DE102019207942A1

DE102019207942A1 - Elektrischer Kältemittelantrieb eines Kraftfahrzeugs

Info

Publication number: DE102019207942A1
Application number: DE102019207942.3A
Authority: DE
Inventors: Waldemar Pesin; Andreas Hetterich; Marcus Podack
Original assignee: Brose Fahrzeugteile SE and Co KG
Current assignee: Brose Fahrzeugteile SE and Co KG
Priority date: 2019-05-29
Filing date: 2019-05-29
Publication date: 2020-12-03
Also published as: WO2020239889A1; CN114008900A

Abstract

Die Erfindung betrifft einen elektrischen Kältemittelantrieb (2) eines Kraftfahrzeugs, aufweisend ein Elektronikgehäuse (18b), welches eine Motorelektronik (20) aufnimmt, und einen daran befestigten oder befestigbaren Anschlusssteckverbinder (26) zur elektrisch leitfähigen Kontaktierung der Motorelektronik (20) mit einem Kraftfahrzeugbordnetz, wobei der Anschlusssteckverbinder (26) als ein separates Bauteil ausgeführt ist, und ein Anschlussgehäuse (36) aufweist, welches an das Elektronikgehäuse (18b) gefügt oder fügbar ist, und in welchem eine elektronische Baugruppe (38) zur Reduzierung von elektromagnetischen Störgrößen aufgenommen ist.

Description

Die Erfindung betrifft einen elektrischen Kältemittelantrieb eines Kraftfahrzeugs, aufweisend ein Elektronikgehäuse zur Aufnahme einer Motorelektronik, und einen daran befestigten oder befestigbaren Anschlusssteckverbinder zur elektrisch leitfähigen Kontaktierung der Motorelektronik mit einem Kraftfahrzeugbordnetz. Die Erfindung betrifft weiterhin einen Anschlusssteckverbinder für einen solchen Kältem ittelantrieb.
Bei Kraftfahrzeugen sind regelmäßig Klimaanlagen eingebaut, die mit Hilfe einer einen Kältemittelkreislauf bildenden Anlage den Fahrzeuginnenraum klimatisieren. Derartige Anlagen weisen grundsätzlich einen Kreislauf auf, in dem ein Kältemittel geführt ist. Das Kältemittel, beispielsweise R-134a (1,1,1,2-Tetrafluorethan) oder R-744 (Kohlenstoffdioxid), wird an einem Verdampfer erwärmt und mittels eines (Kältemittel-)Verdichters beziehungsweise Kompressors verdichtet, wobei das Kältemittel anschließend über einen Wärmetauscher die aufgenommene Wärme wieder abgibt, bevor es über eine Drossel erneut zum Verdampfer geführt wird.
In derartigen Anwendungen sind beispielsweise Scroll-Maschinen als Kompressoren beziehungsweise Verdichter für das Kältemittel grundsätzlich möglich. Derartige Scrollverdichter weisen typischerweise zwei relativ zueinander bewegbare Scroll-Teile auf, die im Betrieb nach Art einer Verdrängerpumpe arbeiten. Die beiden Scroll-Teile sind hierbei typischerweise als ein ineinander verschachteltes (schneckenförmiges) Spiralen- oder Scrollpaar ausgeführt. Mit anderen Worten greift eine der Spiralen zumindest teilweise in die andere Spirale ein. Die erste (Scroll-)Spirale ist hierbei in Bezug auf ein Verdichtergehäuse feststehend (stationärer Scroll, fixed scroll), wobei die zweite (Scroll-)Spirale (beweglicher Scroll, movable or orbiting scroll) mittels eines Elektromotors innerhalb der ersten Spirale orbitierend angetrieben ist.
Zur Regelung und/oder Steuerung ist der Elektromotor an eine Motorelektronik angeschlossen. Der Elektromotor ist meist bürstenlos ausgestaltet, wobei die einzelnen elektrischen Spulen mittels einer Brückenschaltung einer Leiterplatte der Motorelektronik bestromt werden. Zum Schutz vor Umwelteinflüssen (Verschmutzungen, Feuchtigkeit) ist die Motorelektronik in der Regel in einem Elektronikfach oder in einem Elektronikgehäuse aufgenommen. Das Elektronikgehäuse ist hierbei zweckdienlicherweise in der Nähe eines den Elektromotor aufnehmenden Motorgehäuses angeordnet. Das Elektronikgehäuse ist in der Regel etwa topf- oder schalenförmig zur Aufnahme der Motorelektronik ausgeführt, und mittels eines Gehäusedeckels verschlossen. Das Elektronikgehäuse weist beispielsweise einen Gehäuseanschlussabschnitt in Form eines einstückig angeformten Anschlusssteckers zur elektrischen Kontaktierung der Elektronik an ein Bordnetz des Kraftfahrzeugs auf.
Im elektromotorischen Betrieb werden aufgrund von Umschaltvorgängen Wechselströme in den Leitungen der Motorelektronik für den Betrieb des Elektromotors erzeugt. Diese Wechselströme bewirken entsprechende elektromagnetische Störfelder, welche hinsichtlich einer Einhaltung von EMV-Richtlinien (elektromagnetische Verträglichkeit) als kritisch zu bewerten sind.
