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Die vorliegende Erfindung betrifft einen Startergenerator für ein Antriebsaggregat eines Kraftfahrzeugs gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 1. Überdies betrifft die vorliegende Erfindung ein Antriebsaggregat gemäß Patentanspruch 9. Schließlich betrifft die vorliegende Erfindung ein Kraftfahrzeug gemäß Patentanspruch 10.
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In Antriebsaggregaten von Kraftfahrzeugen werden zunehmend sogenannte Startergeneratoren verwendet, die eine elektrische Maschine umfassen. Diese Startergeneratoren dienen einerseits zum Beschleunigen des Verbrennungsmotors beim Startvorgang und andererseits dazu, beim Betrieb des Verbrennungsmotors elektrische Energie zu erzeugen. Bei Antriebsaggregaten von Kraftfahrzeugen, die einen derartigen Startergenerator aufweisen, steht üblicherweise wenig Bauraum für den Einbau der Komponenten, wie beispielsweise der Leistungselektronik, zur Verfügung. Der Einbau kann teure Umbaumaßnahmen des ursprünglichen Antriebsaggregats mit sich bringen.
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Soll ein Startergenerator im Antriebsaggregat vorgesehen werden, so muss neben dem Bauraum für die elektrische Maschine zusätzlicher Bauraum für eine dieser zugeordneten Leistungselektronik vorgesehen werden. Eine derartige Leistungselektronik ist oftmals schwer unterzubringen und kann eine aufwendige Verkabelung mit sich bringen. Darüber hinaus sind bei der Verkabelung entsprechende Temperaturanforderungen zu berücksichtigen, da beim Betrieb der Verbrennungskraftmaschine, beispielsweise im Bereich der Abgasanlage, hohe Temperaturen auftreten können. Aus diesem Grund werden elektrische Leitungen mit einem erhöhten Querschnitt verwendet, wodurch die Gewichtsbelastung zusätzlich erhöht wird.
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In diesem Zusammenhang beschreibt die
DE 10 2012 007 020 A1 einen elektrischen Anschluss von mehreren Blechlagen eines elektrisch beheizbaren Wabenkörpers. Der Wabenkörper, der insbesondere für die Abgasbehandlung von Verbrennungsmotoren dient, weist ein entsprechendes Gehäuse auf. Zum elektrischen Kontaktieren der Blechlagen ist durch das Gehäuse ein Anschlussstift elektrisch isolierend hindurch geführt, mit dem mehrere Blechlagen elektrisch verbunden sind.
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Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Startergenerator der eingangs genannten Art bereitzustellen, mit dem ein Antriebsaggregat einfacher und effizienter betrieben werden kann.
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Diese Aufgabe wird durch einen Startergenerator mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der vorliegenden Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
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Der erfindungsgemäße Startergenerator für ein Antriebsaggregat eines Kraftfahrzeugs umfasst ein Gehäuse und eine elektrische Maschine zum Starten eines Verbrennungsmotors des Kraftfahrzeugs, wobei die elektrische Maschine in einem Innenraum des Gehäuses angeordnet ist, und ein elektrisches Verbindungselement, das zumindest bereichsweise in dem Innenraum des Gehäuses angeordnet ist, wobei ein erstes Ende des elektrischen Verbindungselements mit einer Gleichspannungsversorgung des Kraftfahrzeugs und ein zweites Ende des elektrischen Verbindungselements mit einer Leistungselektronik für die elektrische Maschine des Kraftfahrzeugs elektrisch verbindbar sind.
