DE102018215801A1 - Electronics module, power electronics and motor vehicle - Google Patents

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Tobias Schlosser
Manuel Raimann
Pengshuai Wang
Ziyu Wang
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Michael Kohr
Gerhard Müller
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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Elektronikmodul (1), umfassend einen magnetischen Kern (2) und mindestens zwei Stromleiter (3, 4), wobei die mindestens zwei Stromleiter (3, 4) durch eine Öffnung (2'9 des magnetischen Kerns (2) geführt sind, wobei mittels eines Stromflusses entlang der mindestens zwei Stromleiter (3, 4) ein magnetisches Feld erzeugbar ist und wobei zumindest der magnetische Kern (2) innerhalb eines Gehäuses (5) des Elektronikmoduls (1) angeordnet ist. Das erfindungsgemäße Elektronikmodul (1) zeichnet sich dadurch aus, dass das Elektronikmodul (1) weiterhin einen Stromsensor (6) zum Erfassen einer Stromstärke des Stromflusses entlang der mindestens zwei Stromleiter (3, 4) umfasst.The invention relates to an electronic module (1) comprising a magnetic core (2) and at least two current conductors (3, 4), the at least two current conductors (3, 4) being guided through an opening (2'9 of the magnetic core (2) wherein a magnetic field can be generated by means of a current flow along the at least two current conductors (3, 4) and at least the magnetic core (2) is arranged within a housing (5) of the electronic module (1). Characterized in that the electronics module (1) further comprises a current sensor (6) for detecting a current intensity of the current flow along the at least two current conductors (3, 4).

Description

Die Erfindung betrifft ein Elektronikmodul gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1 sowie eine entsprechende Leistungselektronik und ein entsprechendes Kraftfahrzeug.The invention relates to an electronic module according to the preamble of claim 1 and a corresponding power electronics and a corresponding motor vehicle.

Im Stand der Technik sind sog. EMV-Filter („Elektromagnetische Verträglichkeit-Filter“) bekannt, die insbesondere auch in automobilen Anwendungen zur Einhaltung der jeweiligen EMV-Vorschriften Verwendung finden. Diese EMV-Filter sind dazu vorgesehen, hochfrequente elektromagnetische Störungen zu dämpfen, die z.B. beim Betrieb eines Wechselrichters entstehen und sich in elektrischen Leitern ausbreiten. Sie werden in der Regel aus EMV-Drosseln und Kondensatoren aufgebaut. Die EMV-Drosseln bestehen dabei üblicherweise aus einem oder mehreren elektrischen Leitern, z.B. in Form eines Drahtes oder einer Stromschiene, welche durch einen magnetischen Kern, z.B. in Form eines Ringes, geführt sind. Aufgrund der üblicherweise hohen Ströme und der daraus resultierenden Wärmeentwicklung müssen die Stromleiter oft mit einem vergleichsweise großen Querschnitt ausgebildet sein. Als Kernmaterialien kommen in der Regel weichmagnetische Werkstoffe, z.B. Ferrite oder geeignete nanokristalline Werkstoffe, zur Anwendung. Dabei haben Letztere eine deutlich höhere Filterwirkung. Die Kondensatoren können der Drossel vor- oder nachgeschaltet sein. Sie werden elektrisch entweder zwischen den elektrischen Leitern der EMV-Drossel (sog. X-Kondensator) oder zwischen jeweils einem elektrischen Leiter der Drossel und einem elektrischen Bezugspotenzial (sog. Y-Kondensator) angeordnet. Mechanisch werden sie oftmals in den Elektrokomponententräger integriert.In the prior art, so-called EMC filters (“electromagnetic compatibility filters”) are known, which are also used in particular in automotive applications to comply with the relevant EMC regulations. These EMC filters are designed to dampen high-frequency electromagnetic interference, e.g. arise during the operation of an inverter and spread in electrical conductors. They are usually made up of EMC chokes and capacitors. The EMC chokes usually consist of one or more electrical conductors, e.g. in the form of a wire or a busbar, which is separated by a magnetic core, e.g. in the form of a ring. Because of the usually high currents and the resulting heat development, the current conductors often have to be designed with a comparatively large cross section. Soft magnetic materials, e.g. Ferrites or suitable nanocrystalline materials, for use. The latter have a significantly higher filter effect. The capacitors can be connected upstream or downstream of the choke. They are arranged electrically either between the electrical conductors of the EMC choke (so-called X capacitor) or between each electrical conductor of the choke and an electrical reference potential (so-called Y capacitor). They are often mechanically integrated into the electronic component carrier.

In diesem Zusammenhang beschreibt die WO 2017/211951 A1 eine aktive Störunterdrückungseinrichtung zur Reduzierung einer Störgröße auf einer elektrischen Leitung eines teilweise oder vollständig elektrisch angetriebenen Kraftfahrzeugs. Die Störgröße ist dabei ein Störstrom, der von einer Leistungselektronik erzeugt wird. Mittels eines Stromsensors kann der Strom in der elektrischen Leitung gemessen werden und mittels eines Frequenzfilters können bestimmte Frequenzbereiche des Störstroms gefiltert werden.In this context the WO 2017/211951 A1 an active interference suppression device for reducing a disturbance variable on an electrical line of a partially or completely electrically driven motor vehicle. The disturbance is an interference current that is generated by power electronics. The current in the electrical line can be measured by means of a current sensor and certain frequency ranges of the interference current can be filtered by means of a frequency filter.

Aus der WO 2010/079074 A1 ist ein Verfahren für die Steuerung einer Stromversorgungseinrichtung für mindestens eine elektrische Maschine mit mindestens einer Speichereinrichtung für elektrische Energie und mit einem mindestens eine Drossel umfassenden Wechselrichter für ein Elektrofahrzeug bekannt.From the WO 2010/079074 A1 A method for controlling a power supply device for at least one electrical machine with at least one storage device for electrical energy and with an inverter comprising at least one choke for an electric vehicle is known.

Die DE 10 2004 039 230 A1 beschreibt ein Verfahren zur Herstellung eines induktiven Bauelements, bei dem zwei einzelne Teile eines Stromleiters unabhängig voneinander durch ein Innenloch eines Magnetkerns geschoben werden und dann zueinander so ausgerichtet werden, dass sie miteinander überlappende Bereiche aufweisen. Anschließend werden die zwei Teile an den überlappenden Bereichen fest miteinander verbunden.The DE 10 2004 039 230 A1 describes a method for producing an inductive component, in which two individual parts of a current conductor are pushed independently of one another through an inner hole of a magnetic core and are then aligned with one another in such a way that they have areas that overlap with one another. Then the two parts are firmly connected to each other at the overlapping areas.

Die bekannten Vorrichtungen bzw. Verfahren sind jedoch dahingehend nachteilbehaftet, als dass das weichmagnetische Kernmaterial der Drossel, insbesondere wenn es sich um nanokristallines Material handelt, vergleichsweise zerbrechlich und druckempfindlich ist. Deshalb wird der Kern üblicherweise in ein Kunststoffgehäuse eingebettet. Zur mechanischen Anbindung z.B. an das Gehäuse des Wechselrichters oder an eine Trägerplatte ist dann ein weiteres Kunststoffgehäuse notwendig. Hierbei entstehen Schnittstellen, welche Herstellungskosten erzeugen. Zudem ist bei einer Windungszahl von nur „1“ ein vergleichsweise großer Kern notwendig, um eine ausreichende Filterwirkung zu erreichen. Auch dies ist mit vergleichsweise hohen Herstellungskosten verbunden. Durch Erhöhung der Windungszahl kann die Größe des Kerns zwar deutlich reduziert werden. Da bei Hochstromanwendungen, z.B. in E-Fahrzeugen, aufgrund der Wärmeentwicklung in der Regel jedoch Stromleiter mit einem großen Querschnitt verwendet werden müssen, lassen sich mehrere Windungen allerdings nur durch eine aufwendige Verformung der Stromleiter herstellen. Sofern Stromleiter mit einem geringeren Querschnitt verwendet werden sollen, müssen die Windungen gekühlt werden. In beiden Fällen entstehen ebenfalls hohe Kosten und oftmals ist dies technisch auch nicht möglich. Des Weiteren erhöhen sich sowohl die Kosten als auch der Bauraumbedarf durch die üblicherweise getrennt vom Filter angeordnete Stromsensor-Einheit, welche zwangsläufig zur Strommessung benötigt wird, und die zur elektrischen Anbindung der Stromsensor-Einheit benötigten zusätzlichen Stromleiter.However, the known devices and methods are disadvantageous in that the soft magnetic core material of the choke, particularly when it is nanocrystalline material, is comparatively fragile and sensitive to pressure. For this reason, the core is usually embedded in a plastic housing. A further plastic housing is then necessary for the mechanical connection, for example to the housing of the inverter or to a carrier plate. This creates interfaces that generate manufacturing costs. In addition, with a number of turns of only " 1 “A comparatively large core is necessary to achieve a sufficient filter effect. This is also associated with comparatively high manufacturing costs. The size of the core can be significantly reduced by increasing the number of turns. However, since in high-current applications, for example in electric vehicles, current conductors with a large cross section generally have to be used due to the development of heat, however, several turns can only be produced by complex deformation of the current conductors. If current conductors with a smaller cross section are to be used, the windings must be cooled. In both cases there are also high costs and often this is not technically possible. Furthermore, both the costs and the space requirement increase due to the current sensor unit, which is usually arranged separately from the filter, which is inevitably required for current measurement, and the additional current conductors required for the electrical connection of the current sensor unit.

