DE102021131863A1 - Hochvolt-Verbindungsvorrichtung und Antriebsstrang zum Antreiben eines hybriden oder elektrischen Fahrzeuges - Google Patents

Hochvolt-Verbindungsvorrichtung und Antriebsstrang zum Antreiben eines hybriden oder elektrischen Fahrzeuges Download PDF

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Hochvolt-Verbindungsvorrichtung (1) zum Verbinden einer Leistungselektronik (105) mit einer elektrischen Maschine (102, 103) aufweisend:
- wenigstens eine erste Kontaktstelle (2) zum Kontaktieren einer Leistungselektronik (105),
- wenigstens eine zweite Kontaktstelle (3) zum Kontaktieren einer elektrischen Maschine (102, 103), und
- wenigstens ein elektrisch leitendes Element (4, 5, 6) zum Übertragen von Spannung und Strom von der wenigstens einen ersten Kontaktstelle (2) hin zur wenigstens einen zweiten Kontaktstelle (3), sodass wenigstens eine Phase einer Leistungselektronik (105) mit wenigstens einer Phase einer elektrischen Maschine (102, 103) elektrisch verbindbar ist,
- wobei das wenigstens eine elektrisch leitende Element (4, 5, 6) derart ausgebildet ist, dass mithilfe eines einzigen Befestigungsmittels (118, 119, 120) ein elektrischer Leiter (106, 107, 108; 109, 110, 111) einer Leistungselektronik (105) mit einem elektrischen Leiter (112, 113, 114; 115, 116, 117) einer elektrischen Maschine (102, 103) mechanisch verbindbar ist.
Ferner betrifft die Erfindung eine Antriebsstrang (100) zum Antreiben eines hybriden oder elektrischen Fahrzeuges mit wenigstens einer Hochvolt-Verbindungsvorrichtung (1).

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Hochvolt-Verbindungsvorrichtung zum Verbinden einer Leistungselektronik mit einer elektrischen Maschine sowie einen Antriebsstrang zum Antreiben eines hybriden oder elektrischen Fahrzeuges.
  • Aus der DE 10 2019 122 805 ist eine Hochvolt-Verbindungsvorrichtung bzw. ein Hochvolt(HV)-Terminal als Bestandteil eines Antriebsstrangs bekannt.
  • Der HV-Terminal / die Hochvolt-Verbindungsvorrichtung wird als Extrabauteil an die Verschaltung einer elektrischen Maschine mittels einer Schraubverbindung oder mittels einer Löt- bzw. Schweißverbindung angebunden. Zusammen als eine Einheit werden die elektrische Maschine und der HV-Terminal in ein Getriebe des Antriebsstrangs montiert und anschließend nach der Montage einer Leistungselektronik mit der elektrischen Maschine mittels einer Schraub- oder Steckverbindung kontaktiert.
  • Bei dieser bekannten Ausgestaltung aus dem Stand der Technik ergeben sich zwischen der elektrischen Maschinen und der Leistungselektronik diverse elektrische Schnittstellen bis zur endgültigen Kontaktierung mit der Leistungselektronik.
  • So existiert eine elektrische Kontaktierung zwischen einer Wicklung einer elektrischen Maschine und einer Stromschiene der elektrischen Maschine.
  • Eine weitere elektrische Kontaktierung ist für die Verbindung der Stromschiene der elektrischen Maschine mit dem HV-Terminal / mit der Hochvolt-Verbindungsvorrichtung notwendig.
  • Und noch eine weitere elektrische Kontaktierung ergibt sich durch die Kontaktierung des HV-Terminals / der Hochvolt-Verbindungsvorrichtung mit Stromschienen der Leistungselektronik.
  • Jede der drei Schnittstellen verursacht Verluste, die auch Auswirkung auf die elektrische Effizienz eines Antriebes bzw. eines Antriebsstrangs haben.
  • Außerdem sind die im HV-Terminal mit Kunststoff umspritzten Stromschienen bzw. elektrischen Leiter thermisch isoliert, was zu thermischen Problemen im HV-Terminal führen aber sich auch auf die Effizienz des Antriebsstrangs auswirken kann.
  • Zusätzlich erschwert z. B. ein integrierter HV-Terminal / eine Hochvolt-Verbindungsvorrichtung an der elektrischen Maschine durch die Steifigkeit der zu der Verschaltung führenden Stromleitungen bzw. elektrischen Leiter die Montage, wodurch sich der Montageaufwand erhöht. Der Grund liegt in der Schwierigkeit der genauen Einhaltung der Position des HV-Terminals / der Hochvolt-Verbindungsvorrichtung zu der elektrischen Maschine bzw. zu der Schnittstelle der elektrischen Maschine des Antriebsstrangs.
  • Daher ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Hochvolt-Verbindungsvorrichtung zum Verbinden einer Leistungselektronik mit einer elektrischen Maschine sowie einen Antriebsstrangs zum Antreiben eines hybriden oder elektrischen Fahrzeuges anzugeben, welche / welcher kostengünstig herstellbar sowie montagearm und montagefreundlich ist bzw. den Montageprozess vereinfacht und ferner thermische Unzulänglichkeiten lösen kann.
  • Diese Aufgabe wird durch die Merkmale der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Weitere vorteilhafte Weiterbildungen sind Gegenstand der Unteransprüche.
  • Bei einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung umfasst eine Hochvolt-Verbindungsvorrichtung zum Verbinden einer Leistungselektronik mit einer elektrischen Maschine wenigstens eine erste Kontaktstelle zum Kontaktieren einer Leistungselektronik und wenigstens eine zweite Kontaktstelle zum Kontaktieren einer elektrischen Maschine.
  • Dabei kann genannte Leistungselektronik eines Antriebsstranges in einem ersten Gehäuseraum eines Antriebsstranges angeordnet sein.
  • Ferner kann genannte elektrische Maschine in einem zweiten Gehäuseraum eines Antriebsstranges angeordnet sein.
  • Des Weiteren hat die Hochvolt-Verbindungsvorrichtung wenigstens ein elektrisch leitendes Element zum Übertragen von Spannung und Strom von der wenigstens einen ersten Kontaktstelle hin zur wenigstens einen zweiten Kontaktstelle. Dadurch ist wenigstens eine Phase einer Leistungselektronik mit wenigstens einer Phase einer elektrischen Maschine elektrisch verbindbar.
  • Außerdem ist das wenigstens eine elektrisch leitende Element derart ausgebildet, dass mithilfe eines einzigen Befestigungsmittels, wie z. B. einer Schraube oder einem Niet, ein elektrischer Leiter einer Leistungselektronik mit einem elektrischen Leiter einer elektrischen Maschine mechanisch verbindbar ist. Mithilfe vorgestellter Hochvolt-Verbindungsvorrichtung und mithilfe eines einzigen Befestigungsmittels ist es somit möglich, in einem Montagevorgang eine Leistungselektronik mit einer elektrischen Maschine zu verbinden. Genau genommen kann mittels der Hochvolt-Verbindungsvorrichtung und mittels eines einzigen Befestigungsmittels eine Phase einer Leistungselektronik mit einer Phase eine elektrischen Maschine verbunden werden. Somit ist der Montageaufwand im Vergleich zu Lösungen aus dem Stand der Technik reduzierbar. Anders ausgedrückt, kann die Hochvolt-Verbindungsvorrichtung den Montageprozess vereinfachen bzw. ist diese montagearm und montagefreundlich ausgestaltet.
  • Dabei kann jedes elektrisch leitende Element in seiner Form ähnlich einer Buchse oder als allgemeiner Hohlzylinder ausgebildet sein, sodass ein Befestigungsmittel durch das wenigstens eine elektrisch leitende Element hindurchführbar ist, um die Hochvolt-Verbindungsvorrichtung einerseits mit einem elektrischen Leiter einer Leistungselektronik und andererseits mit einem elektrischen Leiter einer elektrischen Maschine mechanisch zu verbinden.
  • Ferner kann jedes elektrisch leitende Element ein erstes und ein zweites Ende aufweisen, wobei das erste und/oder zweite Ende eine Stirnseite bildet.
