DE102020107131B4 - Power electronics unit and motor vehicle - Google Patents

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Abstract

Leistungselektronikeinheit für ein Kraftfahrzeug, mit einem elektrisch leitenden Gehäuse (18), wenigstens einem ersten elektrisch leitenden Abschirmelement (20) und zumindest einer Leiterplatine (22),
wobei das Abschirmelement (20) derart im Gehäuse (18) angeordnet ist, dass ein erster Bereich (34) und ein zweiter Bereich (36) im Gehäuse (18) ausgebildet sind, die durch das Abschirmelement (20) voneinander elektromagnetisch abgeschirmt sind,
wobei die Leiterplatine (22) abschnittsweise sowohl im ersten als auch im zweiten Bereich (34, 36) angeordnet ist,
wobei das Abschirmelement (20) lösbar an der Leiterplatine (22) befestigt und elektrisch mit einem Teil der Leiterplatine (22) verbunden ist, und
wobei ein weiteres Abschirmelement (20) vorgesehen ist, das elektrisch leitend mit der Leiterplatine (22) verbunden ist und an dieser befestigt ist, wobei das weitere Abschirmelement (20) auf einer Seite der Leiterplatine (22) befestigt ist, die zur Befestigungsseite des ersten Abschirmelements (20) entgegengesetzt ist.

Figure DE102020107131B4_0000
Power electronics unit for a motor vehicle, with an electrically conductive housing (18), at least one first electrically conductive shielding element (20) and at least one printed circuit board (22),
wherein the shielding element (20) is arranged in the housing (18) in such a way that a first region (34) and a second region (36) are formed in the housing (18), which are electromagnetically shielded from one another by the shielding element (20),
wherein the circuit board (22) is arranged in sections in both the first and second areas (34, 36),
wherein the shielding element (20) is releasably attached to the circuit board (22) and electrically connected to a part of the circuit board (22), and
wherein a further shielding element (20) is provided, which is electrically conductively connected to the printed circuit board (22) and is fastened to it, the further shielding element (20) being fastened on a side of the printed circuit board (22) which is on the fastening side of the first Shielding element (20) is opposite.
Figure DE102020107131B4_0000

Description

Die Erfindung betrifft eine Leistungselektronikeinheit für ein Kraftfahrzeug und ein Kraftfahrzeug.The invention relates to a power electronics unit for a motor vehicle and a motor vehicle.

Eine Leistungselektronikeinheit wird üblicherweise in einem Elektrokraftfahrzeug oder in einem Hybridelektrokraftfahrzeug verwendet. Die Leistungselektronikeinheit stellt dabei sicher, dass einem Elektromotor von einer Antriebsbatterie des Kraftfahrzeugs die gewünschte Leistung zur Verfügung gestellt wird. Beispielsweise wandelt die Leistungselektronikeinheit dabei über einen Wechselrichter die Gleichspannung der Batterie in eine Wechselspannung für den Elektromotor um. Zusätzlich weist die Leistungselektronikeinheit sensible Elektronikbauteile auf, insbesondere Messelektronik, die von den elektromagnetischen Feldern des Wechselrichters beeinflusst wird, was unerwünscht ist.A power electronics unit is commonly used in an electric vehicle or a hybrid electric vehicle. The power electronics unit ensures that an electric motor is provided with the desired power by a drive battery of the motor vehicle. For example, the power electronics unit uses an inverter to convert the DC voltage from the battery into an AC voltage for the electric motor. In addition, the power electronics unit has sensitive electronic components, in particular measuring electronics, which are influenced by the electromagnetic fields of the inverter, which is undesirable.

Aus dem Stand der Technik ist es daher bekannt, die Komponenten der Leistungselektronikeinheit, also die Elektronikbauteile, entsprechend eines Zonenkonzepts in zwei voneinander elektrisch abgeschirmten Bereichen eines Gehäuses der Leistungselektronikeinheit anzuordnen. Die Bereiche sind üblicherweise durch ein Abschirmelement voneinander getrennt, wobei das Abschirmelement an einer Leiterplatine der Leistungselektronikeinheit angelötet sein kann.It is therefore known from the prior art to arrange the components of the power electronics unit, i.e. the electronic components, in accordance with a zone concept in two areas of a housing of the power electronics unit that are electrically shielded from one another. The areas are usually separated from one another by a shielding element, wherein the shielding element can be soldered to a printed circuit board of the power electronics unit.

Aufgrund der Lötverbindung ist es aufwendig, das Abschirmelement und die Leiterplatine nachträglich, also nach der Befestigung des Abschirmelements an der Leiterplatine, relativ zueinander auszurichten oder Komponenten der Leiterplatine auszutauschen.Due to the soldered connection, it is complex to subsequently align the shielding element and the circuit board relative to one another, i.e. after attaching the shielding element to the circuit board, or to replace components of the circuit board.

Außerdem ist es bekannt, Abschirmungen zwischen den Bereichen durch Zwischenwände des Gehäuses zu realisieren. Diese Zwischenwände benötigen jedoch sehr viel Platz innerhalb des Gehäuses und weisen starke Beschränkungen auf, da sich z.B. bei Leitungsdurchführungen Hinterschneidungen ergeben können und somit komplexe Werkzeuge benötigt werden.It is also known to provide shielding between the areas using intermediate walls of the housing. However, these partitions require a lot of space within the housing and have severe limitations, since, for example, undercuts can occur in cable bushings and complex tools are therefore required.

Des Weiteren ist aus der US 2014/0 160 699 A1 eine Leistungselektronikeinheit bekannt, bei der ein elektrisch leitendes Abschirmelement mittels einer Formmasse auf einer Leiterplatine positioniert ist.Furthermore, from the US 2014/0 160 699 A1 a power electronics unit is known in which an electrically conductive shielding element is positioned on a printed circuit board by means of a molding compound.

Außerdem zeigt die DE 10 2016 221 728 A1 eine Leistungselektronikeinheit mit einem Gehäuse und einem Abschirmelement. Das Abschirmelement ist derart im Gehäuse angeordnet, dass es das Gehäuse in eine Hochvoltseite und eine Niedervoltseite der Leistungselektronikeinheit trennt. Dabei ist das Abschirmelement über Befestigungslaschen am Gehäuse und/oder einer Leiterplatine lösbar befestigt.In addition, it shows DE 10 2016 221 728 A1 a power electronics unit with a housing and a shielding element. The shielding element is arranged in the housing in such a way that it separates the housing into a high-voltage side and a low-voltage side of the power electronics unit. The shielding element is releasably attached to the housing and/or a printed circuit board via fastening tabs.

Es ist die Aufgabe der Erfindung, eine Leistungselektronikeinheit und ein Kraftfahrzeug bereitzustellen, womit die aus dem Stand der Technik bekannten Nachteile überwindet.It is the object of the invention to provide a power electronics unit and a motor vehicle which overcomes the disadvantages known from the prior art.

Die Aufgabe der Erfindung wird gelöst durch eine Leistungselektronikeinheit für ein Kraftfahrzeug gemäß Anspruch 1.The object of the invention is achieved by a power electronics unit for a motor vehicle according to claim 1.