Es ist eine Aufgabe der Erfindung, ein verbessertes Elektronikmodul vorzuschlagen.It is an object of the invention to propose an improved electronics module.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch das Elektronikmodul gemäß Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung gehen aus den abhängigen Ansprüchen hervor.This object is achieved by the electronics module according to claim 1. Advantageous refinements and developments of the invention emerge from the dependent claims.

Die Erfindung betrifft ein Elektronikmodul, umfassend einen magnetischen Kern und mindestens zwei Stromleiter, wobei die mindestens zwei Stromleiter durch eine Öffnung des magnetischen Kerns geführt sind, wobei mittels eines Stromflusses entlang der mindestens zwei Stromleiter ein magnetisches Feld erzeugbar ist und wobei zumindest der magnetische Kern innerhalb eines Gehäuses des Elektronikmoduls angeordnet ist. Das erfindungsgemäße Elektronikmodul zeichnet sich dadurch aus, dass das Elektronikmodul weiterhin einen Stromsensor zum Erfassen einer Stromstärke des Stromflusses entlang der mindestens zwei Stromleiter umfasst.The invention relates to an electronic module comprising a magnetic core and at least two current conductors, the at least two current conductors being guided through an opening in the magnetic core, a magnetic field being able to be generated by means of a current flow along the at least two current conductors, and at least the magnetic core being inside a housing of the electronic module is arranged. The The electronic module according to the invention is characterized in that the electronic module further comprises a current sensor for detecting a current intensity of the current flow along the at least two current conductors.

Aus der baulichen Integration des Stromsensors in das erfindungsgemäße Elektronikmodul ergibt sich zunächst der Vorteil, dass üblicherweise vorgesehene zusätzliche Stromleiter zur Einbindung des Stromsensors entfallen können. Dies spart Kosten und Bauraum gleichermaßen.The structural integration of the current sensor into the electronic module according to the invention initially has the advantage that additional current conductors which are usually provided for integrating the current sensor can be dispensed with. This saves costs and space equally.

Bevorzugt ist es vorgesehen, dass der Stromsensor innerhalb des Gehäuses angeordnet ist. Alternativ bevorzugt ist der Stromsensor an einer Außenseite des Gehäuses angeordnet.It is preferably provided that the current sensor is arranged inside the housing. Alternatively, the current sensor is preferably arranged on an outside of the housing.

Die mindestens zwei Stromleiter stellen in Verbindung mit dem magnetischen Kern einen sog. Elektromagnetische-Verträglichkeit-Filter (EMV-Filter) dar. Die Erfindung erweitert somit einen bekannten EMV-Filter um einen baulich integrierten Stromsensor zur Messung einer Stromstärke in den mindestens zwei Stromleitern. The at least two current conductors, in conjunction with the magnetic core, constitute a so-called electromagnetic compatibility filter (EMC filter). The invention thus extends a known EMC filter by a structurally integrated current sensor for measuring a current in the at least two current conductors.

Das Gehäuse ist bevorzugt einteilig, zweiteilig oder auch mehrteilig ausgebildet und derart an den Kern, die mindestens zwei Stromleiter und den Stromsensor angeformt, dass auf üblicherweise vorgesehene Positionierungsstifte verzichtet werden kann.The housing is preferably formed in one part, two parts or also in several parts and molded onto the core, the at least two current conductors and the current sensor in such a way that positioning pins which are usually provided can be dispensed with.

Besonders bevorzugt weist das Gehäuse sog. Schnapphaken auf, die eine einfache Montage sowohl der einzelnen Gehäuseteile untereinander ermöglichen als auch eine einfache Montage des Kerns bzw. der Stromleiter am Gehäuse ermöglichen.The housing particularly preferably has so-called snap hooks, which enable simple assembly of the individual housing parts with one another and also enable simple assembly of the core or the current conductors on the housing.

Zudem weist das Gehäuse bevorzugt Befestigungslaschen oder Befestigungsöffnungen auf, durch welche das Gehäuse, z.B. mittels Schrauben oder anderer geeigneter Befestigungsmittel, an einer weiteren Vorrichtung befestigt werden kann. Beispielsweise kann das Elektronikmodul auf diese Weise über das Gehäuse mit einer Leistungselektronik oder einem Wechselrichter verbunden werden.In addition, the housing preferably has fastening tabs or fastening openings through which the housing, e.g. can be attached to another device by means of screws or other suitable fastening means. For example, the electronics module can be connected to power electronics or an inverter via the housing in this way.

Die Stromleiter sind dabei vorteilhaft derart im bzw. am Gehäuse angeordnet, dass sie eine möglichst einfache Stromleiterform ermöglichen und gleichzeitig raumsparend verlaufen. Dadurch kann der Innendurchmesser des Kerns vergleichsweise klein ausgebildet sein.The current conductors are advantageously arranged in or on the housing such that they enable the simplest possible form of current conductor and at the same time run in a space-saving manner. As a result, the inner diameter of the core can be made comparatively small.

Die Form des Kerns ist bevorzugt kreisförmig oder auch elliptisch ausgeführt und die Anordnung des Kerns im Gehäuse kann sowohl liegend als auch stehend erfolgen.The shape of the core is preferably circular or also elliptical and the arrangement of the core in the housing can be either lying or standing.

Bevorzugt ist es vorgesehen, dass auf das üblicherweise benötigte, gesonderte Schutzgehäuse des Kerns verzichtet wird. Stattdessen wird der Kern direkt in das Gehäuse gefügt.It is preferably provided that the separate protective housing of the core that is usually required is dispensed with. Instead, the core is inserted directly into the housing.

Die mindestens zwei Stromleiter sind bevorzugt als metallische Stromleiter ausgebildet. Insbesondere bevorzugt handelt es sich um streifenförmige Stanzteile, die aus einem Blech gestanzt wurden. Sie können einen rechteckigen Querschnitt aufweisen und je nach benötigter elektrischer Leitfähigkeit eine größere oder kleinere Materialstärke bzw. Querschnittsfläche aufweisen. Ggf. können sie auch mit einer Lackierung versehen werden, um eine gewisse elektrische Isolierung aufzuweisen.The at least two current conductors are preferably designed as metallic current conductors. It is particularly preferred to use strip-shaped stamped parts which have been stamped from a sheet metal. They can have a rectangular cross section and, depending on the electrical conductivity required, have a greater or lesser material thickness or cross-sectional area. Possibly. they can also be painted to provide some electrical insulation.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist es vorgesehen, dass der Stromsensor als induktiver Stromsensor ausgebildet ist, der anhand des magnetischen Feldes die Stromstärke erfasst. Daraus ergibt sich der Vorteil einer berührungslosen und wechselwirkungsfreien Strommessung. Der Stromsensor beeinflusst nicht die Stromstärke. Zudem ist ein induktiver Stromsensor vergleichsweise kompakt. Auch zusätzliche Stromleitungen zum Stromsensor werden vorteilhaft nicht benötigt.According to a preferred embodiment of the invention, it is provided that the current sensor is designed as an inductive current sensor which detects the current strength on the basis of the magnetic field. This has the advantage of a contactless and interaction-free current measurement. The current sensor does not affect the current strength. In addition, an inductive current sensor is comparatively compact. Additional power lines to the current sensor are also advantageously not required.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist es vorgesehen, dass der Stromsensor zu den mindestens zwei Stromleitern einen identischen Abstand aufweist. Daraus ergibt sich der Vorteil, dass die Linien des Magnetfelds den Stromsensor möglichst gleichmäßig und geradlinig durchdringen, was wiederum zu vergleichsweise präzisen Messergebnissen führt.According to a further preferred embodiment of the invention, it is provided that the current sensor is at an identical distance from the at least two current conductors. This has the advantage that the lines of the magnetic field penetrate the current sensor as evenly and as straight as possible, which in turn leads to comparatively precise measurement results.

Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist es vorgesehen, dass der Stromsensor ein U-förmiges und metallisches Blech umfasst, wobei das Blech einen der mindestens zwei Stromleiter von drei Seiten umfasst. In diesem Fall erfolgt die Messung der Stromstärke nur an einem der mindestens zwei Stromleiter. Indem das Blech den Stromleiter von drei Seiten U-förmig umfasst, werden die magnetischen Feldlinien verstärkt und geradlinig ausgerichtet. Dies verbessert die Messgenauigkeit des Stromsensors weiter. Zudem ermöglicht die U-Form des Blechs eine vergleichsweise einfache Anordnung des Stromsensors um den Stromleiter über die offene Seite des Blechs.According to a particularly preferred embodiment of the invention, it is provided that the current sensor comprises a U-shaped and metallic plate, the plate comprising one of the at least two current conductors from three sides. In this case, the current intensity is measured only on one of the at least two current conductors. By enclosing the current conductor in a U-shape on three sides, the magnetic field lines are strengthened and aligned in a straight line. This further improves the measurement accuracy of the current sensor. In addition, the U-shape of the sheet enables a comparatively simple arrangement of the current sensor around the current conductor over the open side of the sheet.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist es vorgesehen, dass die mindestens zwei Stromleiter jeweils aus mindestens zwei einzelnen Teilstücken bestehen, wobei die Teilstücke derart winklig miteinander verbunden sind, dass sie jeweils eine Windung durch den Kern darstellen. Die Größe des vergleichsweise teuren Kerns kann nämlich vorteilhaft reduziert werden, indem Windungen der mindestens zwei Stromleiter durch den Kern erzeugt werden. Wie sich herausgestellt hat, lassen sich derartige Windungen vergleichsweise einfach erzeugen, indem zwei oder mehr entsprechend vorgeformte Teilstücke nach ihrem Durchführen durch den Kern miteinander verbunden werden, z.B. mittels Schweißen, insbesondere mittels Laserschweißen. Diese Art der Herstellung von Windungen durch den Kern ist deutlich kostengünstiger als das Durchführen von einstückigen Stromleitern durch den Kern und das anschließende Umbiegen der Stromleiter, wie es im Stand der Technik oftmals üblich ist.According to a further preferred embodiment of the invention, it is provided that the at least two current conductors each consist of at least two individual sections, the sections being connected at an angle to one another such that they each represent a turn through the core. The size of the comparatively expensive core can namely advantageously be reduced by Windings of the at least two current conductors are generated by the core. It has been found that such windings can be produced comparatively easily by connecting two or more correspondingly preformed sections after their passage through the core, for example by means of welding, in particular by means of laser welding. This type of production of turns through the core is significantly less expensive than passing one-piece current conductors through the core and then bending the current conductors, as is often the case in the prior art.

Bevorzugt werden die einzelnen Teilstücke derart miteinander verbunden, dass die Verbindungsstellen einen Winkel von 90° aufweisen.The individual sections are preferably connected to one another in such a way that the connection points have an angle of 90 °.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist es vorgesehen, dass die mindestens zwei Stromleiter jeweils aus einer Vielzahl von Teilstücken bestehen, wobei die Teilstücke derart winklig miteinander verbunden sind, dass sie jeweils eine Vielzahl von Windungen durch den Kern darstellen. Je größer dabei die Anzahl von Teilstücken eines jeden Stromleiters ist, desto größer ist auch die Flexibilität bei der Anordnung der Stromleiter im Kern. Dadurch kann eine größere Anzahl von Windungen durch den Kern je Stromleiter realisiert werden und die Stromleiter können vergleichsweise raumsparender angeordnet werden.According to a further preferred embodiment of the invention, it is provided that the at least two current conductors each consist of a plurality of sections, the sections being connected at an angle to one another in such a way that they each represent a plurality of turns through the core. The greater the number of sections of each conductor, the greater the flexibility in the arrangement of the conductors in the core. As a result, a larger number of turns can be realized by the core per conductor and the conductors can be arranged in a comparatively space-saving manner.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist es vorgesehen, dass das Gehäuse die mindestens zwei Stromleiter trägt, wobei die Stromleiter derart angeordnet sind, dass zwischen Verbindungsstellen der Teilstücke und dem Gehäuse ein Luftspalt besteht. Daraus ergibt sich der Vorteil, dass das Gehäuse die exakte Position der mindestens zwei Stromleiter und insbesondere schon der einzelnen Teilstücke der mindestens zwei Stromleiter vorgibt und entsprechende Halterungsmöglichkeiten bietet, beispielsweise mittels Schnapphaken, welche die Stromleiter vergleichsweise einfach fixieren, sobald diese in Position gebracht wurden.According to a further preferred embodiment of the invention, it is provided that the housing carries the at least two current conductors, the current conductors being arranged in such a way that there is an air gap between connection points of the sections and the housing. This has the advantage that the housing specifies the exact position of the at least two current conductors and in particular the individual sections of the at least two current conductors and offers corresponding mounting options, for example by means of snap hooks, which fix the current conductors comparatively easily as soon as they have been brought into position.

Durch das anschließende Verbinden bzw. Verschweißen der einzelnen Teilstücke wird auch das Gehäuse stabilisiert und erhält eine verbesserte Festigkeit, da die Stromleiter tragend mit dem Gehäuse verbunden sind.The subsequent connection or welding of the individual sections also stabilizes the housing and improves its strength, since the current conductors are connected to the housing in a load-bearing manner.

Indem zwischen den Verbindungsstellen der Teilstücke und dem Gehäuse jeweils ein Luftspalt besteht, können die Teilstücke besonders einfach verschweißt werden, da nur ein stark reduzierter Wärmeübertrag in das üblicherweise aus Kunststoff gefertigte Gehäuse erfolgt. Somit können also die einzelnen Teilstücke vorteilhaft erst nach ihrer Anordnung im oder am Gehäuse miteinander verschweißt werden, wobei gleichzeitig eine Beschädigung des Gehäuses vermieden wird. Auch der Schweißvorgang als solcher kann beschleunigt werden, da die Verbindungsstellen durch die reduzierte Wärmeabfuhr vergleichsweise schneller die zum Schweißen benötigte Temperatur erreichen und diese auch bei vergleichsweise geringerer Energiezufuhr halten.Since there is an air gap between the connection points between the sections and the housing, the sections can be welded in a particularly simple manner, since only a greatly reduced heat transfer into the housing, which is usually made of plastic, takes place. Thus, the individual sections can advantageously only be welded to one another after they have been arranged in or on the housing, damage to the housing being avoided at the same time. The welding process as such can also be accelerated, since the connection points reach the temperature required for welding comparatively quickly due to the reduced heat dissipation and keep it even with a comparatively lower energy supply.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist es vorgesehen, dass das Elektronikmodul auch mindestens einen Kondensator umfasst, wobei der mindestens eine Kondensator entweder zwischen den mindestens zwei Stromleitern oder zwischen einer Stromschiene und einem elektrischen Bezugspotenzial angeordnet ist. Je nach ihrer Anordnung werden die Kondensatoren entweder als X-Kondensatoren (Anordnung zwischen den mindestens zwei Stromleitern) oder als Y-Kondensatoren (Anordnung zwischen einer Stromschiene und einem elektrischen Bezugspotenzial) bezeichnet. Die Kondensatoren können Stromspitzen und hochfrequente Stromschwankungen teilweise aufnehmen und somit die Wirkung des EMV-Filters weiter verbessern. Die Kondensatoren sind bevorzugt im Gehäuse oder am Gehäuse angeordnet.According to a further preferred embodiment of the invention, it is provided that the electronic module also comprises at least one capacitor, the at least one capacitor being arranged either between the at least two current conductors or between a current rail and an electrical reference potential. Depending on their arrangement, the capacitors are either referred to as X capacitors (arrangement between the at least two current conductors) or as Y capacitors (arrangement between a busbar and an electrical reference potential). The capacitors can partially absorb current peaks and high-frequency current fluctuations and thus further improve the effect of the EMC filter. The capacitors are preferably arranged in the housing or on the housing.

Das Bezugspotential ist bevorzugt ein Neutralleiter, der auf dem elektrischen Potential „Null“ liegt. Z.B. kann das Gehäuse einen derartigen Neutralleiter aufweisen, wobei das Gehäuse in diesem Fall seinerseits mit einem entsprechenden elektrischen „Null“-Potential verbunden sein kann. Eine derartige Verbindung kann z.B. über die mechanische Anbindung des Gehäuses an eine weitere Vorrichtung erfolgen, insbesondere dann, wenn das Gehäuse mittels metallischer Schrauben oder anderer gut leitender Befestigungsmittel mit der weiteren Vorrichtung verbunden ist.The reference potential is preferably a neutral conductor which is at the “zero” electrical potential. E.g. the housing can have such a neutral conductor, in which case the housing can in turn be connected to a corresponding electrical “zero” potential. Such a connection can e.g. via the mechanical connection of the housing to another device, in particular when the housing is connected to the further device by means of metallic screws or other highly conductive fastening means.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist es vorgesehen, dass die mindestens zwei Stromleiter mit einer Wärmesenke in Wärmeleitverbindung stehen. Daraus ergibt sich der Vorteil, dass die mindestens zwei Stromleiter im Betrieb des Elektronikmoduls eine verbesserte Kühlwirkung erfahren, wodurch die mindestens zwei Stromleiter wiederum kleiner und raumsparender dimensioniert werden können, ohne dass es zu einer Beschädigung der mindestens zwei Stromleiter bzw. des Elektronikmoduls durch Überhitzung kommt, ein sog. „Durchbrennen“ kann also vermieden werden. Dem unerwünschten Effekt der immer weiter zunehmenden Erhitzung der Stromleiter bei hohen Strömen und des dadurch mit der Temperatur wiederum zunehmenden elektrischen Widerstands der Stromleiter, welcher in Folge wieder zu einer weiteren Erhitzung führt usw., kann somit vorgebeugt werden.According to a further preferred embodiment of the invention, it is provided that the at least two current conductors are in a heat-conducting connection with a heat sink. This results in the advantage that the at least two current conductors experience an improved cooling effect during operation of the electronic module, whereby the at least two current conductors can in turn be dimensioned smaller and more space-saving, without the at least two current conductors or the electronic module being damaged by overheating , a so-called "burnout" can be avoided. The undesirable effect of the ever increasing heating of the current conductors at high currents and the electrical resistance of the current conductors, which in turn increases with temperature, which consequently leads to further heating, etc., can thus be prevented.

