WO2022033733A1 - Stromverteilereinheit für eine mobile arbeitsmaschine und mobile arbeitsmaschine mit der stromverteilereinheit - Google Patents

Stromverteilereinheit für eine mobile arbeitsmaschine und mobile arbeitsmaschine mit der stromverteilereinheit Download PDF

Info

Publication number
WO2022033733A1
WO2022033733A1 PCT/EP2021/061226 EP2021061226W WO2022033733A1 WO 2022033733 A1 WO2022033733 A1 WO 2022033733A1 EP 2021061226 W EP2021061226 W EP 2021061226W WO 2022033733 A1 WO2022033733 A1 WO 2022033733A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
power distribution
distribution unit
modules
housing
module
Prior art date
Application number
PCT/EP2021/061226
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Richard Bauer
Markus HELFRICH
Christian Alteheld
Original Assignee
Robert Bosch Gmbh
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Robert Bosch Gmbh filed Critical Robert Bosch Gmbh
Publication of WO2022033733A1 publication Critical patent/WO2022033733A1/de

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60R—VEHICLES, VEHICLE FITTINGS, OR VEHICLE PARTS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B60R16/00—Electric or fluid circuits specially adapted for vehicles and not otherwise provided for; Arrangement of elements of electric or fluid circuits specially adapted for vehicles and not otherwise provided for
    • B60R16/02—Electric or fluid circuits specially adapted for vehicles and not otherwise provided for; Arrangement of elements of electric or fluid circuits specially adapted for vehicles and not otherwise provided for electric constitutive elements
    • B60R16/023—Electric or fluid circuits specially adapted for vehicles and not otherwise provided for; Arrangement of elements of electric or fluid circuits specially adapted for vehicles and not otherwise provided for electric constitutive elements for transmission of signals between vehicle parts or subsystems
    • B60R16/0238—Electrical distribution centers
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K7/00—Constructional details common to different types of electric apparatus
    • H05K7/14—Mounting supporting structure in casing or on frame or rack
    • H05K7/1422—Printed circuit boards receptacles, e.g. stacked structures, electronic circuit modules or box like frames
    • H05K7/1427—Housings
    • H05K7/1432—Housings specially adapted for power drive units or power converters
    • H05K7/14324—Housings specially adapted for power drive units or power converters comprising modular units, e.g. DIN rail mounted units
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60R—VEHICLES, VEHICLE FITTINGS, OR VEHICLE PARTS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B60R16/00—Electric or fluid circuits specially adapted for vehicles and not otherwise provided for; Arrangement of elements of electric or fluid circuits specially adapted for vehicles and not otherwise provided for
    • B60R16/02—Electric or fluid circuits specially adapted for vehicles and not otherwise provided for; Arrangement of elements of electric or fluid circuits specially adapted for vehicles and not otherwise provided for electric constitutive elements
    • B60R16/023—Electric or fluid circuits specially adapted for vehicles and not otherwise provided for; Arrangement of elements of electric or fluid circuits specially adapted for vehicles and not otherwise provided for electric constitutive elements for transmission of signals between vehicle parts or subsystems
    • B60R16/0239—Electronic boxes

Definitions

  • the invention relates to a power distribution unit for a mobile machine according to the preamble of patent claim 1, and a mobile machine with it according to patent claim 15.
  • PDUs Power Distribution Units
  • HV high-voltage voltages
  • 800V DC 800V DC
  • PDUs In addition to distributing electrical energy, PDUs often perform other functions, such as protecting the DC connections against overcurrent, switching off DC connections using high-voltage contactors, insulation monitoring and reporting of insulation faults, as well as communication and sensor technology tasks and the like.
  • the structure, range of functions and implementation of the PDUs for HV applications vary greatly.
  • a standard PDU is, for example, a PDU that is already available on the market, for example that of a predecessor of the mobile working machine. If, on the other hand, a custom-made PDU is selected, this entails a high level of engineering effort, which is associated with higher costs and a longer development time. This results in an unfavorable ratio of development and validation costs to the turnover that can be achieved with the machine.