Die Erfindung basiert auf dem Grundgedanken, das Abschirmelement über eine lösbare Verbindung an der Leiterplatine zu befestigen. Auf diese Weise wird eine einfache und kompakte Montage der Leistungselektronikeinheit ermöglicht, wobei die Montage insbesondere keine komplexen, nicht automatisierbaren Arbeitsschritte aufweist, wie das Durchfädeln von Leitungen zwischen den Bereichen des Gehäuses. Zudem kann das Abschirmelement zerstörungsfrei von der Leiterplatine gelöst werden und wieder mit dieser verbunden werden, sodass Fehler und Ausfälle von Komponenten der Leiterplatine einfach analysiert und diese Komponenten gegebenenfalls ausgetauscht werden können. Zusätzlich sind Komponenten der lösbaren Verbindung sowohl an dem Abschirmelement als auch an der Leiterplatine angeordnet, sodass gleichzeitig eine präzise relative Positionierung des Abschirmelements und der Leiterplatine ermöglicht wird. Durch das weitere Abschirmelement kann die Leiterplatine an einer beliebigen Position innerhalb des Gehäuses positioniert werden, insbesondere hinsichtlich der Höhe der Leiterplatine im Gehäuse.The invention is based on the basic idea of attaching the shielding element to the circuit board via a detachable connection. In this way, a simple and compact assembly of the power electronics unit is made possible, with the assembly in particular not having any complex, non-automatable work steps, such as threading lines between the areas of the housing. In addition, the shielding element can be detached from the circuit board and reconnected to it in a non-destructive manner, so that errors and failures of components of the circuit board can be easily analyzed and these components can be replaced if necessary. In addition, components of the detachable connection are arranged both on the shielding element and on the printed circuit board, thereby enabling precise relative positioning of the shielding element and the printed circuit board at the same time. The further shielding element allows the printed circuit board to be positioned at any position within the housing, in particular with regard to the height of the printed circuit board in the housing.

Beispielsweise ist das weitere Abschirmelement an der Leiterplatine lösbar befestigt oder an diese angelötet.For example, the further shielding element is detachably attached to the circuit board or soldered to it.

Da sich die Leiterplatine über beide Bereiche erstreckt, ergibt sich zudem ein kostengünstiger Aufbau der gesamten Leistungselektronikeinheit, da nicht mehrere Leiterplatinen einzeln in den jeweiligen Bereichen angeordnet werden müssen, wodurch der Montageaufwand entsprechend erhöht wäre.Since the printed circuit board extends over both areas, this also results in a cost-effective construction of the entire power electronics unit, since several printed circuit boards do not have to be arranged individually in the respective areas, which would correspondingly increase the assembly effort.

Grundsätzlich weisen die Bereiche keine Durchführung oder ähnliches auf, da sich die Leiterplatine über die beiden Bereiche erstreckt, sodass über die Leiterplatine selbst die elektrische Verbindung der Komponenten erfolgen kann, die den beiden Bereichen zugeordnet sind bzw. aufgrund der Abschirmung elektromagnetisch voneinander getrennt sind. Somit werden Kabelverbindungen reduziert und einzelne kleine Leiterplatinen werden durch eine (oder wenige) große Leiterplatinen ersetzt, sodass der Montageaufwand sowie die Produktionskosten geringer sind.Basically, the areas do not have a feedthrough or anything similar, since the printed circuit board extends over the two areas, so that the electrical connection of the components that are assigned to the two areas or that are electromagnetically separated from one another due to the shielding can take place via the printed circuit board itself. This means that cable connections are reduced and individual small circuit boards are replaced by one (or a few) large circuit boards replaced, so that the assembly effort and production costs are lower.

Das Abschirmelement unterteilt das Gehäuse beispielsweise in einen Hochvoltbereich und einen Niedervoltbereich. In den entsprechenden Bereichen können Komponenten der Leistungselektronikeinheit angeordnet sein, die unterschiedlichen Spannungen ausgesetzt und somit eine entsprechend andere elektromagnetische Verträglichkeit aufweisen.The shielding element divides the housing, for example, into a high-voltage area and a low-voltage area. Components of the power electronics unit that are exposed to different voltages and thus have a correspondingly different electromagnetic compatibility can be arranged in the corresponding areas.

Alternativ ist es auch denkbar, dass alle elektrischen Störquellen, wie Spannungswandler und Wechselrichter, in einem Bereich, beispielsweise dem ersten, und alle Störsenken, wie sensible Elektronik, in dem anderen Bereich angeordnet sind, beispielsweise in dem zweiten Bereich.Alternatively, it is also conceivable that all electrical interference sources, such as voltage converters and inverters, are arranged in one area, for example the first, and all interference sinks, such as sensitive electronics, are arranged in the other area, for example in the second area.

Die an die Bereiche angrenzenden Komponenten, also das Gehäuse und das Abschirmelement, sind elektrisch leitend und bilden dementsprechend jeweils einen faradayschen Käfig für den ersten bzw. zweiten Bereich, sodass die in dem einen Bereich erzeugten elektromagnetischen Felder die elektrischen Komponenten des anderen Bereichs nicht beeinflussen können. Dies ermöglicht eine sehr gute elektromagnetische Abschirmung der Bereiche voneinander.The components adjacent to the areas, i.e. the housing and the shielding element, are electrically conductive and accordingly each form a Faraday cage for the first and second areas, respectively, so that the electromagnetic fields generated in one area cannot influence the electrical components of the other area . This enables very good electromagnetic shielding of the areas from each other.

Die Leiterplatine kann einen Träger aufweisen, beispielsweise aus einem glasfaserverstärkten Kunststoff, wie einem schwer entflammbaren und flammenhemmenden Verbundwerkstoff, insbesondere der Klasse FR-4. Auf dem Träger können elektrisch leitende Schichten angeordnet sein, die eine entsprechende Signalübertragung ermöglichen. Die Leiterplatine hat also einen üblichen Aufbau und ist dementsprechend günstig in der Herstellung.The printed circuit board can have a carrier, for example made of a glass fiber reinforced plastic, such as a flame-retardant and flame-retardant composite material, in particular class FR-4. Electrically conductive layers can be arranged on the carrier, which enable corresponding signal transmission. The printed circuit board therefore has a conventional structure and is therefore inexpensive to produce.

Beispielsweise weist die Leiterplatine eine Leiterbahn als elektrisch leitende Schicht auf, die abschnittsweise sowohl im erstem Bereich als auch im zweiten Bereich angeordnet ist und die wenigstens eine elektrische Komponente des ersten Bereichs mit wenigstens einer elektrischen Komponente des zweiten Bereichs elektrisch verbindet. Auf diese Weise lassen sich, wie bereits erläutert, Durchbrüche in dem Abschirmelement und entsprechende Kabelführungen zwischen den Bereichen vermeiden, die die elektromagnetische Abschirmung beeinträchtigen würden. Auch wird so die Gesamtanzahl an Komponenten der Leistungselektronikeinheit reduziert, sodass die Leistungselektronikeinheit mit einem geringeren Montageaufwand und dementsprechend kostengünstig hergestellt werden kann.For example, the printed circuit board has a conductor track as an electrically conductive layer, which is arranged in sections both in the first region and in the second region and which electrically connects at least one electrical component of the first region to at least one electrical component of the second region. In this way, as already explained, breakthroughs in the shielding element and corresponding cable routing between the areas, which would impair the electromagnetic shielding, can be avoided. The total number of components of the power electronics unit is also reduced, so that the power electronics unit can be manufactured with less assembly effort and accordingly cost-effectively.

