地，紧固部分305的厚度低于1.5毫米，优选地约为1毫米左右，以便在制造正电母线条30时容易形成电连接销310。

电连接销310从紧固部分305的自由边缘305-1延伸，所述自由边缘305-1与紧固部分305的连接到基座300的边缘相对。电连接销310包括在边缘305-1处连接到紧固部分305的连接端310A、中间部分310B及通过所述中间部分310B连接到所述连接端310A的自由端310C，所述自由端310C适于电连接到电子控制单元20，尤其是电子板200的电轨道。

矩形状紧固部分305适于接触正外部电端子124的平面部分。如图3所示，紧固部分305沿着主平面β延伸。在紧固部分305中形成孔305A，以便接收紧固螺钉131(图6)的柄部，用于将正电母线条30固定到正外部电端子124或用于接收电池正连接器(未呈现)。

连接端310A主要沿着垂直于主平面β的平面延伸。中间部分310B主要沿着平行于主平面β的平面延伸。中间部分310B部分弯曲，以便连接连接端310A及自由端310C。自由端310C垂直于主平面β延伸，并且具有适于容纳在电子板200的孔中以便焊接至其的形状。在此非限制性实例中，自由端310C的远端实质上是尖锐的。

应注意，电连接销310可包括一个以上的自由端310C，例如以便在连接到电子板200时沿着主平面β赋予条30锁定或防旋转功能。

条30的销310的形状使得可使自由端310C从其各自的紧固部分305偏移，使得所述自由端310C从所述紧固部分305延伸一段距离。换句话说，对于每个销，中间部分310B使得可跨过紧固部分305与自由端310C之间的距离，特别是以便将所述自由端310C定位成与电路板200的轨道或电连接端子成直角，在电路板200处，所述自由端310C被布置成例如通过焊接电连接。在此实例中，紧固部分305和/或连接销310的长度可彼此不同，以便将正电母线条30连接到电子板200的不同点。

电母线条30的此种布置特别使得可改善逆变器1的壳体5中的部件的集成，并且使得电子板200的安装容易，同时在自由端310C与它们在电子板200上的电连接点之间赋予适当的电接触。

应注意，在此优选实例中，电连接销310的自由端310C平行延伸，但相对于紧固部分305在与基座300相反的方向上延伸。然而，电连接销310的形状可反转，使得电连接销310的自由端310C平行延伸且相对于紧固部分305在与基座300相同的方向上延伸。

正电母线条30使得可将电子功率模块10电连接到高压电源电池的正连接器。为了将电子功率模块10连接到高压电源电池的负连接器，逆变器1包括被称为负电母线条40的第二电母线条40，在此非限制性实例中，第二电母线条40没有用于连接到电子板200的销310。

参照图4及图5，负电母线条40还包括基座400及三个连接元件，所述三个连接元件呈垂直于基座400延伸的平面板401的形式。平面部分401限定用于接收螺钉131或高压电源电池的负连接器的孔405。

正电母线条30及负电母线条40安装在例如由塑料材料制成(请确认)的非导电隔板50上，以防止正电母线条30与负电母线条40之间的短路。

在图2的实例中，正电母线条30及负电母线条40各自进一步包括用于接收电子部件(在本文中是放电电阻器70)的构件，所述构件为一对附接夹60的形式。此种放电电阻器70使得可通过焦耳效应释放逆变器1中的电力，以避免带电或触电，尤其是在紧急情况下(例如在车辆事故或接通产品的情况下)。应注意，为了清楚起见，在图2中仅呈现了一个放电电阻器70，而在图6中逆变器1包括两个放电电阻器。类似地，应注意，出于清楚此类明显的理由，没有在图3、图4、图5及图7中呈现附接夹60及放电电阻器70。

现在将特别参照图4到图8描述逆变器1安装的实例。

首先将正电母线条30及负电母线条40安装在隔板50上，如在图4及图5中所示。然后将由此形成的组件安装在电子功率模块10上，使得正电母线条30接触正外部电端子124，并且使得负电母线条40接触负外部电端子125。