Die Wärmesenke ist bevorzugt als metallische Folie oder als metallisches Blech ausgebildet, wobei die Folie oder das Blech in mechanischer Verbindung mit einem Längenabschnitt der mindestens zwei Stromleitern steht. Je größer der Längenabschnitt ist, desto besser ist entsprechend auch die Wärmeabfuhr von den Stromleitern in die Wärmesenke.The heat sink is preferably designed as a metallic foil or as a metallic sheet, wherein the film or sheet is in mechanical connection with a length section of the at least two current conductors. The larger the length section, the better the heat dissipation from the current conductors into the heat sink.

Das Metall der Folie oder des Blechs ist bevorzugt Kupfer oder ein anderes Metall mit einer vergleichsweise großen Wärmekapazität und einer vergleichsweise guten Wärmeleitfähigkeit. Je größer die Wärmekapazität ist, desto mehr Wärme kann die Folie bzw. das Blech aufnehmen. Je besser die Wärmeleitfähigkeit ist, desto besser kann die Folie bzw. das Blech die Wärme aufnehmen und wieder abführen.The metal of the foil or sheet is preferably copper or another metal with a comparatively large heat capacity and a comparatively good thermal conductivity. The greater the thermal capacity, the more heat the foil or sheet can absorb. The better the thermal conductivity, the better the foil or sheet can absorb and dissipate the heat.

Alternativ bevorzugt ist die Wärmesenke aus einem thermisch sehr gut leitenden und elektrisch möglichst nicht leitenden Material ausgebildet, wie z.B. bestimmten Kunststoffen. Auch Diamant weist eine sehr gute thermische Leitfähigkeit bei sehr geringer elektrischer Leitfähigkeit auf.As an alternative, the heat sink is preferably made of a material that is a very good thermal conductor and as electrically non-conductive as possible, such as certain plastics. Diamond also has very good thermal conductivity with very low electrical conductivity.

Auch die Wärmesenke ist vorteilhaft in das Gehäuse integriert oder an einer Außenseite des Gehäuses angeordnet. Somit ist das Elektronikmodul baulich insgesamt sehr kompakt ausgebildet, trotz der Vielzahl an Komponenten.The heat sink is also advantageously integrated into the housing or arranged on an outside of the housing. Overall, the electronic module is structurally very compact, despite the large number of components.

Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist es vorgesehen, dass die Wärmesenke in Wärmeleitverbindung mit einer Fläche des Gehäuses steht. Daraus ergibt sich der Vorteil, dass die Wärmesenke ihrerseits die von den mindestens zwei Stromleitern zugeführte Wärme an das Gehäuse abgeben kann. Dies verbessert die Kühlwirkung insgesamt, da auf diese Weise die Wärmekapazität des Gehäuses die Wärmekapazität der Wärmesenke vergrößert.According to a particularly preferred embodiment of the invention, it is provided that the heat sink is in heat-conducting connection with a surface of the housing. This has the advantage that the heat sink can in turn release the heat supplied by the at least two current conductors to the housing. This improves the overall cooling effect, since in this way the heat capacity of the housing increases the heat capacity of the heat sink.

Besonders bevorzugt kann die Wärmesenke auch als aktiv kühlbares Peltier-Element ausgebildet sein. Dies bietet eine nochmals verbesserte Kühlwirkung.The heat sink can particularly preferably also be designed as an actively coolable Peltier element. This offers a further improved cooling effect.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist es vorgesehen, dass die Wärmesenke, der Kern, die mindestens zwei Stromleiter, der Stromsensor und der mindestens eine Kondensator innerhalb des Gehäuses angeordnet sind oder außerhalb des Gehäuses am Gehäuse angeordnet sind. Daraus ergibt sich der Vorteil eines sehr kompakten und raumsparenden Aufbaus des Elektronikmoduls, in etwa vergleichbar mit dem Aufbau und Raumbedarf von bekannten EMV-Filtern. Im Gegensatz zu diesen stellt das Elektronikmodul jedoch zusätzlich einen Stromsensor zum Erfassen der Stromstärke eines Stromflusses entlang der mindestens zwei Stromleiter sowie eine Kühlfunktion für die mindestens zwei Stromleiter bereit.According to a further preferred embodiment of the invention, it is provided that the heat sink, the core, the at least two current conductors, the current sensor and the at least one capacitor are arranged inside the housing or are arranged outside the housing on the housing. This results in the advantage of a very compact and space-saving construction of the electronic module, roughly comparable to the construction and space requirement of known EMC filters. In contrast to these, however, the electronics module additionally provides a current sensor for detecting the current intensity of a current flow along the at least two current conductors and a cooling function for the at least two current conductors.

Die Erfindung betrifft weiterhin eine Leistungselektronik für ein Kraftfahrzeug, umfassend einen Wechselrichter und ein erfindungsgemäßes Elektronikmodul. Daraus ergeben sich die bereits im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Elektronikmodul genannten Vorteile auch für die erfindungsgemäße Leistungselektronik.The invention further relates to power electronics for a motor vehicle, comprising an inverter and an electronic module according to the invention. The advantages already mentioned in connection with the electronic module according to the invention also result for the power electronics according to the invention.

Eine derartige Leistungselektronik wird bevorzugt für einen elektrischen Antriebsstrang eines zumindest teilweise elektrisch betriebenen Kraftfahrzeugs verwendet. Es handelt sich also um ein sog. Hybrid-Fahrzeug oder ein reines E-Fahrzeug. Zum Betrieb derartiger Fahrzeuge sind leistungsstarke Elektromotoren von Nöten, die vergleichsweise hohe elektrische Ströme benötigen. Durch die hohen Ströme und die schnellen Schaltgeschwindigkeiten der Leistungselektronik, welche den Gleichstrom der Fahrzeugbatterie mittels eines Wechselrichters umrichtet, entstehen üblicherweise starke elektromagnetische Schwingungen, die sich nicht nur innerhalb der Leiterstrukturen des Fahrzeugs ausbreiten, sondern auch abgestrahlt werden können. Gleichzeitig steht in der Regel nur ein eng begrenzter Bauraum bei gleichzeitig hohem Kostendruck zur Verfügung. Die erfindungsgemäße Elektronikanordnung begegnet allen diesen Problemen gleichermaßen wirkungsvoll.Such power electronics are preferably used for an electric drive train of an at least partially electrically operated motor vehicle. So it is a so-called hybrid vehicle or a pure electric vehicle. Powerful electric motors are required to operate such vehicles, which require comparatively high electrical currents. The high currents and the fast switching speeds of the power electronics, which converts the direct current of the vehicle battery using an inverter, usually produce strong electromagnetic vibrations, which not only spread within the conductor structures of the vehicle, but can also be radiated. At the same time, there is usually only a limited amount of space available, with high cost pressure at the same time. The electronic arrangement according to the invention meets all of these problems equally effectively.

Schließlich betrifft die Erfindung auch ein Kraftfahrzeug, umfassend eine erfindungsgemäße Leistungselektronik. Bei dem Kraftfahrzeug handelt es sich bevorzugt um ein sog. Hybrid-Fahrzeug oder ein reines E-Fahrzeug.Finally, the invention also relates to a motor vehicle, comprising power electronics according to the invention. The motor vehicle is preferably a so-called hybrid vehicle or a pure electric vehicle.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand von in den Figuren dargestellten Ausführungsformen beispielhaft erläutert.In the following, the invention is explained by way of example using the embodiments shown in the figures.