Die Leiterplatine kann auch eine mit dem Massepotential verbundene elektrisch leitende Schicht aufweisen, also eine mit dem Gehäuse elektrisch verbundene Schicht, und das Abschirmelement kann die mit dem Massepotential verbundene elektrische leitende Schicht kontaktieren.The printed circuit board can also have an electrically conductive layer connected to the ground potential, that is to say a layer electrically connected to the housing, and the shielding element can contact the electrically conductive layer connected to the ground potential.

Beispielsweise ist die elektrisch leitende Schicht auf entgegengesetzten Seiten des Trägers angeordnet und über Durchkontaktierungen („VIAs“) miteinander verbunden. Somit ist das Abschirmelement auch über die Leiterplatine mit dem Gehäuse elektrisch leitend verbunden. Auf diese Weise wird sichergestellt, dass die Leiterplatine, das Gehäuse und das Abschirmelement auf demselben elektrischen Potential liegen.For example, the electrically conductive layer is arranged on opposite sides of the carrier and connected to one another via vias (“VIAs”). The shielding element is therefore also electrically connected to the housing via the printed circuit board. This ensures that the circuit board, the housing and the shielding element are at the same electrical potential.

Die Leiterplatine kann am Gehäuse befestigt sein, insbesondere lösbar. Dies ermöglicht eine einfache Montage der Leiterplatine innerhalb des Gehäuses. Auch kann die Leiterplatine schwimmend am Gehäuse befestigt sein, was eine vibrationssichere Lagerung zur Folge hat.The printed circuit board can be attached to the housing, in particular releasably. This allows for easy assembly of the circuit board within the housing. The circuit board can also be floatingly attached to the housing, which results in vibration-proof mounting.

Ein Aspekt der Erfindung sieht vor, dass das Abschirmelement mittels einer Steckverbindung an der Leiterplatine befestigt ist. Das Abschirmelement kann also ohne zusätzliches Werkzeug in die Leiterplatine eingesteckt (und befestigt) werden. Gleichzeitig wird durch die Anordnung der Komponenten der Steckverbindung eine präzise relative Positionierung zwischen Abschirmelement und Leiterplatine ermöglicht.One aspect of the invention provides that the shielding element is attached to the circuit board by means of a plug connection. The shielding element can therefore be inserted (and secured) into the circuit board without additional tools. At the same time, the arrangement of the components of the plug connection enables precise relative positioning between the shielding element and the printed circuit board.

Mit anderen Worten ist das Abschirmelement steckbar, also einsteckbar in die Leiterplatine.In other words, the shielding element is pluggable, i.e. plugged into the printed circuit board.

Alternativ kann das Abschirmelement über eine Schraubverbindung, eine Rastverbindung, oder einer Stift- und Bolzenverbindung an der Leiterplatine befestigt sein.Alternatively, the shielding element can be attached to the circuit board via a screw connection, a snap connection, or a pin and bolt connection.

In einer Ausgestaltung der Erfindung kann das Abschirmelement einen endseitigen Fortsatz aufweisen. Dabei ist das Abschirmelement mittels des Fortsatzes in eine Öffnung der Leiterplatine eingesteckt, insbesondere eingepresst. Gleichzeitig kann dabei eine elektrisch leitende Verbindung hergestellt werden. Somit wird eine lötfreie elektrische Verbindung zwischen Abschirmelement und Leiterplatine bereitgestellt.In one embodiment of the invention, the shielding element can have an end extension. The shielding element is inserted, in particular pressed, into an opening in the printed circuit board by means of the extension. At the same time, an electrically conductive connection can be established. This provides a solderless electrical connection between the shielding element and the printed circuit board.

Der Fortsatz kann sich durch die Leiterplatine hindurch erstrecken. Dabei kontaktiert der Fortsatz außenseitig die Leiterplatine, insbesondere eine Umrandung der Öffnung, über die gesamte Dicke der Leiterplatine, sodass die Leiterplatine und der Fortsatz eine große Kontaktfläche aufweisen.The extension can extend through the circuit board. The extension contacts the circuit board on the outside, in particular a border of the opening, over the entire thickness of the circuit board, so that the circuit board and the extension have a large contact area.

In einer Ausführungsform der Erfindung ist an der Leiterplatine eine Befestigungsklemme befestigt, insbesondere an die Leiterplatine angelötet ist, und das Abschirmelement zwischen Klemmabschnitten der Befestigungsklemme eingeklemmt. Dabei ist das Abschirmelement über die Befestigungsklemme elektrisch leitend mit Leiterplatine verbunden. Durch das Einklemmen des Abschirmelements wird gleichzeitig eine präzise Positionierung ermöglicht und die elektrische Kontaktierung zwischen Abschirmelement und Leiterplatine sichergestellt.In one embodiment of the invention, a fastening clamp is attached to the circuit board, in particular is soldered to the circuit board, and the shielding element is between the clamp section clamped in the fastening clamp. The shielding element is electrically connected to the circuit board via the fastening clamp. Clamping the shielding element simultaneously enables precise positioning and ensures electrical contact between the shielding element and the printed circuit board.

Beispielsweise ist der endseitige Fortsatz des Abschirmelements zwischen die Klemmabschnitte eingesteckt.For example, the end extension of the shielding element is inserted between the clamping sections.

Die Abschirmelemente sind also auf beiden Seiten der Leiterplatine angeordnet und bilden im Wesentlichen eine Trennwand zwischen dem ersten und dem zweiten Bereich aus. Dabei ist unter „im Wesentlichen“ zu verstehen, dass die Abschirmelemente nicht miteinander verbunden sein müssen, sondern durch die Leiterplatine voneinander getrennt sind.The shielding elements are therefore arranged on both sides of the printed circuit board and essentially form a partition between the first and second areas. The term “essentially” means that the shielding elements do not have to be connected to one another, but rather are separated from one another by the printed circuit board.

Die beiden Abschirmelemente können jedoch auch miteinander verbunden sein, beispielsweise innerhalb der Öffnungen in der Leiterplatine.However, the two shielding elements can also be connected to one another, for example within the openings in the circuit board.

In einer Ausgestaltung der Erfindung weist das weitere Abschirmelement zumindest eine Ausnehmung auf, in die der Fortsatz des ersten Abschirmelements hineinragt. Auf diese Weise werden die Spalte zwischen erstem und zweitem Bereich möglichst klein gehalten und somit auch hochfrequente elektromagnetische Felder abgeschirmt.In one embodiment of the invention, the further shielding element has at least one recess into which the extension of the first shielding element projects. In this way, the gaps between the first and second areas are kept as small as possible and thus high-frequency electromagnetic fields are also shielded.