  • Auch kann jedes elektrisch leitende Element die wenigstens eine erste Kontaktstelle an seinem ersten Ende und die wenigstens eine zweite Kontaktstelle an seinem zweiten Ende ausbilden.
  • Mehrere erste und/oder mehrere zweite Kontaktstellen können in Reihe und nebeneinander angeordnet sein. Die Anordnung in Reihe und nebeneinander vereinfacht die Kontaktierung der Hochvolt-Verbindungsvorrichtung. Zudem sind somit z. B. drei Phasen einer Leistungselektronik mit einer elektrischen Maschine verbindbar.
  • Jedes elektrisch leitende Element kann Kupfer oder ein Material mit einem geringen elektrischen Widerstand aufweisen. Somit ist eine verlustarme elektrische Leitung mit dem wenigstens einen elektrisch leitenden Element gewährleistet.
  • Die Hochvolt-Verbindungsvorrichtung kann zum Anschließen einer Leistungselektronik und einer elektrischen Maschine jeweils drei Kontaktstellen als Phasenanschlüsse aufweisen.
  • Dabei kann die wenigstens eine erste Kontaktstelle als Phasenanschluss und zur Kontaktierung einer Leistungselektronik dienen bzw. ausgebildet sein.
  • Auch kann die wenigstens eine zweite Kontaktstelle als Phasenanschluss und zur Kontaktierung einer elektrische Maschinen dienen bzw. ausgebildet sein.
  • Des Weiteren kann die wenigstens eine erste und/oder die wenigstens eine zweite Kontaktstelle als ebener Abschnitt zur einfachen Kontaktierung ausgebildet sein.
  • An einem ersten Ende der elektrisch leitenden Elemente können die ebenen Abschnitte der ersten Kontaktstellen gleichorientiert zu einer ersten Ebene ausgerichtet oder in einer ersten Ebene angeordnet sein.
  • An einem zweiten Ende der elektrisch leitenden Elemente können die ebenen Abschnitte der zweiten Kontaktstellen gleichorientiert zu einer zweiten Ebene ausgerichtet oder in einer zweiten Ebene angeordnet sein.
  • Dabei können die erste und zweite Ebene gleichorientiert zueinander, beispielsweise parallel, ausgerichtet sein.
  • Ferner kann die Hochvolt-Verbindungsvorrichtung ein Gehäuse umfassen, welches die elektrisch leitenden Elemente gegeneinander isoliert, räumlich zueinander positioniert und/oder miteinander zu einem Bauteil verbindet, wodurch die Montage und Handhabbarkeit vereinfacht werden kann.
  • Außerdem kann das Gehäuse die elektrisch leitenden Elemente teilweise umschließen, wobei die elektrisch leitenden Elemente in das Gehäuse der Hochvolt-Verbindungsvorrichtung eingegossen sein können.
  • Das Gehäuse kann einen ersten Teilabschnitt zur Anbringung in einem ersten Gehäuseraum eines Antriebsstranges zum Antreiben für ein hybrides oder elektrisches Fahrzeug aufweisen.
  • Der erste Teilabschnitt kann so ausgebildet sein, dass die wenigstens eine erste Kontaktstelle, oder beispielsweise ein erstes Ende des wenigstens einen elektrisch leitenden Elements, frei von Gehäusematerial ist, um eine effektive elektrische Kontaktierung mit einer Leistungselektronik zu realisieren.
  • Der erste Teilabschnitt kann eine Quaderform aufweisen. Diese ist einfach herstellbar, z. B. in einem Spritzgussverfahren.
  • Ferner kann der erste Teilabschnitt Trennelemente umfassen, um die Luft- und Kriechstrecken zwischen ersten Kontaktstellen und somit zwischen elektrischen Leitern einer Leistungselektronik eines Antriebsstranges sicherzustellen.
  • Die Trennelemente können aus einer ebenen Fläche des ersten Teilabschnitts hervorspringen.
  • Ferner können die Trennelemente ähnlich einer Trennwand oder ähnlich einem Trennsteg ausgebildet sein, sodass sich für jede erste Kontaktstelle ein Aufnahmebereich bildet, der eine räumliche Abgrenzung von ersten Kontaktstellen zueinander bewirkt. Somit können Luft- und Kriechstrecken vergrößert und ein Kurzschluss verhindert werden.
  • Des Weiteren kann das Gehäuse einen zweiten Teilabschnitt zur Anbringung in einem Getriebegehäuse und zur Anbringung in einem zweiten Gehäuseraum eines Antriebsstranges zum Antreiben für ein hybrides oder elektrisches Fahrzeug aufweisen.
  • Der zweite Teilabschnitt kann so ausgebildet sein, dass die wenigstens eine zweite Kontaktstelle, oder beispielsweise ein zweites Ende des wenigstens einen elektrisch leitenden Elements, frei von Gehäusematerial ist, um eine effektive elektrische Kontaktierung mit einer elektrische Maschine zu realisieren.
  • Der zweite Teilabschnitt des Gehäuses kann ferner so ausgebildet sein, dass der zweite Teilabschnitt eine Führung zur korrekten und/oder eindeutigen Positionierung der Hochvolt-Verbindungsvorrichtung an einem Getriebegehäuse eines Antriebsstrang bildet.
  • Des Weiteren kann der zweite Teilabschnitt für jedes elektrisch leitende Element einen separaten Gehäusebereich bilden, welcher der Form des wenigstens einen elektrisch leitenden Elements folgt, sodass die separaten Gehäusebereiche pro elektrisch leitendem Element räumlich voneinander beabstandet sind und lediglich über den ersten Teilabschnitt des Gehäuses miteinander verbunden sind. Dadurch kann jedes elektrisch leitende Element im zweiten Teilabschnitt einzeln von dem Gehäuse des zweiten Teilabschnitts umgeben bzw. umhüllt werden. Auch kann mithilfe der separaten Gehäusebereiche eine Führung zur korrekten und/oder eindeutigen Positionierung der Hochvolt-Verbindungsvorrichtung an einem Getriebegehäuse eines Antriebsstrang realisiert werden.
  • Ferner kann der zweite Teilabschnitt für jedes elektrisch leitende Element in Form einer Buchse oder als allgemeiner Hohlzylinder ausgebildet sein.
  • Der zweite Teilabschnitt kann dabei drei separate Gehäusebereiche aufweisen, die an Kontaktstifte eines Netzsteckers erinnern.
  • Des Weiteren ist es möglich, dass der zweite Teilabschnitt für alle elektrisch leitenden Elemente einen gemeinsamen bzw. einen einzigen, zusammenhängenden Gehäusebereich bildet, welcher als allgemeiner Zylinder ausgebildet ist, und z. B. eine ovale Grundform aufweisen kann. Dadurch kann der zweite Teilabschnitt von einem einzigen Gehäusebereich gebildet werden, der alle elektrisch leitenden Elemente zusammen umgibt bzw. umhüllt. Auch kann mithilfe des Gehäusebereichs eine Führung zur korrekten und/oder eindeutigen Positionierung der Hochvolt-Verbindungsvorrichtung an einem Getriebegehäuse eines Antriebsstrang realisiert werden.
  • Der zweite Teilabschnitt kann gemeinsam für alle elektrisch leitenden Elemente in Ausbildung als allgemeiner Zylinder einem Gegenstück nachgebildet sein, das passgenau in ein Langloch mit bestimmter Tiefe passt.
  • Des Weiteren können der erste und zweite Teilabschnitt in ihren Abmessungen und Dimensionen so ausgebildet sein, dass der erste Teilabschnitt einen Absatz bildet, mit welchem der erste Teilabschnitt gegen ein Getriebegehäuse eines Antriebsstranges anschlagbar und somit an dem Getriebegehäuse positionierbar ist.
  • Der erste und zweite Teilabschnitt bzw. die Hochvolt-Verbindungsvorrichtung bzw. deren Gehäuse kann in einem Querschnitt entlang des wenigstens einen elektrisch leitenden Elements eine T-Form aufweisen. Eben diese Form realisiert einen Absatz, mit welchem der erste Teilabschnitt gegen ein Getriebegehäuse eines Antriebsstranges anschlagbar und somit an dem Getriebegehäuse positionierbar ist.
