至少部分电驱动的机动车辆的高压车载电网的高压部件的制作方法

阅读：评论：0

1.本发明涉及一种用于至少部分电驱动的机动车辆的高压车载电网的高压部件。高压部件包括用于高压车载电网的至少一个功率电子装置的至少一个壳体装置。本发明还涉及一种用于制造高压部件的方法。

背景技术：

2.在纯电动车辆以及在混合动力车辆中，高压车载电网以其对应较高的电功率形成相当大的电磁干扰源。因此在研发高压车载电网及其电气部件时，其电磁兼容性(emv)是一个重要的主题。一般来说，功率电子装置以及尤其逆变器对emv具有特别决定性的影响。
3.因此，功率电子装置通常配备有所谓的emv滤波器。该滤波器有时和中间电路电容器以及功率半导体一起位于共用的壳体中，以保护所安置的敏感的电子部件。在现有技术中，这样的壳体通常由铝制成。在此，壳体在大多数情况下用于机械地稳定逆变器的各个部件并且同时用于解耦电驱动传动系的其余部件。为了防止漏电流造成共模干扰，壳体一般来说电连接至车辆底盘。位于壳体内的电气部件通常在壳体内电连接至壳体。

技术实现要素：

4.相对于此，本发明的目的是，以构造上低耗费且同时节省结构空间的方式改善高压车载电网的emv特性。
5.该目的通过本发明的高压部件来实现。本发明的优选的改进方案由优选实施方式得到。从发明概述和实施例说明中得出本发明的其他的优点和特征。
6.根据本发明的高压部件被设置且被设计成用于至少部分电驱动的机动车辆的高压车载电网。高压部件包括用于高压车载电网的至少一个(尤其由多个相互连接的电子构件和/或电子模块构成的)功率电子装置的至少一个壳体装置。优选地，壳体装置适用于并且被设计成用于容纳至少一个逆变器并且特别优选地用于容纳脉冲逆变器(pwr)。在此，壳体装置至少部分提供用于降低(尤其可能由功率电子装置发出的)电磁干扰作用的至少一个屏蔽装置。在此，屏蔽装置包括壳体装置的至少一个不导电的壳体主体。屏蔽装置包括至少部分布置在壳体主体上和/或其中的(尤其用于漏电流的)至少一条电导出路径。导出路径可以与车辆参考电位电连接。
7.根据本发明的高压部件具有很多优点。明显的优点在于通过壳体装置以其不导电的壳体主体和与之相连接的电导出路径来提供屏蔽装置。由此显著改善了高压车载电网的emv特性。例如，由此显著降低了由逆变器造成的电磁干扰作用。不导电的壳体主体也提供了特别的优点。因为由此漏电流仅针对性地在为此设置的导出路径上流动。目前常见的金属壳体主体根本不可以用于屏蔽，因为到处都产生漏电流的任意路径。在此，本发明提供可以以构造上低耗费且特别经济的方式来改善emv。还特别有利的是到壳体装置中的功能性集成，因此可以以特别节省结构空间的方式或甚至不需要额外的结构空间的方式安置屏蔽装置。
8.壳体主体特别优选地由塑料材料制成。壳体主体尤其由至少一种塑料制成。通过使用塑料可以特别好地制成不导电并且同时稳定的壳体主体。此外，在这样的壳体主体中，可以在几何形状和设计方面实现特别高的自由度。这可以总体上实现提升变体多样性，由此进而可以节省结构空间和重量。迄今为止，现有技术中的逆变器的壳体通过铝压铸或冷铸模浇铸工艺制成，因此由于需要的压铸型材而只能实现几何设计的非常小的自由度。因此，在批量制造用于电动车辆的逆变器时限制了变体多样性的提升。
9.特别优选地，壳体主体通过至少一种增材制造工艺制成。这样的壳体主体特别好地适用于屏蔽装置，并且可以针对性地与对所容纳的构件的屏蔽和保护作用方面的要求相适配。还可以实现，壳体主体通过至少一种另外的适用于塑料材料的原型成型工艺制成。
10.在优选的且特别有利的设计方案中，导出路径至少区段地集成到壳体主体中。导出路径尤其至少区段地完全被壳体主体的材料包围。导出路径尤其至少区段地与壳体主体相连接。导出路径尤其至少区段地固定并且优选无法无损松脱地与壳体主体相连接。导出路径和壳体主体可以材料配合地相互连接。导出路径尤其至少区段地集成在壳体主体的彼此邻接并且尤其横向于彼此延伸的至少两个壁处。
11.优选地，导出路径与壳体主体的整体式连接至少区段地是在用于产生壳体主体的在原型成型工艺的范围内建立的。特别优选地，通过壳体主体的增材制造工艺建立导出路径与壳体主体的整体式连接。换言之，导出路径尤其以如下方式集成到壳体主体中：在壳体主体的成型期间并且优选地在其增材制造期间将导出路径嵌入到壳体主体中。还可以实现，导出路径至少区段地在成型之后与壳体主体相连接，并且优选地集成到壳体主体中。例如，可以通过将导出路径附接并且例如粘合或插入到壳体主体的凹陷中来进行。
12.特别优选并且有利的是，至少区段地通过嵌入壳体主体中的纤维提供导出路径。导出路径尤其包括这种纤维。导出路径尤其由这种纤维构成。尤其为此提供导电纤维。纤维尤其以构成连续的电导体的方式相互连接。由此，可以特别低耗费并且同时特别有针对性地(例如在以下描述的走向几何形状方面)制造导出路径。