Es zeigen:

  • 1 beispielhaft und schematisch eine mögliche Ausbildungsform eines erfindungsgemäßen Elektronikmoduls,
  • 2 beispielhaft und schematisch eine erste mögliche Anordnungsform des Stromsensors bei den Stromleitern,
  • 3 beispielhaft und schematisch eine zweite mögliche Anordnungsform des Stromsensors bei den Stromleitern,
  • 4 beispielhaft und schematisch eine weitere mögliche Ausbildungsform eines erfindungsgemäßen Elektronikmoduls,
  • 5 beispielhaft und schematisch eine weitere mögliche Ausbildungsform eines erfindungsgemäßen Elektronikmoduls,
  • 6 das Elektronikmodul der 5, wobei das Gehäuse für die Darstellung der 6 entfernt wurde,
  • 7 ebenfalls das Elektronikmodul der 5, wobei 7a eine Ansicht des Elektronikmoduls von unten zeigt und 7b eine Schrägsicht auf das Elektronikmodul ohne Gehäuse zeigt,
  • 8 ebenfalls das Elektronikmodul der 5, wobei 8a eine Ansicht des Elektronikmoduls von unten zeigt und 8b eine Schrägsicht auf das Elektronikmodul ohne Gehäuse zeigt,
  • 9 beispielhaft und schematisch eine weitere mögliche Ausbildungsform eines erfindungsgemäßen Elektronikmoduls,
  • 10 das Elektronikmodul der 9, wobei das Gehäuse für die Darstellung der 10 entfernt wurde,
  • 11 beispielhaft und schematisch eine weitere mögliche Ausbildungsform eines erfindungsgemäßen Elektronikmoduls und
  • 12 das Elektronikmodul der 11, wobei das Gehäuse für die Darstellung der 12 entfernt wurde.
Show it:
  • 1 exemplary and schematic of a possible embodiment of an electronic module according to the invention,
  • 2nd by way of example and schematically, a first possible arrangement of the current sensor in the current conductors,
  • 3rd exemplary and schematic of a second possible arrangement of the current sensor in the current conductors,
  • 4th another possible embodiment of an electronic module according to the invention, by way of example and schematically,
  • 5 another possible embodiment of an electronic module according to the invention, by way of example and schematically,
  • 6 the electronics module of the 5 , the housing for the representation of the 6 was removed,
  • 7 also the electronics module of the 5 , in which 7a a view of the electronics module from below and 7b shows an oblique view of the electronics module without housing,
  • 8th also the electronics module of the 5 , in which 8a a view of the electronics module from below and 8b shows an oblique view of the electronics module without housing,
  • 9 another possible embodiment of an electronic module according to the invention, by way of example and schematically,
  • 10th the electronics module of the 9 , the housing for the representation of the 10th was removed,
  • 11 another possible embodiment of an electronic module according to the invention and
  • 12th the electronics module of the 11 , the housing for the representation of the 12th was removed.

Gleiche Gegenstände, Funktionseinheiten und vergleichbare Komponenten sind figurenübergreifend mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet. Diese Gegenstände, Funktionseinheiten und vergleichbaren Komponenten sind hinsichtlich ihrer technischen Merkmale identisch ausgeführt, sofern sich aus der Beschreibung nicht explizit oder implizit etwas anderes ergibt.The same objects, functional units and comparable components are identified with the same reference symbols in all figures. The technical features of these objects, functional units and comparable components are identical, unless the description expressly or implicitly states otherwise.

1 zeigt beispielhaft und schematisch eine mögliche Ausbildungsform eines erfindungsgemäßen Elektronikmoduls 1. Das Elektronikmodul 1 umfasst einen magnetischen Kern 2 und zwei Stromleiter 3 und 4, wobei die zwei Stromleiter 3 und 4 durch eine Öffnung 2' des Kerns 2 geführt sind. Wie zu sehen ist, sind die zwei Stromleiter 3 und 4 sogar jeweils zweimal durch den Kern 3 geführt, so dass sie jeweils eine Windung durch den Kern 2 bzw. um den Kern 2 darstellen. Da die Herstellung derartiger Windungen technisch aufwändig und entsprechend teuer ist, insbesondere bei beengten Platzverhältnissen wie bei dem erfindungsgemäßen Elektronikmodul 1, bestehen die zwei Stromleiter 3 und 4 jeweils aus mindestens zwei einzelnen Teilstücken (nicht dargestellt in 1), die derart winklig miteinander verbunden sind, dass sie jeweils die dargestellte Windung durch den Kern 2 bewirken. Da das erfindungsgemäße Elektronikmodul 1 u.a. eine Funktion als EMV-Filter erfüllt, kann so die Wirksamkeit der EMV-Filterung verbessert werden. Im Betrieb des Elektronikmoduls 1 fließt ein Stromfluss entlang der zwei Stromleiter 3 und 4, wodurch ein magnetisches Feld erzeugt wird. Der Kern 2 und die Stromleiter 3 und 4 sind dabei innerhalb eines Gehäuses 5 angeordnet. Dieses Gehäuse 5 umfasst weiterhin einen Stromsensor 6 zum Erfassen einer Stromstärke des Stromflusses entlang der mindestens zwei Stromleiter 3 und 4. Der Stromsensor 6 ist beispielsgemäß derart ausgebildet, dass er einen der zwei Stromleiter 3 und 4, beispielsgemäß den Stromleiter 3, von drei Seiten mittels eines U-förmigen und metallischen Blechs 6' umfasst. Da es sich gemäß dem Beispiel der 1 um einen induktiven Stromsensor 6 handelt, erfasst der Stromsensor 6 die Stromstärke im Stromleiter 3 berührungslos anhand des erzeugten magnetischen Felds im Blech 6'. Indem die vierte Seite des Blechs 6' offen ist, kann der Stromsensor 6 bzw. das Blech 6' vergleichsweise einfach über den Stromleiter 3 geschoben werden, um dort die Stromstärke zu erfassen. Da der Stromleiter 3 und der Stromleiter 4 Zu- und Ableitungen des Stroms für einen gemeinsamen Verbraucher von einer gemeinsamen Quelle darstellen, fließt in beiden Stromleitern 3 und 4 jederzeit ein Stromfluss identischer Stromstärke. Wie ebenfalls zu sehen ist, umfasst das Elektronikmodul 1 im Gehäuse 5 einen Kondensator 7, welcher mit den Stromleitern 3 und 4 elektrisch leitend verbunden ist. Der Kondensator 7 verbessert die Filterwirkung der EMV-Funktionalität des Elektronikmoduls 1. Beispielsgemäß sind alle in 1 gezeigten Komponenten des Elektronikmoduls 1, nämlich der Kern 2, die zwei Stromleiter 3 und 4, der Stromsensor 6 und der Kondensator 7 innerhalb des Gehäuses 5 angeordnet. Das Elektronikmodul 1 ist daher sehr kompakt und raumsparend ausgebildet, stellte aber gegenüber bekannten EMV-Filter zusätzlich den Stromsensor 6 zum Erfassen der Stromstärke des Stromflusses entlang der Stromleiter 3 und 4 bereit. 1 shows an example and schematically a possible embodiment of an electronic module according to the invention 1 . The electronics module 1 includes a magnetic core 2nd and two power conductors 3rd and 4th , the two conductors 3rd and 4th through an opening 2 ' of the core 2nd are led. As can be seen, the two conductors are 3rd and 4th even twice through the core 3rd guided so that they each make a turn through the core 2nd or around the core 2nd represent. Since the production of such windings is technically complex and correspondingly expensive, especially in confined spaces such as in the electronic module according to the invention 1 , there are two conductors 3rd and 4th each from at least two individual sections (not shown in 1 ), which are connected at such an angle that they each have the winding shown through the core 2nd cause. Since the electronic module according to the invention 1 A function as an EMC filter, among other things, can improve the effectiveness of EMC filtering. In operation of the electronic module 1 a current flows along the two conductors 3rd and 4th , which creates a magnetic field. The core 2nd and the conductor 3rd and 4th are within one housing 5 arranged. This housing 5 also includes a current sensor 6 for detecting a current intensity of the current flow along the at least two current conductors 3rd and 4th . The current sensor 6 is designed, for example, such that it is one of the two current conductors 3rd and 4th , for example the conductor 3rd , from three sides using a U-shaped and metallic sheet 6 ' includes. Since it is according to the example of 1 an inductive current sensor 6 the current sensor detects 6 the current in the conductor 3rd non-contact based on the generated magnetic field in the sheet 6 ' . By placing the fourth side of the sheet 6 ' is open, the current sensor can 6 or the sheet 6 ' comparatively easy via the current conductor 3rd be pushed to record the current there. Because the conductor 3rd and the conductor 4th Representing supply and discharge lines of electricity for a common consumer from a common source flows in both conductors 3rd and 4th a current flow of identical current at all times. As can also be seen, the electronics module includes 1 in the housing 5 a capacitor 7 which with the conductors 3rd and 4th is electrically connected. The condenser 7 improves the filtering effect of the EMC functionality of the electronic module 1 . For example, all are in 1 shown components of the electronic module 1 , namely the core 2nd who have favourited two conductors 3rd and 4th , the current sensor 6 and the capacitor 7 inside the case 5 arranged. The electronics module 1 is therefore very compact and space-saving, but also has the current sensor compared to known EMC filters 6 for measuring the current intensity of the current flow along the current conductors 3rd and 4th ready.