  • Das Gehäuse kann ein nicht-elektrisch leitendes Material, insbesondere einen Kunststoff, umfassen. Somit kann eine Isolierung zu einem Getriebegehäuse geschaffen werden.
  • Außerdem kann der zweite Teilabschnitt pro elektrisch leitendem Element oder für alle elektrisch leitenden Elemente gemeinsam wenigstens eine umlaufende Nut zur Aufnahme eines Dichtelements umfassen, mit welchem zwei Gehäuseräume eines Antriebsstranges zum Antreiben für ein hybrides oder elektrisches Fahrzeug gegeneinander abdichtbar sind.
  • Des Weiteren kann die Hochvolt-Verbindungsvorrichtung wenigstens ein Dichtelement umfassen.
  • Das wenigstens eine Dichtelement kann an einem zweiten Teilabschnitt eines Gehäuses der Hochvolt-Verbindungsvorrichtung angeordnet sein, um zwei Gehäuseräume eines Getriebegehäuses eines Antriebsstrangs gegeneinander abzudichten.
  • Dabei kann das wenigstens eine Dichtelement in einer Nut eines zweiten Teilabschnitts eines Gehäuses der Hochvolt-Verbindungsvorrichtung angeordnet sein, sodass zwei Gehäuseräume eines Getriebegehäuse eines Antriebsstranges zum Antreiben für ein hybrides oder elektrisches Fahrzeug gegeneinander abdichtbar sind.
  • Aufgrund der oben vorgestellten Ausbildungen hinsichtlich des Gehäuses kann die Hochvolt-Verbindungsvorrichtung kostengünstig herstellt werden.
  • Ein zweiter Aspekt der vorliegenden Erfindung umfasst einen Antriebsstrang zum Antreiben eines hybriden oder elektrischen Fahrzeuges.
  • Es wird ausdrücklich darauf hingewiesen, dass die Merkmale der Hochvolt-Verbindungsvorrichtung, wie sie unter dem ersten Aspekt erwähnt werden, einzeln oder miteinander kombinierbar bei dem Antriebsstrang Anwendung finden können.
  • Anders ausgedrückt, die oben unter dem ersten Aspekt der Erfindung genannten Merkmale betreffend die Hochvolt-Verbindungsvorrichtung können auch hier unter dem zweiten Aspekt der Erfindung mit weiteren Merkmalen kombiniert werden.
  • So umfasst der Antriebsstrang zum Antreiben eines hybriden oder elektrischen Fahrzeuges gemäß dem zweiten Aspekt ein Getriebegehäuse mit einem ersten Gehäuseraum, beispielsweise einem Trockenraum, und einem zweiten Gehäuseraum, beispielsweise einem Fluidraum.
  • Ferner umfasst der Antriebsstrang wenigstens eine elektrische Maschine, die innerhalb des zweiten Gehäuseraums des Getriebegehäuses angeordnet ist. Bei dem zweiten Gehäuseraum kann es sich um einen Raum handeln, in welchen ein Öl zur Kühlung und/oder Schmierung vorhanden ist.
  • Außerdem hat der Antriebsstrang wenigstens eine Hochvolt-Verbindungsvorrichtung nach dem ersten Aspekt, angeordnet am Getriebegehäuse.
  • Das Getriebegehäuse kann wenigstens einen Verbindungsgang umfassen, welcher den ersten und den zweiten Gehäuseraum miteinander fluidkommunizierend verbindet.
  • Außerdem kann eine oder eine einzige Hochvolt-Verbindungsvorrichtung im wenigstens einen Verbindungsgang angeordnet sein, sodass mithilfe wenigstens eines Dichtelements der Hochvolt-Verbindungsvorrichtung, das dichtend gegen das Getriebegehäuse und in einer Nut des Gehäuses der Hochvolt-Verbindungsvorrichtung anliegt.
  • Ergänzend oder alternativ kann eine oder eine einzige Hochvolt-Verbindungsvorrichtung im wenigstens einen Verbindungsgang angeordnet sein, sodass mithilfe der Hochvolt-Verbindungsvorrichtung bzw. mithilfe deren Gehäuses der wenigstens eine Verbindungsgang fluiddicht abgedichtet ist.
  • Ferner kann der wenigstens eine Verbindungsgang geometrisch an die Hochvolt-Verbindungsvorrichtung angepasst sein, sodass zwei Gehäuseräume des Getriebegehäuses voneinander trennbar bzw. gegeneinander dichtbar sind.
  • Der wenigstens eine Verbindungsgang kann geometrisch an einen zweiten Teilabschnitt eines Gehäuses der Hochvolt-Verbindungsvorrichtung angepasst sein, sodass das wenigstens eine Dichtelement der Hochvolt-Verbindungsvorrichtung zwei Gehäuseräume des Getriebegehäuses gegeneinander abdichtet.
  • Dabei kann der Verbindungsgang bzw. das Getriebegehäuse geometrisch komplementär zum Gehäuse bzw. zum zweiten Teilabschnitt des Gehäuses der Hochvolt-Verbindungsvorrichtung ausgebildet sein. Konkreter dargestellt, kann der Verbindungsgang ähnlich einem Langloch ausgebildet sein. Auch ist es möglich, dass der Verbindungsgang drei einzelne Löcher oder Bohrungen aufweist, auf welche jeweils ein zweiter Gehäusebereich des zweiten Teilabschnitts des Gehäuses der Hochvolt-Verbindungsvorrichtung abgestimmt ist.
  • Des Weiteren kann der Antriebsstrang eine Leistungselektronik umfassen, welche die wenigstens eine elektrische Maschine mit Spannung und Strom versorgt.
  • Die Leistungselektronik kann pro elektrischer Maschine wenigstens einen elektrischen Leiter aufweisen.
  • Der wenigstens eine elektrische Leiter kann an einer ersten Kontaktstelle der Hochvolt-Verbindungsvorrichtung angeordnet sein. Somit sind der wenigstens eine elektrische Leiter und die Hochvolt-Verbindungsvorrichtung elektrisch miteinander verbunden.
  • Die wenigstens eine elektrische Maschine kann wenigstens einen elektrischen Leiter aufweisen, der an einer zweiten Kontaktstelle der Hochvolt-Verbindungsvorrichtung angeordnet ist. Somit sind die wenigstens eine elektrische Maschine und die Hochvolt-Verbindungsvorrichtung elektrisch miteinander verbunden.
  • Jede elektrische Maschine kann drei elektrische Leiter umfassen, welche Strom und Spannung von der Hochvolt-Verbindungsvorrichtung bzw. von der wenigstens einen zweiten Kontaktstelle hin zu einem Rotor und/oder zu einem Stator der elektrischen Maschine übertragen.
  • Jeder elektrische Leiter einer elektrischen Maschine kann eine Buchse aufweisen oder es kann ein Ende eines elektrischen Leiters eine Durchgangsbohrung umfassen, an welche eine Buchse eingepresst oder stoffschlüssig angeordnet ist.
  • Die Buchse kann ein Gewinde, z. B. ein Innengewinde aufweisen. Dadurch kann die Buchse von einer Schraube kontaktiert werden.
  • Zur Realisierung einer Dreiphasenwechselspannung kann ein erstes, zweites und drittes elektrisch leitendes Element jeweils eine Phase zur elektrischen Energieversorgung einer elektrischen Maschine bilden.
  • Dabei können ein elektrischer Leiter der Leistungselektronik, die Hochvolt-Verbindungsvorrichtung und ein elektrischer Leiter einer elektrischen Maschine mittels eines einzigen Befestigungsmittels mechanisch miteinander verbunden sein.
  • Wie bereits schon angedeutet, kann das Befestigungsmittel als Schraube ausgebildet sein.
  • Ferner kann das Befestigungsmittel einen elektrischen Leiter der Leistungselektronik gegen eine erste Kontaktstelle eines elektrisch leitenden Elements der Hochvolt-Verbindungsvorrichtung und einen elektrischen Leiter einer elektrischen Maschine gegen eine zweite Kontaktstelle des elektrisch leitenden Elements der Hochvolt-Verbindungsvorrichtung spannen, sodass ein elektrischer Kontakt herstellbar ist. Da für die Verbindung einer Phase der Leistungselektronik und einer elektrischen Maschine mithilfe der Hochvolt-Verbindungsvorrichtung nur ein oder nur ein einziges Befestigungsmittel verwendet werden muss, ist der Montageaufwand vereinfachbar.
