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Die Erfindung geht aus von einem Leistungsmodul für ein Fahrzeug nach der Gattung des unabhängigen Patentanspruchs 1.
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Aus der
WO 2011/113867 A1 ist eine Schaltungseinheit mit einer Leiterplatte bekannt, welche mit zumindest einem elektronischen Bauelement bestückt ist. Die Schaltungseinheit, welche die Leiterplatte mit zumindest einem Bauelement auf einer ersten Oberfläche aufweist, ist gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung so modifiziert, dass die Leiterplatte der Schaltungseinheit auf der von der elektronische Bauelemente aufweisenden ersten Oberfläche abgewandten, zweiten Oberfläche mit zumindest einer Stromschiene versehen ist. Dabei ist diese Stromschiene mithilfe von zumindest einem Befestigungsmittel zu der zweiten Oberfläche der Leiterplatte befestigt und dient zur Stromübertragung sowie zur Wärmeabfuhr.
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Aus der
DE 10 2006 000 958 A1 ist ein gattungsgemäßes Leistungsmodul für ein Fahrzeug, insbesondere ein Leistungsverteiler, mit einem Schaltungsträger und wenigstens einem Kontaktelement zur Stromzuführung bekannt. Das Leistungsmodul besteht aus zwei Schaltungsträgern, die innerhalb eines Gehäuses angeordnet sind. Die Schaltungsträger können hierbei beispielsweise als Leiterplatten, Keramiksubstrate oder metallene Stanzteile ausgeführt sein. Die Verbindung der Schaltungsträger untereinander sowie der elektrische Anschluss eines Schaltungsträgers an externe Anschlüsse erfolgt ausschließlich in Einpresstechnik. Hierzu sind einerseits Einpressstifte und andererseits Messerkontakte vorgesehen. Die Einpressstifte sind als vorzugsweise zylinderförmige Metallstifte ausgebildet, die an jedem ihrer axialen Endabschnitte jeweils eine angeformte Einpresszone aufweisen, welche jeweils in eine Ausnehmung einer Einpresszone eines Signalkontakts des Schaltungsträgers einpressbar sind, so dass eine Signalverbindung zwischen den beiden Schaltungsträgers ausgebildet wird. Jeweils mehrere Messerkontakte sind derart zueinander angeordnet, dass in ihre Messeraufnahmen eine Stromschiene eingefügt werden kann. Die in die Messeraufnahmen eingefügten Stromschienen sind durch gestanzte Blechstreifen ausgebildet. Ein jeweils seitlich von den Blechstreifen abstehender Abschnitt durchragt eine Gehäusewand und bildet einstückig mit der jeweiligen Stromschiene einen Flachstecker als Leistungskontakt aus.
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Offenbarung der Erfindung
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Das Leistungsmodul für ein Fahrzeug, mit den Merkmalen des unabhängigen Patentanspruchs 1 hat den Vorteil, dass zumindest ein Leistungskontakt gleichzeitig auch als Signalkontakt verwendet werden kann. Dadurch kann zusätzlicher Bauraum für den Signalkontakt eingespart werden, das der ohnehin vorhandene Bauraum für den Leistungskontakt auch für den Signalkontakt ausgenutzt wird. Zudem ergibt sich durch die Integrierung des Signalkontakts in den Leistungskontakt eine sehr kurze Distanz für den Signalabgriff am Leistungskontakt, wodurch die Signalqualität des abgegriffenen Signals sehr hoch ist.
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Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung stellen ein Leistungsmodul für ein Fahrzeug, mit einem Gehäuse, mehreren Leistungskontakten und mehreren Signalkontakten zur Verfügung. Hierbei ist in zumindest einen Leistungskontakt zusätzlich ein Signalkontakt integriert.
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Unter dem Leistungsmodul kann vorliegend eine elektrische Baugruppe verstanden werden, welche mindestens einen Leistungshalbleiter umfasst und beispielsweise als B2-Brücke oder als B6-Brücke ausgeführt sein kann. So können beispielsweise Steuergeräte oder elektrische Verbraucher, wie beispielsweise Elektromotoren, direkt mit entsprechenden Signalkontakten und Leistungskontakten des Leistungsmoduls kontaktiert werden. Dreiphasige bürstenlose Gleichstrommotoren werden in der Regel von dem Leistungsmodul, welches vorzugsweise als B6-Inverter auf Basis von Silizium- oder Siliziumkarbit-Leistungshalbleitern ausgeführt ist, vorzugsweise mit einer feldorientierten Regelung angesteuert. Um den elektrischen Verbraucher anzusteuern, wird neben den eigentlichen Leistungshalbleiterschaltern ein Brückentreiber eingesetzt, welcher die Leistungshalbleiterschalter ein- und ausschaltet. Die Leistungskontakte des Leistungsmoduls können beispielsweise als Phasenanschluss oder als Versorgungsanschluss ausgeführt sein.