2 zeigt beispielhaft und schematisch eine erste mögliche Anordnungsform des Stromsensors 6 bei den Stromleitern 3 und 4. Beispielsgemäß handelt es sich um einen induktiven Stromsensor 6, welcher zu den beiden Stromleitern 3 und 4 jeweils einen identischen Abstand aufweist. Dies führt zu einer möglichst gleichmäßigen Durchdringung des Stromsensors 6 mit den erzeugten magnetischen Feldlinien 9 (siehe 2a), was wiederum die Messgenauigkeit verbessert. Wie weiterhin zu sehen ist, ist der Stromsensor 6, ebenso wie ein Längenabschnitt der zwei Stromleiter 3 und 4, auf einer PCB-Leiterplatte 8 angeordnet. Dies begünstigt eine zuverlässige Befestigung des Stromsensors 6 in einem definierten Abstand zu den Stromleitern 3 und 4. Wie in 2a außerdem zu sehen ist, ist der Stromsensor 6 beispielsgemäß auf der den Stromleitern 3 und 4 gegenüberliegenden Seite der PCB-Leiterplatte 8 angeordnet. Daraus ergibt sich eine vereinfachte Anordnung des Stromsensors 6. Alternativ kann der Stromsensor 6 jedoch auch auf der selben Seite wie die Stromleiter 3 und 4 angeordnet werden. Beispielsgemäß ist die PCB-Leiterplatte 8 an einer Außenseite des in 2 nicht dargestellten Gehäuses angeordnet. 2nd shows an example and schematically a first possible form of arrangement of the current sensor 6 with the current conductors 3rd and 4th . For example, it is an inductive current sensor 6 which to the two conductors 3rd and 4th each has an identical distance. This leads to a penetration of the current sensor that is as uniform as possible 6 with the generated magnetic field lines 9 (please refer 2a) , which in turn improves measurement accuracy. As can still be seen, the current sensor 6 , as well as a length section of the two current conductors 3rd and 4th , on a PCB circuit board 8th arranged. This favors a reliable attachment of the current sensor 6 at a defined distance from the current conductors 3rd and 4th . As in 2a you can also see the current sensor 6 for example on that of the conductors 3rd and 4th opposite side of the PCB circuit board 8th arranged. This results in a simplified arrangement of the current sensor 6 . Alternatively, the current sensor 6 but also on the same side as the conductor 3rd and 4th to be ordered. The PCB circuit board is exemplary 8th on an outside of the in 2nd arranged housing, not shown.

3 zeigt beispielhaft und schematisch eine zweite mögliche Anordnungsform des Stromsensors 6 bei den Stromleitern 3 und 4. Wie in 3b anschaulich zu sehen ist, umfasst der Stromsensor 6 ein U-förmiges und metallisches Blech 6', wobei das Blech 6' den Stromleiter 3 von drei Seiten umfasst. Indem das Blech 6' den Stromleiter 3 U-förmig umfasst, werden die vom Stromleiter 3 ausgehenden Feldlinien 9 geradlinig im Bereich des Stromsensors 6 ausgerichtet und verstärkt, so dass der Stromsensor 6 eine nochmals verbesserte Messgenauigkeit aufweist, da die Feldlinien 9 den Stromsensor 6 gerade und gleichmäßig durchlaufen. Der Stromsensor 6 ist dabei lateral mittig auf dem Stromleiter 3 angeordnet und von diesem nur durch die PCB-Leiterplatte 8 getrennt. 3rd shows an example and schematically a second possible arrangement form of the current sensor 6 with the current conductors 3rd and 4th . As in 3b can be clearly seen, includes the current sensor 6 a U-shaped and metallic sheet 6 ' , the sheet 6 ' the conductor 3rd on three sides. By the sheet 6 ' the conductor 3rd Covered in a U-shape, are those of the conductor 3rd outgoing field lines 9 straight in the area of the current sensor 6 aligned and amplified so that the current sensor 6 has a further improved measurement accuracy, because the field lines 9 the current sensor 6 go straight and even. The current sensor 6 is laterally centered on the conductor 3rd arranged and from this only by the PCB circuit board 8th Cut.

4 zeigt beispielhaft und schematisch eine weitere mögliche Ausbildungsform eines erfindungsgemäßen Elektronikmoduls 1. In der Darstellung der 4 ist das Elektronikmodul 1 nur ansatzweise zu sehen: Zu sehen sind der Kern 2, durch welchen die Stromleiter 3 und 4 geführt sind, sowie eine einzelne Wand des Gehäuses 5. Die Stromleiter 3 und 4 bilden jeweils eine Windung um den Kern 3, so dass sie auch über dessen Außenseite geführt sind. Zur besseren Wärmeabfuhr bzw. Kühlung der Stromleiter 3 und 4 stehen diese über einen bestimmten Längenabschnitt mit einer Wärmesenke 10 in Wärmeleitverbindung. Bei der Wärmesenke 10 handelt es sich beispielsgemäß um ein Kupferblech 10, welches einen Teil der durch den Stromfluss in den Stromleitern 3 und 4 erzeugten Wärme aufnimmt und aufgrund seiner vergleichsweise großen Oberfläche besser an die Umgebung abgeben kann. Zudem steht die Wärmesenke 10 auch mit dem Gehäuse 5 in Wärmeleitverbindung, so dass ein Anteil der von der Wärmesenke 10 aufgenommenen Wärme direkt an das Gehäuse 5 abgegeben werden kann. Daraus resultiert eine verbesserte Kühlwirkung für die Stromleiter 3 und 4. 4th shows an example and schematically another possible embodiment of an electronic module according to the invention 1 . In the representation of the 4th is the electronics module 1 only to begin with: the core can be seen 2nd through which the conductor 3rd and 4th are guided, as well as a single wall of the housing 5 . The conductor 3rd and 4th each form a turn around the core 3rd , so that they are also led over the outside. For better heat dissipation or cooling of the current conductors 3rd and 4th they are located over a certain length section with a heat sink 10th in thermal connection. At the heat sink 10th for example, it is a copper sheet 10th which is part of the current flow in the conductors 3rd and 4th absorbs heat generated and due to its comparatively large surface area can better release it to the environment. There is also a heat sink 10th also with the housing 5 in thermal connection so that a portion of that from the heat sink 10th absorbed heat directly to the housing 5 can be delivered. This results in an improved cooling effect for the current conductors 3rd and 4th .

5 zeigt beispielhaft und schematisch eine weitere mögliche Ausbildungsform des erfindungsgemäßen Elektronikmoduls 1. Zu sehen ist dabei das Elektronikmodul 1 in einer Ansicht von schräg oben (5a) sowie in einer Ansicht von schräg unten ( 5b). Das Gehäuse 5 haust einen nicht dargestellten Kern 2 ein. Auf dem Gehäuse 5 sowie auch teilweise im Gehäuse 5 sind die Stromleiter 3 und 4 angeordnet. An einer Oberseite des Gehäuses 5 befindet sich zudem ein Kondensator 7. An einer Unterseite des Gehäuses 5 ist eine PCB-Leiterplatte 8 angeordnet, welche einen nicht dargestellten Stromsensor 6 trägt. Um die magnetischen Feldlinien im Bereich des nicht dargestellten Stromsensors 6 zu verstärken, weisen die Stromleiter 3 und 4 im Bereich des Stromsensors 6 einen verringerten Abstand voneinander auf. Zu sehen sind außerdem Befestigungsöffnungen 11, durch welche das Gehäuse 5 mittels Schrauben an einer weiteren, nicht dargstellten Vorrichtung befestigt werden kann. 5 shows an example and schematically another possible embodiment of the electronic module according to the invention 1 . You can see the electronics module 1 in an oblique view from above ( 5a) as well as in an oblique view from below ( 5b) . The housing 5 houses a core, not shown 2nd on. On the case 5 as well as partially in the housing 5 are the current conductors 3rd and 4th arranged. On top of the case 5 there is also a capacitor 7 . On a bottom of the case 5 is a PCB circuit board 8th arranged, which is a current sensor, not shown 6 wearing. Around the magnetic field lines in the area of the current sensor, not shown 6 to reinforce the conductors 3rd and 4th in the area of the current sensor 6 a reduced distance from each other. Fastening openings can also be seen 11 through which the housing 5 can be attached by means of screws to a further device, not shown.