  • Das Befestigungsmittel kann dabei ein elektrisch leitendes oder ein elektrisch isolierendes Material aufweisen.
  • Zudem kann der Antriebsstrang ein Getriebe umfassen, welches in dem Getriebegehäuse anordenbar ist.
  • Nachfolgend wird der oben dargestellte Erfindungsgedanke nochmals und ergänzend mit anderen Worten ausgedrückt.
  • Dieser Gedanke betrifft - vereinfacht dargestellt - einen Hoch-Volt(HV)-Termi nal bzw. eine Hochvolt-Verbindungsvorrichtung für einen elektrifizierten bzw. elektrischen oder hybriden Antrieb / Antriebsstrang, beispielsweise für einen Zwei-E-Maschinengetriebe oder für ein Hybridmodul bzw. eine E-Achse oder zum Antreiben eines hybriden oder elektrischen Fahrzeuges.
  • Dabei kann eine direkte elektrische Kontaktierung mittels im HV-Terminal / mittels in der Hochvolt-Verbindungsvorrichtung integrierten Buchsen zwischen Stromschienen / elektrischen Leitern einer Leistungselektronik und Stromschienen / elektrischen Leitern elektrischer Maschinen realisiert werden.
  • Ferner kann ein Hoch-Volt-Terminal / eine Hochvolt-Verbindungsvorrichtung einen Terminal-Täger bzw. ein Gehäuse sowie pro elektrischer Phase eine Buchse und eine Dichtung aufweisen.
  • Der Terminalträger bzw. das Gehäuse kann einen nicht-elektrisch leitenden Werkstoff, wie z. B. Kunststoff, aufweisen.
  • Des Weiteren können die in dem Träger / Gehäuse integrierten Buchsen eine elektrische Schnittstelle zwischen einer Leistungselektronik eines Antriebsstrangs und Stromschienen bzw. elektrischen Leitern einer elektrischer Maschine darstellen. Dabei können die Buchsen einen Werkstoff mit geringerem elektrischem Widerstand, wie beispielsweise eine Kupferlegierung, aufweisen.
  • Eine integrierte Dichtung auf dem Träger / Gehäuse kann in einem Getriebegehäuse des Antriebsstrangs einen Raum / ersten Gehäuseraum für die Hochvolt-Kontaktierung von einem Ölraum / zweiten Gehäuseraum dichten.
  • Zudem kann der HV-Terminal / die Hochvolt-Verbindungsvorrichtung bzw. dessen Gehäuse pro elektrischer Phase einen zylinderförmig gedichteten Pin / Gehäusebereich eines zweiten Teilabschnitts des Gehäuses aufweisen, welcher die elektrisch leitende Buchse umschließt und durch eine dazugehörige runde Öffnung bzw. Bohrung in ein Getriebegehäuse des Antriebsstrangs eintaucht.
  • Alternativ ist es auch möglich, dass als weitere mögliche Variante zu einzelnen Pins / Gehäusebereichen die Buchsen mittels einer oval förmigen Kontur umschlossen sind. Entsprechend dieser Ausführung ist es denkbar, nur noch eine Dichtung und eine Öffnung im Getriebegehäuse zu verwenden.
  • Ferner kann vorgesehen sein, dass die elektrischen Maschinen ausgehend von der Verschaltung Stromschienen bzw. elektrische Leiter mit integrierten Gewindebuchsen aufweisen.
  • Nachstehend wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen in Verbindung mit zugehörigen Zeichnungen näher erläutert. Hierbei zeigen schematisch:
    • 1 räumliche Ansichten auf eine Hochvolt-Verbindungsvorrichtung nach einem ersten Ausführungsbeispiel;
    • 2 räumliche Ansichten auf eine Hochvolt-Verbindungsvorrichtung nach einem zweiten Ausführungsbeispiel;
    • 3 eine Schnittansicht einer Hochvolt-Verbindungsvorrichtung, angebracht an einem Getriebegehäuse eines Antriebsstrangs; und
    • 4 bis 6 verschiedene räumliche Ansichten auf einen Antriebsstrang mit einer Hochvolt-Verbindungsvorrichtung.
  • In der nachfolgenden Beschreibung werden gleiche Bezugszeichen für gleiche Gegenstände verwendet.
  • 1 zeigt räumliche Ansichten auf eine Hochvolt-Verbindungsvorrichtung 1 nach einem ersten Ausführungsbeispiel, wobei 2 räumliche Ansichten auf eine Hochvolt-Verbindungsvorrichtung 1 nach einem zweiten Ausführungsbeispiel zeigt.
  • Aufgrund der hohen Ähnlichkeit der beiden Ausführungsbeispiele werden diese nachstehend gemeinsam beschrieben und im Anschluss daran die Unterschiede erläutert.
  • So ist in den 1 und 2 eine Hochvolt-Verbindungsvorrichtung 1 zum Verbinden einer Leistungselektronik 105, anordenbar in einem ersten Gehäuseraum T eines Antriebsstranges 100, mit einer elektrischen Maschine 102, 103, anordenbar in einem zweiten Gehäuseraum F eines Antriebsstranges 100 (vgl. auch z. B. 3), gezeigt.
  • Dabei hat die Hochvolt-Verbindungsvorrichtung 1 gemäß 1 und 2 drei erste Kontaktstellen 2 zum Kontaktieren einer Leistungselektronik 105 (in 1 und 2 nicht dargestellt - vgl. 3 bis 6) und drei zweite Kontaktstellen 3 zum Kontaktieren einer elektrischen Maschine 102, 103 (in 1 und 2 nicht dargestellt - vgl. 3 bis 6).
  • Ferner hat die Hochvolt-Verbindungsvorrichtung 1 drei elektrisch leitende Elemente 4, 5, 6 zum Übertragen von Spannung und Strom von den ersten Kontaktstellen 2 hin zu den zweiten Kontaktstellen 3. Somit sind drei Phasen einer Leistungselektronik 105 mit drei korrespondierenden Phasen einer elektrischen Maschine 102, 103 elektrisch verbindbar (vgl. 3 bis 6). Anders ausgedrückt bildet zur Realisierung einer Dreiphasenwechselspannung ein erstes, zweites und drittes elektrisch leitendes Element 4, 5, 6 jeweils eine Phase zur elektrischen Energieversorgung einer elektrischen Maschine 102, 103.
  • Zudem zeigen 1 und 2, dass jedes elektrisch leitende Element 4, 5, 6 derart ausgebildet ist, dass mithilfe eines einzigen Befestigungsmittels 118, 119, 120 (in 1 und 2 nicht dargestellt - vgl. 3 bis 6) ein elektrischer Leiter 106, 107, 108; 109, 110, 111 einer Leistungselektronik 105 mit einem elektrischen Leiter 112, 113, 114; 115, 116, 117 einer elektrischen Maschine 102, 103 mechanisch verbindbar ist.
  • Hierbei ist jedes elektrisch leitende Element 4, 5, 6 in seiner Form ähnlich einer Buchse ausgebildet, sodass ein Befestigungsmittel 118, 119, 120 (nicht dargestellt) durch das wenigstens eine elektrisch leitende Element 4, 5, 6 hindurchführbar ist. Somit ist die Hochvolt-Verbindungsvorrichtung 1 einerseits mit einem elektrischen Leiter 106, 107, 108; 109, 110, 111 einer Leistungselektronik 105 und andererseits mit einem elektrischen Leiter 112, 113, 114; 115, 116, 117 einer elektrischen Maschine 102, 103 mechanisch verbindbar (vgl. 3 bis 6).
  • Gemäß 1 und 2 hat jedes elektrisch leitende Element 4, 5, 6 ein erstes und ein zweites Ende 7, 8, das jeweils eine Stirnseite bildet.
