电气设备以及包括电机和电气设备的系统的制作方法

本发明涉及一种电气设备。此外，本发明涉及一种包括电机和电气设备的系统以及一种车辆。

背景技术：

电气设备包括壳体，具有设置于其收容腔的电气系统的电气部件，通常设置有传感器单元，以检测在第一位置时关闭该收容腔的覆盖设备是否移动至允许触及该收容腔的覆盖设备的第二位置。可以通过互锁电路评估相应的检测信号，互锁电路使部件断电，以防止在无意或者未经授权触及通电部件时触电。除了通过在第一位置关闭，在第二位置打开之外的机械触点，已提出通过包括磁性元件和磁性传感器的传感器单元来实现覆盖设备的移动检测。

例如，文件ep2624370b1公开了一种电连接器，用于建立至少一个电导体与电路之间的电连接，包括如下：在该电导体与该电路之间的连接板；覆盖设备，用于覆盖该板以限定一个基本封闭的腔；以及电流阻断装置，用于当该板与该覆盖设备之间的距离大于预设值时，阻断在该板中流动的电流。为此，该电流阻断装置包括霍尔效应传感器(halleffectsensor)，可检测磁性面发出的信号，其中，该传感器设置于该连接板处，该磁性面设置于该覆盖设备处；反之亦然。

当需要触及收容腔时，例如出于设备维护目的，在这个设备上，必须移动整个覆盖设备，这很费力，使得服务电气设备更加困难。

技术实现要素：

因此，本发明的目的是提供一种便于维护的电气设备，包括用于无意或未授权触及收容腔的检测选项。

根据本发明，该目的可通过电气设备来实现，包括：壳体，包括设置有所述设备的电气部件的收容腔；覆盖设备，包括第一覆盖元件和第二覆盖元件，其中，所述第一覆盖元件具有开口，所述第二覆盖元件相对于所述第一覆盖元件设置，以使所述第二覆盖元件在第一位置时覆盖所述开口，在第二位置时允许触及所述开口，其中，所述覆盖设备可以相对于所述壳体设置，以使当所述第二覆盖元件在所述第一位置时，所述覆盖设备在第一位置，关闭所述收容腔；当所述第二覆盖元件在所述第二位置时，允许通过所述开口触及所述收容腔的第一子收容腔且关闭所述收容腔的第二子收容腔；所述覆盖设备在第二位置时允许触及所述第一子收容腔和所述第二子收容腔；以及传感器单元，包括磁性元件和磁性传感器，用于在检测到所述磁性元件缺失时提供检测信号，其中，所述传感器单元被设置和设计，以在所述第二覆盖元件的第二位置和所述覆盖设备的第二位置检测所述磁性元件的缺失。

本发明基于将所述收容腔分成两个子收容腔的思路，其中，维护密集型部件设置于第一子收容腔，维护非密集型或低维护型部件设置于第二子收容腔。此外，所述覆盖设备由两个覆盖元件组成，其中，所述第二覆盖元件在第二位置时，基本上仅允许通过所述第一覆盖元件的开口触及所述第一子收容腔。因此，在触及所述第一子收容腔时不需要移动整个覆盖设备，仅需要移动较小的第二覆盖元件。在上述过程中，设置传感器单元以提供检测信号，其可以，例如，经由在所述第二覆盖元件的第二位置和所述覆盖设备的第二位置中的互锁电路评估，可触及整个收容腔。在上述过程中，磁性传感器单元允许非接触式检测，无需将电线穿过所述第一覆盖元件即可检测所述第二覆盖元件的移动。

因此，根据本发明的设备仅允许通过移开所述第二覆盖元件即可触及所述第一子收容腔，这增加了维修友好性，因为它节省了工作步骤。同时，传感器单元提供了一种低复杂度的检测选项，用于无意或未授权触及收容腔。优选地，在根据本发明的设备中，所述磁性元件设置在所述第二覆盖元件处或在所述第二覆盖元件中。通过这种方式，在仅移动所述第二覆盖元件和在移动整个覆盖设备时，都可以检测所述磁性元件的缺失。

在根据本发明的设备的情况下，更为有益的是所述传感器单元以如下方式被设计，以使在所述第二覆盖元件的第一位置，通过所述磁性传感器检测所述磁性元件穿过所述第一覆盖元件的磁场强度，作为所述磁性元件的存在。基于所述磁性元件产生的磁场，通过所述第一覆盖元件可以以非接触的方式检测所述磁性元件的缺失。