  • the invention is based on the object of creating a power distribution unit for a mobile machine with electrified functions, which is designed to meet requirements with less effort, and to create a mobile machine that can be configured with less effort with regard to its electrified functions with regard to energy distribution .
  • a power distribution unit for a mobile working machine is used to distribute electrical energy from a voltage source of the working machine to its electrified functions, in particular drive, work, protection, protection, charging and/or energy storage functions.
  • the voltage source can be, for example, a battery or a DC charger coupled to a generator or the like.
  • the power distribution unit has a housing that is protected, in particular according to IP69 or IP6K9K, in which the electrical and/or electronic functions are assigned Functional assemblies are electrically contacted.
  • the functional assemblies are each part of a module. This is attached to the housing as one part, ie with little assembly and disassembly effort, and is contacted in the housing. This contacting establishes contact with the functional assembly.
  • a power distribution unit is created with function-specific functional assemblies that are easy to attach and contact because they are modular.
  • the power distribution unit can be configured more flexibly and with less effort for a specific working machine, which particularly affects the adaptation to the number, current carrying capacity, range of functions (e.g. load disconnectors) of the modules and the integration of additional functional assemblies.
  • inverters high-voltage batteries, on-board chargers, DC/DC converters, DC charging, all in different performance classes, as well as insulation monitoring devices (IMD) or communication and sensor units .
  • IMD insulation monitoring devices
  • the function of the power distribution unit is to connect it to the electrical energy source.
  • the following functions of the power distribution unit should be mentioned in particular: Connection of inverter, connection of high-voltage batteries, connection of on-board charger, connection of DC/DC converter, possibility of DC charging, all in different performance classes, and insulation monitor (Insulation Monitoring Device - IMD ) or communication and sensor units.
  • the following functional assemblies should be mentioned in particular: protection of current paths to reduce the cross-section of connected cables using fuses of various sizes and characteristics, capacitances to stabilize an electrical intermediate circuit in the housing, filter elements, for example EMC filters, contactors to switch off individual current paths, current measuring devices, voltage measuring devices, insulation measuring devices, Control units, such as charging controllers, conductive structures or current paths without additional functions.
  • the modules are detachably fastened in a non-destructive manner. Changing the modules, for example to adapt to a changed function of the working machine or for maintenance or repair, can thus be carried out even more easily.
  • the modules correspond to module slots on the housing side, in short slots to which the modules are attached and contacted. At least two, preferably more, in particular a number of places adapted to the range of functions of the work machine are provided.
  • At least one of the places is kept unoccupied, ie no module is arranged there.
  • future viability of the power distribution unit is ensured in a simple manner, since further modules for further functions can be subsequently added to the vacant place or places.
  • a module if a module is defective, it can be easily replaced with less downtime or no downtime at all.
  • the modules are the same and/or the places are the same. It is particularly advantageous for them to have a standardized design. Function-specific features of the modules and/or places may be an exception to this. In this way, a power distribution unit based on the needs of the working machine can be provided in a modular manner and with particularly little effort from modules and/or locations of the housing that are essentially the same or standardized. Under- or over-dimensioning is thus prevented with even less effort and the engineering effort is minimized.
  • An additional advantage is that an arrangement or sequence of the modules can be varied very easily through equality and/or standardization. It should be noted here, however, that due to the current carrying capacities certain arrangements/sequences of the modules are to be preferred when integrating them into the housing.
  • modules with or without a functional assembly, and/or the housing, in particular its locations, are each removed and tested for standardization.
  • attachment interfaces and/or contact interfaces of the modules in the housing and/or the places are the same and/or are standardized.
  • modules and/or the spaces have the same main dimensions as one another.
  • modules and spaces tailored to them can be provided that have a multiple of these main dimensions.
  • the main dimensions are in particular a width and height of the module and the corresponding width and height of its place or a mounting opening or a panel or front panel of the module or a cutout in the housing that is covered by the panel or front panel.
  • the cutout is dimensioned such that it is a mounting opening for the module. This enables very simple and quick assembly and disassembly of the module.
  • the modules each have a carrier on which the functional assembly is arranged and contacted by conductor tracks of the carrier.
  • the carrier consists in particular of a non-conductive material on which conductive structures for contacting the functional assembly are applied.
