-
Die Erfindung betrifft eine elektrische Antriebseinrichtung, eine Antriebseinheit für einen Antriebsstrang eines elektrisch antreibbaren Kraftfahrzeugs, insbesondere eines Hybridkraftfahrzeuges, sowie eine Antriebsanordnung.
-
Aus dem Stand der Technik sind diverse elektrische Antriebseinrichtungen und Antriebseinheiten bekannt, die in Antriebssträngen bzw. Antriebsanordnungen für Hybridkraftfahrzeuge eingesetzt werden.
Aus der WO 2019 / 101264 A1 ist einen Antriebsstrang für ein Hybridkraftfahrzeug bekannt, der eine Getriebeeingangswelle umfasst, die über einen ersten Teilantriebsstrang mit einer ersten elektrischen Maschine und einer Verbrennungskraftmaschine zur Drehmomentübertragung in Wirkbeziehung steht und die über einen zweiten Teilantriebsstrang mit einer zweiten elektrischen Maschine zur Drehmomentübertragung in Wirkbeziehung steht. Die Getriebeeingangswelle ist dauerhaft mit der zweiten elektrischen Maschine drehmomentübertragend verbunden. Die erste elektrische Maschine und die Verbrennungskraftmaschine sind zur Drehmomentübertragung mit der Getriebeeingangswelle verbindbar. PCT/
DE2019/100489 offenbart eine Antriebseinheit für einen Antriebsstrang eines elektrisch antreibbaren Kraftfahrzeugs. Die Antriebseinheit umfasst eine erste elektrischen Maschine sowie eine zweite elektrische Maschine und eine Ausgangswelle. Ein Rotor der zweiten elektrischen Maschine ist drehfest mit der Ausgangswelle verbunden, wobei die Antriebseinheit weiterhin eine Trennkupplung aufweist, mit der ein Rotor der ersten elektrischen Maschine zur Drehmomentübertragung mit der Ausgangswelle verbindbar oder verbunden ist. Weiterhin umfasst die Antriebseinheit eine Leistungselektronik zur Ansteuerung der beiden elektrischen Maschinen und zur Ansteuerung eines Rotorlagegebersensors und/oder eines Temperatursensors zur Ermittlung der Temperatur in wenigstens einer der beiden elektrischen Maschinen. Für den steuerungstechnischen Anschluss der jeweiligen elektrischen Maschine weist die Leistungselektronik entsprechende Anschlüsse auf, die vorzugsweise für eine Hochvoltkontaktierung ausgelegt sind. An der Leistungselektronik sind außerdem für den Niedervolt-Bereich konzipierte Anschlüsse zur Kontaktierung der Sensoren vorgesehen.
Eine bekannte Problematik des Standes der Technik ist, dass eine Kontaktierung der elektrischen Maschinen im Hochvolt-Bereich und eine Kontaktierung von Sensoren im Niedervolt-Bereich sich gegenseitig stören bzw. beeinflussen können in Bezug auf ihre elektromagnetische Verträglichkeit (EMV).
Das bedeutet, dass sich elektromagnetische Felder in Bereichen der Kontaktierungen derartig negativ beeinflussen können, dass die Funktionsfähigkeit der elektrischen Antriebseinrichtung darunter leidet.
-
Hiervon ausgehend liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine elektrische Antriebseinrichtung, eine Antriebseinheit für einen Antriebsstrang eines elektrisch antreibbaren Kraftfahrzeugs, umfassend eine elektrische Antriebseinrichtung, sowie eine mit der Antriebseinheit ausgestattete Antriebsanordnung zur Verfügung zu stellen, die in konstruktiv einfacher Ausgestaltung einen optimalen und effizienten Betrieb gewährleisten.
-
Die Aufgabe wird durch die elektrische Antriebseinrichtung nach Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der elektrischen Antriebseinrichtung sind in den Unteransprüchen 2 bis 8 angegeben.
Ergänzend wird eine Antriebseinheit für einen Antriebsstrang eines elektrisch antreibbaren Kraftfahrzeugs, welche die elektrische Antriebseinrichtung aufweist, gemäß Anspruch 9 zur Verfügung gestellt.
Zudem wird eine Antriebsanordnung mit einer erfindungsgemäßen Antriebseinheit gemäß Anspruch 10 zur Verfügung gestellt.
-
Die Merkmale der Ansprüche können in jeglicher technisch sinnvollen Art und Weise kombiniert werden, wobei hierzu auch die Erläuterungen aus der nachfolgenden Beschreibung sowie Merkmale aus den Figuren hinzugezogen werden können, die ergänzende Ausgestaltungen der Erfindung umfassen.
-
Die Begriffe axial und radial beziehen sich im Rahmen der vorliegenden Erfindung immer auf die Rotationsachse der elektrischen Antriebseinrichtung.
-
Die Erfindung betrifft eine elektrische Antriebseinrichtung, umfassend wenigstens eine mit Hochspannung zu betreibende erste elektrische Maschine, insbesondere eine erste elektrische Rotationsmaschine, sowie wenigstens eine mit Niederspannung zu betreibende Niederspannungseinrichtung. Die elektrische Antriebseinrichtung umfasst des Weiteren der ersten elektrischen Maschine schaltungstechnisch zugeordnet wenigstens ein Hochvolt-Terminal und der Niederspannungseinrichtung schaltungstechnisch zugeordnet wenigstens ein Niedervolt-Terminal. Die Terminals sind derart räumlich voneinander getrennt, dass die Anlage einer Niederspannung am Niedervolt-Terminal von einer am Hochvolt-Terminal anliegenden Hochspannung im Wesentlichen unbeeinträchtigt ist.
Mit der schaltungstechnischen Zuordnung wird die Anlage einer elektrischen Spannung zwecks Energieversorgung realisiert.