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Durch die in den abhängigen Ansprüchen aufgeführten Maßnahmen und Weiterbildungen sind vorteilhafte Verbesserungen des im unabhängigen Patentanspruch 1 angegebenen Leistungsmoduls für ein Fahrzeug möglich.
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Besonders vorteilhaft ist, dass die Signalkontakte jeweils eine Einpresszone mit einer Aufnahme aufweisen können, in welche ein Einpressstift einpressbar ist. Die Einpressstifte sind beispielsweise als zylinderförmige Metallstifte ausgebildet, welche jeweils an mindestens einem axialen Endabschnitt einen angeformten Einpressbereich aufweisen, dessen Abmessungen an die Ausnehmung der Einpresszone des Signalkontakts angepasst sind, so dass der Einpressbereich des Einpressstifts in die Ausnehmung der Einpresszone des Signalkontakts eingepresst werden kann. Alternativ können die Signalkontakte jeweils eine Kontaktfläche aufweisen, an welcher ein Kontaktstift angelötet oder angeschweißt werden kann.
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In vorteilhafter Ausgestaltung des Leistungsmoduls kann am integrierten Signalkontakt eine physikalische Größe erfasst werden, welche einen Stromfluss durch den korrespondierenden Leistungskontakt repräsentiert. So kann beispielsweise über einen in den integrierten Signalkontakt eingepressten Einpressstift eine Spannung am Leistungskontakt erfasst und aus der erfassten Spannung der Stromfluss durch den Leistungskontakt berechnet werden.
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In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung des Leistungsmoduls kann der zumindest eine Signalkontakt in einen als Phasenanschluss ausgeführten Leistungskontakt integriert sein. Dadurch kann der aktuelle Stromfluss am Phasenanschluss ermittelt und als Istwert einer Regelvorrichtung zur Regelung des Phasenstroms zugeführt werden.
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In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung des Leistungsmoduls kann am Rand des Gehäuses mindestens eine Signalkontaktgruppe ausgebildet sein, welche mehrere gleichzeitig kontaktierbare Signalkontakte umfasst. Zudem können die Signalkontakte der mindestens einen Signalkontaktgruppe fluchtend angeordnet werden. Durch die fluchtende Anordnung der Signalkontakte kann die gleichzeitige Kontaktierung einfach durch eine steckerartige Kontaktiervorrichtung umgesetzt werden, welche mehrere Einpressstiften umfasst, wobei die Anzahl der Einpressstifte der Anzahl der Signalkontakte der Signalkontaktgruppe entspricht.
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In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung des Leistungsmoduls kann der in den Leistungskontakt integrierte Signalkontakt Teil der mindestens einen Signalkontaktgruppe sein. Das bedeutet, dass der integrierte Signalkontakt fluchtend zu den anderen Signalkontakten der Signalkontaktbaugruppe angeordnet werden kann.
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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. In der Zeichnung bezeichnen gleiche Bezugszeichen Komponenten bzw. Elemente, die gleiche bzw. analoge Funktionen ausführen.
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Figurenliste
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- 1 zeigt eine schematische Draufsicht auf ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Leistungsmoduls für ein Fahrzeug.
- 2 zeigt eine schematische perspektivische Darstellung eines Details DII aus 1.
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Ausführungsformen der Erfindung
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Wie aus 1 und 2 ersichtlich ist, umfasst das dargestellte Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Leistungsmoduls 10 für ein Fahrzeug ein Gehäuse 16, mehrere Leistungskontakte 12 und mehrere Signalkontakte 14, 14A. Hierbei ist in zumindest einen Leistungskontakt 12 zusätzlich ein Signalkontakt 14A integriert.
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Wie aus 1 und 2 weiter ersichtlich ist, weist das Leistungsmodul 10 im dargestellten Ausführungsbeispiel sieben Leistungskontakte 12 und achtundzwanzig Signalkontakte 14, 14 auf. Hierbei sind drei Leistungskontakte 12 jeweils als Phasenanschlüsse 12A ausgebildet, in welche jeweils ein Signalkontakt 14A integriert ist. Zwei Leistungskontakte 12 sind als erste Versorgungsanschlüsse 12B ausgeführt, an welchen beispielsweise eine negative Versorgungsspannung anliegt. Zwei Leistungskontakte 12 sind als zweite Versorgungsanschlüsse 12C ausgeführt, an welchen beispielsweise eine positive Versorgungsspannung anliegt.