Aus der DE 11 2009 002 657 T5 ist ein elektrischer Verdichter mit einem Elektronikgehäuse mit einer darin angeordneten Motorelektronik bekannt. Das Elektronikgehäuse weist zur äußeren Stromzufuhr einen Stecker als Eingabeanschluss auf, welcher mit der Motorelektronik elektrisch leitend gekoppelt ist. Die Motorelektronik ist hierbei mit einer Spulenkomponente zur Beseitigung von elektromagnetischen Störgrößen verbunden, welche an einer Leiterplatte der Motorelektronik befestigt ist.
Für einen schnellen und zuverlässigen Anlauf und Betrieb des Verdichters ist eine vergleichsweise hohe Leistung des Elektromotors notwendig. Mit anderen Worten sind vergleichsweise große (Dreh-)Ströme zum Antrieb des Rotors notwendig, damit der Verdichter in kurzer Zeit auf eine Betriebsgeschwindigkeit beschleunigbar ist. Dadurch fließt ein großer Strom durch die Spulenkomponente, wodurch eine signifikante Wärmeentwicklung bewirkt wird. Bei einer Anordnung der Spulenkomponente im Bereich der Motorelektronik ist es möglich, dass die Leistungselektronik der Motorelektronik in Folge der Wärmeentwicklung beschädigt oder zerstört wird, wodurch die Lebensdauer der Motorelektronik und somit des Kältemittelantriebs nachteilig reduziert wird.
Für eine einfache und flexible Integration des elektrischen Kältemittelantriebs in unterschiedlichen Anwendungen, beispielsweise in unterschiedlichen Kühlmittelkreisläufen, ist es weiterhin wünschenswert, dass das Elektronikgehäuse beziehungsweise die Motorelektronik mit einem jeweiligen kunden- oder anwendungsspezifischen Anschluss gekoppelt oder koppelbar ist.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen besonders geeigneten elektrischen Kältemittelantrieb eines Kraftfahrzeugs anzugeben. Insbesondere soll eine besonders einfache und flexible Kontaktierung einer kundenspezifischen Stromquelle oder eines kundenspezifischen Steckverbinders mit dem Kältemittelantrieb realisiert werden. Der Erfindung liegt weiterhin die Aufgabe zugrunde, einen besonders geeigneten Anschlusssteckverbinder für einen solchen Kältemittelantrieb anzugeben.
Hinsichtlich des Kältemittelantriebs wird die Aufgabe mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und hinsichtlich des Anschlusssteckverbinders mit den Merkmalen des Anspruchs 10 erfindungsgemäß gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen sind Gegenstand der Unteransprüche. Die im Hinblick auf den Kältemittelantrieb angeführten Vorteile und Ausgestaltungen sind sinngemäß auch auf den Anschlusssteckverbinder übertragbar und umgekehrt.
Der erfindungsgemäße elektrische Kältemittelantrieb ist insbesondere als ein Kältemittelverdichter für eine Klimaanlage eines Kraftfahrzeugs geeignet und eingerichtet. Der Kältemittelantrieb weist ein Elektronikgehäuse auf, in welchem eine Motorelektronik aufgenommen ist. An dem Elektronikgehäuse ist ein Anschlusssteckverbinder zur elektrisch leitfähigen Kontaktierung der Motorelektronik mit einem Kraftfahrzeugbordnetz befestigt oder befestigbar. Der als separates Bauteil ausgeführte Anschlusssteckverbinder ist also als eine Kontakt- oder Anschlussvorrichtung für eine äußere Stromzufuhr der Motorelektronik geeignet und eingerichtet.
Der Anschlusssteckverbinder ist hierbei insbesondere für den Anschluss oder die elektrisch leitfähige Kopplung an eine Gleichstromquelle, beispielsweise an eine Fahrzeugbatterie, vorgesehen. Der Anschlusssteckverbinder weist somit zumindest einen Plusanschluss für die Verbindung mit einem Pluspfad des Kraftfahrzeugs, und einen Minusanschluss für die Verbindung mit einem Minuspfad des Kraftfahrzeugs auf. Zusätzlich ist es beispielsweise möglich, dass der Anschlusssteckverbinder Leitungen eines Pilot-Leitsystems (Interlock, Sicherheitsschaltung) aufweist, welche mittels einer Steckverbindung mit der Motorelektronik verbindbar sind.
Der Anschlusssteckverbinder weist ein Anschlussgehäuse auf, welches an das Elektronikgehäuse gefügt oder fügbar ist, und in welchem eine elektronische Baugruppe zur Reduzierung von elektromagnetischen Störgrößen aufgenommen ist. Dies bedeutet, dass die schaltungstechnischen Maßnahmen zur Reduzierung von elektromagnetischen Störgrößen der Motorelektronik nicht in dem Elektronikgehäuse, insbesondere nicht auf einer Leiterplatte, angeordnet sind, sondern außerhalb des Elektronikgehäuses in dem Anschlusssteckverbinder. Somit wird die im Betrieb auftretende Wärmeentwicklung der Baugruppe aus dem Elektronikgehäuse hinaus verlagert, und somit räumlich von der Leistungselektronik der Motorelektronik beabstandet. Dadurch wird die Lebensdauer der Motorelektronik verbessert, wodurch ein besonders geeigneter Kältemittelantrieb realisiert ist.