  • Dabei bildet jedes elektrisch leitende Element 4, 5, 6 eine erste Kontaktstelle 2 an seinem ersten Ende 7 und eine zweite Kontaktstelle 3 an seinem zweiten Ende 8 aus, wobei mehrere bzw. alle drei ersten Kontaktstellen 2 und mehrere bzw. alle drei zweiten Kontaktstellen 3 in Reihe und nebeneinander angeordnet sind.
  • Zusammengefasst kann festgehalten werden, dass die Hochvolt-Verbindungsvorrichtung 1 zum Anschließen einer Leistungselektronik 105 und einer elektrischen Maschine 102, 103 jeweils drei Kontaktstellen 2, 3 als Phasenanschlüsse aufweist.
  • Dabei dient jeweils jede erste Kontaktstelle 2 als Phasenanschluss und zur Kontaktierung einer Leistungselektronik 105 und jeweils jede zweite Kontaktstelle 3 als Phasenanschluss und zur Kontaktierung einer elektrische Maschinen 102, 103.
  • Ferner sei noch bemerkt, dass jedes elektrisch leitende Element 4, 5, 6 Kupfer oder ein Material mit einem geringen elektrischen Widerstand aufweist. Somit kann elektrische Energie effektiv transportiert werden.
  • Des Weiteren zeigen 1 und 2, dass die ersten und zweiten Kontaktstellen 2, 3 als ebene Abschnitte zur einfachen Kontaktierung ausgebildet sind.
  • Zudem sind am ersten Ende 7 der elektrisch leitenden Elemente 4, 5, 6 die ebenen Abschnitte der ersten Kontaktstellen 2 gleichorientiert zu einer ersten Ebene E1 ausgerichtet. Außerdem sind am zweiten Ende 8 der elektrisch leitenden Elemente 4, 5, 6 die ebenen Abschnitte der zweiten Kontaktstellen 3 gleichorientiert zu einer zweiten Ebene E2 ausgerichtet. Dabei sind die erste und zweite Ebene E1, E2 gleichorientiert zueinander ausgerichtet.
  • Des Weiteren zeigen 1 und 2, dass die Hochvolt-Verbindungsvorrichtung 1 ein Gehäuse 9 umfasst, welches die elektrisch leitenden Elemente 4, 5, 6 gegeneinander isoliert, räumlich zueinander positioniert und miteinander als ein Bauteil ausbildet, wodurch die Montage und Handhabbarkeit vereinfacht wird. Anders ausgedrückt, umschließt das Gehäuse 9 teilweise die elektrisch leitenden Elemente 4, 5, 6.
  • Wie in 1 und 2 ferner zu erkennen, hat das Gehäuse 9 einen ersten Teilabschnitt 10 zur Anbringung in einem ersten Gehäuseraum T eines Antriebsstranges 100 zum Antreiben für ein hybrides oder elektrisches Fahrzeug. Hierbei hat der erste Teilabschnitt 10 eine Quaderform.
  • Der erste Teilabschnitt 10 ist so ausgebildet, dass die ersten Kontaktstellen 2 bzw. die ersten Enden 7 der elektrisch leitenden Elemente 4, 5, 6, frei von Gehäusematerial sind, um eine effektive elektrische Kontaktierung mit einer Leistungselektronik 105 zu realisieren.
  • Ferner hat der erste Teilabschnitt 10 Trennelemente 11, um Luft- und Kriechstrecken zwischen ersten Kontaktstellen 2 und somit zwischen elektrischen Leitern 106, 107, 108; 109, 110, 111 einer Leistungselektronik 105 eines Antriebsstranges 100 sicherzustellen (vgl. auch 3 bis 6).
  • Die Trennelemente 11 springen aus einer ebenen Fläche des ersten Teilabschnitts 10 hervor, wobei die Trennelemente 11 ähnlich einer Trennwand oder ähnlich einem Trennsteg ausgebildet sind. Somit bildet sich für jede erste Kontaktstelle 2 ein Aufnahmebereich, der eine räumliche Abgrenzung von den ersten Kontaktstellen 2 zueinander bewirkt.
  • Außerdem zeigen die 1 und 2, dass das Gehäuse 9 einen zweiten Teilabschnitt 12 zur Anbringung in einem Getriebegehäuse 101 und zur Anbringung in einem zweiten Gehäuseraum F eines Antriebsstranges 100 zum Antreiben für ein hybrides oder elektrisches Fahrzeug hat (vgl. auch 3 bis 6).
  • Der zweite Teilabschnitt 12 ist so ausgebildet, dass die zweiten Kontaktstellen 3 bzw. die zweiten Ende 8 der elektrisch leitenden Elemente 4, 5, 6, frei von Gehäusematerial sind, um eine effektive elektrische Kontaktierung mit einer elektrische Maschine 102, 103 zu realisieren.
  • Dabei ist der zweite Teilabschnitt 12 des Gehäuses 9 so ausgebildet, dass der zweite Teilabschnitt 12 eine Führung zur korrekten bzw. eindeutigen Positionierung der Hochvolt-Verbindungsvorrichtung 1 an einem Getriebegehäuse 101 eines Antriebsstrang 100 bildet.
  • Des Weiteren zeigen die 1 und 2, dass der erste und zweite Teilabschnitt 10, 12 in ihren Abmessungen und Dimensionen so ausgebildet sind, dass der erste Teilabschnitt 12 einen Absatz 15 bildet, mit welchem der erste Teilabschnitt 10 gegen ein Getriebegehäuse 101 eines Antriebsstranges 100 anschlagbar und somit an dem Getriebegehäuse 101 positionierbar ist (vgl. auch 3 bis 6).
  • Dabei hat der erste und zweite Teilabschnitt 10, 12 bzw. die Hochvolt-Verbindungsvorrichtung 1 bzw. deren Gehäuse 9 in einem Querschnitt entlang der elektrisch leitenden Elemente 4, 5, 6 eine T-Form. Eben diese Form realisiert den Absatz 15, mit welchem der erste Teilabschnitt 10 gegen ein Getriebegehäuse 101 eines Antriebsstranges 100 anschlagbar und somit an dem Getriebegehäuse 101 positionierbar ist (vgl. auch 3 bis 6). Dabei hat das Gehäuse 9 ein nicht-elektrisch leitendes Material, wie z. B. einen Kunststoff.
  • Ferner zeigen 1 und 2, dass der zweite Teilabschnitt 12 pro elektrisch leitendem Element 4, 5, 6 (1) oder für alle elektrisch leitenden Elemente 4, 5, 6 ( 2) mehrere (1) bzw. eine umlaufende Nut 13 (2) zur Aufnahme von Dichtelementen 14 hat, mit welchem zwei Gehäuseräume F, T eines Antriebsstranges 100 zum Antreiben für ein hybrides oder elektrisches Fahrzeug gegeneinander abdichtbar sind (vgl. auch 3 bis 6).
  • Gemäß den 1 und 2 hat die Hochvolt-Verbindungsvorrichtung 1 mehrere Dichtelemente 14 (1) bzw. ein Dichtelement 14 (2).
  • Die Dichtelemente 14 bzw. das Dichtelement 14 sind/ist am zweiten Teilabschnitt 12 des Gehäuses 9 der Hochvolt-Verbindungsvorrichtung 1 angeordnet, um zwei Gehäuseräume F, T eines Getriebegehäuses 101 eines Antriebsstrangs 100 gegeneinander abzudichten.
  • Genauer geschildert sind die Dichtelemente 14 bzw. ist das Dichtelement 14 in Nuten 13 (1) bzw. in einer Nut 13 (2) des zweiten Teilabschnitts 12 des Gehäuses 9 angeordnet, sodass zwei Gehäuseräume F, T eines Getriebegehäuse 101 eines Antriebsstranges 100 zum Antreiben für ein hybrides oder elektrisches Fahrzeug gegeneinander abdichtbar sind.