6 zeigt das Elektronikmodul 1 der 5, wobei das Gehäuse 5 für die Darstellung der 6 entfernt wurde. In 6a und 6b ist aus jeweils unterschiedlichen Perspektiven zu sehen, wie die Stromleiter 3 und 4 durch den Kern 2 geführt sind und dabei jeweils eine Windung aufweisen. Ebenfalls zu sehen ist, dass die Stromleiter 3 und 4 aus jeweils einer Vielzahl von Teilstücken bestehen, wobei die Teilstücke derart winklig miteinander verbunden sind, dass sie jeweils eine Windung durch den Kern darstellen. Die Verbindungsstellen weisen dabei jeweils einen Winkel von 90 ° auf, so dass die Stromleiter 3 und 4 nicht mehr umgeformt werden müssen, nachdem die einzelnen Teilstücke durch den Kern 2 geführt wurden. Stattdessen werden die einzelnen Teilstücke zunächst im Kern 2 bzw. am Gehäuse 5 angeordnet und beispielsgemäß anschließend mittels Laserschweißen fest verbunden. In 6c sind die Stromleiter 3 und 4 der besseren Anschaulichkeit wegen ohne den Kern 2 dargestellt. 6 shows the electronics module 1 the 5 , the housing 5 for the representation of the 6 was removed. In 6a and 6b can be seen from different perspectives, like the conductor 3rd and 4th through the core 2nd are guided and each have a turn. You can also see that the conductor 3rd and 4th consist of a large number of sections, the sections being connected at an angle such that they each represent a turn through the core. The connection points each have an angle of 90 °, so that the current conductors 3rd and 4th no longer need to be reshaped after the individual sections through the core 2nd were performed. Instead, the individual sections are initially in the core 2nd or on the housing 5 arranged and, according to the example, subsequently firmly connected by means of laser welding. In 6c are the current conductors 3rd and 4th for the sake of clarity without the core 2nd shown.

7 zeigt ebenfalls das Elektronikmodul 1 der 5, wobei 7a eine Ansicht des Elektronikmoduls 1 von unten zeigt und 7b eine Schrägsicht auf das Elektronikmodul 1 ohne Gehäuse 5 zeigt. Im Ausführungsbeispiel der 7 ist der Stromsensor 6 mittig oberhalb der Stromleiter 3 und 4 angeordnet, so dass er zu beiden Stromleitern 3 und 4 einen identischen Abstand aufweist. Um den Abstand möglichst gering zu halten und die Feldstärke der magnetische Feldlinien 9 im Bereich des Stromsensors 6 möglichst zu verstärken, sind die Stromleiter 3 und 4 im Bereich des Stromsensors 6 mit einem vergleichsweise reduzierten Abstand zueinander angeordnet. Auch in diesem Fall ist der Stromsensor 6 auf einer PCB-Leiterplatte 8 angeordnet, welche ihrerseits auf den Stromleitern 3 und 4 angeordnet ist. Die PCB-Leiterplatt 8 weist außerdem einen Stromanschluss12 auf, welcher beispielsgemäß den Stromleiter 4 elektrisch leitend kontaktiert. Die PCB-Leiterplatte 8 ist mechanisch fest mit einer Außenseite des Gehäuses 5 verbunden. 7 also shows the electronics module 1 the 5 , in which 7a a view of the electronics module 1 from below shows and 7b an oblique view of the electronics module 1 without housing 5 shows. In the embodiment of the 7 is the current sensor 6 in the middle above the current conductor 3rd and 4th arranged so that it leads to both conductors 3rd and 4th has an identical distance. To keep the distance as short as possible and the field strength of the magnetic field lines 9 in the area of the current sensor 6 The current conductors should be reinforced as far as possible 3rd and 4th in the area of the current sensor 6 arranged with a comparatively reduced distance from each other. In this case, too, is the current sensor 6 on a PCB circuit board 8th arranged, which in turn on the conductors 3rd and 4th is arranged. The PCB circuit board 8th also has a power connector 12th on which, according to the example, the conductor 4th contacted electrically conductive. The PCB circuit board 8th is mechanically strong with an outside of the housing 5 connected.

8 zeigt ebenfalls das Elektronikmodul 1 der 5, wobei 8a eine Ansicht des Elektronikmoduls 1 von unten zeigt und 8b eine Schrägsicht auf das Elektronikmodul 1 ohne Gehäuse 5 zeigt. Im Gegensatz zur Darstellung der 7 weist das Elektronikmodul 1 der 8 jedoch einen Stromsensor 6 auf, welcher ein U-förmiges und metallisches Blech 6' umfasst, wobei das Blech 6' den Stromleiter 3 von drei Seiten umfasst. 8th also shows the electronics module 1 the 5 , in which 8a a view of the electronics module 1 from below shows and 8b an oblique view of the electronics module 1 without housing 5 shows. Contrary to the representation of the 7 points the electronics module 1 the 8th however a current sensor 6 on which is a U-shaped and metallic sheet 6 ' comprises, the sheet 6 ' the conductor 3rd on three sides.

9 zeigt beispielhaft und schematisch eine weitere mögliche Ausbildungsform des erfindungsgemäßen Elektronikmoduls 1. Zu sehen ist dabei das Elektronikmodul 1 in einer Ansicht von schräg oben (9a) sowie in einer Ansicht von schräg unten ( 9b). Das Elektronikmodul der 9 entspricht dabei im Wesentlichen dem Elektronikmodul 1 der 5 und umfasst insbesondere dieselben Komponenten: Den nicht dargestellten Kern 2, das Gehäuse 5, die Stromleiter 3 und 4, den Kondensator 7 sowie die PCB-Leiterplatte 8 mit dem Stromsensor 6 und dem Stromanschluss 12. Nicht umfasst ist eine Wärmesenke 10, allerdings könnte diese bei Bedarf auf einfache Weise am Gehäuse 5 angeordnet werden. An seiner Unterseite weist das Gehäuse 5 zudem Öffnungen für die Stromleiter 3 und 4 auf, so dass diese auf einfache Weise mit einer nicht dargestellten Wärmesenke 10 in Wärmeleitverbindung gebracht werden können. Zur Verbesserung der Wärmeabfuhr weisen die Stromleiter 3 und 4 dazu eine abgeflachte Kontaktfläche im Bereich der Öffnungen auf. 9 shows an example and schematically another possible embodiment of the electronic module according to the invention 1 . You can see the electronics module 1 in an oblique view from above ( 9a) as well as in an oblique view from below ( 9b) . The electronics module of the 9 corresponds essentially to the electronics module 1 the 5 and includes in particular the same components: the core, not shown 2nd , the housing 5 who have favourited Conductors 3rd and 4th , the capacitor 7 as well as the PCB circuit board 8th with the current sensor 6 and the power connector 12th . A heat sink is not included 10th , however, this could be easily done on the housing if necessary 5 to be ordered. The housing has on its underside 5 also openings for the current conductors 3rd and 4th so that this can be done easily with a heat sink, not shown 10th can be brought into thermal connection. To improve the heat dissipation, the current conductors 3rd and 4th for this purpose, a flattened contact surface in the area of the openings.

10 zeigt das Elektronikmodul 1 der 9, wobei das Gehäuse 5 für die Darstellung der 10 entfernt wurde. In 10a und 10b ist aus jeweils unterschiedlichen Perspektiven zu sehen, wie die Stromleiter 3 und 4 durch den Kern 2 geführt sind und dabei die jeweils eine Windung aufweisen. Ebenfalls zu sehen ist, dass die Stromleiter 3 und 4 aus jeweils einer Vielzahl von Teilstücken bestehen, wobei die Teilstücke derart winklig miteinander verbunden sind, dass sie eine Windung durch den Kern darstellen. Die Verbindungsstellen weisen dabei jeweils einen Winkel von 90 ° auf, so dass die Stromleiter 3 und 4 nicht mehr umgeformt werden müssen, nachdem die einzelnen Teilstücke durch den Kern 2 geführt wurden. Stattdessen werden die einzelnen Teilstücke zunächst im Kern 2 bzw. am Gehäuse 5 angeordnet und beispielsgemäß anschließend mittels Laserschweißen fest verbunden. In 10c sind die Stromleiter 3 und 4 der besseren Anschaulichkeit wegen ohne den Kern 2 dargestellt. 10th shows the electronics module 1 the 9 , the housing 5 for the representation of the 10th was removed. In 10a and 10b can be seen from different perspectives, like the conductor 3rd and 4th through the core 2nd are guided and each have a turn. You can also see that the conductor 3rd and 4th each consist of a plurality of sections, the sections being connected at an angle to one another in such a way that they represent a turn through the core. The connection points each have an angle of 90 °, so that the current conductors 3rd and 4th no longer need to be reshaped after the individual sections through the core 2nd were performed. Instead, the individual sections are initially in the core 2nd or on the housing 5 arranged and, according to the example, subsequently firmly connected by means of laser welding. In 10c are the current conductors 3rd and 4th for the sake of clarity without the core 2nd shown.