Unter einem Terminal ist hier zumindest ein elektrischer Kontakt zu verstehen, der durch ein entsprechendes Gegen-Kontaktelement elektrisch zu kontaktieren ist.
Das Hochvolt-Terminal integriert somit zumindest einen Hochvolt Anschluss. Bei einem derartigen Hochvolt Anschluss kann es sich insbesondere um einen Anschluss zur Anlage einer Dreiphasenwechselspannung Drehstroms handeln.
An das Niedervolt-Terminal ist eine Niederspannungseinrichtung, zum Beispiel ein Sensor, angeschlossen.
Die räumliche Anordnung der Terminals ist dementsprechend derart realisiert, dass die elektromagnetische Verträglichkeit (EMV) im Wesentlichen nicht beeinträchtigt bzw. gestört wird. Das bedeutet, dass sich elektromagnetische Felder der Terminals nicht derartig negativ beeinflussen, dass die Funktionsfähigkeit der elektrischen Antriebseinrichtung darunter leidet.
Vorzugsweise ist zwischen den Terminals ein Abstand von wenigstens 40 mm realisiert.
-
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung ist jedes Terminal in einem eigenen Aufnahmeraum angeordnet, der durch wenigstens eine Wand räumlich von einem jeweiligen anderen Aufnahmeraum getrennt ist.
Die Wand ist dabei vorzugsweise ein integraler Bestandteil eines Gehäuses der elektrischen Antriebseinheit und damit im Wesentlichen aus einem gleichen Material ausgebildet wie das Gehäuse.
Es ist jedoch nicht ausgeschlossen, dass die Wand ein separates Bauteil ist, insbesondere zumindest teilweise ausgebildet durch ein Material, das einen Aufnahmeraum bzw. ein Terminal gegen ein benachbartes Terminal elektromagnetisch optimal abschirmt.
Vorzugsweise ist vorgesehen, dass die Trennwand eine Dicke von 2 mm bis 7 mm aufweist.
-
DerAufnahmeraum kann in radialer Richtung abgedichtet sein.
Zu diesem Zweck ist ein Gehäusevorsprung einer Leistungselektronik der elektrischen Antriebseinrichtung, der in diesen Aufnahmeraum einzuführen ist, entsprechend in Form und Größe derart ausgestaltet, dass diese radiale Dichtung realisierbar ist.
Die radiale Richtung ist dabei in Bezug auf die Rotationsachse der elektrischen Maschine bzw. elektrischen Maschinen definiert.
-
Zudem kann die elektrische Antriebseinrichtung ein Gehäuse aufweisen, in welchem der jeweilige Aufnahmeraum realisiert ist.
Dabei kann insbesondere vorgesehen sein, dass die Terminals an einer gemeinsamen Seite des Gehäuses ausgebildet sind. Die Aufnahmeräume sind gegebenenfalls von ebenfalls vom Gehäuse realisierten Wänden im vom Gehäuse ausgebildeten Gehäuse-Innenraum seitlich begrenzt. Das Gehäuse bildet zudem an den Aufnahmeräumen Öffnungen zur Außenseite hin aus, so dass die Aufnahmeräume offen sind, zwecks Einführung eines jeweiligen Gehäusevorsprungs der Leistungselektronik.
Das Gehäuse kann des Weiteren derart ausgestaltet sein, dass Getriebeelemente eines Getriebes zumindest teilweise in einem vom Gehäuse ausgebildeten Raum angeordnet sind. In diesem Fall ist das Gehäuse ggf. derart eingerichtet, dass es in einem jeweiligen Aufnahmeraum gegen den Austritt von Getriebeöl abgedichtet ist.
-
Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist die elektrische Antriebseinrichtung eine zweite elektrische Maschine, insbesondere eine zweite elektrische Rotationsmaschine, auf, wobei der zweiten elektrische Maschine schaltungstechnisch wenigstens ein Hochvolt-Terminal zugeordnet ist und dieses Hochvolt-Terminal derart räumlich von wenigstens einem einer Niederspannungseinrichtung schaltungstechnisch zugeordneten Niedervolt-Terminal getrennt ist, dass die Anlage einer Niederspannung am Niedervolt-Terminal von der Hochspannung am Hochvolt-Terminal im Wesentlichen unbeeinträchtigt ist.
Diese Niederspannungseinrichtung kann dabei eine Niederspannungseinrichtung der ersten elektrischen Maschine, eine Niederspannungseinrichtung der zweiten elektrischen Maschine oder eine gemeinsame Niederspannungseinrichtung beider elektrischer Maschinen sein. Entsprechend kann das Niedervolt-Terminal ein Niedervolt-Terminal der ersten elektrischen Maschine, ein Niedervolt-Terminal der zweiten elektrischen Maschine oder ein gemeinsames Niedervolt-Terminal beider elektrischer Maschinen sein.
Des Weiteren ist natürlich auch das Hochvolt-Terminal der ersten elektrischen Maschine so weit bzw. derart räumlich getrennt in Bezug zum Niedervolt-Terminal der zweiten elektrischen Maschine angeordnet, dass auch hier die elektromagnetische Verträglichkeit (EMV) nicht beeinträchtigt bzw. gestört wird.
Dieses Merkmal der elektrischen Antriebseinrichtung ist entsprechend auch umgekehrt vorhanden, sodass das Hochvolt-Terminal der zweiten elektrischen Maschine so weit bzw. derart räumlich getrennt in Bezug zum Niedervolt-Terminal der ersten elektrischen Maschine angeordnet ist, dass auch hier die elektromagnetische Verträglichkeit (EMV) nicht beeinträchtigt bzw. gestört wird.