13.在本发明的范围内，术语“纤维”尤其还可以理解为其他类型的较小的导电部分，这些导电部分可以嵌入壳体主体中来提供连续的导体。例如可以通过导电部分或对应较短的导线区段来提供这种纤维。可以至少区段地通过嵌入壳体主体的导线来提供导出路径。
14.可以实现并且有利的是，屏蔽装置具有至少一个(尤其布置在壳体装置中的)连接单元。安置在壳体装置中的功率电子装置尤其借助于连接单元与导出路径电接触。因此，可以藉由连接单元将来自功率电子装置的漏电流传递到导出路径。连接单元尤其与导出路径电接触。连接单元尤其布置在用于容纳功率电子装置的壳体装置的容纳空间中。连接单元尤其布置在壳体主体上，并且优选地布置在壳体主体的内侧。功率电子装置的部件可以单独和/或至少部分成组地与该至少一个连接单元接触。
15.还优选并且有利的是，屏蔽装置具有至少一个(尤其布置在壳体装置外的)连接部位。导出路径尤其借助于连接部位与车辆参考电位电接触、并且尤其与车辆底盘电接触。连接部位尤其与导出路径电接触。导出路径尤其在连接单元与连接部位之间延伸。连接部位尤其布置在用于容纳功率电子装置的壳体装置的容纳空间之外。
16.导出路径优选地具有至少一种走向几何形状。在一个特别有利的设计方案中，导出路径具有走向几何形状并且适用于并且被设计成用于借助于走向几何形状至少部分地
降低(尤其在运行期间可能由功率电子装置发出的)电磁辐射。走向几何形状尤其还用于降低由漏电流并且尤其由导出路径中的电流导致的电磁辐射。走向几何形状尤其被设计成使得由漏电流造成的磁场和/或电场不相互加强并且优选地至少部分相互补偿或甚至消除。通过这种走向几何形状可以额外地进一步降低电磁辐射。
17.尤其，至少导出路径的走向几何形状被集成到壳体主体中。导出路径尤其在连接单元与连接部位之间至少区段地具有这种走向几何形状。走向几何形状尤其在壳体主体的彼此邻接并且优选横向于彼此延伸的至少两个壁上延伸。导出路径尤其在壳体主体的至少一个盖面和横向于盖面延伸的至少一个侧面上延伸。走向几何形状尤其包括至少一个方向改变并且优选包括导出路径沿壳体主体的多个针对性的方向改变。走向几何形状例如具有彼此横向(尤其在共同的平面中)延伸的导出区段。
18.优选地，走向几何形状被设计成在功率电子装置运行期间在电流流经导出路径时产生的那些磁场能够针对性地相互补偿。优选地，还可以由此减少由于磁场的时间变化而产生的那些电场。磁场在此尤其被理解为磁通密度(在技术用语里也被称为所谓的b场)。电场在此尤其被理解为电场强度(在技术用语里也被称为所谓的e场)。
19.高压部件可以包括至少一个功率电子装置以及优选至少一个逆变器并且特别优选至少一个脉冲逆变器(pwr)。高压部件尤其包括这样的容纳在壳体主体中并且通过屏蔽装置至少部分被屏蔽的功率电子装置。功率电子装置尤其藉由连接单元与导出路径电连接。功率电子装置尤其藉由连接部位与车辆参考电位电接触。在此，功率电子装置可以包括选自以下部件组的至少一个部件，该部件组包括：逆变器并且优选脉冲逆变器、emv滤波器、中间电路电容器、功率模块、功率半导体、dc导轨、ac导轨。
20.功率电子装置尤其适用于并且被设计成用于操控至少一个电动机器并且优选地操控电动行驶驱动器，并且例如操控永磁同步电机。尤其功率电子装置适用于并且被设计成用于由高压电池的直流电或直流电压产生具有限定频率的交流电或交流电压。功率电子装置尤其可以根据行驶运行以及例如功率期望来调整频率。
21.根据本发明的方法用于制造用于至少部分电驱动的机动车辆的高压车载电网的高压部件。高压部件包括用于高压车载电网的至少一个功率电子装置的至少一个壳体装置。壳体装置至少部分提供用于降低电磁干扰作用的至少一个屏蔽装置。为了提供屏蔽装置，成型至少一个不导电的壳体主体，并且优选地通过增材制造工艺来形成。在壳体主体上和/或其中设计至少一条电导出路径。导出路径尤其与功率电子装置电接触并且与车辆参考电位电接触。
22.根据本发明的方法也特别有利地实现了上述目的。该方法尤其被设计成使得可以制造根据本发明的高压部件或其设计方案。根据本发明的高压部件尤其可以根据该方法制造。
23.尤其将导出路径集成到壳体主体中。将导电部分并且尤其将纤维添加并且尤其嵌入不导电的材料中，并且优选地嵌入壳体主体的塑料材料中。特别优选地，通过嵌入导电纤维来制造导出路径，并且优选地与壳体主体的成型同时形成。尤其在增材制造壳体主体期间将导电纤维嵌入。
24.本技术人保留更正：要求保护具有至少一个高压部件的至少部分电驱动的机动车辆的权利，该机动车辆包括根据本发明的更正：该机动车辆包括至少一个根据本发明的高
压部件。