  • Bezugnehmend auf das erste Ausführungsbeispiel in 1 ist zu erkennen, dass der zweite Teilabschnitt 12 für jedes elektrisch leitende Element 4, 5, 6 einen separaten Gehäusebereich 12A, 12B, 12C bildet. Dieser separate Gehäusebereich 12A, 12B, 12C folgt der Form der elektrisch leitenden Elemente 4, 5, 6, sodass die separaten Gehäusebereiche 12A, 12B, 12C pro elektrisch leitendem Element 4, 5, 6 räumlich voneinander beabstandet sind und lediglich über den ersten Teilabschnitt 10 des Gehäuses 9 miteinander verbunden sind. Dadurch wird im Ergebnis jedes elektrisch leitende Element 4, 5, 6 im zweiten Teilabschnitt 12 einzeln von dem Gehäuses 9 des zweiten Teilabschnitts 12 umgeben bzw. umhüllt.
  • Anders beschrieben, ist der zweite Teilabschnitt 12 für jedes elektrisch leitende Element 4, 5, 6 in Form einer Buchse oder als allgemeiner Hohlzylinder ausgebildet.
  • Dabei hat der zweite Teilabschnitt 12 - wie bereits beschrieben - drei separate Gehäusebereiche 12A, 12B, 12C, die an Kontaktstifte eines Netzsteckers erinnern.
  • Ferner hat der zweite Teilabschnitt 12 in 1 pro elektrisch leitendem Element 4, 5, 6 eine umlaufende Nut 13 zur Aufnahme eines Dichtelements 14, mit welchem zwei Gehäuseräume F, T eines Antriebsstranges 100 zum Antreiben für ein hybrides oder elektrisches Fahrzeug gegeneinander abdichtbar sind (vgl. 3 bis 6). Anders ausgedrückt, hat die Hochvolt-Verbindungsvorrichtung 1 pro Gehäusebereich 12A, 12B, 12C eine Nut 13 mit zugehörigem Dichtelement 14.
  • Mithilfe der separaten Gehäusebereiche 12A, 12B, 12C wird eine Führung zur korrekten Positionierung der Hochvolt-Verbindungsvorrichtung 1 an einem Getriebegehäuse 101 eines Antriebsstrangs 100 realisiert.
  • Im zweiten Ausführungsbeispiel nach 2 verhält es sich hinsichtlich der Ausgestaltung des zweiten Teilabschnitts 12 anders.
  • Hier bildet der zweite Teilabschnitt 12 für alle elektrisch leitenden Elemente 4, 5, 6 einen gemeinsamen bzw. einen einzigen, zusammenhängenden Gehäusebereich 12A, welcher als allgemeiner Zylinder ausgebildet ist. Dadurch wird der zweite Teilabschnitt 12 von einem einzigen Gehäusebereich 12A gebildet, der alle elektrisch leitenden Elemente 4, 5, 6 zusammen umgibt bzw. umhüllt.
  • Genauer geschildert ist der zweite Teilabschnitt 12 gemeinsam für alle elektrisch leitenden Elemente 4, 5, 6 in Ausbildung als allgemeiner Zylinder einem Gegenstück nachgebildet, das passgenau in ein Langloch mit bestimmter Tiefe passt.
  • Ferner hat der zweite Teilabschnitt 12 in 2 für alle elektrisch leitenden Elemente 4, 5, 6 gemeinsam eine umlaufende Nut 13 zur Aufnahme des Dichtelements 14, mit welchem zwei Gehäuseräume F, T eines Antriebsstranges 100 zum Antreiben für ein hybrides oder elektrisches Fahrzeug gegeneinander abdichtbar sind (vgl. 3 bis 6).
  • Mithilfe des Gehäusebereichs 12A wird eine Führung zur korrekten Positionierung der Hochvolt-Verbindungsvorrichtung 1 an einem Getriebegehäuse 101 eines Antriebsstrang 100 realisiert.
  • 3 zeigt eine Schnittansicht einer Hochvolt-Verbindungsvorrichtung 1, angebracht an einem Getriebegehäuse 101 eines Antriebsstrangs 100, wobei 4 bis 6 verschiedene räumliche Ansichten auf einen Antriebsstrang 100 mit einer Hochvolt-Verbindungsvorrichtung 1 darstellen.
  • Gemäß den 3 bis 6 hat der Antriebsstrang 100 zum Antreiben eines hybriden oder elektrischen Fahrzeuges ein Getriebegehäuse 101 mit einem ersten Gehäuseraum T bzw. mit einem Trockenraum T und einem zweiten Gehäuseraum F bzw. mit einem Fluidraum F.
  • Zudem hat der Antriebsstrang 100 zwei elektrische Maschinen 102, 103, die innerhalb des zweiten Gehäuseraums F des Getriebegehäuses 101 angeordnet sind, und zwei Hochvolt-Verbindungsvorrichtungen 1, angeordnet am Getriebegehäuse 101, wie sie oben bezüglich der 1 und 2 geschildert wurden.
  • Das Getriebegehäuse 101 hat zwei Verbindungsgänge 104, welcher den ersten T und den zweiten Gehäuseraum F miteinander fluidkommunizierend verbinden.
  • Dabei ist je eine Hochvolt-Verbindungsvorrichtung 1 pro Verbindungsgang 104 angeordnet, sodass mithilfe eines Dichtelements 14 einer Hochvolt-Verbindungsvorrichtung 1, das dichtend gegen das Getriebegehäuse 101 und in einer Nut 13 des Gehäuses 9 der Hochvolt-Verbindungsvorrichtung 1 anliegt, und mithilfe der Hochvolt-Verbindungsvorrichtung 1 bzw. mithilfe deren Gehäuse 9 jeweils ein Verbindungsgang 104 fluiddicht abgedichtet ist.
  • Jeder Verbindungsgang 104 ist geometrisch an die Hochvolt-Verbindungsvorrichtung 1 angepasst, sodass zwei Gehäuseräume F, T des Getriebegehäuses 101 voneinander trennbar bzw. gegeneinander dichtbar sind.
  • Ferner ist jeder Verbindungsgang 104 geometrisch an einen zweiten Teilabschnitt 12 eines Gehäuses 9 der Hochvolt-Verbindungsvorrichtung 1 angepasst, sodass ein oder mehrere Dichtelemente 14 der Hochvolt-Verbindungsvorrichtung 1 zwei Gehäuseräume F, T des Getriebegehäuses 101 gegeneinander abdichten.
  • Des Weiteren zeigen die 3 bis 6, dass der Antriebsstrang 100 eine Leistungselektronik 105 umfasst, welche die zwei elektrischen Maschinen 102, 103 mit Spannung und Strom versorgt.
  • Die Leistungselektronik 105 hat pro elektrischer Maschine 102, 103 drei elektrische Leiter 106, 107, 108; 109, 110, 111, die an der ersten Kontaktstelle 2 der Hochvolt-Verbindungsvorrichtung 1 angeordnet sind.
  • Ferner hat jede elektrische Maschine 102, 103 drei elektrische Leiter 112, 113, 114; 115, 116, 117, die an der zweiten Kontaktstelle 3 der Hochvolt-Verbindungsvorrichtung 1 angeordnet sind.
  • Dabei übertragen die drei elektrischen Leiter 112, 113, 114; 115, 116, 117 der elektrischen Maschinen 102, 103 Strom und Spannung von der entsprechenden Hochvolt-Verbindungsvorrichtung 1 bzw. von den zweiten Kontaktstellen 2 hin zu einem Stator einer elektrischen Maschine 102, 103.
  • Mit Blick auf die 3, 4 und 6 ist zu erkennen, dass jeder elektrische Leiter 112, 113, 114; 115, 116, 117 einer elektrischen Maschine 102, 103 eine Buchse B mit einem Gewinde aufweist.
  • Ferner ist dargestellt, dass je ein elektrischer Leiter 106, 107, 108; 109, 110, 111 der Leistungselektronik 105, die Hochvolt-Verbindungsvorrichtung 1 und je ein elektrischer Leiter 112, 113, 114; 115, 116, 117 einer elektrischen Maschine 102, 103 mittels eines einzigen Befestigungsmittels 118, 119, 120, mechanisch miteinander verbunden sind.
  • Dabei ist jedes Befestigungsmittel 118, 119, 120 als Schraube ausgebildet.