Dabei kann vorgesehen sein, dass die Hochvolt-Anschlüsse der ersten elektrischen Maschine und der zweiten elektrischen Maschine in einem gemeinsamen Aufnahmeraum angeordnet sind, und/oder dass die Niedervolt-Anschlüsse der ersten elektrischen Maschine und der zweiten elektrischen Maschine in einem gemeinsamen Aufnahmeraum angeordnet sind.
-
In weiterführender Ausgestaltung können auch die beiden elektrischen Maschinen ein gemeinsames Hochvolt-Terminal aufweisen und/oder ein gemeinsames Niedervolt-Terminal aufweisen.
-
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist die Niederspannungseinrichtung ein Sensor, insbesondere ein Temperatursensor oder ein Rotorlagegebersensor. Des Weiteren kann die Niederspannungseinrichtung auch durch eine Kombination eines Temperatursensors und eines Rotorlagegebersensors ausgebildet sein.
Diese Sensoren sind zur Generierung von Niedervoltsignalen zwecks Steuerung und/oder Überwachung der elektrischen Maschine bzw. elektrischen Maschinen vorgesehen.
In einer weiteren Ausgestaltungsform ist vorgesehen, dass das Gehäuse einen Deckel umfasst, wobei der Rotorlagegebersensor am Deckel fixiert ist. Mit der Montage des Deckels am Gehäuse lässt sich im gleichen Prozessschritt die Kontaktierung zwischen dem Rotorlagegebersensor und dem Niedervolt-Terminal realisieren.
-
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung umfasst die elektrische Antriebseinrichtung eine Leistungselektronik, die mit Gegen-Kontaktelementen zur elektrischen Kontaktierung des Hochvolt-Terminals sowie des Niedervolt-Terminals ausgestaltet ist, wobei die Gegen-Kontaktelemente in oder an Gehäusevorsprüngen angeordnet sind und die Gegen-Kontaktelemente derart räumlich voneinander getrennt sind, dass die Anlage einer Niederspannung am Gegen-Kontaktelement zur Kontaktierung des Niedervolt-Terminals von der Hochspannung am Gegen-Kontaktelement zur Kontaktierung des Hochvolt-Terminals im Wesentlichen unbeeinträchtigt ist.
Die Leistungselektronik ist zur Ansteuerung bzw. zur Versorgung der elektrischen Maschine bzw. elektrischen Maschinen mit elektrischer Energie eingerichtet. Weiterhin kann die Leistungselektronik wenigstens eine steuerungstechnische Schnittstelle zum Anschluss eines Steuergeräts eines Kraftfahrzeugs und/oder eine elektrische Schnittstelle zum Anschluss eines Energiespeichers, wie zum Beispiel einer Batterie, aufweisen. Das Steuergerät dient entsprechend zur Ansteuerung der elektrischen Maschine bzw. elektrischen Maschinen und der Energiespeicher zur Versorgung der elektrischen Maschine bzw. elektrischen Maschinen mit elektrischer Energie. Dabei können mehrere derartiger steuerungstechnischer oder elektrischer Schnittstellen vorgesehen sein, je nach Anzahl der anzuschließenden Einrichtungen. Insbesondere kann die durch einen Energiespeicher bereitgestellte elektrische Energie in Form von Gleichstrom bereitgestellt werden, wobei die elektrische Maschine bzw. elektrischen Maschinen mit Wechselstrom zu betreiben sind, so dass die Leistungselektronik zur Versorgung der der elektrischen Maschine bzw. elektrischen Maschinen eine Wandlereinheit umfassen, die dazu eingerichtet ist, von Gleichstrom in Wechselstrom umzuwandeln.
Die Kontaktierung der Terminals bzw. Gegen-Kontaktelemente im Niedervolt-Bereich erfolgt vorzugsweise über Steckkontakte.
Diese Steckkontakte können insbesondere derart ausgestaltet sein, dass sie über einen relativ kleinen Weg entlang einer Einsteck-Richtung eines Gehäusevorsprungs der Leistungselektronik in den betreffenden Aufnahmeraum eine variable Positionierung bei gleichzeitiger elektrischer Kontaktierung ermöglichen, sodass Fertigungstoleranzen am Gehäusevorsprung bzw. am Aufnahmeraum und/oder am Niedervolt-Terminal bzw. an den jeweiligen Gegen-Kontaktelementen ausgleichbar sind.
Die Kontaktierung der Terminals bzw. Gegen-Kontaktelemente im Hochvolt-Bereich erfolgt vorzugsweise über Schraubverbindungen. Dabei kann zum Beispiel die Leistungselektronik eine sogenannte Hochvoltschiene aufweisen, die mit dem Hochvolt-Terminal mittels einer Schraubverbindung mechanisch sowie elektrisch leitfähig verbunden ist.
-
In einer ergänzenden Ausführungsform realisiert ein Gehäusevorsprung zusammen mit wenigstens einer Wand eines Aufnahmeraums eine mechanische Verbindung zwischen Leistungselektronik und Gehäuse der elektrischen Antriebseinrichtung und damit eine Fixierung der Leistungselektronik am Gehäuse.
Insbesondere ist vorgesehen, dass diese mechanische Verbindung reversibel lösbar ist, zwecks Erleichterung der Montage und Demontage.
Die Leistungselektronik selbst umfasst ebenfalls ein Gehäuse, mit welchem sie auf das Gehäuse der elektrischen Antriebseinheit zwecks Realisierung der mechanischen Verbindung aufgesetzt ist. Eine Aufsetz-Bewegungsrichtung der Leistungselektronik bzw. deren Gehäuses in Bezug zum Gehäuse der elektrischen Antriebseinheit umfasst im Wesentlichen zumindest eine radiale Komponente.