Des Weiteren ist die für die Stromentstörung vorgesehene elektronische Baugruppe somit im Anschluss- oder Eingangsbereich der Motorelektronik angeordnet, wodurch eine besonders zuverlässige und effektive Reduzierung der Störgrößen ermöglicht ist. Dadurch wird die elektromagnetische Verträglichkeit (EMV) des Kältemittelantriebs verbessert.
In einer bevorzugten Ausführungsform weist der elektromotorische Kältemittelverdichter einen modularen Aufbau mit einem Antriebsmodul und einem damit gekoppelten oder koppelbaren Verdichtermodul auf. Dies bedeutet, dass der elektrische Kältemittelantrieb insbesondere Teil eines modularen Baukastensystems ist, wodurch die Flexibilität und Effizienz bei der Herstellung des Kältemittelantriebs verbessert ist.
Die modulare Bauweise des Kältemittelverdichters ermöglicht einen hohen Vorfertigungsgrad und dadurch vergleichsweise geringe Herstellungs- und Montagekosten. Insbesondere ist es somit möglich, den durch das Antriebsmodul gebildeten elektromotorischen Antrieb getrennt von dem den Verdichter bildenden Verdichtermodul herzustellen. Des Weiteren ist hierdurch die Flexibilität des Kältemittelverdichters verbessert, da beispielsweise ein Antriebsmodul mit verschiedenen - an ein jeweiliges Kältemittel angepassten - Verdichtermodulen koppelbar ist. Eine geeignete Kombination ist beispielsweise ein 48V-Antrieb in Verbindung mit einem chemischen Kältemittel oder eine Hochvolt-Anwendung (HV-Anwendung mit typischerweise 350V) mit einem chemischen Kältemittel (beispielsweise R-134a) oder CO₂.
Der separate Anschlusssteckverbinder ist hierbei insbesondere als eine kundenspezifische Schnittstelle oder Kontaktvorrichtung des Kältemittelantriebs beziehungsweise der Motorelektronik ausgeführt oder ausführbar. Mit anderen Worten ist der Anschlusssteckverbinder als ein kundenspezifischer Adapter ausgeführt oder ausführbar. Dadurch ist eine besonders einfache und flexible Kontaktierung des Kältemittelantriebs mit einer kundenspezifischen Stromquelle oder mit einem kundenspezifischen Steckverbinder realisiert.
Des Weiteren ist der Anschlusssteckverbinder im Wesentlichen unabhängig von der Motorelektronik montierbar. Dies bedeutet, dass bei einer Montage des Elektronikgehäuses oder des Antriebs der Zusammenbau oder die Verschaltung der Motorelektronik mit dem Anschlusssteckverbinder in getrennten oder separaten Montageschritten erfolgt. Mit anderen Worten wird der Kältemittelantrieb, insbesondere das Verdichtermodul, das Antriebsmodul und eine zugeordnete Motorelektronik, hinsichtlich der gewünschten Anwendung vormontiert und bereitgestellt. Anschließend ist unter Berücksichtigung von Anforderungen einer jeweils gewünschten Anwendung ein entsprechender Anschlusssteckverbinder befestigbar.
Dadurch weist der erfindungsgemäße Kältemittelantrieb eine besonders hohe Flexibilität hinsichtlich einer Kundenschnittstelle auf, ohne dass hierbei Änderungen an dem Antrieb oder an dem Verdichter oder an der Motorelektronik notwendig sind. Insbesondere wird somit der Bauraumbedarf des Antriebs- und Elektronikgehäuses vorteilhaft reduziert, wodurch zusätzlich eine Baugewichtsreduzierung bewirkt wird. Dies überträgt sich in der Folge vorteilhaft auf die Herstellungskosten des Kältemittelantriebs.
In einer vorteilhaften Ausführung weist die elektronische Baugruppe eine Spule oder eine Drossel auf. Die Spule oder Drossel wirkt hierbei als ein Entstörelement für den der Motorelektronik zugeführten elektrischen Strom. Dadurch ist eine konstruktiv besonders einfache und zuverlässige Entstörung des zugeführten Stroms realisiert.
Hierbei ist es beispielsweise möglich, dass die Baugruppe zusätzlich einen Kondensator, insbesondere einen keramischen Kondensator, aufweist. Dies bedeutet, dass die Baugruppe beispielsweise als eine Filterschaltung, insbesondere als ein Tiefpass, ausgebildet ist. Die Motorelektronik wird beispielsweise mittels Phasenbolzen und Stromschienen mit der Spule und dem Kondensator verbunden, wobei die Spule geeigneterweise direkt mit der Motorelektronik kontaktiert ist. Die Spule ist hierbei beispielsweise zwischen der Motorelektronik und dem Minusanschluss des Anschlusssteckverbinders verschaltet. Dies bedeutet, dass die Motorelektronik plusseitig direkt und minusseitig mittelbar über die Spule an das Bordnetz kontaktierbar ist.