  • Zusammengefasst kann festgehalten werden, dass jedes Befestigungsmittel 118, 119, 120 einen elektrischen Leiter 106, 107, 108; 109, 110, 111 der Leistungselektronik 105 gegen eine erste Kontaktstelle 2 eines elektrisch leitenden Elements 4, 5, 6 der Hochvolt-Verbindungsvorrichtung 1 und einen elektrischen Leiter 112, 113, 114; 115, 116, 117 einer elektrischen Maschine 102, 103 gegen eine zweite Kontaktstelle 3 des elektrisch leitenden Elements 4, 5, 6 der Hochvolt-Verbindungsvorrichtung 1 spannt, sodass ein elektrischer Kontakt herstellbar ist. Da für die Verbindung einer Phase der Leistungselektronik 105 und einer elektrischen Maschine 102, 103 mithilfe der Hochvolt-Verbindungsvorrichtung 1 nur ein oder nur ein einziges Befestigungsmittel 118, 119, 120 verwendet werden muss, ist der Montageaufwand vereinfachbar.
  • Nachstehend werden die 1 bis 6 ergänzend mit anderen Worten beschrieben.
  • So weisen die beiden elektrischen Maschinen 102, 103 nur Stromschienen bzw. elektrische Leiter 112, 113, 114; 115, 116, 117 mit integrierten Gewindebuchsen bzw. Buchsen B auf. Die Gewindebuchsen B werden im Montageprozess direkt mittels des HV-Terminals bzw. mittels der Hochvolt-Verbindungsvorrichtung 1 mit den Stromschienen / elektrischen Leitern 106, 107, 108; 109, 110, 111 der Leistungselektronik 105 kontaktiert. Somit ist die Anzahl der elektrischen Schnittstellen reduziert.
  • Aber auch die thermische Situation der Stromschienen / elektrischen Leiter 112, 113, 114; 115, 116, 117 der elektrischen Maschinen 102, 103 innerhalb des Getriebegehäuses 101 ist vorteilhaft, da die einzelnen Stromschienen / elektrische Leiter 112, 113, 114; 115, 116, 117 nicht von einem Kunststoffträger thermisch entkoppelt sind. Zudem ist der Montageprozess verbessert, da die elektrischen Maschinen 102, 103 mit den losen Stromschienen / elektrischen Leitern 112, 113, 114; 115, 116, 117 in das Getriebegehäuse 101 axial montiert werden und die Genauigkeit wie bei einer elektrischen Maschine mit integriertem HV-Terminal nicht notwendig ist.
  • Aber auch die Montage der HV-Terminal / Hochvolt-Verbindungsvorrichtung 1 ist einfacher. Nach der Montage der elektrischen Maschinen 102, 103 werden die HV-Terminals bzw. die Hochvolt-Verbindungsvorrichtungen 1 von außen in die Öffnung / in den Verbindungsgang 104 im Getriebegehäuse 101 gesteckt. Durch die integrierten Dichtungen / Dichtelemente 14 im HV-Terminal 1 / in der Hochvolt-Verbindungsvorrichtung 1 wird der erste Gehäuseraum T für die HV-Kontaktierung der Leistungselektronik 105 von dem Getriebeölraum F bzw. von dem zweiten Gehäuseraum F im Getriebegehäuse 101 abgedichtet.
  • Anschließend wird die Leistungselektronik 105 von oben auf das Getriebegehäuse 101 montiert und die Stromschienen 106, 107, 108; 109, 110, 111 der Leistungselektronik 105 direkt durch die im HV-Terminal 1 integrierten Buchsen / integrierten elektrisch leitenden Elemente 4, 5, 6 mit den Stromschienen 112, 113, 114; 115, 116, 117 der elektrischen Maschinen 102, 103 verschraubt.
  • Dabei stellt eine Stirnseite der elektrisch leitenden Elemente 4, 5, 6, die sich in einem Trockenraum bzw. im ersten Gehäuseraum T abgetrennt von dem Getriebeölraum / zweiten Gehäuseraum F befindet, einen elektrischen Kontakt mit der Stromschiene 106, 107, 108; 109, 110, 111 der Leistungselektronik 105 und die andere Stirnfläche, die sich in dem Getriebeölraum F / zweiten Gehäuseraum F befindet, einen elektrischen Kontakt zu einer Stromschiene 112, 113, 114; 115, 116, 117 der elektrischen Maschinen 102, 103 her. Die beiden Kontakte werden durch die Verschraubungskräfte zwischen der Schraube und der auf der Stromschiene 112, 113, 114; 115, 116, 117 der elektrischen Maschine 102, 103 integrierten Gewindebuchse B axial verspannt.
  • Bezugszeichenliste
  • 1
    Hochvolt-Verbindungsvorrichtung
    2
    erste Kontaktstelle
    3
    zweite Kontaktstelle
    4
    elektrisch leitendes Element
    5
    elektrisch leitendes Element
    6
    elektrisch leitendes Element
    7
    erstes Ende
    8
    zweites Ende
    9
    Gehäuse
    10
    erster Teilabschnitt
    11
    Trennelement
    12
    zweiter Teilabschnitt
    12A
    Gehäusebereich
    12B
    Gehäusebereich
    12C
    Gehäusebereich
    13
    Nut
    14
    Dichtelement
    15
    Absatz
    100
    Antriebsstrang
    101
    Getriebegehäuse
    102
    elektrische Maschine
    103
    elektrische Maschine
    104
    Verbindungsgang
    105
    Leistungselektronik
    106 - 117
    elektrischer Leiter
    118
    Befestigungsmittel
    119
    Befestigungsmittel
    120
    Befestigungsmittel
    T
    erster Gehäuseraum
    F
    zweiter Gehäuseraum
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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  • Zitierte Patentliteratur
    • DE 102019122805 [0002]

Claims (10)

  1. Hochvolt-Verbindungsvorrichtung (1) zum Verbinden einer Leistungselektronik (105) mit einer elektrischen Maschine (102, 103) aufweisend: - wenigstens eine erste Kontaktstelle (2) zum Kontaktieren einer Leistungselektronik (105), - wenigstens eine zweite Kontaktstelle (3) zum Kontaktieren einer elektrischen Maschine (102, 103), und - wenigstens ein elektrisch leitendes Element (4, 5, 6) zum Übertragen von Spannung und Strom von der wenigstens einen ersten Kontaktstelle (2) hin zur wenigstens einen zweiten Kontaktstelle (3), sodass wenigstens eine Phase einer Leistungselektronik (105) mit wenigstens einer Phase einer elektrischen Maschine (102, 103) elektrisch verbindbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass das wenigstens eine elektrisch leitende Element (4, 5, 6) derart ausgebildet ist, dass mithilfe eines einzigen Befestigungsmittels (118, 119, 120) ein elektrischer Leiter (106, 107, 108; 109, 110, 111) einer Leistungselektronik (105) mit einem elektrischen Leiter (112, 113, 114; 115, 116, 117) einer elektrischen Maschine (102, 103) mechanisch verbindbar ist.
  2. Hochvolt-Verbindungsvorrichtung nach Anspruch 1, - wobei jedes elektrisch leitende Element (4, 5, 6) in seiner Form ähnlich einer Buchse oder als allgemeiner Hohlzylinder ausgebildet ist, sodass ein Befestigungsmittel (118, 119, 120) durch das wenigstens eine elektrisch leitende Element (4, 5, 6) hindurchführbar ist, um die Hochvolt-Verbindungsvorrichtung (1) einerseits mit einem elektrischen Leiter (106, 107, 108; 109, 110, 111) einer Leistungselektronik (105) und andererseits mit einem elektrischen Leiter (112, 113, 114; 115, 116, 117) einer elektrischen Maschine (102, 103) mechanisch zu verbinden.
  3. Hochvolt-Verbindungsvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, - wobei die Hochvolt-Verbindungsvorrichtung (1) ein Gehäuse (9) umfasst, welches die elektrisch leitenden Elemente (4, 5, 6) gegeneinander isoliert, räumlich zueinander positioniert und/oder miteinander zu einem Bauteil verbindet, wodurch die Montage und Handhabbarkeit vereinfacht wird, - wobei das Gehäuse (9) einen ersten Teilabschnitt (10) zur Anbringung in einem ersten Gehäuseraum (T) eines Antriebsstranges (100) zum Antreiben für ein hybrides oder elektrisches Fahrzeug aufweist, - wobei der erste Teilabschnitt (10) Trennelemente (11) umfasst, um Luft- und Kriechstrecken zwischen ersten Kontaktstellen (2) und somit zwischen elektrischen Leitern (106, 107, 108; 109, 110, 111) einer Leistungselektronik (105) eines Antriebsstranges (100) sicherzustellen.