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In dem Gehäuse des Startergenerators ist eine elektrische Maschine angeordnet, die einen Stator und einen Rotor umfasst. Zudem kann das Gehäuse als Steuerkettengehäuse ausgebildet sein. Der Rotor der elektrischen Maschine ist wiederum mit einer Abtriebswelle des Verbrennungsmotors verbunden. So kann die elektrische Maschine im Motorbetrieb zum Starten des Verbrennungsmotors dienen. Im Betrieb des Verbrennungsmotors kann die elektrische Maschine als Generator betrieben werden und elektrische Energie für die elektrischen Komponenten des Kraftfahrzeugs bereitstellen. Im Inneren des Gehäuses ist ein elektrisches Verbindungselement geführt, dass einerseits mit einer Gleichspannungsversorgung des Kraftfahrzeugs, beispielsweise einem 48-Volt-Bordnetz, und andererseits mit einer Leistungselektronik, beispielsweise dem Inverter für die elektrische Maschine, verbunden werden kann. Somit kann die elektrische Verbindung zwischen der Leistungselektronik und der Gleichspannungsversorgung geschützt in dem Gehäuse des Startergenerators untergebracht werden. Somit wird der Montageaufwand für die Verkabelung deutlich reduziert. Zudem kann Bauraum und Gewicht eingespart werden.
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Bevorzugt weist die elektrische Maschine ein Kühlelement zum Kühlen des elektrischen Verbindungselements auf. Ein derartiges Kühlelement kann beispielsweise durch die Statorkühlung der elektrischen Maschine bereitgestellt werden. Somit können für das elektrische Verbindungselement im Vergleich zu bisher verbauten Kabeln geringere Leitungsquerschnitte gewählt werden. Damit kann der Montageaufwand reduziert und Gewicht eingespart werden.
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In einer Ausgestaltung ist das Gehäuse im Wesentlichen zylinderförmig ausgebildet. Ein zylinderförmiges Gehäuse kann kostengünstig hergestellt werden. Zudem kann ein derartiges Gehäuse einfach und bauraumsparend in das Antriebsaggregat integriert werden.
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In einer weiteren Ausführungsform weist das elektrische Verbindungselement an dem ersten Ende ein elektrisches Kontaktelement auf, das an einer Mantelfläche des Gehäuses angeordnet ist. Ein derartiges Kontaktelement ist einfach zugänglich und kann mit dem 48-Volt-Kreis des Kraftfahrzeugs über entsprechende elektrische Verbindungselemente verbunden werden.
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Bevorzugt umfasst das elektrische Kontaktelement einen ersten Kontakt, einen zweiten Kontakt und ein elektrisches Isolationselement zum elektrischen Isolieren des ersten Kontakts gegenüber dem zweiten Kontakt. Der erste und der zweite Kontakt können beispielsweise als Kontaktstifte oder als Buchsen ausgebildet sein. Dies ermöglicht eine einfache elektrische Kontaktierung des elektrischen Verbindungselements innerhalb des Gehäuses.
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In einer Ausgestaltung ist das elektrische Isolationselement als Spritzgussteil ausgebildet. Insbesondere ist das elektrische Isolationselement aus einem Kunststoff gefertigt. Ein derartiges Isolationselement kann einfach und kostengünstig hergestellt werden. Zudem können der erste und der zweite Kontakt und/oder entsprechende Stromschienen entsprechend eingelegt werden.
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Bevorzugt ist das Gehäuse wasserdicht ausgebildet. Zu diesem Zweck kann beispielsweise ein entsprechendes Dichtungselement an der Außenfläche des Gehäuses angeordnet sein. Mit diesem Dichtungselement kann die Öffnung, durch die das elektrische Kontaktelement nach außen geführt ist, abgedichtet werden. Somit kann verhindert werden, dass Feuchtigkeit in den Innenraum des Gehäuses dringt.
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In einer weiteren Ausgestaltung weist das Gehäuse an einer Seitenfläche eine Durchgangsöffnung auf. insbesondere weist das Gehäuse an einer von der Mantelfläche verschiedenen Seitenfläche eine Öffnung auf. Durch diese Öffnung kann eine elektrische Verbindung zwischen dem elektrischen Verbindungselement, das sich zumindest bereichsweise in dem Gehäuse befindet, und der Leistungselektronik beziehungsweise dem Inverter bereitgestellt werden.