  • the conductive structures represent, for example, the current paths of the DC connections and can be located both on the located under and the top of the non-conductive material.
  • the carrier is designed as a printed circuit board or printed circuit board (PCB).
  • PCB printed circuit board
  • the carrier can be placed in the housing lying down, ie with one surface horizontal, or standing up, with a main surface vertical.
  • a particularly uncomplicated contacting of the modules in the housing, and thus of the functional assemblies, is implemented in a development that has at least one busbar in the housing.
  • a plus or ground rail is provided.
  • both are provided.
  • the modules are contacted and connected via an intermediate circuit, in particular a DC circuit.
  • the busbar or busbars can be arranged on the housing side or on the module side or distributed over these.
  • the at least one busbar extends along the locations continuously or, in particular in sections, from module to module, so that sections of the busbar are formed by the modules.
  • the busbar extends along one side of the housing, in particular in a straight line. This enables clear and simple contacting.
  • the module in the housing, and thus the functional assembly, in particular the busbar, is contacted via a spring or clamp mount or via screw connections.
  • the latter are based in particular on press-in elements with a thread.
  • the spring or clamp mount or the press-in elements and screw connections can be arranged on the module or, alternatively, on the sites.
  • the module preferably has one contact per busbar.
  • the seats are arranged in one or more rows next to and/or on top of one another.
  • the respective space has at least one cutout in one side of the housing and a space section in the housing to the rear of the cutout.
  • the cutouts preferably all have the same cross section, diameter, width and/or height.
  • the space sections are also preferably the same in terms of their volume, length, width and/or height.
  • the module preferably penetrates or grips the cutout.
  • a panel or front panel of the module covers and/or closes the cutout.
  • sections of unoccupied spaces are closed off by a plate, in particular a plate without a connector.
  • a sealant is preferably arranged between the plate and the side of the housing, via which the cutout is sealed, in particular according to an IP69 or IP6K9K standard that meets the requirements, in particular the high-quality IP69 or IP6K9K standard that is preferred for dirt-loaded outdoor applications.
  • an electrical interface of the functional assembly to the function is arranged on the front panel, in particular in the form of a plug or a screw plug or a cable gland or the like.
  • These "external" electrical interfaces are function-specific, i.e. they are usually different from one another, but are preferably standardized.
  • a mobile working machine has a power distribution unit that is configured in accordance with at least one aspect of the preceding description. It also has an electrical voltage source as the energy source, which is connected to the module of a functional assembly of the power distribution unit that is assigned to it. In addition, it has at least two functions to which power is to be distributed. These are drive, work, protection, fuse, and/or energy storage functions. These are also connected to the module of the functional assembly of the power distribution unit assigned to them.
  • the mobile work machine is, for example, a municipal vehicle, wheel loader, excavator, telehandler, handling loader for containers, or the like.
  • the design of the power distribution unit according to the invention and its use in the mobile machine solves the problems discussed above, which result from the small number of units and the high number of variants of mobile machines, or the “off-highway” mobility.
  • a mobile work machine is thus created which can be configured with less effort in terms of its electrified functions.
  • FIG. 1 shows two exemplary embodiments of a housing for a power distribution unit with three and five slots in a perspective view
  • FIG. 2 shows an exemplary embodiment of a module of the power distribution units according to FIG.
  • FIG. 3 shows an exemplary embodiment of a front panel with a plug of the module according to FIG. 3
  • FIG. 4 shows two exemplary embodiments of a housing for a power distribution unit with an electrical intermediate circuit, one with four and one with six slots, in a transparent plan view,
  • FIG. 5 shows an exemplary embodiment of a power distribution unit with the housing according to FIG. 4 with four spaces and with mounted modules with front panels
  • FIG. 6 three exemplary embodiments of modules equipped with functional assemblies in a plan view
  • FIG. 7 shows three exemplary embodiments of contacting modules in the intermediate circuit by means of screw connections
  • FIG. 8 shows an exemplary embodiment of contacting a module in the intermediate circuit by means of spring contacts.
  • FIG. 1 is a housing 2; 102 of a power distribution unit 1; 101 with spaces 4 provided for modules (these are shown, for example, in FIGS. 2, 6, 7, 8).