In einer zweckmäßigen Ausgestaltung ist ein Druckausgleichselement (DAE) in das Anschlussgehäuse integriert. Dadurch ist ein (Luft-)Druckausgleich des Elektronikgehäuses, also des darin eingeschlossenen Elektronikraums, ermöglicht.
In einer geeigneten Weiterbildung ist das Anschlussgehäuse aus einem elektrisch leitfähigen Material hergestellt. Dadurch wirkt das Anschlussgehäuse als eine zusätzliche Abschirmung hinsichtlich elektrischer Störfelder, wodurch die EMV des Kältemittelantriebs weiter verbessert ist.
Das Anschlussgehäuse ist hierbei beispielsweise als ein Spritzgussteil aus einem elektrisch leitfähigen Kunststoff hergestellt. Alternativ ist das Anschlussgehäuse aus einem Metall, insbesondere aus einem Aluminiummaterial, beispielsweise als Druckgussteil hergestellt. Geeigneterweise ist das Anschlussgehäuse aus dem gleichen Material wie das Elektronikgehäuse ausgeführt, so dass die Gehäuse die gleiche Wärmeausdehnung aufweisen. Dadurch wird die Gefahr von Leckagen vorteilhaft reduziert.
In einer möglichen Ausbildung ist die elektronische Baugruppe, insbesondere die Spule oder die Drossel, in einem elektrisch nicht leitfähigen Kunststoffteil angeordnet. Das Kunststoffteil und die elektronische Baugruppe bilden insbesondere eine eigene Baugruppe beziehungsweise ein vormontiertes Bauteil, welches modular austauschbar in das Anschlussgehäuse einsetzbar ist. Das Kunststoffteil stellt hierbei eine elektrische Isolierung der elektronischen Baugruppe insbesondere gegenüber einem elektrisch leitfähigen Anschlussgehäuse sicher. Dadurch wird die Flexibilität des Kältemittelantriebs weiter verbessert.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung ist das Anschlussgehäuse fluiddicht an das Elektronikgehäuse gefügt oder fügbar. Dadurch ist sichergestellt, dass keine Flüssigkeit ins Innere des Elektronikgehäuses eintritt. Hierbei ist beispielsweise eine Dichtung, beispielsweise ein Dichtring, zwischen dem Anschlussgehäuse und dem Elektronikgehäuse vorgesehen, welche den Fügebereich randseitig abdichtet. Ebenso denkbar ist beispielsweise, dass in dem Fügebereich oder Fügespalt zwischen dem Anschlussgehäuse und dem Elektronikgehäuse ein Vergussmaterial eingebracht ist, welche den Bereich fluiddicht ausfüllt.
In einer zweckmäßigen Ausbildung ist die elektronische Baugruppe wärmeleittechnisch an das Anschlussgehäuse und/oder das Elektronikgehäuse gekoppelt. Die Konjunktion „und/oder“ ist hier und im Folgenden derart zu verstehen, dass die mittels dieser Konjunktion verknüpften Merkmale sowohl gemeinsam als auch als Alternativen zueinander ausgebildet sein können. Durch die wärmeleittechnische Kopplung oder Anbindung an das als Wärmereservoir wirkende Anschlussgehäuse und/oder das Elektronikgehäuse ist eine konstruktiv einfache Entwärmung der elektronischen Baugruppe ermöglicht. Hierbei wird der wärmeisolierende Lufteinschluss im Anschlussgehäuse mittels eines sogenannten Gap-Fillers, beispielsweise mittels einer Wärmeleitpaste oder einem Wärmeleitgel, oder einem Vergussmaterial, oder einem vorgeformten Gap-Filler-Pad, reduziert. Dadurch wird die Lebensdauer der elektronischen Baugruppe und somit des Kältemittelantriebs verbessert.
In einer geeigneten Ausführung ist die Fügeverbindung zwischen dem Anschlussgehäuse und dem Elektrogehäuse als eine Schraubverbindung ausgeführt. Mit anderen Worten ist der Anschlusssteckverbinder kraftschlüssig mit dem Elektronikgehäuse gefügt. Dadurch ist eine besonders aufwandsarme und kostenreduzierte Montage des Kältemittelantriebs realisiert.
Unter einem „Kraftschluss“ oder einer „kraftschlüssigen Verbindung“ zwischen wenigstens zwei miteinander verbundenen Teilen wird hier und im Folgenden insbesondere verstanden, dass die miteinander verbundenen Teile aufgrund einer zwischen ihnen wirkenden Reibkraft gegen ein Abgleiten aneinander gehindert sind. Fehlt eine diese Reibkraft hervorrufende „Verbindungskraft“ (dies bedeutet diejenige Kraft, welche die Teile gegeneinander drückt, beispielsweise eine Schraubenkraft oder die Gewichtskraft selbst), kann die kraftschlüssige Verbindung nicht aufrecht erhalten und somit gelöst werden.