Die Leistungselektronikeinheit kann eine weitere Leiterplatine aufweisen, die abschnittsweise sowohl im ersten als auch im zweiten Bereich angeordnet ist, wobei das Abschirmelement an die weitere Leiterplatine angelötet ist oder lösbar mit dieser verbunden ist. Auf diese Weise können mehr elektrische Komponenten innerhalb des entsprechenden Bereichs angeordnet werden, nämlich auf zwei Leiterplatinen.The power electronics unit can have a further printed circuit board, which is arranged in sections in both the first and second areas, the shielding element being soldered to the further printed circuit board or being detachably connected to it. In this way, more electrical components can be arranged within the corresponding area, namely on two printed circuit boards.

Die Leiterplatinen sind zueinander beabstandet und können über eine elektrische Leitung miteinander verbunden sein. Entsprechend können die elektrischen Komponenten eines Bereichs auf verschiedenen Leiterplatinen angeordnet sein, wodurch eine kompakte Bauweise der Leistungselektronikeinheit ermöglicht wird.The printed circuit boards are spaced apart from one another and can be connected to one another via an electrical line. Accordingly, the electrical components of an area can be arranged on different printed circuit boards, which enables a compact design of the power electronics unit.

Um das Gewicht der Leistungselektronikeinheit zu reduzieren, kann das Abschirmelement ein, insbesondere gestanztes, Abschirmblech sein, beispielsweise aus Aluminium.In order to reduce the weight of the power electronics unit, the shielding element can be a shielding plate, in particular a stamped one, for example made of aluminum.

In einer Ausgestaltung der Erfindung weist das Abschirmelement einen umgeformten Randabschnitt auf. Dabei kontaktiert das Abschirmelement eine Innenwand des Gehäuses elektrisch leitend über den wenigstens einen Randabschnitt. Durch den umgeformten Randabschnitt haben das Abschirmelement und das Gehäuse eine große Kontaktfläche miteinander.In one embodiment of the invention, the shielding element has a shaped edge section. The shielding element contacts an inner wall of the housing in an electrically conductive manner via the at least one edge section. Due to the formed edge section, the shielding element and the housing have a large contact surface with one another.

Das Abschirmelement kann an einer gemeinsamen Seite zwei, in entgegengesetzte Richtungen umgeformte Randabschnitte aufweisen. Auf diese Weise wird die Abstützung des Abschirmelements am Gehäuse verbessert.The shielding element can have two edge sections formed in opposite directions on a common side. In this way, the support of the shielding element on the housing is improved.

Um eine Elastizität der Randabschnitte zu verbessern, können die Randabschnitte eine Einkerbung aufweisen.In order to improve the elasticity of the edge sections, the edge sections can have a notch.

Die Randabschnitte können abschnittsweise und in entgegengesetzte Richtungen abgekantet oder gebogen sein. Insofern lassen sich die umgeformten Randabschnitte nachträglich realisieren, beispielsweise vor der Montage des Abschirmelements.The edge sections can be folded or bent in sections and in opposite directions. In this respect, the formed edge sections can be realized subsequently, for example before the shielding element is installed.

Zur Abführung der innerhalb des Gehäuses entstehenden Wärme, kann das Gehäuse einen Kühlmittelzulauf und einen Kühlmittelablauf aufweisen sowie einen den Kühlmittelzulauf und Kühlmittelablauf fluidisch verbindenden Kühlmittelkanal.To dissipate the heat generated within the housing, the housing can have a coolant inlet and a coolant outlet as well as a coolant channel fluidly connecting the coolant inlet and coolant outlet.

Die Aufgabe der Erfindung wird außerdem durch ein Kraftfahrzeug gelöst, das eine zuvor genannte Leistungselektronikeinheit hat.The object of the invention is also achieved by a motor vehicle which has an aforementioned power electronics unit.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung sowie aus den beigefügten Zeichnungen, auf die im Folgenden Bezug genommen wird. In den Zeichnungen zeigen:

  • - 1 eine schematische Seitenansicht eines erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugs,
  • - 2 eine Querschnittansicht einer zu Erläuterungszwecken dargestellten Leistungselektronikeinheit,
  • - 3 eine Detailansicht des Details III in 2,
  • - 4 eine Draufsicht auf das Abschirmelement der 2,
  • - 5 eine Detailansicht eines Details V in 2,
  • - 6 eine Querschnittansicht einer erfindungsgemäßen Leistungselektronikeinheit in einer ersten Ausführungsform,
  • - 7 und 8 eine Seitenansicht und eine Ansicht von unten eines Abschirmelements der 6,
  • - 9 eine Längsschnittansicht der Leistungselektronikeinheit im Bereich A der 6, und
  • - 10 eine weitere Ausgestaltung der Befestigung des Abschirmelements an der Leiterplatine.
Further features and advantages of the invention emerge from the following description and from the accompanying drawings, to which reference is made below. In the drawings show:
  • - 1 a schematic side view of a motor vehicle according to the invention,
  • - 2 a cross-sectional view of a power electronics unit shown for explanatory purposes,
  • - 3 a detailed view of detail III in 2 ,
  • - 4 a top view of the shielding element 2 ,
  • - 5 a detailed view of a detail V in 2 ,
  • - 6 a cross-sectional view of a power electronics unit according to the invention in a first embodiment,
  • - 7 and 8th a side view and a view from below of a shielding element 6 ,
  • - 9 a longitudinal section view of the power electronics unit in area A 6 , and
  • - 10 a further embodiment of the attachment of the shielding element to the circuit board.

1 zeigt eine schematische Seitenansicht eines Kraftfahrzeugs 10. Beispielsweise ist das Kraftfahrzeug 10 ein Elektrokraftfahrzeug oder ein Hybridelektrokraftfahrzeug. 1 shows a schematic side view of a motor vehicle 10. For example, the motor vehicle 10 is an electric motor vehicle or a hybrid electric motor vehicle.

Das Kraftfahrzeug 10 hat einen Elektromotor 12, eine Leistungselektronikeinheit 14 und eine Batterie 16 zum Antrieb des Kraftfahrzeugs 10, beispielsweise einen Hochvoltspeicher.The motor vehicle 10 has an electric motor 12, a power electronics unit 14 and a battery 16 for driving the motor vehicle 10, for example a high-voltage battery.

Die Leistungselektronikeinheit 14 ist dabei, wie durch die Striche dargestellt, mit dem Elektromotor 12 und der Batterie 16 verbunden, und versorgt den Elektromotor 12 mit der Leistung der Batterie 16. Beispielsweise wandelt die Leistungselektronikeinheit 14 die von der Batterie 16 bereitgestellte Gleichspannung in eine Wechselspannung um und legt diese an entsprechenden Kontakten des Elektromotors 12 an.The power electronics unit 14 is connected to the electric motor 12 and the battery 16, as shown by the lines, and supplies the electric motor 12 with the power of the battery 16. For example, the power electronics unit 14 converts the direct voltage provided by the battery 16 into an alternating voltage and applies these to corresponding contacts of the electric motor 12.