  • the modular design results in different lengths of the housing 2; 102 depending on the number of necessary places 4 in order to be able to accommodate different numbers of modules depending on the needs of the working machine.
  • FIG 1 on the left the housing 2 with four places 4 for modules and on the right the housing 102 with six places 4 for modules is shown as an example.
  • Each seat 4 has the same main dimensions of width B, height H and depth T.
  • each expression of a standardized module on any place 4 within the housing 2; 102 can be mounted.
  • the assembly of a module in the housing 2; 102 can be horizontal (lying) or vertical (standing).
  • the housing 2; 102 has at each seat 4 in its front side a cutout 5, which is rectangular in the exemplary embodiments shown. It is dimensioned in width B and height H in such a way that the module passes through it into the housing 2; 102 can be used.
  • FIG. 2 shows an exemplary embodiment of a standardized module 6, which can be inserted at positions 4 in the housing of all exemplary embodiments shown. It has a carrier 8 on which at least one area 10 for variable fitting with a function-specific functional module and at least one electrical interface 12 for contacting in the housing, in particular a DC intermediate circuit, is provided.
  • the module 6 has a plate or front plate 14 which is normal to the carrier 8. This is continuous or has a sealable area 16 for arranging an externally pointing electrical interface of the module, for example a plug, for contacting the electrified function.
  • the faceplate 14 and support 8 are for simplicity designed rectangular and planar, but can also have different shapes or cross-sections.
  • a challenge for the case 2; 102; 202; 302 represent the electrical interfaces of the individual modules 4 to the outside, to the functions, regardless of the exemplary embodiment. These are designed in accordance with the requirements for the degree of protection for the off-highway area, in particular according to the IP69 or IP6K9K standard. Nevertheless, the flexibility of the modular construction method must be maintained.
  • FIG. 3 shows this interaction of section 5 and front panel 14.
  • a front view with a section definition AA is shown on the left, the section along AA is shown in the middle, and a detail of section AA is shown on the right.
  • a seal 20 is arranged between the front panel 14 and the housing 2, so that the housing meets the IP69 or IP6K9K standard.
  • the front panel 14 is fastened to the housing 2 with screws 22 as possible fastening means, as a result of which the entire module 6 is mechanically fastened to the housing 2 .
  • the drilling pattern of the screws 22 around the section 4 and in the front panel 14 is the same for all sections 5 and front panels 14 .
  • Such identical or standardized mechanical fastening points between the module 6 and the housing 2 make it possible to arrange the modules 6 in all 4 places.
  • FIG. 4 shows two further exemplary embodiments of housings 202; 302 in a plan view.
  • the display is transparent and thus allows a glimpse into the interior.
  • two busbars 24, 26 of a DC high-voltage intermediate circuit (DC+, DC-) extend for electrical contacting and connection of the modules 6 in the housing 202; 302 continuous along its broadside.
  • the execution with such continuous busbars is not limited to these exemplary embodiments.
  • FIG. 5 shows an example of the front view of an integration of four modules 6 in the housing 202 according to FIG. 4 with four module slots 4, with the different functional assemblies of the modules 6 each having a different external electrical interface 18, i.e. a different plug. From left to right, the interfaces are a large two-pin connector, a small four-pin connector, and a small two-pin connector.
  • the right base plate 14 is continuous and has no interface. This position 4 is therefore not occupied by a module.
  • the respective electrical interface in the form of a plug connector or a cable gland, is preferably installed in a sealed manner in the front panel.
  • the front panel can be screwed and/or bonded to the housing, in particular glued or welded.
  • a non-destructively releasable connection is generally preferred, so that the advantages in terms of flexibility, replacement, maintenance, repair and the like of the modules come into play.
  • the front panel can be mechanically and/or cohesively attached to the carrier and the electrical interface can be mechanically and/or cohesively attached to the front panel.
  • FIG. 6 shows, by way of example, two individual modules 6 for the functions of an inverter (left) and the function of DC charging (DC charging) (middle).
  • Current paths 28, 30 applied to the carrier represent the electrical interfaces of the modules 6 to the busbars 24, 26.