Zur Verbesserung der Krafteinleitung der gegeneinander verspannten Gehäuse ist es beispielsweise denkbar, dass Schraubenauflagefläche oder Schraubenanlagefläche stumpf oder kegelförmig ausgestaltet ist. Bei einer stumpfen, geradflächigen Schraubenauflagefläche wird eine direkte Krafteinleitung realisiert, wobei eine kegelförmige Schraubenauflagefläche eine Krafteinleitung in zwei Richtungen ermöglicht.
Ein zusätzlicher oder weiterer Aspekt der Erfindung sieht vor, dass der Anschlusssteckverbinder eine separat zum Anschlussgehäuse ausgeführte Anschlussbuchse aufweist, welche mit dem Anschlussgehäuse gefügt ist. Dadurch wird der modulare Aufbau und die Flexibilität des Anschlusssteckverbinders, und somit des Kältemittelantriebs weiter verbessert. Die Anschlussbuchse ist hierbei insbesondere als kundenspezifische Anschlussbuchse für eine Steckverbindung mit einem Kundenstecker ausgeführt. Die Anschlussbuchse ist hierbei beispielsweise ein Kunststoffteil welches kraftschlüssig mit dem Anschlussgehäuse gefügt ist.
Der erfindungsgemäße Anschlusssteckverbinder ist für eine Montage an einem Elektronikgehäuse eines elektrischen Kältemittelantriebs geeignet und eingerichtet. Der Anschlusssteckverbinder weist hierbei ein Anschlussgehäuse auf, welches an das Elektronikgehäuse gefügt oder fügbar ist, und in welchem eine elektronische Baugruppe zur Reduzierung von elektromagnetischen Störgrößen aufgenommen ist.
Nachfolgend sind Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand einer Zeichnung näher erläutert. Darin zeigen:

1 in einer perspektivischen Darstellung einen elektromotorischen Kältemittelverdichter mit einem Elektronikgehäuse und mit einem Anschlusssteckverbinder,
2 in einer Darstellung den Anschlusssteckverbinder in einer ersten Ausführungsform,
3 in einer Draufsicht den Anschlusssteckverbinder mit Blick auf eine Außenseite,
4 in einer Draufsicht den Anschlusssteckverbinder mit Blick auf eine Innenseite,
5 in einer perspektivischen Darstellung ausschnittsweise das Elektronikgehäuse und den Anschlusssteckverbinder in einer zweiten Ausführungsform,
6 in einer perspektivischen Darstellung den Anschlusssteckverbinder in der zweiten Ausführungsform,
7 in einer perspektivischen Darstellung den Anschlusssteckverbinder in der zweiten Ausführungsform mit Blick auf eine Anschlussbuchse,
8 in perspektivischer Darstellung die Anschlussbuchse,
9 in Draufsicht mit Blick auf eine Innenseite ein Anschlussgehäuse des Anschlusssteckverbinders mit einer elektronischen Baugruppe,
10 in perspektivischer Darstellung das Anschlussgehäuse, und
11 in perspektivischer Darstellung die elektronische Baugruppe.

Einander entsprechende Teile und Größen sind in allen Figuren stets mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
Der in 1 dargestellte Kältemittelantrieb 2 ist vorzugsweise als ein Kältemittelverdichter in einem nicht näher dargestellten Kältemittelkreislauf einer Klimaanlage eines Kraftfahrzeugs verbaut. Der elektromotorische Kältemittelverdichter 2 weist ein elektrisches (elektromotorisches) Antriebsmodul 4 sowie ein mit diesem gekoppeltes Verdichtermodul (Verdichterkopf) 6 auf. Ein zwischen den Modulen 4 und 6 gebildeter Übergangsbereich weist eine mechanische Schnittstelle 8 mit einem antriebsseitigen Lagerschild 10 auf. Das Verdichtermodul 6 ist antriebstechnisch über die mechanische Schnittstelle 8 an das Antriebsmodul 4 angebunden.
Zur Montage oder Befestigung ist das Verdichtermodul 6 mittels sechs umfangsseitig verteilten Flanschverbindungen 12 an das Antriebsmodul 4 gefügt. Die Flanschverbindungen 12 sind hierbei überstehend an den Außenumfang des Kältemittelverdichters 2 als laschenartige Flansche 14a, 14b, 14c angeformt. Die Flansche 14a, 14b und 14c weisen hierbei jeweils eine axiale Höhe entlang einer Axialrichtung A des Kältemittelverdichters 2 auf.
Jede Flanschverbindung 12 weist einen Flansch 14a des Antriebsmoduls 4 und einen Flansch 14b des Lagerschilds 10 sowie einen Flansch 14c des Verdichtermoduls 6 auf, die jeweils eine miteinander fluchtende Schraubenaufnahme aufweisen, in die eine Befestigungsschraube 16 vom Verdichtermodul 6 aus einschraubbar ist. Hierzu weisen insbesondere die Schraubenaufnahmen 14 der Flansche 14a des Antriebsmoduls 4 ein Innengewinde auf, in welches die Befestigungsschraube 16 kraftschlüssig einschraubbar ist. Durch die somit sechs Befestigungsschrauben 16 ist das Verdichtermodul 6 betriebssicher und rüttelfrei an dem Antriebsmodul 4 befestigt. In der 1 sind die Flanschverbindungen 12 lediglich beispielhaft mit Bezugszeichen versehen.