2 zeigt eine Querschnittansicht einer nicht in den Schutzumfang des vorliegenden Patents fallende Ausführungsform der Leistungselektronikeinheit 14, wobei zusätzlich das Koordinatensystem dargestellt ist, das im Folgenden verwendet wird, um Aspekte der Leistungselektronikeinheit 14 zu zeigen. 2 1 shows a cross-sectional view of an embodiment of the power electronics unit 14 not falling within the scope of the present patent, additionally illustrating the coordinate system used below to show aspects of the power electronics unit 14.

Das Koordinatensystem ist durch die Längsrichtung L, die Querrichtung Q und die Hochrichtung H der Leistungselektronikeinheit 14 definiert. Im Folgenden wird die Einbaulage einzelner Elemente der Leistungselektronikeinheit 14 mithilfe des Koordinatensystems veranschaulicht.The coordinate system is defined by the longitudinal direction L, the transverse direction Q and the vertical direction H of the power electronics unit 14. The installation position of individual elements of the power electronics unit 14 is illustrated below using the coordinate system.

Die Leistungselektronikeinheit 14 (siehe 2) hat ein elektrisch leitendes Gehäuse 18, das auch als Außengehäuse bezeichnet wird. Zudem umfasst die Leistungselektronikeinheit 14 ein innerhalb des Gehäuses 18 angeordnetes Abschirmelement 20 und eine Leiterplatine 22.The power electronics unit 14 (see 2 ) has an electrically conductive housing 18, which is also referred to as an outer housing. In addition, the power electronics unit 14 includes a shielding element 20 arranged within the housing 18 and a printed circuit board 22.

In der Ausgestaltung der 2 ist das Gehäuse 18 durch einen schalenförmigen Grundkörper 24 und einem an dem Grundkörper 24 befestigten Deckel 26 gebildet. Beispielsweise ist der Deckel 26 über eine Schraubverbindung an dem Grundkörper 24 befestigt.In the design of the 2 the housing 18 is formed by a shell-shaped base body 24 and a cover 26 attached to the base body 24. For example, the cover 26 is attached to the base body 24 via a screw connection.

An dem Gehäuse 18, genauer gesagt an dem Grundkörper 24, sind ein Kühlmittelzulauf 28 und ein Kühlmittelablauf 30 angeordnet. Innerhalb des Gehäuses 18 ist außerdem ein Fluidkanal 32 ausgebildet, der den Kühlmittelzulauf 28 und den Kühlmittelablauf 30 fluidisch miteinander verbindet. Mittels des Kühlmittelzulaufs 28, des Kühlmittelablaufs 30 und des Fluidkanals 32 kann innerhalb des Gehäuses 18 entstehende Wärme über ein Fluid (angedeutet durch einen Pfeil) abgeführt werden.A coolant inlet 28 and a coolant outlet 30 are arranged on the housing 18, more precisely on the base body 24. A fluid channel 32 is also formed within the housing 18, which fluidly connects the coolant inlet 28 and the coolant outlet 30 to one another. By means of the coolant inlet 28, the coolant outlet 30 and the fluid channel 32, heat generated within the housing 18 can be dissipated via a fluid (indicated by an arrow).

Das Abschirmelement 20 ist elektrisch leitend und erstreckt sich innerhalb des Gehäuses 18 entlang von zwei Richtungen, nämlich entlang der Längsrichtung L und der Hochrichtung H des Gehäuses 18, über jeweils im Wesentlichen die gesamte, entsprechende Innenabmessung des Gehäuses 18.The shielding element 20 is electrically conductive and extends within the housing 18 along two directions, namely along the longitudinal direction L and the vertical direction H of the housing 18, over essentially the entire, corresponding inner dimension of the housing 18.

Das Abschirmelement 20 unterteilt das Gehäuse 18 in einen ersten Bereich 34 und einen zweiten Bereich 36. Beispielsweise ist der erste Bereich 34 ein Hochvoltbereich, in dem an eine Hochspannung der Batterie 16 angeschlossene, elektrische Komponenten 38 angeordnet sind, und der zweite Bereich 36 entsprechend ein Niedervoltbereich, in dem Steuerungs- und/oder Messkomponenten angeordnet sind.The shielding element 20 divides the housing 18 into a first area 34 and a second area 36. For example, the first area 34 is a high-voltage area in which electrical components 38 connected to a high voltage of the battery 16 are arranged, and the second area 36 is correspondingly Low-voltage area in which control and/or measuring components are arranged.

Dabei werden die elektrische Komponenten 38 über an dem Gehäuse 18 angeordnete Steckanschlüsse 39 von außerhalb des Gehäuses 18 kontaktiert.The electrical components 38 are contacted from outside the housing 18 via plug connections 39 arranged on the housing 18.

In Hochrichtung H kontaktiert das Abschirmelement 20 das Gehäuse 18, genauer gesagt den Deckel 26 (siehe insbesondere 3).In the vertical direction H, the shielding element 20 contacts the housing 18, more precisely the cover 26 (see in particular 3 ).

Das Abschirmelement 20 hat einen ersten Randabschnitt 40 und einen zweiten Randabschnitt 42, worüber in der gezeigten Ausführungsform das Gehäuse 18, insbesondere der Deckel 26, entsprechend kontaktiert werden. Der zweite Randabschnitt 42 ist in Längsrichtung zum ersten Randabschnitt 40 beabstandet (4) und zur besseren Unterscheidung in 3 gestrichelt dargestellt.The shielding element 20 has a first edge section 40 and a second edge section 42, via which the housing 18, in particular the cover 26, are contacted accordingly in the embodiment shown. The second edge section 42 is spaced apart in the longitudinal direction from the first edge section 40 ( 4 ) and for better differentiation 3 shown in dashed lines.

Die Randabschnitte 40, 42 weisen jeweils zwei Schenkel 44 auf und sind geschwungen ausgebildet, sodass sie eine Federwirkung haben. Einer der beiden Schenkel 44 kontaktiert die Innenseite des Gehäuses 18, insbesondere des Deckels 26, und stellt dabei einen elektrischen Kontakt zwischen dem Abschirmelement 20 und dem Gehäuse 18 bereit.The edge sections 40, 42 each have two legs 44 and are curved so that they have a spring effect. One of the two legs 44 contacts the inside of the housing 18, in particular the cover 26, and thereby provides electrical contact between the shielding element 20 and the housing 18.

Zwischen den Schenkeln 44 haben die Randabschnitte 40, 42 jeweils eine Einkerbung 46, um eine gewisse Elastizität der Randabschnitte 40, 42 zu gewährleisten. Die Randabschnitte 40, 42 weisen hierdurch eine zur Eigenelastizität, also derjenigen aufgrund des Materials, nochmal erhöhte Elastizität auf.Between the legs 44, the edge sections 40, 42 each have a notch 46 in order to ensure a certain elasticity of the edge sections 40, 42. The edge sections 40, 42 thereby have an elasticity that is further increased than their own elasticity, i.e. that due to the material.

Wie in 3 dargestellt, sind der erste Randabschnitt 40 unter der zweite Randabschnitt 42 in entgegengesetzte Richtungen umgeformt.As in 3 shown, the first edge section 40 is formed under the second edge section 42 in opposite directions.