  4. Hochvolt-Verbindungsvorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, - wobei die Hochvolt-Verbindungsvorrichtung (1) ein Gehäuse (9) umfasst, welches die elektrisch leitenden Elemente (4, 5, 6) gegeneinander isoliert, räumlich zueinander positioniert und/oder miteinander einem Bauteil verbindet, wodurch die Montage und Handhabbarkeit vereinfacht wird, - wobei das Gehäuse (9) einen zweiten Teilabschnitt (12) zur Anbringung in einem Getriebegehäuse (101) und zur Anbringung in einem zweiten Gehäuseraum (F) eines Antriebsstranges (100) zum Antreiben für ein hybrides oder elektrisches Fahrzeug aufweist, - wobei der zweite Teilabschnitt (12) des Gehäuses (9) so ausgebildet ist, dass der zweite Teilabschnitt (12) eine Führung zur eindeutigen Positionierung der Hochvolt-Verbindungsvorrichtung (1) an einem Getriebegehäuse (101) eines Antriebsstrang (100) bildet.
  5. Hochvolt-Verbindungsvorrichtung nach Anspruch 4, - wobei der zweite Teilabschnitt (12) für jedes elektrisch leitende Element (4, 5, 6) einen separaten Gehäusebereich (12A, 12B, 12C) bildet, welcher der Form des wenigstens einen elektrisch leitenden Elements (4, 5, 6) folgt, sodass die separaten Gehäusebereiche (12A, 12B, 12C) pro elektrisch leitendem Element (4, 5, 6) räumlich voneinander beabstandet sind und lediglich über den ersten Teilabschnitt (10) des Gehäuses (9) miteinander verbunden sind, wodurch jedes elektrisch leitende Element (4, 5, 6) im zweiten Teilabschnitt (12) einzeln von dem Gehäuse (9) des zweiten Teilabschnitts (12) umgeben wird, - wobei der zweite Teilabschnitt (12) für jedes elektrisch leitende Element (4, 5, 6) in Form einer Buchse oder als allgemeiner Hohlzylinder ausgebildet ist.
  6. Hochvolt-Verbindungsvorrichtung nach Anspruch 4, - wobei der zweite Teilabschnitt (12) für alle elektrisch leitenden Elemente (4, 5, 6) einen einzigen, zusammenhängenden Gehäusebereich (12A) bildet, welcher als allgemeiner Zylinder ausgebildet ist, wodurch der zweite Teilabschnitt (12) von einem einzigen Gehäusebereich (12A) gebildet wird, der alle elektrisch leitenden Elemente (4, 5, 6) zusammen umgibt, - wobei der zweite Teilabschnitt (12) gemeinsam für alle elektrisch leitenden Elemente (4, 5, 6) in Ausbildung als allgemeiner Zylinder einem Gegenstück nachgebildet ist, das passgenau in ein Langloch mit bestimmter Tiefe passt.
  7. Hochvolt-Verbindungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4 in Kombination mit Ansprüchen 5 und 6, - wobei der erste und zweite Teilabschnitt (10, 12) in ihren Abmessungen und Dimensionen so ausgebildet sind, dass der erste Teilabschnitt (12) einen Absatz (15) bildet, mit welchem der erste Teilabschnitt (10) gegen ein Getriebegehäuse (101) eines Antriebsstranges (100) anschlagbar und somit an dem Getriebegehäuse (101) positionierbar ist, - wobei der erste und zweite Teilabschnitt (10, 12) in einem Querschnitt entlang des wenigstens einen elektrisch leitenden Elements (4, 5, 6) eine T-Form aufweist.
  8. Hochvolt-Verbindungsvorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, - wobei die Hochvolt-Verbindungsvorrichtung (1) wenigstens ein Dichtelement (14) umfasst, - wobei das wenigstens eine Dichtelement (14) in einer Nut (13) eines zweiten Teilabschnitts (12) eines Gehäuses (9) der Hochvolt-Verbindungsvorrichtung (1) angeordnet ist, sodass zwei Gehäuseräume (F, T) eines Getriebegehäuse (101) eines Antriebsstranges (100) zum Antreiben für ein hybrides oder elektrisches Fahrzeug gegeneinander abdichtbar sind.
  9. Antriebsstrang (100) zum Antreiben eines hybriden oder elektrischen Fahrzeuges aufweisend: - ein Getriebegehäuse (101) mit einem ersten Gehäuseraum (T), insbesondere einem Trockenraum, und einem zweiten Gehäuseraum (F), insbesondere einem Fluidraum, - wenigstens eine elektrische Maschine (102, 103), die innerhalb des zweiten Gehäuseraums (F) des Getriebegehäuses (101) angeordnet ist, und - wenigstens eine Hochvolt-Verbindungsvorrichtung (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, angeordnet am Getriebegehäuse (101), - wobei das Getriebegehäuse (101) wenigstens einen Verbindungsgang (104) umfasst, welcher den ersten (T) und den zweiten Gehäuseraum (F) miteinander fluidkommunizierend verbindet, - wobei eine Hochvolt-Verbindungsvorrichtung (1) im wenigstens einen Verbindungsgang (104) angeordnet ist, sodass mithilfe wenigstens eines Dichtelements (14) der Hochvolt-Verbindungsvorrichtung (1), das dichtend gegen das Getriebegehäuse (101) und in einer Nut (13) des Gehäuses (9) der Hochvolt-Verbindungsvorrichtung (1) anliegt, und mithilfe der Hochvolt-Verbindungsvorrichtung (1) der wenigstens eine Verbindungsgang (104) fluiddicht abgedichtet ist, - wobei der wenigstens eine Verbindungsgang (104) geometrisch an die Hochvolt-Verbindungsvorrichtung (1) oder deren zweiten Teilabschnitt (10) angepasst ist, sodass zwei Gehäuseräume (F, T) des Getriebegehäuses (101) voneinander trennbar sind.
  10. Antriebsstrang nach Anspruch 9, - wobei der Antriebsstrang (100) eine Leistungselektronik (105) umfasst, welche die wenigstens eine elektrische Maschine (102, 103) mit Spannung und Strom versorgt, - wobei die Leistungselektronik (105) pro elektrischer Maschine (102, 103) wenigstens einen elektrischen Leiter (106, 107, 108; 109, 110, 111) aufweist, - wobei der wenigstens eine elektrische Leiter (106, 107, 108; 109, 110, 111) an einer ersten Kontaktstelle (2) der Hochvolt-Verbindungsvorrichtung (1) angeordnet ist, - wobei die wenigstens eine elektrische Maschine (102, 103) wenigstens einen elektrischen Leiter (112, 113, 114; 115, 116, 117) aufweist, der an einer zweiten Kontaktstelle (3) der Hochvolt-Verbindungsvorrichtung (1) angeordnet ist, - wobei jeder elektrische Leiter (112, 113, 114; 115, 116, 117) einer elektrischen Maschine (102, 103) eine Buchse (B) aufweist, - wobei ein elektrischer Leiter (106, 107, 108; 109, 110, 111) der Leistungselektronik (105), die Hochvolt-Verbindungsvorrichtung (1) und ein elektrischer Leiter (112, 113, 114; 115, 116, 117) einer elektrischen Maschine (102, 103) mittels eines einzigen Befestigungsmittels (118, 119, 120), mechanisch miteinander verbunden sind, - wobei das Befestigungsmittel (118, 119, 120) als Schraube ausgebildet ist.
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Citations (2)

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US20140322963A1 (en) 2011-12-07 2014-10-30 Yasa Motors Limited Electrical connector and method of assembly thereof
DE102019122805A1 (de) 2019-08-26 2021-03-04 Schaeffler Technologies AG & Co. KG Elektrische Antriebseinrichtung, Antriebseinheit und Antriebsanordnung

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