在根据本发明的设备的一个优选实施例中，还提供了所述第一覆盖元件具有指向所述收容腔的凹部，所述磁性元件位于所述第二覆盖元件的第一位置。通过这种方式，可以有利地实现所述磁性元件相对于所述磁性传感器的适当放置，以及所述部件在所述收容腔的灵活设置。所述第二覆盖元件可包括突出部，其在所述第二覆盖元件的第一位置接合在所述凹部中。

原则上，优选地，在根据本发明的设备中，将所述磁性传感器设置于所述收容腔中。通过这种方式，可以省去所述收容腔外部的所述磁性传感器的电线。优选地，所述磁性传感器尤其设置于所述第二子收容腔。这样有益于通过所述覆盖设备触及所述磁性传感器，也使得其操作难度大。

然而，尽管如此，可想到的是，在根据本发明提供的设备中，所述磁性传感器设置在所述第二覆盖元件处或在所述第二覆盖元件中。所述磁性元件设置于所述收容腔内，优选地，设置于所述第二子收容腔。关于这方面，还提供了，所述第一覆盖元件具有指向所述收容腔的凹部，其中，所述磁性传感器位于所述第二覆盖元件的第一位置。

当可释放地贴合电气部件之一的贴合装置，优选为熔断器，设置于所述第一子收容腔时，根据本发明设备的维护友好性可以进一步提高。具体地，熔断器是上述维护密集型电气部件的较优示例。

根据本发明的设备还可以包括密封元件，所述密封元件相对于所述第一覆盖元件设计，以密封所述壳体。所述密封元件，也可称为第一密封元件，比如，可用于实现所述设备期望的ip保护等级。优选地，在该过程中，所述密封元件在没有破坏的情况下不能从所述第一位置移至所述第二位置。比如，提供粘性密封元件作为第一密封元件，所述第一密封元件具有能够以有效且低成本的方式使得水和/或灰尘不进入所述收容腔的优点。由于所述第一覆盖元件基本上覆盖所述第二子收容腔，所述第二子收容腔用于较不密集的电气部件，所以所述第一密封元件缺乏可逆性实际上不损害所述第一子收容腔内维护密集型电气部件的维护。

根据本发明的电设备还可以包括密封元件，所述密封元件相对于所述第二覆盖元件设计，以密封所述第一覆盖元件。通过这种方式，可以针对两个覆盖元件也可以实现所期望的ip保护等级。所述密封元件，也可被称为第二密封元件，优选地，可以在不破坏的情况下从所述第二覆盖元件的第一位置移到其第二位置。例如，使用硅酮垫圈或o形环是该目的的明显选择。第二密封元件与所述第一覆盖元件有益地贴合，而不与所述第二覆盖元件贴合，或者与所述第二覆盖元件贴合，而不与所述第一覆盖元件贴合。当所述第二覆盖元件在第一位置时，所述密封元件通常沿着所述开口的边缘延伸。或者，所述密封元件可沿所述第二覆盖元件的外轮廓延伸。可以提供另一密封元件，其围绕设置在第二覆盖元件处的磁性元件或围绕设置在第二覆盖元件处的磁性传感器延伸。通过这种方式，例如，可以保护磁性元件免受腐蚀。

在这方面需注意的是，所述第一密封元件的密封区域的可以设计的比第二密封元件的密封区域简单，并且远大于所述第二密封元件的密封区域，所述第二密封元件的密封区域通常具有更复杂的设计并且更密集。

原则上，在上述过程中优选将磁性元件和磁性传感器设置在所述第二密封元件的密封区域的外部。

为了满足当根据本发明的设备用于汽车领域中的高安全需求，可以提供，传感器单元还包括备用磁性传感器，所述备用磁性传感器用于在检测到磁性元件缺失时提供另一检测信号。由于上述备用，可以实现高安全水平，例如asilb(automotivesafetyintegritylevelb，汽车安全完整性等级b)。

根据本发明的设备还包括互锁电路，所述互锁电路用于根据一个或多个检测信号使所述电气部件断电。例如，所述互锁电路可以包括控制单元，用于评估出所述一个或多个检测信号。此外，所述互锁电路可以包括开关单元，用于根据所述一个或多个检测信号断开与所述电气部件的电连接。

可以提供传感器单元还包括信号处理单元，其评估所述磁性传感器的初始信息，并提供处理后的检测信号。然而，还可以提供，所述传感器单元用于提供初始数据作为检测信号，所述检测信号可以通过所述互锁电路的信号处理单元评估。