11 zeigt beispielhaft und schematisch eine weitere mögliche Ausbildungsform des erfindungsgemäßen Elektronikmoduls 1. Zu sehen ist dabei das Elektronikmodul 1 in einer Seitenansicht (11 a), einer Ansicht von schräg oben (11b) sowie in einer Ansicht von schräg unten (11c). Das Elektronikmodul der 11 entspricht dabei im Wesentlichen dem Elektronikmodul 1 der 5 sowie dem Elektronikmodul 1 der 9 und umfasst insbesondere dieselben Komponenten: Den nicht dargestellten Kern 2, das Gehäuse 5, die Stromleiter 3 und 4, den Kondensator 7 sowie die PCB-Leiterplatte 8 mit dem Stromsensor 6 und dem Stromanschluss 12. Ebenfalls umfasst ist eine Wärmesenke 10. 11 shows an example and schematically another possible embodiment of the electronic module according to the invention 1 . You can see the electronics module 1 in a side view ( 11 a) , an oblique view from above ( 11b) as well as in an oblique view from below ( 11c ). The electronics module of the 11 corresponds essentially to the electronics module 1 the 5 and the electronics module 1 the 9 and includes in particular the same components: the core, not shown 2nd , the housing 5 who have favourited Conductors 3rd and 4th , the capacitor 7 as well as the PCB circuit board 8th with the current sensor 6 and the power connector 12th . A heat sink is also included 10th .

12 zeigt das Elektronikmodul 1 der 11, wobei das Gehäuse 5 für die Darstellung der 12 entfernt wurde. In 12a und 12b ist aus jeweils unterschiedlichen Perspektiven zu sehen, wie die Stromleiter 3 und 4 durch den Kern 2 geführt sind und dabei die jeweils eine Windung aufweisen. Ebenfalls zu sehen ist, dass die Stromleiter 3 und 4 aus jeweils einer Vielzahl von Teilstücken bestehen, wobei die Teilstücke derart winklig miteinander verbunden sind, dass sie eine Windung durch den Kern darstellen. Die Verbindungsstellen weisen dabei jeweils einen Winkel von 90 ° auf, so dass die Stromleiter 3 und 4 nicht mehr umgeformt werden müssen, nachdem die einzelnen Teilstücke durch den Kern 2 geführt wurden. Stattdessen werden die einzelnen Teilstücke zunächst im Kern 2 bzw. am Gehäuse 5 angeordnet und beispielsgemäß anschließend mittels Laserschweißen fest verbunden. In 12c sind die Stromleiter 3 und 4 der besseren Anschaulichkeit ohne den Kern 2 dargestellt. 12th shows the electronics module 1 the 11 , the housing 5 for the representation of the 12th was removed. In 12a and 12b can be seen from different perspectives, like the conductor 3rd and 4th through the core 2nd are guided and each have a turn. You can also see that the conductor 3rd and 4th each consist of a plurality of sections, the sections being connected at an angle to one another in such a way that they represent a turn through the core. The connection points each have an angle of 90 °, so that the current conductors 3rd and 4th no longer need to be reshaped after the individual sections through the core 2nd were performed. Instead, the individual sections are initially in the core 2nd or on the housing 5 arranged and, according to the example, subsequently firmly connected by means of laser welding. In 12c are the current conductors 3rd and 4th for better clarity without the core 2nd shown.

BezugszeichenlisteReference list

11
ElektronikmodulElectronics module
22nd
magnetischer Kernmagnetic core
2'2 '
Öffnung des KernsOpening of the core
33rd
StromleiterConductor
44th
StromleiterConductor
55
Gehäusecasing
66
StromsensorCurrent sensor
66
U-förmiges, metallisches BlechU-shaped, metal sheet
77
Kondensatorcapacitor
88th
PCB-LeiterplattePCB circuit board
99
magnetische Feldlinienmagnetic field lines
1010th
WärmesenkeHeat sink
1111
Öffnungopening
1212th
StromanschlussPower connection

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturPatent literature cited

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  • WO 2010/079074 A1 [0004]WO 2010/079074 A1 [0004]
  • DE 102004039230 A1 [0005]DE 102004039230 A1 [0005]

Claims (12)

Elektronikmodul (1), umfassend einen magnetischen Kern (2) und mindestens zwei Stromleiter (3, 4), wobei die mindestens zwei Stromleiter (3, 4) durch eine Öffnung (2'9 des magnetischen Kerns (2) geführt sind, wobei mittels eines Stromflusses entlang der mindestens zwei Stromleiter (3, 4) ein magnetisches Feld erzeugbar ist und wobei zumindest der magnetische Kern (2) innerhalb eines Gehäuses (5) des Elektronikmoduls (1) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Elektronikmodul (1) weiterhin einen Stromsensor (6) zum Erfassen einer Stromstärke des Stromflusses entlang der mindestens zwei Stromleiter (3, 4) umfasst.Electronic module (1), comprising a magnetic core (2) and at least two current conductors (3, 4), the at least two current conductors (3, 4) being guided through an opening (2'9 of the magnetic core (2), whereby by means of of a current flow along the at least two current conductors (3, 4), a magnetic field can be generated and wherein at least the magnetic core (2) is arranged within a housing (5) of the electronic module (1), characterized in that the electronic module (1) continues comprises a current sensor (6) for detecting a current intensity of the current flow along the at least two current conductors (3, 4). Elektronikmodul (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Stromsensor (6) als induktiver Stromsensor (6) ausgebildet ist, der anhand des magnetischen Feldes die Stromstärke erfasst.Electronics module (1) after Claim 1 , characterized in that the current sensor (6) is designed as an inductive current sensor (6) which detects the current strength on the basis of the magnetic field. Elektronikmodul (1) nach mindestens einem der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Stromsensor (6) zu den mindestens zwei Stromleitern (3, 4) einen identischen Abstand aufweist.Electronic module (1) according to at least one of the Claims 1 and 2nd , characterized in that the current sensor (6) is at an identical distance from the at least two current conductors (3, 4). Elektronikmodul (1) nach mindestens einem der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Stromsensor (6) ein U-förmiges und metallisches Blech (6') umfasst, wobei das Blech (6') einen der mindestens zwei Stromleiter (3, 4) von drei Seiten umfasst.Electronic module (1) according to at least one of the Claims 1 and 2nd characterized in that the current sensor (6) comprises a U-shaped and metallic sheet (6 '), the sheet (6') comprising one of the at least two current conductors (3, 4) from three sides. Elektronikmodul (1) nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens zwei Stromleiter (3, 4) jeweils aus mindestens zwei einzelnen Teilstücken bestehen, wobei die Teilstücke derart winklig miteinander verbunden sind, dass sie jeweils eine Windung durch den Kern (2) darstellen.Electronic module (1) according to at least one of the Claims 1 to 4th , characterized in that the at least two current conductors (3, 4) each consist of at least two individual sections, the sections being connected at an angle such that they each represent a turn through the core (2). Elektronikmodul (1) nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens zwei Stromleiter (3, 4) jeweils aus einer Vielzahl von Teilstücken bestehen, wobei die Teilstücke derart winklig miteinander verbunden sind, dass sie jeweils eine Vielzahl von Windungen durch den Kern (2) darstellen.Electronic module (1) according to at least one of the Claims 1 to 5 , characterized in that the at least two current conductors (3, 4) each consist of a plurality of sections, the sections being connected at an angle such that they each represent a plurality of turns through the core (2). Elektronikmodul (1) nach mindestens einem der Ansprüche 5 und 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (2) die mindestens zwei Stromleiter (3, 4) trägt, wobei die Stromleiter (3, 4) derart angeordnet sind, dass zwischen Verbindungsstellen der Teilstücke und dem Gehäuse (5) ein Luftspalt besteht.Electronic module (1) according to at least one of the Claims 5 and 6 , characterized in that the housing (2) carries the at least two current conductors (3, 4), the current conductors (3, 4) being arranged such that there is an air gap between the connection points of the sections and the housing (5). Elektronikmodul (1) nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Elektronikmodul (1) auch mindestens einen Kondensator (7) umfasst, wobei der mindestens eine Kondensator (7) entweder zwischen den mindestens zwei Stromleitern (3, 4) oder zwischen einem Stromleiter (3, 4) und einem elektrischen Bezugspotenzial angeordnet ist.Electronic module (1) according to at least one of the Claims 1 to 7 , characterized in that the electronic module (1) also comprises at least one capacitor (7), the at least one capacitor (7) either between the at least two current conductors (3, 4) or between a current conductor (3, 4) and an electrical one Reference potential is arranged. Elektronikmodul (1) nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens zwei Stromleiter (3, 4) mit einer Wärmesenke (10) in Wärmeleitverbindung stehen.Electronic module (1) according to at least one of the Claims 1 to 8th , characterized in that the at least two current conductors (3, 4) are in heat-conducting connection with a heat sink (10). Elektronikmodul (1) nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Wärmesenke (10) in Wärmeleitverbindung mit einer Fläche des Gehäuses (5) steht.Electronics module (1) after Claim 9 , characterized in that the heat sink (10) is in heat-conducting connection with a surface of the housing (5). Leistungselektronik für ein Kraftfahrzeug, umfassend einen Wechselrichter und ein Elektronikmodul (1) nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 10.Power electronics for a motor vehicle, comprising an inverter and an electronics module (1) according to at least one of the Claims 1 to 10th . Kraftfahrzeug, umfassend eine Leistungselektronik nach Anspruch 11.Motor vehicle, comprising a power electronics Claim 11 .
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