-
Des Weiteren wird erfindungsgemäß eine Antriebseinheit für einen Antriebsstrang eines elektrisch antreibbaren Kraftfahrzeugs, insbesondere eines Hybridkraftfahrzeuges, zur Verfügung gestellt, die eine erfindungsgemäße elektrische Antriebseinrichtung und eine Ausgangswelle aufweist, wobei ein Rotor der zweiten elektrischen Maschine drehfest mit der Ausgangswelle verbunden ist und wobei die elektrische Antriebseinrichtung weiterhin eine Trennkupplung aufweist, mit der ein Rotor der ersten elektrischen Maschine zur Drehmomentübertragung mit der Ausgangswelle verbindbar oder verbunden ist.
Zum Zweck der Drehmomentübertragung zwischen dem Rotor der ersten elektrischen Maschine und der Ausgangswelle kann der Rotor der ersten elektrischen Maschine drehfest auf einer Eingangswelle angeordnet sein, welche über die Trennkupplung mit der Ausgangswelle verbunden oder verbindbar ist.
Die Eingangswelle und die Ausgangswelle sind vorzugsweise koaxial zueinander angeordnet, was bedeutet, dass auch der Rotor der ersten elektrischen Maschine und der Rotor der zweiten elektrischen Maschine koaxial zueinander angeordnet sind.
Die Ausgangswelle kann dabei als eine Hohlwelle ausgestaltet sein, wobei die Eingangswelle in der Ausgangswelle angeordnet ist und von dieser somit zumindest abschnittsweise radial umgeben ist.
Die Ausganswelle dient insbesondere dem Anschluss der Antriebseinheit an eine Getriebeeinheit des Antriebsstrangs. Zu diesem Zweck kann die Ausgangswelle eine Außenverzahnung aufweisen, welche mit einer komplementär ausgestalteten Verzahnung eines Eingangselements der Getriebeeinheit in Eingriff steht.
-
Zudem wird erfindungsgemäß eine Antriebsanordnung zur Verfügung gestellt, die eine erfindungsgemäße Antriebseinheit und eine Verbrennungskraftmaschine aufweist, wobei die Verbrennungskraftmaschine drehfest mit dem Rotor der ersten elektrischen Maschine gekoppelt oder koppelbar ist.
Eine Koppelung zwischen dem Rotor der ersten elektrischen Maschine und der Verbrennungskraftmaschine ist insbesondere derart realisiert, dass der Rotor der ersten elektrischen Maschine auf einer Eingangswelle der elektrischen Antriebseinrichtung drehfest angeordnet ist, wobei die Eingangswelle mit der Verbrennungskraftmaschine gekoppelt oder koppelbar ist.
Die Eingangswelle kann mit einer Außenverzahnung ausgestaltet sein, welche mit einer komplementären Verzahnung eines Ausgangselements der Verbrennungskraftmaschine in Eingriff steht.
-
Die oben beschriebene Erfindung wird nachfolgend vor dem betreffenden technischen Hintergrund unter Bezugnahme auf die zugehörigen Zeichnungen, welche bevorzugte Ausgestaltungen zeigen, detailliert erläutert. Die Erfindung wird durch die rein schematischen Zeichnungen in keiner Weise beschränkt, wobei anzumerken ist, dass die in den Zeichnungen gezeigten Ausführungsbeispiele nicht auf die dargestellten Maße eingeschränkt sind. Es ist dargestellt in
- 1: eine geschnittene Seitenansicht einer erfindungsgemäßen Antriebseinheit mit einer erfindungsgemäßen elektrischen Antriebseinrichtung,
- 2: eine perspektivische Ansicht der elektrischen Antriebseinrichtung,
- 3: eine weitere perspektivische Ansicht der elektrischen Antriebseinrichtung,
- 4: eine abschnittsweise Darstellung einer Oberseite der elektrischen Antriebseinrichtung,
- 5: eine abschnittsweise Darstellung einer Stirnseite der elektrischen Antriebseinrichtung,
- 6: eine abschnittsweise Darstellung einer geschnittenen Vorderansicht der elektrischen Antriebseinrichtung an einem ersten Hochvolt-Terminal und an einem zweiten Hochvolt-Terminal,
- 7: eine abschnittsweise Darstellung einer geschnittenen Rückansicht der elektrischen Antriebseinrichtung an einem ersten Niedervolt-Terminal und an einem zweiten Niedervolt-Terminal und
- 8: eine abschnittsweise Darstellung einer geschnittenen Draufsicht der elektrischen Antriebseinrichtung am ersten und zweiten Hochvolt-Terminal sowie am ersten und zweiten Niedervolt-Terminal.
-
In 1 ist eine geschnitten Seitenansicht einer erfindungsgemäßen Antriebseinheit 80 mit einer erfindungsgemäßen elektrischen Antriebseinrichtung 1 dargestellt.
Die Antriebseinheit 80 umfasst dabei neben der elektrischen Antriebseinrichtung 1 eine Eingangswelle 84. Ein Rotor einer ersten elektrischen Maschine 81 der elektrischen Antriebseinrichtung 1 ist drehfest mit der Eingangswelle 84 gekoppelt. Weiterhin umfasst die elektrische Antriebseinrichtung 1 eine zweite elektrische Maschine 82, deren Rotor drehfest auf einer Ausgangswelle 83 der Antriebseinheit 80 angeordnet ist, und eine Trennkupplung 85.
Die Ausgangswelle 83 ist mit der Trennkupplung 85 verbunden und bildet dabei eine Ausgangsseite der Trennkupplung 85, wobei eine Eingangsseite der Trennkupplung 85 von der Eingangswelle 84 ausgebildet ist. Die Trennkupplung 85 ist axial zwischen den beiden elektrischen Maschinen 81, 82 angeordnet.