In Längsrichtung der Einbaulage weist das Abschirmelement 20 weitere, umgeformte Randabschnitte 43 auf, die die Innenwand des Gehäuses 18, genauer gesagt des Grundkörpers 24, kontaktieren und dementsprechend einen weiteren elektrischen Kontakt zwischen Abschirmelement 20 und Gehäuse 18 herstellen, wie aus 4 deutlich wird.In the longitudinal direction of the installation position, the shielding element 20 has further, formed edge sections 43, which contact the inner wall of the housing 18, more precisely of the base body 24, and accordingly establish further electrical contact between the shielding element 20 and the housing 18, as shown 4 becomes clear.

An der Seite des Abschirmelements 20, die vom Deckel 26 abgewandt ist, ist das Abschirmelement 20 an der Leiterplatine 22 befestigt, was in 5 gezeigt ist, die das entsprechende Detail der 2 zeigt.On the side of the shielding element 20 that faces away from the cover 26, the shielding element 20 is attached to the circuit board 22, which in 5 is shown, which shows the corresponding detail of the 2 shows.

Dabei erstreckt sich die Leiterplatine 22 sowohl im ersten Bereich 34 als auch im zweiten Bereich 36, wobei an der Leiterplatine 22 die elektrischen Komponenten 38 befestigt sind.The circuit board 22 extends both in the first area 34 and in the second area 36, with the electrical components 38 being attached to the circuit board 22.

Die Leiterplatine 22 (siehe 5) umfasst einen elektrisch nichtleitenden, plattenförmigen Träger 48, beispielsweise aus einem faserverstärkten Kunststoff, und eine Befestigungsklemme 50, die am Träger 48 befestigt ist.The circuit board 22 (see 5 ) comprises an electrically non-conductive, plate-shaped carrier 48, for example made of a fiber-reinforced plastic, and a fastening clamp 50 which is attached to the carrier 48.

Auf entgegengesetzten Seiten des Trägers 48 sind jeweils eine elektrisch leitende Schicht 52 aufgebracht, beispielsweise eine Metallbeschichtung, wobei die elektrisch leitenden Schichten 52 sind über Durchkontaktierungen 54 (auch bekannt als VIAs) miteinander verbunden.An electrically conductive layer 52, for example a metal coating, is applied to opposite sides of the carrier 48, the electrically conductive layers 52 being connected to one another via plated-through holes 54 (also known as VIAs).

Des Weiteren kann die Leiterplatine 22 mehrere Leiterbahnen 53 (9) aufweisen, welche die elektrischen Komponenten 38 miteinander elektrisch verbinden. Dabei können sich die Leiterbahnen 53 abschnittsweise sowohl im ersten Bereich 34 als auch im zweiten Bereich 36 erstrecken und somit eine elektrische Verbindung der Komponenten 38 des ersten Bereichs 34 mit den Komponenten 38 des zweiten Bereichs 36 herstellen.Furthermore, the circuit board 22 can have several conductor tracks 53 ( 9 ), which electrically connect the electrical components 38 to one another. The conductor tracks 53 can extend in sections both in the first area 34 and in the second area 36 and thus establish an electrical connection between the components 38 of the first area 34 and the components 38 of the second area 36.

Die Befestigungsklemme 50 weist zwei Klemmabschnitte 56 auf, die elektrisch leitend und auf einer Seite des Trägers 48 angelötet sind. Zwischen den Klemmabschnitten 56 ist das Abschirmelement 20 eingesteckt, sodass eine elektrische Verbindung zwischen dem Abschirmelement 20 und der Leiterplatine 22 über die Befestigungsklemme 50 (und die elektrisch leitende Schicht 52) hergestellt ist.The fastening clamp 50 has two clamping sections 56, which are electrically conductive and soldered to one side of the carrier 48. The shielding element 20 is inserted between the clamping sections 56, so that an electrical connection between the shielding element 20 and the printed circuit board 22 is established via the fastening clamp 50 (and the electrically conductive layer 52).

Das Abschirmelement 20 ist also über eine Steckverbindung an der Leiterplatine 22 befestigt und über die Klemmabschnitte 56 elektrisch leitend mit der leitenden Schicht 52 der Leiterplatine 22 verbunden.The shielding element 20 is therefore attached to the circuit board 22 via a plug connection and is electrically conductively connected to the conductive layer 52 of the circuit board 22 via the clamping sections 56.

Die Steckverbindung stellt eine einfache und lösbare Verbindung des Abschirmelements 20 an der Leiterplatine 22 sicher, um die beiden Bereiche 34, 36 auszubilden.The plug connection ensures a simple and detachable connection of the shielding element 20 to the printed circuit board 22 in order to form the two areas 34, 36.

Wie in 5 dargestellt, liegt die Leiterplatine 22 auf einem Vorsprung 58 des Gehäuses 18 auf und ist über Schrauben 60 an dem Gehäuse 18 lösbar befestigt.As in 5 shown, the circuit board 22 rests on a projection 58 of the housing 18 and is releasably attached to the housing 18 via screws 60.

Genauer gesagt liegt die Leiterplatine 22 mit der leitenden Schicht 52 auf dem Vorsprung 58 auf, sodass die elektrisch leitende Schicht 52 der Leiterplatine 22 auch mit dem Vorsprung 58 und damit mit dem Gehäuse 18 elektrisch leitend verbunden ist.More precisely, the circuit board 22 with the conductive layer 52 rests on the projection 58, so that the electrically conductive layer 52 of the circuit board 22 is also electrically connected to the projection 58 and thus to the housing 18.

Folglich ist jeder Bereich 34, 36 allseitig durch elektrisch leitende Elemente umschlossen, nämlich durch das Gehäuse 18, das Abschirmelement 20 und die Leiterplatine 22. Diese elektrisch leitenden Elemente bilden also jeweils einen faradayschen Käfig um den ersten Bereich 34 und den zweiten Bereich 36, sodass die in einem Bereich 34, 36 ausgebildeten elektromagnetischen Felder nicht auf die Komponenten in dem anderen Bereich 36, 34 einwirken können. Dabei wird durch die Steckverbindung des Abschirmelements 20 an der Leiterplatine 22 eine einfache Befestigung zwischen dem Abschirmelement 20 und der Leiterplatine 22 ermöglicht.Consequently, each area 34, 36 is enclosed on all sides by electrically conductive elements, namely by the housing 18, the shielding element 20 and the circuit board 22. These electrically conductive elements each form a Faraday cage around the first area 34 and the second area 36, so that the electromagnetic fields formed in one area 34, 36 cannot act on the components in the other area 36, 34. The plug-in connection of the shielding element 20 to the circuit board 22 enables simple attachment between the shielding element 20 and the circuit board 22.

Anhand der 6 bis 9 wird nun eine Leistungselektronikeinheit 14 gemäß einer ersten Ausführungsform beschrieben, die im Wesentlichen der Ausführungsform der 2 bis 5 entspricht, sodass im Folgenden lediglich auf die Unterschiede eingegangen wird. Gleiche und funktionsgleiche Bauteile sind mit denselben Bezugszeichen versehen, und es wird hinsichtlich ihres Aufbaus und ihrer Funktion auf die obigen Erläuterungen verwiesen.Based on 6 until 9 A power electronics unit 14 will now be described according to a first embodiment, which essentially corresponds to the embodiment of 2 until 5 corresponds, so that only the differences will be discussed below. Identical and functionally identical components are provided with the same reference numerals and reference is made to the explanations above with regard to their structure and function.