Das Antriebsmodul 4 umfasst ein topfartiges Antriebsgehäuse 18 mit zwei Gehäuseteilbereichen 18a, 18b, welche durch eine monolithisch integrierte Gehäusezwischenwand innerhalb des Antriebsgehäuses 18 voneinander fluiddicht getrennt sind. Der verdichtermodulseitige Gehäuseteilbereich 18a ist als ein Motorgehäuse zur Aufnahme eines nicht näher gezeigten Elektromotors ausgebildet, und ist einerseits durch die integrierte (Gehäuse-)Zwischenwand und andererseits durch das Lagerschild 10 verschlossen. Der an der Zwischenwand gegenüberliegende Gehäuseteilbereich ist als ein Elektronikgehäuse 18b ausgebildet, in welchem eine den Elektromotor ansteuernde Motorelektronik 20 aufgenommen ist.
Das Elektronikgehäuse18b ist mit einem Gehäusedeckel (Elektronikdeckel) 22 zur dem Verdichtermodul 6 abgewandten Stirnseite 24 des Antriebsmoduls 4 hin verschlossen. Die Motorelektronik 20 wird bei einem geöffneten Gehäusedeckel 22 in dem Elektronikgehäuse 18b montiert und ist weiterhin bei einem abgenommenen Gehäusedeckel 22 zu Wartungs- oder Reparaturzwecken problemlos zugänglich.
Das Antriebsgehäuse 18 weist im Bereich des Elektronikgehäuses 18b einen montierten Anschlusssteckverbinder 26 zur elektrischen Kontaktierung der Elektronik 20 an ein Bordnetz des Kraftfahrzeugs auf. Der Anschlusssteckverbinder 26 weist zwei Motoranschlüsse 28a und 28b, welche zu der Elektronik 20 geführt und mit dieser innerhalb des Elektronikgehäuses 18b elektrisch kontaktiert sind. Die Motoranschlüsse 28a und 28b sind hierbei als ein Pluspol und als ein Minuspol zum Anschluss an einen Gleichstromkreis oder eine Gleichstromquelle des Bordnetzes ausgeführt. Der Anschlusssteckverbinder 26 ist als separates Bauteil zum Elektronikgehäuse 18b beziehungsweise zum Antriebsmodul 4 ausgeführt, und an diesem insbesondere fluiddicht befestigbar.
Das Antriebsgehäuse 18 weist etwa auf Höhe des Anschlusssteckverbinders 26 einen (Kältemittel-)Einlass 30 zum Anschluss an den Kältemittelkreislauf auf. Über den Einlass 30 strömt ein Kältemittel des Kältemittelkreislaufes in das Antriebsgehäuse 18, insbesondere in das Motorgehäuse 18a, ein. Von dem Motorgehäuse 18a aus fließt das Kältemittel durch das Lagerschild 10 zum Verdichtermodul 6. Das Kältemittel wird anschließend mittels des Verdichtermoduls 6 verdichtet beziehungsweise komprimiert und tritt an einem bodenseitigen (Kältemittel-)Auslass 32 des Verdichtermoduls 6 in den Kältemittelkreislauf der Klimaanlage aus.
Der Auslass 32 ist an dem Boden eines topfförmigen Verdichtergehäuses 34 des Verdichtermoduls 6 angeformt. Im angeschlossenen Zustand bildet der Einlass 30 hierbei die Niederdruck- beziehungsweise Saugseite und der Auslass 32 die Hochdruck- beziehungsweise Pumpseite des Kältemittelverdichters 2.
Der in den 2 bis 4 einzeln dargestellte Anschlusssteckverbinder 26 weist ein Anschlussgehäuse 36 auf, welches an das Elektronikgehäuse 18b gefügt oder fügbar ist, und in welchem eine elektronische Baugruppe 38 zur Reduzierung von elektromagnetischen Störgrößen aufgenommen ist. Die schaltungstechnischen Maßnahmen zur Reduzierung von elektromagnetischen Störgrößen der Motorelektronik 22 sind somit nicht in dem Elektronikgehäuse 18b, sondern außerhalb hierzu in dem Anschlusssteckverbinder 26 angeordnet.
Für die Stromentstörung und zur Verbesserung der elektromagnetische Verträglichkeit (EMV) des Kältemittelantriebs 2 vorgesehene elektronische Baugruppe 38 ist somit eingangs- oder anschlussseitig von der Elektronik 20 angeordnet.
Das Elektronikgehäuse 18b weist hierbei eine Aussparung in einer Seitenfläche auf, an welcher der Anschlusssteckverbinder 26 montierbar ist. Durch die Aussparung werden mit den Motoranschlüssen 28a, 28b gekoppelte Leitungen 40a, 40b geführt und an die Elektronik 20 angeschlossen.