Die Eingangswelle 84 ist als Hohlwelle ausgestaltet und bereichsweise von der ebenfalls als Hohlwelle ausgestalteten Ausgangswelle 83 radial umgeben. Die Eingangswelle 84 und die Ausgangswelle 83, und damit auch die Rotoren der beiden elektrischen Maschinen 81, 82, sind somit koaxial zueinander angeordnet und rotieren um die gleiche Rotationsachse 2 der elektrischen Antriebseinrichtung 1. Ein Stator einer jeweiligen elektrischen Maschine 81, 82 ist fest mit einem Gehäuse 30 der elektrischen Antriebseinrichtung 1 verbunden.
Bei Integration der hier dargestellten Antriebseinheit 80 in einen Antriebsstrang eines elektrisch antreibbaren Hybridkraftfahrzeugs ist die Eingangswelle 84 an ein hier abschnittsweise dargestelltes Ausgangselement 86 einer hier nicht dargestellten Verbrennungskraftmaschine des Antriebsstrangs gekoppelt. Die Ausgangswelle 83 ist dabei an ein bereichsweise dargestelltes Eingangselement 87 einer hier nicht dargestellten Getriebeeinheit des Antriebsstrangs gekoppelt.
Ein von der Verbrennungskraftmaschine bereitgestelltes Drehmoment kann somit über das Eingangselement 87 an die Eingangswelle 84 und damit an die erste elektrische Maschine 81 übertragen werden, beispielsweise zwecks Generierung von elektrischer Energie mittels Betreiben der ersten elektrische Maschine 81 in einem Generator-Betrieb. Bei geöffneter Trennkupplung 85 kann die zweite elektrische Maschine 82 als Antriebseinheit ein mit der Antriebseinheit 80 ausgestattetes Hybridkraftfahrzeug rein elektrisch antreiben. Bei geschlossener Trennkupplung 85 können die beiden elektrischen Maschinen 81, 82, ggf. zusammen mit der Verbrennungskraftmaschine, das mit der Antriebseinheit 80 ausgestattete Hybridkraftfahrzeug gemeinsam in einem Boost-Modus antreiben.
-
In 2 ist eine perspektivische Ansicht der elektrischen Antriebseinrichtung 1 gezeigt.
In dem Gehäuse 30 der elektrischen Antriebseinrichtung 1 sind die erste elektrische Maschine und zweite elektrisch Maschine (hier nicht dargestellt) angeordnet. Auf einer Oberseite 33 der elektrischen Antriebseinrichtung 1 ist eine Leistungselektronik 50 zum Zweck der Ansteuerung bzw. zur Versorgung der elektrischen Maschinen mit elektrischer Energie mit ihrem Gehäuse 60 fest am Gehäuse 30 der elektrischen Antriebseinrichtung 1 angeordnet.
Eine Abdeckung 38 des Gehäuses 30 der elektrischen Antriebseinrichtung 1 an deren Längsseite 36 verdeckt einen ersten Aufnahmeraum mit einem ersten Hochvolt-Terminal und einen zweiten Aufnahmeraum mit einem zweiten Hochvolt-Terminal, wobei diese Hochvolt-Terminals jeweils schaltungstechnisch einer elektrischen Maschine zugeordnet sind und mit Gegen-Kontaktelementen der Leistungselektronik 50 elektrisch leitend verbunden sind. Die Abdeckung 38 dient somit dem Zugang zu den Aufnahmeräumen zwecks Realisierung einer festen und elektrisch leitfähigen Kontaktierung zwischen den Hochvolt-Terminals und entsprechenden Gegen-Kontaktelementen nach Anordnung bzw. Montage der Leistungselektronik 50 auf dem Gehäuse 30 der elektrischen Antriebseinrichtung 1. An einer ersten Stirnseite 34 der elektrischen Antriebseinrichtung 1 umfasst das Gehäuse 30 einen Deckel 37, welcher einen Gehäuse-Innenraum (hier nicht zu sehen) des Gehäuses 30 der elektrischen Antriebseinrichtung 1 gegen die Umgebung abgrenzt, so dass in den Gehäuse-Innenraum zwecks Schmierung und/oder Kühlung der elektrischen Maschinen ein Schmierstoff eingebracht werden kann.
-
In 3 ist eine weitere perspektivische Ansicht der elektrischen Antriebseinrichtung 1 gezeigt.
Ergänzend zu 2 ist in 3 die elektrische Antriebseinrichtung 1 derart
dargestellt, dass die Leistungselektronik 50 von ihrer Position auf der Oberseite 33 der elektrischen Antriebseinrichtung 1 radial abgehoben ist, so dass die dem Gehäuse 30 der elektrischen Antriebseinrichtung 1 zugewandte Seite der Leistungselektronik 50 zu sehen ist.
Die Leistungselektronik 50 umfasst ein erstes Gegen-Kontaktelement 51 zur elektrischen Kontaktierung des ersten Hochvolt-Terminals der elektrischen Antriebseinrichtung 1, ein zweites Gegen-Kontaktelement 52 zur elektrischen Kontaktierung des zweiten Hochvolt-Terminals der elektrischen Antriebseinrichtung 1, ein drittes Gegen-Kontaktelement 53 zur elektrischen Kontaktierung eines ersten Niedervolt-Terminals 20 der elektrischen Antriebseinrichtung 1 und ein viertes Gegen-Kontaktelement 54 zur elektrischen Kontaktierung eines zweiten Niedervolt-Terminals 22 der elektrischen Antriebseinrichtung 1. Ein jeweiliges Gegen-Kontaktelement 51, 52, 53, 54 erstreckt sich in Richtung auf die elektrische Antriebseinrichtung 1 und ist jeweils an einem Gehäusevorsprung 61, 62, 63, 64 des Gehäuses 60 der Leistungselektronik 50 angeordnet. Die Gehäusevorsprünge 61, 62, 63, 64 und damit auch die Gegen-Kontaktelemente 51, 52, 53, 54 sind dabei beabstandet voneinander angeordnet.