Im Unterschied zur Ausführungsform der 2 bis 5 weist die Leistungselektronikeinheit 14 der 6 mehrere Abschirmelemente 20, nämlich die Abschirmelemente 20.1, 20.1 und 20.3, und mehrere Leiterplatinen 22 auf, nämlich die Leiterplatinen 22.1, 22.2 und 22.3.In contrast to the embodiment of 2 until 5 the power electronics unit 14 has 6 several shielding elements 20, namely the shielding elements 20.1, 20.1 and 20.3, and several circuit boards 22, namely the circuit boards 22.1, 22.2 and 22.3.

Die Leiterplatinen 22 sind dabei in Hochrichtung H innerhalb des Gehäuses 18 voneinander beabstandet angeordnet und über elektrische Verbindungen 62 elektrisch leitend miteinander verbunden.The printed circuit boards 22 are arranged at a distance from one another in the vertical direction H within the housing 18 and are connected to one another in an electrically conductive manner via electrical connections 62.

Beispielsweise sind die elektrischen Verbindungen 62 Kabel, die an den entsprechenden Leiterplatinen 22 angelötet sind oder es handelt sich um sogenannte „Blade“-Kontakte, die auf eine Leiterplatine 22 gelötet und in die benachbarte Leiterplatine 22 eingesteckt sind, beispielsweise mittels einer Einpresstechnik.For example, the electrical connections 62 are cables that are soldered to the corresponding circuit boards 22 or they are so-called “blade” contacts that are soldered onto a circuit board 22 and plugged into the adjacent circuit board 22, for example using a press-fit technique.

Die elektrischen Verbindungen 62 erstrecken sich jedoch nur im jeweiligen Bereich 34, 36, sodass keine Durchführungen oder ähnliches nötig sind, da sich die Leiterplatinen 22 teilweise über beide Bereiche 34, 36 erstrecken.However, the electrical connections 62 only extend in the respective area 34, 36, so that no feedthroughs or the like are necessary since the circuit boards 22 partially extend over both areas 34, 36.

Im Unterschied zur Ausgestaltung der 2 weist eine der elektrischen Komponente 38 in 6 eine elektrische Abdeckung 63 auf, die mit der entsprechenden leitenden Schicht 52 der Leiterplatine 22 verbunden ist, beispielsweise an diese angelötet. Die elektrische Abdeckung 63 stellt dabei eine Abschirmung für die entsprechende elektrische Komponente 38 innerhalb des zweiten Bereichs zur Verfügung.In contrast to the design of the 2 has one of the electrical components 38 in 6 an electrical cover 63, which is connected to the corresponding conductive layer 52 of the printed circuit board 22, for example soldered to it. The electrical cover 63 provides a shield for the corresponding electrical component 38 within the second area.

Es können natürlich auch mehrere Komponenten 38 eine entsprechende Abdeckung 63 aufweisen.Of course, several components 38 can also have a corresponding cover 63.

Die Abschirmelemente 20 sind an entgegengesetzten Seiten der entsprechenden Leiterplatine 22 befestigt. Dabei ist zumindest ein Abschirmelement 20 lösbar an der entsprechenden Leiterplatine 22 befestigt.The shielding elements 20 are attached to opposite sides of the corresponding circuit board 22. At least one shielding element 20 is detachably attached to the corresponding printed circuit board 22.

Im Allgemeinen können auch alle Abschirmelemente 20 lösbar mit den entsprechenden Leiterplatinen 22 befestigt sein.In general, all shielding elements 20 can also be detachably attached to the corresponding printed circuit boards 22.

Die 7 und 8 zeigen das Abschirmelement 20.2 der 6 im Detail. An einer Seite hat das Abschirmelement 20.2 mehrere endseitige Fortsätze 64 und an der entgegengesetzten Seite weist das Abschirmelement 20 mehrere Ausnehmungen 66 auf.The 7 and 8th show the shielding element 20.2 6 in detail. On one side, the shielding element 20.2 has a plurality of end extensions 64 and on the opposite side, the shielding element 20 has a plurality of recesses 66.

Angrenzend an die Ausnehmungen 66 hat, wie aus 8 deutlich wird, das Abschirmelement 20.2 in entgegengesetzte Richtungen abgekantete Verbindungsabschnitte 68, über die das Abschirmelement 20.2 an der Leiterplatine 22 befestigt ist.Adjacent to the recesses 66 has, as shown 8th It becomes clear that the shielding element 20.2 has connecting sections 68 folded in opposite directions, via which the shielding element 20.2 is fastened to the circuit board 22.

Die 9 zeigt beispielhaft die Befestigung des Abschirmelements 20.1 durch Löten an der Leiterplatine 22.1 über die Verbindungsabschnitte 68.The 9 shows an example of the attachment of the shielding element 20.1 by soldering to the circuit board 22.1 via the connecting sections 68.

Dabei ist das (oberste) Abschirmelement 20.1 derart angeordnet, dass das Abschirmelement 20.1 zu in der Leiterplatine 22 angeordneten Öffnungen 70 einen Abstand aufweist.The (top) shielding element 20.1 is arranged such that the shielding element 20.1 is at a distance from openings 70 arranged in the circuit board 22.

In diese Öffnungen 70 ist das Abschirmelement 20.2 von der Seite eingesteckt, die entgegengesetzt zur Befestigungsseite des Abschirmelements 20.1 an der Leiterplatine 22.1 ist.The shielding element 20.2 is inserted into these openings 70 from the side that is opposite to the fastening side of the shielding element 20.1 on the printed circuit board 22.1.

Das Abschirmelement 20.2 ist in die Leiterplatine 22.1 über die endseitigen Fortsätze 64 in die Öffnungen 70 eingesteckt und dementsprechend elektrisch mit der leitenden Schicht 52 des der Leiterplatine 22.1 verbunden (Einpresstechnik).The shielding element 20.2 is inserted into the circuit board 22.1 via the end extensions 64 in the openings 70 and is accordingly electrically connected to the conductive layer 52 of the circuit board 22.1 (press-fit technology).

Genauer gesagt sind die Fortsätze 64 stiftförmig und das Abschirmelement 20.2 ist in die Öffnungen 70 eingepresst. Dabei erstrecken sich die Fortsätze 64 durch die Öffnungen hindurch. Dies wird auch als Pressfit-Verbindung oder Einpresstechnik bezeichnet.More precisely, the extensions 64 are pin-shaped and the shielding element 20.2 is pressed into the openings 70. The extensions 64 extend through the openings. This is also known as a press-fit connection or press-in technique.

10 zeigt eine weitere Möglichkeit, um zwei Abschirmelemente 20 an einer Leiterplatine 22 zu befestigen. In der Ausgestaltung der 10 weist die Leiterplatine 22 auf entgegengesetzten Seiten zwei Befestigungsklemmen 50 auf, in die die Abschirmelemente 20 eingesteckt sind. 10 shows another possibility for attaching two shielding elements 20 to a printed circuit board 22. In the design of the 10 the printed circuit board 22 has two fastening clamps 50 on opposite sides into which the shielding elements 20 are inserted.