  • the respective poles of the external electrical interfaces 18 are connected to the busbars 24, 26 via the current paths 28, 30 on the carriers 8 .
  • the left module 6 has a fuse 32 in the positive current path 28 and the module for implementing the DC charging function has DC contactors 34 (disconnecting devices) in both current paths 28, 30.
  • the modules 6 have the same width b and depth t.
  • FIG. 6 on the right shows an exemplary embodiment of a module 6, in which the two aforementioned modules and a module assigned to a voltage source are combined to form a module 6, which then has three times the width 3 ⁇ b. This module 6 also has the depth t.
  • the individual modules 6 in the housing 2; 102; 202; 302 In order to enable the core function of the power distribution unit 1, namely the distribution of the electrical energy to the functions that can be connected to the electrical interfaces 18, the individual modules 6 in the housing 2; 102; 202; 302 to be electrically connected to the DC intermediate circuit 24, 26.
  • the three modules 6 of three exemplary embodiments, in particular their current paths 28, 30, are connected to the busbars 24, 26.
  • the electrical interfaces 36 required for this in the housing can be realized, for example, by means of press-in elements with or without a thread or by screw connections.
  • the conductor rails 24, 26 are designed in sections 24', 26' from module 6 to module 6 and are connected to sections 24", 26" on the supports 8 of the modules 6 by means of press-in elements with a thread and a screw connection.
  • the conductor rails 24, 26 are implemented continuously, once on the upper side (central exemplary embodiment) and once on the lower side (right exemplary embodiment) of the carrier 8.
  • these electrical interfaces 36 are conceivable, for example, as plug-in connections with a clamping or clamping principle of action, as shown in FIG.
  • busbars 24, 26 can vary, in particular the row of the modules 6 (single-story, multi-story) and the installation position of the carrier 8 (standing, lying) deviating from that shown, for example meandering or the like, be designed.
  • the connection technology shown for the internal interfaces is of course not limited to what is shown.
  • the electrical interfaces in the housing preferably have at least one intermediate circuit current path.
  • additional discrete signals e.g. for controlling a contactor or signals from an HVIL (High Voltage Interlock) or communication signals (e.g. CAN) can be transferred to neighboring modules via the electrical interfaces in the housing.
  • HVIL High Voltage Interlock
  • communication signals e.g. CAN
  • the intermediate circuit current path can be contacted via busbars.
  • the busbars can run from girder to girder or across the entire width of the girder.
  • the supports can have a through-hole through which a screw is screwed into a threaded hole in the busbar.
  • a threaded fastener is secured to the support onto which the bus bar is bolted.
  • the discrete, HVIL, or communication signals can be passed through lengths of cable or connectors.
  • a power distribution unit for a mobile working machine for distributing electrical energy from a voltage source of the working machine to its electrified functions, in particular drive, work, protection, protection, charging and/or energy storage functions, the functional modules assigned to the functions being modular, are standardized and in particular detachably fastened and contacted on a carrier or in a housing of the power distribution unit. Also disclosed is a mobile working machine with it. Reference list:

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)
  • Connector Housings Or Holding Contact Members (AREA)

Abstract

Offenbart ist eine Stromverteilereinheit für eine mobile Arbeitsmaschine zur Verteilung elektrischer Energie einer Spannungsquelle der Arbeitsmaschine an deren elektrifizierte Funktionen, insbesondere Antriebs-, Arbeits-, Schutz-, Absicherungs-, Lade und/oder Energiespeicher-Funktionen, mit einem Gehäuse, in dem den Funktionen zugeordnete Funktionsbaugruppen elektrisch kontaktiert sind. Offenbart ist weiterhin eine mobile Arbeitsmaschine mit der Stromverteilereinheit.

Description

Stromverteilereinheit für eine mobile Arbeitsmaschine und Mobile Arbeitsmaschine mit der Stromverteilereinheit
Beschreibung
Die Erfindung betrifft eine Stromverteilereinheit für eine mobile Arbeitsmaschine gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 , sowie eine mobile Arbeitsmaschine damit gemäß Patentanspruch 15.