作为另外一种选择，可首先将正电母线条30安装在电子功率模块10上，然后可将隔板50安装在正电母线条30上，且然后可将负电母线条40安装在隔板50上。

然后，将电子板200定位在电子功率模块10上，使得正电母线条30的连接销310的自由端310C插入在电子板200的相应孔205中(图8)。连接销310的自由端310C然后被焊接到电子板200。

使用四个螺钉131将正电母线条30及负电母线条40分别紧固到正外部电端子124及负外部电端子125。每个螺钉130包括对应于相应外部电端子124、125的母螺纹的螺纹，以便紧密地紧固正电母线条30及负电母线条40。

正电母线条30及负电母线条40的中心连接元件301、401的孔305A、405分别保持空闲，以使得高压电源电池的正连接器及负连接器能够随后连接。

以其他方式将相连接器111、112、113安装在相应的相连接器111、112、113上。然后使用螺钉130将每个相连接器111、112、113与相应的相端口121、122、123固定在一起。

在上述优选实例中，没有连接销310的负电母线条40连接到高压电源电池的负电势，而包括连接销310的正电母线条30连接到高压电源电池的正电势，以便测量电子功率模块10的正外部电端子124中的电流的强度或强度变化。

应注意，作为另外一种选择，电母线条30可连接到高压电源电池的负电势，并且电母线条40可连接到高压电源电池的正电势，此种配置因此使得能够在电子功率模块10的负外部电端子中测量电流的强度或强度变化。

还应注意，在另一替代方案中，正电母线条30及负电母线条40两者都可包括一个或多个连接销310，以便测量电子功率模块10的负外部电端子及正外部电端子124两者中的电流的强度或强度变化。

Claims (12)

1.一种用于电组件的电母线条，所述电组件包括电子功率模块及所述电子功率模块的电子控制单元，所述电子功率模块包括至少一个外部电端子，其特征在于，所述电母线条被布置成将所述至少一个外部电端子电连接到所述电子控制单元，且包括：

-平面的基座，以及

-至少一个连接元件，从所述基座延伸并包括：

·至少一个导电的紧固部分，垂直于平面的所述基座延伸，并与所述至少一个外部电端子电连接，以及

·至少一个电连接销，从所述紧固部分的边缘延伸，并且包括连接到所述紧固部分的连接端、至少一个中间部分及通过所述至少一个中间部分连接到所述连接端的至少一个自由端，所述至少一个自由端适于电连接到所述电子控制单元。

2.根据权利要求1所述的电母线条，其中至少一个所述紧固部分及至少一个所述电连接销由相同的材料制成。

3.根据权利要求1或2所述的电母线条，其中所述基座及所述至少一个连接元件由相同的材料制成。

4.根据权利要求1或2所述的电母线条，所述电母线条是单件式配件。

5.根据权利要求1或2所述的电母线条，所述电母线条是金属条。

6.根据权利要求1或2所述的电母线条，其中所述紧固部分限定孔，所述孔能够接收用于将所述电母线条紧固到所述电子功率模块的所述至少一个外部电端子的构件。

7.根据权利要求1或2所述的电母线条，其中所述至少一个自由端垂直于所述紧固部分的平面延伸。

8.根据权利要求1或2所述的电母线条，还包括至少一个用于接收放电电阻器的构件。

9.根据权利要求8所述的电母线条，其中所述至少一个接收构件包括两个附接夹，所述附接夹中的每一者适于接收所述放电电阻器的分支。

10.一种电组件，包括电子功率模块及电子控制单元，所述电子功率模块包括至少一个外部电端子，其特征在于，所述电组件包括至少一个如权利要求1至9中的一项所述的电母线条，所述电母线条紧固到至少一个所述外部电端子并电连接到所述电子控制单元。

11.根据权利要求10所述的电组件，其中至少一个所述电母线条通过至少一个紧固构件安装在至少一个所述外部电端子上，所述紧固构件穿过形成在所述至少一个连接元件的所述紧固部分中的孔，以便电连接至少一个所述电母线条及所述电子功率模块的所述外部电端子。

12.根据权利要求10或11所述的电组件，其中至少一个所述外部电端子及所述至少一个连接元件的所述紧固部分重叠并且彼此接触。