25.在本发明的范围内，车辆参考电位尤其被理解为零电位或根据操作提供的其他电位。车辆参考电位尤其与车辆质量以及例如车辆底盘的电位相对应。与车辆参考电位的连接尤其对应于与车辆质量以及例如车辆底盘的连接。在本发明的范围内，导电性尤其与按照预期的运行期间期待的电压或电流有关。
26.屏蔽装置尤其用于屏蔽与emv相关的干扰作用。屏蔽装置尤其适用于并且被设计成用于(借助于导出路径)抵消共模干扰和/或差模干扰。屏蔽装置可以是屏蔽系统的一部分，该屏蔽系统包括其他用于降低电磁干扰作用的部件。屏蔽系统例如可以包括至少一个emv滤波器。屏蔽系统的其他部件尤其与屏蔽装置操作性连接。然而，屏蔽装置还可以单独形成。
27.导出路径尤其可以实现流向车辆参考电位并且尤其朝向车辆底盘方向的漏电流。导出路径尤其包括至少一个、并且优选至少两个或多个导出区段。这些导出区段尤其相互电连接。例如，各个导出区段构成分支设计的导出路径。导出路径尤其适用于并且被设计成用于实现流向车辆参考电位的漏电流。导出路径尤其适用于并且被设计成用于抵消共模干扰和/或差模干扰。
28.壳体主体尤其提供用于功率电子装置并且优选用于逆变器的机械保护。壳体主体尤其提供至少用于逆变器的容纳空间。壳体主体尤其用于容纳(所有)属于逆变器的构件。壳体主体尤其是逆变器壳体。尤其，壳体主体用于不仅容纳逆变器的单独的构件，例如二极管。壳体装置可以包括另外的壳体部分，例如是用于紧固壳体主体等的装配器件。可以实现的是，至少一个另外的容纳件支持壳体主体的机械效果。
附图说明
29.从实施例中得出本发明的其他优点和特征，以下将参照附图对这些实施例进行说明。
30.在附图中：
31.图1示出具有根据本发明的高压部件的高压车载电网的高度示意性图示；以及
32.图2示出图1的高压部件的细节图示。
具体实施方式
33.图1示出根据本发明的用于在此未另外详细展示的电驱动的机动车辆20的高压车载电网10的高压部件1。高压部件1包括具有不导电的壳体主体12的壳体装置2并且根据本发明的方法制成。壳体主体12用于容纳在此被设计为逆变器13并且例如被设计为脉冲逆变器的功率电子装置3。
34.高压车载电网10在此包括高压电池50和用于行驶驱动的、被设计为永磁同步电机的电动机器60。功率电子装置3在此基于高压电池50的直流电提供机器60所需要的交流电。机器60可以通过交流电的频率来被操控。为此，功率电子装置3在此仅示例性地配备有emv滤波器23、中间电路电容器33、具有多个功率半导体53的功率模块43和dc导轨63以及ac导轨73。容纳在壳体主体12内的部件在此也被标注在壳体主体12内。
35.为了降低运行期间由逆变器13发出的电磁干扰作用，在此设置有屏蔽装置4。在
此，壳体主体12在此构成屏蔽装置4的主要部分。此外，屏蔽装置4包括藉由一个或多个连接部位35与车辆参考电位30相连接的电导出路径5。在此，作为车辆参考电位30例如设置有车辆底盘40。
36.在壳体主体12内，导出路径5藉由一个或多个连接单元25与功率电子装置3并且例如与功率模块43电接触。漏电流可以藉由导出路径5流出到车辆底盘40，以便消除例如共模干扰和/或差模干扰。
37.在图2中详细展示了具有壳体主体12和导出路径5的屏蔽装置4。在此不可见的逆变器13位于壳体主体12的内部。为了进行更好的展示，在此部分透明地展示壳体主体12，从而可以看到位于内部的连接单元25和嵌入的导出路径5。导出路径5在壳体主体12外部藉由连接部位35与车辆底盘40接触。
38.导出路径在此固定地集成到壳体主体12中。为此在壳体主体12成型期间向其中嵌入导电纤维15。在这里示出的示例中，壳体主体12通过增材制造工艺由塑料材料制成。在增材制造期间，将纤维15针对性地嵌入到壳体主体12的特定区域中。通过纤维15的针对性的分布，得到导出路径5在壳体主体12内的特别的走向几何形状6。在此仅示例性地简略示出壳体主体12的几何形状和导出路径5的走向几何形状6。
39.走向几何形状6在此被设计成使得在电流流经导出路径5时产生的那些磁场可以至少部分相互补偿。同时还减少了否则由于磁场的时间变化而产生的电场。电导出路径5的走向几何形状6的这种智能赋型可以显著降低电磁辐射。
40.本发明的特别的优点在于，通过不导电的壳体主体12结合导电的导出路径5构成用于漏电流的限定路径。由此可以实现补偿b场并且因此还降低e场。同时，由此有效避免了电导出路径5之外的任意且不可控的漏电流。在本发明中还防止了漏电流的不期望的电容性低阻抗路径。因此，可以明显降低电磁辐射并且总体上明显提高电磁兼容性。
41.附图标记清单：
[0042]1ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
高压部件
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
30
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
车辆参考电位
[0043]2ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
壳体装置
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
33
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
中间电路电容器
[0044]3ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
功率电子装置
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
35
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
连接部位
[0045]4ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
屏蔽装置
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
40
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
车辆底盘
[0046]5ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
导出路径
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
43
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
功率模块
[0047]6ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
走向几何形状
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
50
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
高压电池
[0048]
10
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
高压车载电网
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
53
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
功率半导体
[0049]
12
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
壳体主体
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
60
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
机器
[0050]
13
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
逆变器
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
63
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
dc导轨
[0051]
15
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
纤维
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
73
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
ac导轨
[0052]
20
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
机动车辆
[0053]
23
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
emv滤波器
[0054]
25
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
连接单元