Stromverteilereinheiten, oder Power Distribution Units (PDUs), dienen der Verteilung von elektrischer Energie in Fahrzeugen. Im Falle von elektrisch angetriebenen Fahrzeugen handelt es sich hierbei auch um Hochvolt-Spannungen (HV). Diese gehen heutzutage bis 800V DC. Neben der Verteilung der elektrischen Energie übernehmen PDUs oft noch weitere Funktionen, wie beispielsweise eine Absicherung der DC- Anschlüsse gegen Überstrom, eine Abschaltung von DC-Anschlüssen mittels Hochvoltschütze, Isolationsüberwachung und Meldung von Isolationsfehlem, sowie Aufgaben der Kommunikation und der Sensorik und dergleichen. Je nach Anwendung ist der Aufbau, der Funktionsumfang und die Realisierung der PDUs für HV- Anwendungen sehr unterschiedlich.
Im Automotive-Bereich ist in den letzten Jahren zunehmend der Trend zur verstärkten Integration verschiedener Funktionen in eine Subsystembaugruppe erkennbar. Hier ist auch die PDU eingeschlossen. Stellvertretend für diese fortschreitende Integration sei die Entwicklung des Nissan Leaf von seiner ersten Generation 2010 hin zur Generation von 2017 genannt. Wechselrichter, Elektromotor, Getriebe und auch PDU sind dabei zu einer kompakten Einheit integriert.
Diese Steigerung der Integration bietet sich im Automotive- oder Kfz-Bereich an, da so die Anzahl an Steckverbindungen, die Menge an benötigten Kabeln, der Montageaufwand und der vom PDU okkupierte Bauraum reduziert werden, was einen Preisvorteil bietet und eine kompaktere Ausführung ermöglicht. Hohe Stückzahlen im Kfz-Bereich rechtfertigen den für solch hochintegrierte Lösungen gesteigerten Entwicklungsaufwand. Im Falle mobiler Arbeitsmaschinen oder im Off-Highway-Bereich dagegen sind die erzielbaren Stückzahlen je Fahrzeug deutlich geringer und es ist meist eine höhere Variantenvielfalt gefordert. So unterscheiden sich die Anzahl von benötigten Antrieben und die Leistung der Antriebe von Anwendung zu Anwendung und von Maschinengröße zu Maschinengröße sehr stark. Wird dann auf günstige Standard-PDUs zurückgegriffen, sind diese entweder über- oder unterdimensioniert für den konkreten Anwendungsfall. Als Standard-PDU ist beispielsweise eine bereits am Markt erhältliche PDU, beispielsweise die eines Vorgängers der mobilen Arbeitsmaschine, zu verstehen. Wird hingegen eine Sonderanfertigung der PDU gewählt, bringt dies einen hohen Aufwand für Engineering, damit einhergehend höhere Kosten und eine längere Entwicklungszeit mit sich. Dadurch entsteht ein ungünstiges Verhältnis von Entwicklungs- und Absicherungskosten zum mit der Maschine erzielbaren Umsatz.
Dem gegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zu Grunde, eine Stromverteilereinheit für eine mobile Arbeitsmaschine mit elektrifizierten Funktionen zu schaffen, die mit geringerem Aufwand bedarfsgerecht ausgestaltet ist, und eine mobile Arbeitsmaschine zu schaffen, die bezüglich ihrer elektrifizierten Funktionen hinsichtlich der Energieverteilung mit weniger Aufwand konfigurierbar ist.
Diese Aufgaben werden gelöst durch eine Stromverteilereinheit mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 und eine mobile Arbeitsmaschine mit den Merkmalen des Patentanspruchs 15.
Vorteilhafte Weiterbildungen der Stromverteilereinheit sind in den Patentansprüchen 2 bis 14 beschrieben.