所述互锁电路还可以被提供为包括用于承载所述传感器单元的供电电压的线路的线路监控单元，并用于根据指示所述供电电压中断的所述线路监控单元监控信号使所述电气部件断电。这种线路监控单元，例如，能够省去冗余的磁性传感器，而不会降低安全水平，因为由此可以检测到磁性传感器的故障。

在一优选实施例中，根据本发明的设备设计为逆变器。

本发明的目的还可通过包括电机和本发明的电气设备的系统来实现，其中，功率转换器用于为电机提供单相或多相交流电。优选地，所述电机用于驱动电动车辆。

本发明的目的还可通过包括根据本发明的电气设备或根据本发明的系统的车辆来实现。

附图说明

根据下文描述的示例性实施方式并基于附图，本发明的其他优点和细节将变得显而易见。这些是示意图，在附图中：

图1示出了根据本发明的电气设备的示例性实施例的透视剖视图；

图2示出了在传感器单元的区域中的示例性实施例的详细剖视图；

图3示出了根据示例性实施例的第二覆盖元件的透视图；

图4示出了根据示例性实施例的互锁电路的框图；以及

图5示出了包括根据本发明的系统的根据本发明的车辆的示例性实施例的示意图。

具体实施方式

图1示出了电气设备1的示例性实施例的透视剖面图。

电气设备1包括壳体2，其包括设置有设备1的电气部件的收容腔3。此外，电气设备1包括覆盖设备4，其包括第一覆盖元件5和第二覆盖元件6。第一覆盖元件5具有开口7。第二覆盖元件6相对于第一覆盖元件5设置，以使第二覆盖元件在图1所示的第一位置时覆盖开口7，在第二位置时允许触及开口7。在第二位置，从第一覆盖元件5取下第二覆盖元件6，例如，移除贴合件8，以露出开口7。

覆盖设备4本身可相对于壳体2设置，以便在第二覆盖元件6处于第一位置时，如图1所示的第一位置，关闭收容腔3。反之，如果第二覆盖元件6处于第二位置，而覆盖设备4处于第一位置时，允许通过第一覆盖元件5的开口7触及第一子收容腔9，且关闭第二子收容腔10。覆盖设备4还可以被设置以在第二位置时允许触及第一子收容腔9和第二子收容腔10，其中，第二位置通常独立于第二覆盖元件6的位置。

对此，必须指出，在本示例性实施例中，子收容腔9和10形成整个收容腔3，即使第二子收容腔10，例如，通过壳体2的内壁11在空间上进一步细分。

电气设备1还包括传感器单元12，传感器单元12包括磁性元件13和磁性传感器14，用于在检测到磁性元件13缺失时提供检测信号25(参见图4)。传感器单元被设置和设计，使得在第二覆盖元件6的第二位置和覆盖设备4的第二位置能够检测到磁性元件13的缺失。

图2示出了根据在传感器单元12的区域中的示例性实施例的设备1的详细剖视图。

在本示例中，磁性元件13被设计为永磁体，并设置在第二覆盖元件6的突出部15处。磁性元件13在突出部15的边缘处固定，其中，作为替代方案，磁性元件13完全由突出部15固定或者集成到第二覆盖元件6，由此设置在第二覆盖元件6中。还可想到的是，磁性元件13由第二覆盖元件6的可磁化区域形成。

第一覆盖元件5具有凹部16，其指向第二子收容腔10且磁性元件13位于第二覆盖元件6的第一位置。为此，突出部15与凹部16接合，其中，第二覆盖元件6在第一位置时搁置在第一覆盖元件5上。

这里的突出部15与第二覆盖元件6的主体15a设计为两部分，突出部15通过贴合件15b与主体15a贴合。或者，突出部15还可以与主体15a设计为一体成型。显然，第一覆盖元件5在其远离收容腔3的一侧包括凹处17，其对应于第二覆盖元件6的主体15a的形状。

磁性传感器14设置在第二子收容腔10内。在本示例中，磁性传感器14设置在印刷电路板18上，设备1的一些电气部件也设置在该印刷电路板上。由于突出部15和凹部16，传感器单元12的设置可以适于印刷电路板18在收容腔3中的安装高度。因此，传感器单元12被设计成使得在第二覆盖元件6的第一位置，通过磁性传感器14检测穿过第一覆盖元件5的磁性元件13的磁场强度，作为磁性元件13的存在。