-
4 zeigt eine abschnittsweise Darstellung der Oberseite 33 der elektrischen Antriebseinrichtung 1.
In einer Wandung 32 des Gehäuses 30 der elektrischen Antriebseinrichtung 1 an dessen Oberseite 33 sind mehrere Öffnungen 45 derart ausgebildet, dass jeweils ein Aufnahmeraum 41, 42, 43, 44 eines Terminals 10, 12, 20, 22 von der Oberseite 33 des Gehäuses 30 der elektrischen Antriebseinrichtung 1 aus zugänglich ist.
-
Die Position einer Öffnung 45 ist dabei jeweils komplementär zur Position eines Gehäusevorsprungs der Leistungselektronik gemäß 3 realisiert.
Durch die Öffnungen 45 können damit die in 3 dargestellten Gegen-Kontaktelemente in einen entsprechenden Aufnahmeraum 41, 42, 43, 44 eingeführt werden zwecks Realisierung einer elektrisch leitfähigen Kontaktierung jeweils zwischen einem von einem Gehäusevorsprung getragen Gegen-Kontaktelement und einem in einem Aufnahmeraum angeordneten Terminal 10, 12, 20, 22.
In einem ersten Aufnahmeraum 41 ist das erste Hochvolt-Terminal 10 angeordnet. In einem zweiten Aufnahmeraum 42 ist das zweite Hochvolt-Terminal 12 angeordnet. In einem dritten Aufnahmeraum 43 ist das erste Niedervolt-Terminal 20 angeordnet. In einem vierten Aufnahmeraum 44 ist das zweite Niedervolt-Terminal 22 angeordnet. Das erste Hochvolt-Terminal 10 ist dabei schaltungstechnisch der ersten elektrischen Maschine zugeordnet und das zweite Hochvolt-Terminal 12 ist schaltungstechnisch der zweiten elektrischen Maschine zugeordnet, wobei das erste Niedervolt-Terminal 20 schaltungstechnisch einer ersten Niederspannungseinrichtung zugeordnet ist und das zweite Niedervolt-Terminal 22 schaltungstechnisch einer zweiten Niederspannungseinrichtung zugeordnet ist. Auf die Niederspannungseinrichtungen wird nachfolgend in der Beschreibung der 7 näher eingegangen. Wie die elektrischen Maschinen, sind auch die beiden Niederspannungseinrichtungen in 4 nicht ersichtlich.
-
In 5 ist eine abschnittsweise Darstellung einer Stirnseite der elektrischen Antriebseinrichtung 1 gezeigt.
Dabei handelt es sich um die erste Stirnseite 34 der elektrischen Antriebseinrichtung 1, wobei der dort angeordnete Deckel 37 abschnittsweise geschnitten ist, so dass der darunter befindliche Bereich im Gehäuse-Innenraum 31 des Gehäuses 30 der elektrischen Antriebseinrichtung 1 ersichtlich ist. Der Schnitt ist in einer der Oberseite 33 der elektrischen Antriebseinrichtung 1 zugewandten Seite des Deckels 37 ausgeführt. In dem durch den Schnitt ersichtlich gemachten Bereich sind das erste Hochvolt-Terminal 10 und das erste Niedervolt-Terminal 20 zu sehen.
Das erste Hochvolt-Terminal 10 weist einen Leitungskanal 16 auf, welcher sich vom ersten Hochvolt-Terminal 10 ausgehend im Wesentlichen in Richtung nach radial innen, hin zur ersten elektrischen Maschine erstreckt. Im Leitungskanal 16 verlaufen elektrische Leitungen, die das erste Hochvolt-Terminal 10 mit der ersten elektrischen Maschine elektrisch verbinden. Das erste Niedervolt-Terminal 20 weist einen Anschluss in Form eines Steckkontakts auf, an welchen die erste Niederspannungseinrichtung, welche aufgrund des Schnitts nicht dargestellt ist, angeschlossen ist. Die erste Niederspannungseinrichtung ist dabei fest in dem hier geschnittenen Bereich des Deckels 37 fixiert.
Weiterhin ist zu sehen, dass der Leitungskanal 16 bzw. das erste Hochvolt-Terminal 10 sowie das erste Niedervolt-Terminal 20 mit dem Gehäuse 30 der elektrischen Antriebseinrichtung 1 fest verschraubt sind, so dass deren Position im jeweiligen Aufnahmeraum gesichert ist.
-
6 zeigt eine abschnittsweise Darstellung einer geschnittenen Vorderansicht der elektrischen Antriebseinrichtung am ersten Hochvolt-Terminal 10 und am zweiten Hochvolt-Terminal 12.
In das erste Hochvolt-Terminal 10 ist dabei ein erster Hochvolt-Anschluss 11 mit drei Phasen integriert und in das zweite Hochvolt-Terminal 12 ist ein zweiter Hochvolt-Anschluss 13 mit ebenfalls drei Phasen integriert. Das erste Gegen-Kontaktelement 51 und auch das zweite Gegen-Kontaktelement 52 sind durch jeweils drei Hochvoltschienen 14 ausgebildet, wobei jeweils eine Hochvoltschiene 14 des ersten Gegen-Kontaktelements 51 mit einer jeweiligen Phase des ersten Hochvolt-Anschlusses 11 elektrisch leitend kontaktiert ist und jeweils eine Hochvoltschiene 14 des zweiten Gegen-Kontaktelements 52 mit einer jeweiligen Phase des zweiten Hochvolt-Anschlusses 13 elektrisch leitend kontaktiert ist. Eine Hochvoltschiene 14 und eine Phase eines Hochvolt-Anschlusses 11, 13 sind dabei jeweils mittels einer Schraubverbindung 15 mechanisch sowie elektrisch leitfähig verbunden.