Eine Stromverteilereinheit für eine mobile Arbeitsmaschine dient der Verteilung elektrischer Energie einer Spannungsquelle der Arbeitsmaschine an deren elektrifizierte Funktionen, insbesondere Antriebs-, Arbeits-, Schutz-, Absicherungs-, Lade- und/oder Energiespeicher-Funktionen. Die Spannungsquelle kann beispielsweise eine Batterie oder ein mit einem Generator gekoppelter DC-Charger oder dergleichen sein. Die Stromverteilereinheit hat ein, insbesondere nach IP69 oder IP6K9K geschütztes, Gehäuse, in dem den Funktionen zugeordnete elektrische und/oder elektronische Funktionsbaugruppen elektrisch kontaktiert sind. Erfindungsgemäß sind die Funktionsbaugruppen jeweils Teil eines Moduls. Dieses ist als ein Teil, also mit wenige Montage und Demontageaufwand gehäuseseitig befestigt und im Gehäuse kontaktiert. Durch diese Kontaktierung erfolgt die Kontaktierung der Funktionsbaugruppe.
Durch die modulare Bauweise ist eine Stromverteilereinheit mit einfach, weil modulartig, zu befestigenden und zu kontaktierenden, funktionsspezifischen Funktionsbaugruppen geschaffen. Die Stromverteilereinheit kann dadurch flexibler und mit geringerem Aufwand für eine konkrete Arbeitsmaschine bedarfsgerecht konfiguriert werden, was insbesondere die Anpassung an Anzahl, Strombelastbarkeit, Funktionsumfang (z.B. Lasttrenneinrichtungen) der Module und die Integration von zusätzlichen Funktionsbaugruppen betrifft.
Als Funktionen der Arbeitsmaschine sind insbesondere zu nennen: Wechselrichter, Hochvolt-Batterien, On-Board-Charger, DC/DC-Wandler, DC-Charging, alle in verschiedenen Leistungsklassen, sowie Isolationswächter (Insulation Monitoring Device - IMD) oder Kommunikations- und Sensoreinheiten.
Die Funktion der Stromverteilereinheit ist, diese mit der elektrischen Energiequelle zu verbinden. Als Funktionen der Stromverteilereinheit sind also insbesondere zu nennen: Anschluss Wechselrichter, Anschluss Hochvolt-Batterien, Anschluss On-Board- Charger, Anschluss DC/DC-Wandler, Möglichkeit DC-Charging, alle in verschiedenen Leistungsklassen, und Isolationswächter (Insulation Monitoring Device - IMD) oder Kommunikations- und Sensoreinheiten.
Als Funktionsbaugruppen sind insbesondere zu nennen: Absicherungen von Strompfaden zur Querschnittsreduzierung angeschlossener Kabel durch Schmelzsicherungen in verschiedenen Größen und Charakteristiken, Kapazitäten zur Stabilisierung eines elektrischen Zwischenkreises im Gehäuse, Filterelemente, beispielsweise EMV Filter, Schütze zum Abschalten von einzelnen Strompfaden, Strommesseinrichtungen, Spannungsmesseinrichtungen, Isolationsmessgeräte, Steuereinheiten, beispielsweise Ladecontroller, leitfähige Strukturen oder Strompfade ohne zusätzliche Funktion. In einer Weiterbildung sind die Module zerstörungsfrei lösbar befestigt. So kann ein Wechsel der Module, beispielsweise zur Anpassung an eine geänderte Funktion der Arbeitsmaschine oder zur Wartung oder Reparatur, noch einfacher erfolgen.
In einer Weiterbildung sind Funktionsbaugruppen häufig in Kombination auftretender Funktionen zu einem der Module zusammengefasst, wodurch eine Montage oder ein Wechseln der zusammengefassten Funktionsbaugruppen vereinfacht und beschleunigt ist.
Den Modulen entsprechen gehäuseseitige Modulplätze, kurz Plätze, an denen die Module befestigt und kontaktiert sind. Dabei sind wenigstens zwei, vorzugsweise mehr, insbesondere eine an den Funktionsumfang der Arbeitsmaschine angepasste Anzahl von Plätzen vorgesehen.
In einer Weiterbildung ist wenigstens einer der Plätze unbesetzt vorgehalten, es ist also dort kein Modul angeordnet. So ist auf einfache Weise eine Zukunftsfähigkeit der Stromverteilereinheit gewährleistet, da an dem oder den vakanten Plätzen nachträglich weitere Module für weitere Funktionen hinzugefügt werden können. Außerdem kann bei defektem Modul dieses mit kürzerem oder gar keinem Stillstand unkompliziert ersetzt werden. Weiterhin ist auch denkbar eine Upgrade-Funktionalität durch den Tausch von Modulen zu ermöglichen, was im Lebenszyklus eines Fahrzeugs beispielsweise ein Retrofit darstellt.