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Die Signalkontakte 14, 14A weisen im dargestellten Ausführungsbeispiel jeweils eine Einpresszone 14.1 mit einer Aufnahme 14.2 auf, in welche ein Einpressstift 18 einpressbar ist, wie aus 2 ersichtlich ist. Bei einem alternativen nicht dargestellten Ausführungsbeispiel des Leistungsmoduls 10 weisen die Signalkontakte jeweils eine Kontaktfläche auf, an welcher ein Kontaktstift angelötet oder angeschweißt werden kann.
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An den in die Phasenanschlüsse 12A integrierten Signalkontakten 14A wird jeweils eine physikalische Größe erfasst, welche einen Stromfluss durch den korrespondierenden Leistungskontakt 12 repräsentiert. Dadurch können aktuelle Stromflüsse durch die als Phasenanschlüsse 12A ausgeführten Leistungskontakte 12 erfasst und für eine Stromregelung der einzelnen Phasenströme an den drei Phasenanschlüssen 12A verwendet werden.
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Wie aus 1 weiter ersichtlich ist, sind am Rand des Gehäuses 16 mehrere Signalkontaktgruppen 15, 15A ausgebildet, welche mehrere gleichzeitig kontaktierbare Signalkontakte 14, 14A umfassen. Hierbei sind die Signalkontakte 14, 14A der Signalkontaktgruppen 15, 15A im dargestellten Ausführungsbeispiel fluchtend angeordnet. Wie aus 1 weiter ersichtlich ist, sind im dargestellten Ausführungsbeispiel am oberen Rand des Gehäuses 16 des Leistungsmoduls 10 drei Signalkontaktgruppen 15A ausgebildet, welche einen in einen Leistungskontakt 12 integrierten Signalkontakt 14A und drei Signalkontakte 14 umfasst, welche nicht in einen Leistungskontakt 12 integriert sind. Wie aus 2 weiter ersichtlich ist, sind die einzelnen Signalkontakte 14, 14A einer solchen Signalkontaktgruppe 15A gleichzeitig durch vier Einpressstifte 18 kontaktierbar. Diese vier Einpresskontakte 18 sind im dargestellten Ausführungsbeispiel in eine Kontaktiervorrichtung 20 integriert, welche hier als Abstandshalter 20A ausgeführt ist. Das bedeutet, dass die vier Einpresskontakte 18 der Kontaktiervorrichtung 20 beim Aufsetzen der Kontaktiervorrichtung 20 auf das Gehäuse 16 des Leistungsmoduls 10 gleichzeitig in die korrespondierenden Ausnehmungen 14.2 der Einpresszonen 14.1 der Signalkontakte 14, 14A eingepresst werden. Auf die als Abstandshalter 20A ausgeführte Kontaktiervorrichtung 20 kann dann beispielsweise eine nicht dargestellte Leiterplatte aufgelegt werden, welche entsprechende Signalkontakte 14 mit Einpresszonen 14.1 und Ausnehmungen 14.2 aufweist, in welche nicht dargestellte Einpressstifte 18 der Kontaktiervorrichtung 20 eingepresst werden können.
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Wie aus 1 weiter ersichtlich ist, ist am unteren Rand des Leistungsmoduls 10 eine Signalkontaktgruppe 15 ausgebildet, welche zwölf Signalkontakte 14 mit Einpresszonen 14.1 und Ausnehmungen 14.2 umfasst, welche nicht in einen Leistungskontakt 12 integriert sind. Zudem sind am linken und rechten Rand des Leistungsmoduls 10 jeweils zwei einzelne Signalkontakte 14 mit Einpresszonen 14.1 und Ausnehmungen 14.2 angeordnet, welche nicht in einen Leistungskontakt 12 integriert sind und einzeln kontaktiert werden können.
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Im dargestellten Ausführungsbeispiel ist das Leistungsmodul 10 als B6-Brücke ausgeführt, so dass im Gehäuses 16 des Leistungsmoduls 10 entsprechende Leistungshalbleiter angeordnet sind.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- WO 2011/113867 A1 [0002]
- DE 102006000958 A1 [0003]