Diese elektrisch leitfähigen Verbindungen zwischen einem Hochvolt-Terminal 10, 12 und einem Gegen-Kontaktelement 51, 52 sind in den entsprechenden Aufnahmeräumen 41, 42 realisiert. Zwischen dem in die Öffnung 45 des ersten Aufnahmeraums 41 eingesteckten ersten Gehäusevorsprungs 61 des Gehäuses 60 der Leistungselektronik 50 und der die Öffnung 45 ausbildenden Wandung 32 des Gehäuses 30 der elektrischen Antriebseinrichtung 1 ist eine radiale Dichtung 70 realisiert und zwischen der Wandung 32 und dem Leitungskanal 16 des ersten Hochvolt-Terminals 10 ist weiterhin eine axiale Dichtung 71 realisiert. Die radiale Dichtung 70 und die axiale Dichtung 71 sind jeweils durch einen Dichtring ausgebildet, wobei die radiale Dichtung 70 den ersten Aufnahmeraum 41 gegenüber der Umgebung der elektrischen Antriebseinheit 1 in radialer Richtung abdichtet und die axiale Dichtung 71 den ersten Aufnahmeraum 41 gegenüber dem Gehäuse-Innenraum 31 des Gehäuses 30 der elektrischen Antriebseinheit 1 in axialer Richtung abdichtet. Dadurch ist die elektrisch leitfähige Verbindung zwischen dem ersten Hochvolt-Terminal 10 und dem ersten Gegen-Kontaktelement 51 geschützt. Der zweite Aufnahmeraum 42, in welchem eine elektrisch leitfähige Verbindung zwischen dem zweiten Hochvolt-Terminal 12 und dem zweiten Gegen-Kontaktelement 52 realisiert ist, ist äquivalent zum ersten Aufnahmeraum 41 ebenfalls durch eine radiale und axiale Dichtung 70, 71 abgedichtet.
-
7 zeigt eine abschnittsweise Darstellung einer geschnittenen Rückansicht der elektrischen Antriebseinrichtung 1 am ersten Niedervolt-Terminal 20 und am zweiten Niedervolt-Terminal 22.
Entgegen der 6, in welcher der Schnitt durch den jeweiligen Aufnahmeraum eines Hochvolt-Terminals realisiert ist, verläuft der Schnitt in 7 direkt durch die beiden Niedervolt-Terminals 20, 22. Zu sehen ist dabei, dass ein drittes Gegen-Kontaktelement 53 in einen ersten Niedervolt-Anschluss 21 des ersten Niedervolt-Terminals 20 eingesteckt ist und ein viertes Gegen-Kontaktelement 54 in einen zweiten Niedervolt-Anschluss 23 des zweiten Niedervolt-Terminals 22 eingesteckt ist, so dass eine elektrisch leitfähige Verbindung zwischen einem jeweiligen Niedervolt-Terminal 20, 22 und einem Gegen-Kontaktelement 53, 54 in Form eines Steckkontakts realisiert ist. Diese elektrisch leitfähigen Verbindungen zwischen einem Niedervolt-Terminal 20, 22 und einem Gegen-Kontaktelement 53, 54 sind in den entsprechenden Aufnahmeräumen 43, 44 realisiert, wobei die Aufnahmeräume 43, 44 dabei abgedichtet sind. Gleichend der Abdichtung der Aufnahmeräume der Hochvolt-Terminals aus 6, sind auch der dritte Aufnahmeraum 43, in welchem das erste Niedervolt-Terminal 20 angeordnet ist, und der vierte Aufnahmeraum 44, in welchem das zweite Niedervolt-Terminal 22 angeordnet ist, jeweils durch eine radiale Dichtung 70 und eine axiale Dichtung 71 abgedichtet.
An der axialen Seite des ersten Niedervolt-Terminals 20, an welcher dieses dem unmittelbar benachbarten Gehäuse-Innenraum 31 des Gehäuses 30 der elektrischen Antriebseinrichtung 1 zugewandt ist, umfasst das erste Niedervolt-Terminal 20 einen weiteren Niedervolt-Anschluss 24, welcher als Steckkontakt ausgebildet ist und an welchen eine hier nicht dargestellte erste Niederspannungseinrichtung der elektrischen Antriebseinrichtung 1 angeschlossen ist. Auch das zweite Niedervolt-Terminal 20 umfasst an der dem unmittelbar benachbarten Gehäuse-Innenraum 31 des Gehäuses 30 der elektrischen Antriebseinrichtung 1 zugewandten axialen Seite einen weiteren Niedervolt-Anschluss 24, welcher als Steckkontakt ausgebildet ist. An den weiteren Niedervolt-Anschluss 24 des zweiten Niedervolt-Terminals 20 ist eine hier nicht dargestellte zweite Niederspannungseinrichtung der elektrischen Antriebseinrichtung 1 angeschlossen.
Die beiden Niederspannungseinrichtungen sind in Form von Temperatursensoren und/oder Rotorlagegebersensoren ausgebildet, wobei der ersten elektrischen Maschine die erste Niederspannungseinrichtung zugeordnet ist und der zweiten elektrischen Maschine die zweite Niederspannungseinrichtung zugeordnet ist, so dass die Temperatur bzw. die Rotorlageposition einer jeweiligen elektrischen Maschine bzw. dessen Rotors ermittelbar ist.
-
In 8 ist eine abschnittsweise geschnittene Draufsicht der elektrischen Antriebseinrichtung 1 am ersten und zweiten Hochvolt-Terminal 10, 12 sowie am ersten und zweiten Niedervolt-Terminal 20, 22 dargestellt.