再次参见图1，显然地，用于可释放地贴合电气部件的贴合装置19，熔断器(未示出)，设置于第一子收容腔9。设置于第一子收容腔9的部件通常是维护密集型部件，在服务时，必须比设置于第二子收容腔10的部件更频繁地触及。

举例来讲，本示例性实施例中，电气设备1被设计为逆变器，例如，使得逆变器dc电压侧的母线20设置于第二子收容腔10中。设置在印刷电路板18上的一些部件为逆变器控制单元的部件。第二子收容腔10内的部件通常不需要出于维护的触及，因此，覆盖设备4从第一位置移动到第二位置的检测实质上是用于检测未授权或无意的触及高压部件，比如母线20。

设备1还包括第一密封元件21，其相对于第一覆盖元件5设计，以密封壳体2。该密封元件是粘性密封元件，其不能在不破坏的情况下从覆盖设备4的第一位置移至其第二位置。然而，通过粘性密封元件，所需的ip保护等级可以以低复杂度且有效的方式实现。相对于在第二子收容腔10中仅设置低维护型部件，在服务工作时无需移动整个覆盖设备4。

图3示出了第二覆盖元件6的透视图，为其面向第一覆盖元件5一侧的视图。

除了包括磁性元件13和主体15a的突出部15之外，在第二覆盖元件6或其主体15a处还示出了从主体15a以一定角度突出的安装凸耳15c。此外，示出了设备1的第二密封元件22，设置在第二覆盖元件6或其主体15a处。

第二密封元件22相对第二覆盖元件6设计，以密封第一覆盖元件5，并且能够在不破坏的情况下从第二覆盖元件6的第一位置移至其第二位置。在本示例中，第二密封元件22可以被设计为硅酮密封元件且仅与第二覆盖元件6贴合。与第一密封元件21相比，第二密封元件22是可逆的。显然，第二密封元件22在第一位置从开口7延伸，使得磁性元件13位于第二密封元件22的密封区域外。可选地，可以提供，第二密封元件22沿着第二覆盖元件6的外轮廓延伸。

在另一示例性实施例中，第二密封元件22被设计为o形环。还可以提供另一密封元件，其在第二覆盖元件6处或在第一覆盖元件5处围绕磁性元件13延伸，以保护其免受腐蚀。

图4示出了设备1的互锁电路23的框图。

互锁电路23包括控制单元24，其用于根据磁性传感器14的检测信号25使电气部件断电。为此，互锁电路23包括开关单元26，其可由控制单元24激活，并用于根据控制单元24的控制信号27，将与电气部件的电连接断开。

互锁电路23包括导线29，其承载磁性传感器14的供电电压28，在此也用于传输检测信号25。此外，互锁电路23上提供了与开关元件31连接的导体回路30。开关元件31用于根据检测信号20断开和闭合导体回路30。在该过程中，将覆盖设备4从壳体2移开，即从第一位置移到第二位置，或者移开第二覆盖元件6，即从第一位置移到第二位置，这由导体回路30的中断引起。这意味着控制单元24在导体回路30中断的情况下输出控制信号27。另外，开关元件31或用于监控设备1相对于覆盖设备的未授权或无意打开其他位置的常规导体桥可连接到导体回路30中。

而且，互锁电路23包括线路监控单元32，用于根据指示电源电压中断的监控信号33使电气部件断电。为此，控制单元24检测导线29上的电压降，并且在这种情况下同样输出控制信号27。由于磁性传感器14的这种故障是可识别的，所以互锁电路23满足asilb的安全水平。

图4还示出了线路监控单元32的诊断功能34，其包括可由控制单元24激活的开关元件35。由于开关元件35，出于线路监控单元32的诊断目的，导线29可以与地相连。

根据另一示例性实施例，其中，为了实现根据asilb的安全水平，可以省去线路监控单元32，传感器单元12包括备用磁性传感器。这导致在检测到磁性元件13缺失，提供另外的检测信号。为此，互锁电路23可以包括另外的开关元件，例如，与开关元件31串联地连接至导体回路30，并且根据另外的检测信号断开该回路。通过这种方式，当存在这两个磁性元件之一的检测信号时，确保部件已被断电。

图5示出了车辆38的示例性实施例的示意图，其包括系统36的示例性实施例，该系统36包括电机37和根据上述示例性实施例之一的电气设备1。设备1被设计为逆变器，用于为电机37提供交流电，这里为三相交流电。电机37用于驱动车辆38，例如，电动车辆(electricvehicle，bev)或混合动力车辆。