技术特征：

1.一种用于至少部分电驱动的机动车辆(20)的高压车载电网(10)的高压部件(1)，所述高压部件包括至少一个壳体装置(2)，所述至少一个壳体装置(2)用于所述高压车载电网(10)的至少一个功率电子装置(3)，所述至少一个功率电子装置(3)例如是逆变器(13)，其特征在于，所述壳体装置(2)至少部分提供用于降低电磁干扰作用的至少一个屏蔽装置(4)，并且所述屏蔽装置(4)包括所述壳体装置(2)的至少一个不导电的壳体主体(12)和至少部分布置在所述壳体主体(12)上和/或所述壳体主体(12)中且能够与车辆参考电位(30)连接的至少一条电的导出路径(5)。2.根据权利要求1所述的高压部件(1)，其中所述壳体主体(12)由塑料材料制成。3.根据权利要求1或2所述的高压部件(1)，其中所述壳体主体(12)通过增材制造法制成。4.根据前述权利要求之一所述的高压部件(1)，其中所述导出路径(5)至少区段地集成到所述壳体主体(12)中。5.根据前述权利要求之一所述的高压部件(1)，其中所述导出路径(5)与所述壳体主体(12)的整体式连接是在用于产生所述壳体主体(12)的原型成型工艺的范围内建立的。6.根据前述权利要求之一所述的高压部件(1)，其中至少区段地通过嵌入所述壳体主体(12)中的纤维(15)提供所述导出路径(5)。7.根据前述权利要求之一所述的高压部件(1)，其中所述屏蔽装置(4)具有至少一个连接单元(25)，安置在所述壳体装置(2)中的所述功率电子装置(3)借助于所述至少一个连接单元与所述导出路径(5)电接触。8.根据前述权利要求之一所述的高压部件(1)，其中所述屏蔽装置(4)具有至少一个连接部位(35)，所述导出路径(5)借助于所述至少一个连接部位与所述车辆参考电位(30)、并且尤其与车辆底盘(40)电接触。9.根据前述权利要求之一所述的高压部件(1)，其中所述导出路径(5)具有走向几何形状(6)并且适用于且被设计成用于借助于所述走向几何形状(6)至少部分地降低能够在运行期间由所述功率电子装置(3)发出的电磁辐射。10.根据权利要求9所述的高压部件(1)，其中所述走向几何形状(6)被设计成使得在所述功率电子装置(10)运行期间在电流流经所述导出路径(5)时所产生的磁场能够有针对性地相互补偿，并且其中由此还能够减少由于所述磁场的时间变化所产生的电场。11.根据前述权利要求之一所述的高压部件(1)，所述高压部件包括容纳在所述壳体主体(12)中且被所述屏蔽装置(4)至少部分屏蔽的至少一个功率电子装置(3)、尤其是(脉冲)逆变器(13)。12.一种用于制造用于至少部分电驱动的机动车辆(20)的高压车载电网(10)的高压部件(1)的方法，其中所述高压部件(1)包括至少一个壳体装置(2)，所述至少一个壳体装置(2)用于所述高压车载电网(10)的至少一个功率电子装置(3)，其中所述壳体装置(2)至少部分提供用于降低电磁干扰作用的至少一个屏蔽装置(4)，并且其中成形至少一个不导电的壳体主体(12)，以提供所述屏蔽装置(4)，所述成形尤其通过增材制造法来进行，并且其中在所述壳体主体(12)上和/或所述壳体主体(12)中设计有至少一条电的导出路径(5)，并且其中所述导出路径(5)与所述功率电子装置(3)并与车辆参考电位(30)电接触。

技术总结

本发明涉及一种用于至少部分电驱动的机动车辆(20)的高压车载电网(10)的高压部件(1)，该高压部件包括用于高压车载电网(10)的功率电子装置(3)、例如逆变器(13)的壳体装置(2)。在此，壳体装置(2)提供用于降低电磁干扰作用的屏蔽装置(4)。屏蔽装置(4)包括壳体装置(2)的不导电的壳体主体(12)和至少部分布置在壳体主体(12)上和/或其中并且能够与车辆参考电位(30)连接的电导出路径(5)。本发明还涉及一种制造用于至少部分电驱动的机动车辆(20)的高压车载电网(10)的高压部件(1)的方法。的高压车载电网(10)的高压部件(1)的方法。的高压车载电网(10)的高压部件(1)的方法。