In der in 1 bis 4 gezeigten Ausführungsform ist das Anschlussgehäuse 36 ein Spritzgussteil, welches aus einem elektrisch nicht leitfähigen Kunststoffmaterial hergestellt ist. Das Anschlussgehäuse 36 weist eine zur Aussparung des Elektronikgehäuses 18b hin geöffnete Aufnahme 42 auf, in welcher die Baugruppe 38 angeordnet ist. Die Aufnahme 42 ist mit einem seitlich in das Anschlussgehäuse 36 integrierten Druckausgleichselement 44 strömungstechnisch gekoppelt. Durch das Druckausgleichselement 44 ist im Montagezustand ein (Luft-)Druckausgleich des Elektronikgehäuses 18b, also des darin eingeschlossenen Elektronikraums, ermöglicht.
Die Baugruppe 38 weist in dieser Ausführungsform eine Ringkerndrossel als Drossel 46 auf. Die Drossel 46 weist einen magnetischen Ringkern 48 auf, um welchen die mit den Motoranschlüssen 28a, 28b verbundenen Leitungen 40a, 40b gewickelt sind. In einer alternativen Ausführungsform weist die Baugruppe 38 beispielsweise zusätzlich einen keramischen Kondensator auf.
Nachfolgend ist ein zweites Ausführungsbeispiel des Anschlusssteckverbinders 26 anhand der 5 bis 11 näher erläutert. In der 5 ist der Anschlusssteckverbinder 26 in einem Montagezustand am Elektronikgehäuse 18b bei einem abgenommenen Gehäusedeckel 22 gezeigt. Der Anschlusssteckverbinder 26 beziehungsweise das Anschlussgehäuse 36 ist hierbei mittels drei Befestigungsschrauben 50 kraftschlüssig und fluiddicht an das Elektronikgehäuse 18b gefügt oder fügbar. Das Anschlussgehäuse 36 weist hierzu drei umfangsseitig verteilt angeordnete Flansche 52 mit jeweils einer Durchführöffnung als Schraubenaufnahme für die jeweilige Befestigungsschraube 50 auf.
In diesem Ausführungsbeispiel weist Anschlusssteckverbinder 26 eine separat zum Anschlussgehäuse 36 ausgeführte Anschlussbuchse 54 auf, welche mit dem Anschlussgehäuse 26 kraftschlüssig gefügt ist. Das Anschlussgehäuse 36 weist hierbei zwei Flansche 56 auf, welche eine als Gewindebohrung ausgeführte Durchführ- oder Aufnahmeöffnung aufweisen. Die Flansche 56 sind im Montagezustand fluchtend mit zwei Flanschen 58 der Anschlussbuchse 54 angeordnet und mittels Befestigungsschrauben 60 gefügt.
In dieser Ausführungsform ist das in 10 einzeln dargestellte Anschlussgehäuse 36 aus einem elektrisch leitfähigen Material hergestellt. Das Anschlussgehäuse 36 ist hierbei aus einem Metall, insbesondere aus einem Aluminiummaterial, beispielsweise als Druckgussteil, hergestellt. Die etwa zylinderförmige Anschlussbuchse 54 weist ein elektrisch nicht leitfähiges Kunststoffgehäuse 62 auf, in dem ein die Motoranschlüsse 28a, 28b aufweisender Steckverbinder 64 eingebettet ist (8).
In dieser Ausführungsform weist der Steckverbinder 64 zusätzlich zu den Motoranschlüssen 28a, 28b und Leitungen 40a, 40b zwei Interlock-Leitungen 66a, 66b aufweist, welche mittels eines gemeinsamen Steckverbinders 68 mit der Motorelektronik 20 verbindbar sind.
Wie insbesondere in den 9 bis 11 ersichtlich ist, weist die Baugruppe 38 in dieser Ausführungsform eine Stabkerndrossel oder eine Spule 70 auf, welche in einem elektrisch nicht leitfähigen Kunststoffteil 72 angeordnet ist. Das Kunststoffteil 72 und die Spule 70 sind als ein vormontiertes Bauteil in die Aufnahme 42 des Anschlussgehäuses 36 eingesetzt. Das Kunststoffteil 72 ist hierbei derart um den Spulendraht der Spule 70 herum angeordnet, dass die Spule 70 elektrisch von dem Anschlussgehäuse 36 isoliert gehalten ist.
Die Spule 70 ist im Montagezustand zwischen der Motorelektronik 20 und dem beispielsweise als Minusanschluss des Anschlusssteckverbinders 26 ausgeführten Motoranschluss 28b verschaltet. Die Motorelektronik 20 ist über den als Plusanschluss ausgeführte Motoranschluss 28a und der Leitung 40a direkt an das Bordnetz kontaktierbar.
Das Anschlussgehäuse 36 weist an der der Anschlussbuchse 54 zugewandten Seite eine zentrale Durchführöffnung 74 auf, welche zwischen den Flanschen 56 angeordnet ist. Die Durchführöffnung 74 mündet hierbei in die Aufnahme 42. Im Montagezustand sitzt der Steckverbinder 68 zumindest teilweise in der Durchführöffnung 74 ein.