Der Schnitt ist dabei derart realisiert, dass alle Aufnahmeräume 41, 42, 43, 44 und die darin angeordneten Terminals 10, 12, 20, 22 geschnitten sind. Dabei ist erkennbar, dass die Hochvolt-Terminals 10, 12 von den Niedervolt-Terminals 20, 22 räumlich getrennt sind. Sowohl zwischen dem ersten Hochvolt-Terminal 10 und dem ersten Niedervolt-Terminal 20 als auch zwischen dem zweiten Hochvolt-Terminal 12 und dem zweiten Niedervolt-Terminal 22 ist eine Wand 40 realisiert. Die Wand 40 ist als integraler Bestandteil vom Gehäuse 30 der elektrischen Antriebseinrichtung 1 ausgebildet und trennt den ersten Aufnahmeraum 41 vom dritten Aufnahmeraum 43 und den zweiten Aufnahmeraum 42 vom vierten Aufnahmeraum 44.
Bei Betrieb der elektrischen Antriebseinheit 1 werden die elektrischen Maschinen mit Hochspannung betrieben und die Niederspannungseinrichtungen mit Niederspannung betrieben. Die Hochspannung wird dabei von der Leistungselektronik (hier nicht dargestellt) über die ersten Gegen-Kontaktelemente 51 an das erste Hochvolt-Terminal 10 und über die zweiten Gegen-Kontaktelemente 52 an das zweite Hochvolt-Terminal 12 angelegt und anschließen vom jeweiligen Hochvolt-Terminal 10, 12 zu der entsprechend zugeordneten elektrischen Maschine übertragen. Die Niederspannung wird von der Leistungselektronik über die dritten Gegen-Kontaktelemente 53 an das erste Niedervolt-Terminal 20 und über die vierten Gegen-Kontaktelemente 54 an das zweite Niedervolt-Terminal 22 angelegt und anschließen vom jeweiligen Niedervolt-Terminal 20, 22 zu der entsprechenden Niederspannungseinrichtung übertragen. Die räumliche Trennung durch die Wand 40 zwischen dem ersten Hochvolt-Terminal 10 und dem ersten Niedervolt-Terminal 20 bzw. zwischen dem zweiten Hochvolt-Terminal 12 und dem zweiten Niedervolt-Terminal 22 gewährleistet, dass die an den Terminals 10, 12, 20, 22 durch die jeweils angelegte Spannung hervorgerufenen elektromagnetischen Felder sich nicht derartig negativ beeinflussen, dass die Funktionsfähigkeit der elektrischen Antriebseinrichtung 1 darunter leidet. Die elektromagnetische Verträglichkeit (EMV) wird somit nicht beeinträchtigt bzw. gestört.
-
Mit der erfindungsgemäßen elektrischen Antriebseinrichtung, der erfindungsgemäßen Antriebseinheit für einen Antriebsstrang eines elektrisch antreibbaren Kraftfahrzeugs sowie der erfindungsgemäßen Antriebsanordnung lässt sich ein optimaler Betrieb bei konstruktiv einfacher Ausgestaltung gewährleisten.
-
Bezugszeichenliste
-
- 1
- Elektrische Antriebseinrichtung
- 2
- Rotationsachse
- 10
- erstes Hochvolt-Terminal
- 11
- erster Hochvolt-Anschluss
- 12
- zweites Hochvolt-Terminal
- 13
- zweiter Hochvolt-Anschluss
- 14
- Hochvoltschiene
- 15
- Schraubverbindung
- 16
- Leitungskanal
- 20
- erstes Niedervolt-Terminal
- 21
- erster Niedervolt-Anschluss
- 22
- zweites Niedervolt-Terminal
- 23
- zweiter Niedervolt-Anschluss
- 24
- weiterer Niedervolt-Anschluss
- 30
- Gehäuse der elektrischen Antriebseinrichtung
- 31
- Gehäuse-Innenraum des Gehäuses der elektrischen Antriebseinrichtung
- 32
- Wandung des Gehäuses der elektrischen Antriebseinrichtung
- 33
- Oberseite der elektrischen Antriebseinrichtung
- 34
- erste Stirnseite der elektrischen Antriebseinrichtung
- 35
- zweite Stirnseite der elektrischen Antriebseinrichtung
- 36
- Längsseite der elektrischen Antriebseinrichtung
- 37
- Deckel
- 38
- Abdeckung
- 40
- Wand
- 41
- erster Aufnahmeraum
- 42
- zweiter Aufnahmeraum
- 43
- dritter Aufnahmeraum
- 44
- vierter Aufnahmeraum
- 45
- Öffnung
- 50
- Leistungselektronik
- 51
- erstes Gegen-Kontaktelement
- 52
- zweites Gegen-Kontaktelement
- 53
- drittes Gegen-Kontaktelement
- 54
- viertes Gegen-Kontaktelement
- 60
- Gehäuse der Leistungselektronik
- 61
- erster Gehäusevorsprung des Gehäuses der Leistungselektronik
- 62
- zweiter Gehäusevorsprung des Gehäuses der Leistungselektronik
- 63
- dritter Gehäusevorsprung des Gehäuses der Leistungselektronik
- 64
- vierter Gehäusevorsprung des Gehäuses der Leistungselektronik
- 70
- radiale Dichtung
- 71
- axiale Dichtung
- 80
- Antriebseinheit
- 81
- erste elektrische Maschine
- 82
- zweite elektrische Maschine
- 83
- Ausgangswelle
- 84
- Eingangswelle
- 85
- Trennkupplung
- 86
- Ausgangselement der Verbrennungskraftmaschine
- 87
- Eingangselement der Getriebeeinheit
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
-
Zitierte Patentliteratur
-