Vorhergehend wurde eine Reihe an Möglichkeiten gezeigt, um die Abschirmelemente 20 an der Leiterplatine 22 und/oder dem Gehäuse 18 lösbar zu befestigen. Diese Befestigungsmöglichkeiten können beliebig in einer Leistungselektronikeinheit 14 verwendet werden.A number of possibilities were previously shown for releasably attaching the shielding elements 20 to the printed circuit board 22 and/or the housing 18. These fastening options can be used in any way in a power electronics unit 14.

Claims (10)

Leistungselektronikeinheit für ein Kraftfahrzeug, mit einem elektrisch leitenden Gehäuse (18), wenigstens einem ersten elektrisch leitenden Abschirmelement (20) und zumindest einer Leiterplatine (22), wobei das Abschirmelement (20) derart im Gehäuse (18) angeordnet ist, dass ein erster Bereich (34) und ein zweiter Bereich (36) im Gehäuse (18) ausgebildet sind, die durch das Abschirmelement (20) voneinander elektromagnetisch abgeschirmt sind, wobei die Leiterplatine (22) abschnittsweise sowohl im ersten als auch im zweiten Bereich (34, 36) angeordnet ist, wobei das Abschirmelement (20) lösbar an der Leiterplatine (22) befestigt und elektrisch mit einem Teil der Leiterplatine (22) verbunden ist, und wobei ein weiteres Abschirmelement (20) vorgesehen ist, das elektrisch leitend mit der Leiterplatine (22) verbunden ist und an dieser befestigt ist, wobei das weitere Abschirmelement (20) auf einer Seite der Leiterplatine (22) befestigt ist, die zur Befestigungsseite des ersten Abschirmelements (20) entgegengesetzt ist.Power electronics unit for a motor vehicle, with an electrically conductive housing (18), at least one first electrically conductive shielding element (20) and at least one printed circuit board (22), wherein the shielding element (20) is arranged in the housing (18) in such a way that a first region (34) and a second region (36) are formed in the housing (18), which are electromagnetically shielded from one another by the shielding element (20), wherein the circuit board (22) is arranged in sections in both the first and second areas (34, 36), wherein the shielding element (20) is releasably attached to the circuit board (22) and electrically connected to a part of the circuit board (22), and wherein a further shielding element (20) is provided, which is electrically conductively connected to the printed circuit board (22) and is fastened thereto, the further shielding element (20) being fastened on a side of the printed circuit board (22) which faces the fastening side of the first Shielding element (20) is opposite. Leistungselektronikeinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Abschirmelement (20) mittels einer Steckverbindung an der Leiterplatine (22) befestigt ist.Power electronics unit Claim 1 , characterized in that the shielding element (20) is attached to the circuit board (22) by means of a plug connection. Leistungselektronikeinheit nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Abschirmelement (20) einen endseitigen Fortsatz (64) aufweist, wobei das Abschirmelement (20) mittels des Fortsatzes (64) in eine Öffnung (70) der Leiterplatine (22) elektrisch leitend eingesteckt ist, insbesondere eingepresst ist.Power electronics unit Claim 1 or 2 , characterized in that the shielding element (20) has an end extension (64), the shielding element (20) being inserted into an opening (70) of the Lei by means of the extension (64). terplatine (22) is plugged in in an electrically conductive manner, in particular is pressed in. Leistungselektronikeinheit nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass sich der Fortsatz (64) durch die Leiterplatine (22) hindurch erstreckt.Power electronics unit Claim 3 , characterized in that the extension (64) extends through the circuit board (22). Leistungselektronikeinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass an der Leiterplatine (22) eine Befestigungsklemme (50) befestigt ist, insbesondere an die Leiterplatine (22) angelötet ist, und dass das Abschirmelement (20), insbesondere ein Fortsatz (64) des Abschirmelements (20), zwischen Klemmabschnitten (56) der Befestigungsklemme (50) eingeklemmt ist, wobei das Abschirmelement (20) über die Befestigungsklemme (50) elektrisch leitend mit der Leiterplatine (22) verbunden ist.Power electronics unit according to one of the preceding claims, characterized in that a fastening clamp (50) is attached to the printed circuit board (22), in particular is soldered to the printed circuit board (22), and that the shielding element (20), in particular an extension (64) of the Shielding element (20), is clamped between clamping sections (56) of the fastening clamp (50), the shielding element (20) being electrically conductively connected to the printed circuit board (22) via the fastening clamp (50). Leistungselektronikeinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das weitere Abschirmelement (20) an der Leiterplatine (22) lösbar befestigt oder an diese angelötet ist.Power electronics unit according to one of the preceding claims, characterized in that the further shielding element (20) is releasably attached to the printed circuit board (22) or soldered to it. Leistungselektronikeinheit nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass das weitere Abschirmelement (20) zumindest eine Ausnehmung (66) aufweist, in die der Fortsatz (64) des ersten Abschirmelements (20) hineinragt.Power electronics unit Claim 3 or 4 , characterized in that the further shielding element (20) has at least one recess (66) into which the extension (64) of the first shielding element (20) projects. Leistungselektronikeinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Leistungselektronikeinheit (14) eine weitere Leiterplatine (22) aufweist, die abschnittsweise sowohl im ersten als auch im zweiten Bereich (34, 36) angeordnet ist, wobei das Abschirmelement (20) an die weitere Leiterplatine (22) angelötet ist oder lösbar mit dieser verbunden ist.Power electronics unit according to one of the preceding claims, characterized in that the power electronics unit (14) has a further printed circuit board (22) which is arranged in sections in both the first and second regions (34, 36), the shielding element (20) being connected to the Another circuit board (22) is soldered or is detachably connected to it. Leistungselektronikeinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Abschirmelement (20) wenigstens einen umgeformten Randabschnitt (40, 42, 43) aufweist, insbesondere zwei, in entgegengesetzte Richtungen umgeformte Randabschnitte (40, 42, 43) an einer gemeinsamen Seite, wobei das Abschirmelement (20) über den wenigstens einen Randabschnitt (40, 42, 43) eine Innenwand des Gehäuses (18) elektrisch leitend kontaktiert.Power electronics unit according to one of the preceding claims, characterized in that the shielding element (20) has at least one formed edge section (40, 42, 43), in particular two edge sections (40, 42, 43) formed in opposite directions on a common side, wherein the shielding element (20) electrically conductively contacts an inner wall of the housing (18) via the at least one edge section (40, 42, 43). Kraftfahrzeug mit einer Leistungselektronikeinheit (14) nach einem der vorhergehenden Ansprüche.Motor vehicle with a power electronics unit (14) according to one of the preceding claims.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20140160699A1 (en) 2012-12-11 2014-06-12 Qualcomm Incorporated Methods and apparatus for conformal shielding
DE102016221728A1 (en) 2016-11-07 2018-05-09 Schaeffler Technologies AG & Co. KG Power electronics unit with a high-voltage side of a low-voltage side decoupling separator

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