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Das erfindungsgemäße Antriebsaggregat umfasst den erfindungsgemäßen Startergenerator. Zudem kann das Antriebsaggregat einen Verbrennungsmotor umfassen, wobei der Startergenerator mit dem Verbrennungsmotor beziehungsweise dessen Abtriebswelle mechanisch verbunden ist. Dabei kann das elektrische Verbindungselement, das zumindest bereichsweise in dem Gehäuse angeordnet ist, einerseits mit der Gleichspannungsversorgung des Kraftfahrzeugs und andererseits mit der Leistungselektronik für die elektrische Maschine des Startergenerators verbunden sein. Das Antriebsaggregat kann insbesondere als sogenannter Mild-Hybrid ausgebildet sein. Das erfindungsgemäße Kraftfahrzeug umfasst das erfindungsgemäße Antriebsaggregat.
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Die vorliegende Erfindung wird nun anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Dabei zeigen:
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1 ein Antriebsaggregat gemäß dem Stand der Technik;
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2 ein Gehäuse für einen Startergenerator in einer Perspektivansicht;
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3 das Gehäuse gemäß 2 in einer weiteren Ansicht; und
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4 einen Startergenerator, der mit einem Wandlergehäuse verbunden ist.
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Die nachfolgend näher geschilderten Ausführungsbeispiele stellen bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung dar.
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1 zeigt ein Antriebsaggregat 10 für ein Kraftfahrzeug in einer Seitenansicht. Das Antriebsaggregat 10 ist als sogenannter Mild-Hybrid-Antrieb ausbildet. Das Antriebsaggregat 10 umfasst einen Verbrennungsmotor 12. Zudem umfasst das Antriebsaggregat 10 einen Startergenerator 14. Der Startergenerator umfasst eine hier nicht sichtbare elektrische Maschine mit einem Stator und einem Rotor. Dabei ist der Rotor des Startergenerators 14 mit der Abtriebswelle des Verbrennungsmotors 12 verbunden. Beim Starten des Verbrennungsmotors 12 kann die Abtriebswelle des Verbrennungsmotors 12 mit der elektrischen Maschine angetrieben werden. Im Betrieb des Verbrennungsmotors 12 kann die elektrische Maschine als Generator betrieben werden und somit elektrische Energie für die weiteren Komponenten des Kraftfahrzeugs bereitstellen. Darüber hinaus umfasst das Antriebsaggregat 10 einen Wandler 16, der mit dem Startergenerator 14 verbunden ist.
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Des Weiteren umfasst das Antriebsaggregat 10 eine Leistungselektronik 18, die insbesondere als Inverter für die elektrische Maschine des Startergenerators 14 dient. Die Leistungselektronik 18 ist über entsprechende Kabel 20 mit einem Gleichspannungsnetz, insbesondere einem 48-Volt-Netz, des Kraftfahrzeugs elektrisch verbunden. Die Kabel 20 können mit der Klemme 40 und der Klemme 41 des Kraftfahrzeugs verbunden sein. Die Kabel 20 werden im Betrieb des Verbrennungsmotors 12 insbesondere durch die Abgasanlage 22 des Verbrennungsmotors erwärmt. Durch die thermische Belastung und die Belastung infolge hoher Stromstärken bedarf es eines entsprechenden Leitungsquerschnitts für die Kabel 20.
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2 zeigt ein Gehäuse 24 eines Startergenerators 14. Das Gehäuse 24 kann auch als Steuerkettengehäuse dienen. Das Gehäuse 24 ist im Wesentlichen zylinderförmig ausgebildet. An einer Seitenfläche 26 des Gehäuses 24 ist die Leistungselektronik 18 beziehungsweise der Inverter angeordnet. Im Innenraum 28 des Gehäuses 24 kann die elektrische Maschine beziehungsweise der Stator und der Rotor des Startergenerators 14 angeordnet werden. An einer Mantelfläche 30 des Gehäuses 24 ist ein elektrisches Kontaktelement 32 angeordnet. Das elektrische Kontaktelement 32 kann je nach Anwendungsfall an einer entsprechenden Position auf der Mantelfläche 30 positioniert werden.