Vorzugsweise ist die elektronische Baugruppe 38 wärmeleittechnisch an das Anschlussgehäuse 36 und/oder das Elektronikgehäuse 18b gekoppelt. Der wärmeisolierende Lufteinschluss im Anschlussgehäuse 36 ist hierbei beispielsweise mittels eines sogenannten Gap-Fillers, beispielsweise mittels einer Wärmeleitpaste oder einem Wärmeleitgel, oder einem Vergussmaterial, oder einem vorgeformten Gap-Filler-Pad, reduziert.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist der Kältemittelverdichter 2 nach einem modularen Baukastenprinzip ausgeführt. Dies bedeutet, dass das Antriebsmodul 4 und das Verdichtermodul 6 sowie der Anschlusssteckverbinder 26 modular ausgeführt sind. Der Anschlusssteckverbinder 26 ist hierbei als eine kundenspezifische Schnittstelle oder Kontaktvorrichtung des Kältemittelantriebs 2 beziehungsweise der Motorelektronik 20 ausgeführt. Dies bedeutet, dass der Anschlusssteckverbinder 26 als ein kundenspezifischer Adapter ausgestaltet ist.
Die beanspruchte Erfindung ist nicht auf die vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt. Vielmehr können auch andere Varianten der Erfindung von dem Fachmann hieraus im Rahmen der offenbarten Ansprüche abgeleitet werden, ohne den Gegenstand der beanspruchten Erfindung zu verlassen. Insbesondere sind ferner alle im Zusammenhang mit den verschiedenen Ausführungsbeispielen beschriebenen Einzelmerkmale im Rahmen der offenbarten Ansprüche auch auf andere Weise kombinierbar, ohne den Gegenstand der beanspruchten Erfindung zu verlassen.
Bezugszeichenliste

2: Kältemittelantrieb
4: Antriebsmodul
6: Verdichtermodul
8: Schnittstelle
10: Lagerschild
12: Flanschverbindung
14a, 14b, 14c: Flansch
16: Befestigungsschraube
18: Antriebsgehäuse
18a: Motorgehäuse
18b: Elektronikgehäuse
20: Motorelektronik
22: Gehäusedeckel
24: Stirnseite
26: Anschlusssteckverbinder
28a, 28b: Motoranschluss
30: Kältemitteleinlass
32: Kältemittelauslass
34: Verdichtergehäuse
36: Anschlussgehäuse
38: Baugruppe
40a, 40b: Leitung
42: Aufnahme
44: Druckausgleichselement
46: Drossel
48: Ringkern
50: Befestigungsschraube
52: Flansch
54: Anschlussbuchse
56: Flansch
58: Flansch
60: Befestigungsschraube
62: Gehäuse
64: Steckverbinder
66a, 66b: Interlock-Leitung
68: Steckverbinder
70: Spule
72: Kunststoffteil
74: Durchführöffnung
A: Axialrichtung

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 112009002657 T5 [0006]

Claims

Elektrischer Kältemittelantrieb (2) eines Kraftfahrzeugs, aufweisend ein Elektronikgehäuse (18b), welches eine Motorelektronik (20) aufnimmt, und einen daran befestigten oder befestigbaren Anschlusssteckverbinder (26) zur elektrisch leitfähigen Kontaktierung der Motorelektronik (20) mit einem Kraftfahrzeugbordnetz, wobei der Anschlusssteckverbinder (26) als ein separates Bauteil ausgeführt ist, und ein Anschlussgehäuse (36) aufweist, welches an das Elektronikgehäuse (18b) gefügt oder fügbar ist, und in welchem eine elektronische Baugruppe (38) zur Reduzierung von elektromagnetischen Störgrößen aufgenommen ist.
Kältemittelantrieb (2) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die elektronische Baugruppe (38) eine Spule (70) oder eine Drossel (46) aufweist.
Kältemittelantrieb (2) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass ein Druckausgleichselement (44) in das Anschlussgehäuse (36) integriert ist.
Kältemittelantrieb (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Anschlussgehäuse (36) aus einem elektrisch leitfähigen Material hergestellt ist.
Kältemittelantrieb (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die elektronische Baugruppe (38) in einem elektrisch nicht leitfähigen Kunststoffteil (72) angeordnet ist.
Kältemittelantrieb (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 5 dadurch gekennzeichnet, dass das Anschlussgehäuse (36) fluiddicht an das Elektronikgehäuse (18b) gefügt oder fügbar ist.
Kältemittelantrieb (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die elektronische Baugruppe (38) wärmeleittechnisch an das Anschlussgehäuse (36) und/oder das Elektronikgehäuse (18b) gekoppelt ist.
Kältemittelantrieb (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Fügeverbindung zwischen dem Anschlussgehäuse (36) und dem Elektronikgehäuse (18b) eine Schraubverbindung ist.
Kältemittelantrieb (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Anschlusssteckverbinder (26) eine separat zum Anschlussgehäuse (36) ausgeführte Anschlussbuchse (54) aufweist, welche mit dem Anschlussgehäuse (36) gefügt ist.
Anschlusssteckverbinder (26) für einen elektrischen Kältemittelantrieb (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, aufweisend ein Anschlussgehäuse (36), welches an ein Elektronikgehäuse (18b) des Kältemittelantriebs (2) gefügt oder fügbar ist, und in welchem eine elektronische Baugruppe (38) zur Reduzierung von elektromagnetischen Störgrößen aufgenommen ist.