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Das elektrische Kontaktelement 32 umfasst einen ersten Kontakt 34 und einen zweiten Kontakt 36. Der erste Kontakt 34 und der zweite Kontakt 36 erstrecken sich durch eine hier nicht sichtbare Durchgangsöffnung in der Mantelfläche 30 des Gehäuses 24. Der erste und der zweite Kontakt 34, 36 können als Kontaktstifte ausgebildet sein. Zudem ist außen an der Mantelfläche 30 um den ersten und zweiten Kontakt 34, 36 ein Dichtungselement 38 angeordnet. Das Dichtungselement 38 kann beispielsweise aus einem entsprechenden Kunststoff oder Gummi gefertigt sein. Durch das Dichtungselement 38 kann verhindert werden, dass Feuchtigkeit in den Innenraum 28 des Gehäuses 24 eindringt.
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3 zeigt das Gehäuse 24 gemäß 2 in einer weiteren Ansicht. Hierbei ist das elektrische Verbindungselement 40 zu erkennen, das im Innenraum 28 des Gehäuses 24 angeordnet ist. Das elektrische Verbindungselement 40 umfasst vorliegend ein erstes Kabel 42 und ein zweites Kabel 44, die in dem Innenraum 28 des Gehäuses 24 verlegt sind. Des Weiteren ist in 3 eine Durchgangsöffnung 46 in der Seitenfläche 26 des Gehäuses 24 zu erkennen. Durch die Durchgangsöffnung 46 kann eine elektrische Verbindung zwischen dem elektrischen Verbindungselement 40 und der Leistungselektronik 18 hergestellt werden.
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4 zeigt einen Startergenerator 14 in einer geschnittenen Seitenansicht. In der vorliegenden Darstellung ist der Startergenerator 14 mit einem Wandler 16 verbunden. In dem Gehäuse 24 des Startergenerators 14 ist die elektrische Maschine 48 angeordnet. Die elektrische Maschine 48 umfasst einen Stator 50 und einen Rotor 52. Zwischen dem ersten Kontakt 34 und dem zweiten Kontakt 36 des elektrischen Kontaktelements 32 ist ein elektrisches Isolationselement 56 angeordnet, das aus Kunststoff gefertigt ist. Insbesondere ist das elektrische Isolationselement 56 als Spritzgussteil ausgebildet. Mit diesem Spritzgussteil werden die Kontakte 34, 36 gehalten und voneinander elektrisch isoliert. Zudem umfasst die elektrische Maschine 48 die Statorkühlung 58, mit der zudem das elektrische Kontaktelement 40 gekühlt werden kann. Somit können die Kabel 42, 44 des elektrischen Verbindungselements 40 effektiv gekühlt werden. Zudem können die Leitungsquerschnitte der Kabel 42, 44 im Vergleich zu üblicherweise verwendeten Kabeln reduziert werden.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Antriebsaggregat
- 12
- Verbrennungsmotor
- 14
- Startergenerator
- 16
- Wandler
- 18
- Leistungselektronik
- 20
- Kabel
- 22
- Abgasanlage
- 24
- Gehäuse
- 26
- Seitenwand
- 28
- Innenraum
- 30
- Mantelfläche
- 32
- Kontaktelement
- 34, 36
- Kontakt
- 38
- Dichtungselement
- 40
- Verbindungselement
- 42, 44
- Kabel
- 46
- Durchgangsöffnung
- 48
- elektrische Maschine
- 50
- Stator
- 52
- Rotor
- 56
- Isolationselement
- 58
- Statorkühlung
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102012007020 A1 [0004]