In einer Weiterbildung sind die Module einander gleich und/oder die Plätze. Besonders vorteilhaft sind sie standardisiert ausgeführt. Davon ausgenommen können notwendig funktionsspezifische Merkmale der Module und/oder Plätze sein. So kann noch einfacher eine am Bedarf der Arbeitsmaschine orientierte Stromverteilereinheit aus maßgeblich gleichen oder standardisierten Modulen und/oder Plätzen des Gehäuses modular und mit besonders wenig Aufwand bereitgestellt werden. Eine Unter- oder Überdimensionierung ist so mit noch geringerem Aufwand verhindert und Aufwände im Engineering sind minimiert. Ein zusätzlicher Vorteil ist, dass durch Gleichheit und/oder Standardisierung eine Anordnung oder Reihenfolge der Module sehr leicht variiert werden kann. Zu beachten ist hier jedoch, dass aufgrund der Strombelastbarkeiten bestimmte Anordnungen/Reihenfolgen der Module bei der Integration in das Gehäuse zu bevorzugen sind.
Der einleitend geschilderte nachteilige Effekt geringer Stückzahlen der Arbeitsmaschine entfällt somit. Der Vorteil hoher Stückzahlen kann so auf Modulebene aber auch Gehäuseebene ausgenutzt werden.
Verstärkt werden diese Vorteile, wenn in einer Weiterbildung die Module, mit oder ohne Funktionsbaugruppe, und/oder das Gehäuse, insbesondere dessen Plätze, zur Standardisierung jeweils abgenommen und getestet sind.
Verstärkt werden diese Vorteile, wenn in einer Weiterbildung Befestigungsschnittstellen und/oder Kontaktschnittstellen der Module im Gehäuse und/oder der Plätze gleich sind, und/oder standardisiert sind.
Verstärkt werden diese Vorteile, wenn in einer Weiterbildung die Module zueinander und/oder die Plätze zueinander gleiche Hauptmaße haben.
Ergänzend können Module, und darauf abgestimmt Plätze, vorgesehen sein, die ein Vielfaches dieser Hauptmaße aufweisen. Die Hauptmaße sind insbesondere eine Breite und Höhe des Moduls und die darauf abgestimmte Breite und Höhe seines Platzes oder einer Montageöffnung oder einer Platte oder Frontplatte des Moduls oder eines Ausschnitts im Gehäuse, der von der Platte oder Frontplatte abgedeckt ist.
Insbesondere ist der Ausschnitt so bemessen, dass er eine Montageöffnung für das Modul ist. So ist eine sehr einfache und schnelle Montage und Demontage des Moduls möglich.
Einfach umgesetzt ist die Gleichheit und/oder Standardisierung mit einer Weiterbildung, in der die Module je einen Träger haben, an dem die Funktionsbaugruppe angeordnet und von Leiterbahnen des Trägers kontaktiert ist. Der Träger besteht insbesondere aus einem nichtleitfähigem Werkstoff, worauf leitfähige Strukturen zur Kontaktierung der Funktionsbaugruppe aufgebracht sind. Die leitfähigen Strukturen stellen so beispielsweise die Strompfade der DC-Anschlüsse dar und können sich sowohl auf der Unter- als auch der Oberseite des nichtleitfähigen Werkstoffs befinden. Insbesondere ist der Träger als Leiterkarte oder Printed Circuit Board (PCB) ausgestaltet. Die Verwendung einer davon abweichenden Technologie, wie beispielsweise eine einfache Kunststoffplatte mit Strompfaden ist natürlich möglich. Der Träger kann liegend, also mit einer Fläche horizontal, oder stehend, mit einer Hauptfläche vertikal, in das Gehäuse eingesetzt sein.
Eine besonders wenig aufwändige Kontaktierung der Module im Gehäuse, und damit der Funktionsbaugruppen, ist in einer Weiterbildung realisiert, die wenigstens eine Stromschiene im Gehäuse aufweist. Insbesondere ist eine Plus- oder eine Masseschiene vorgesehen. Vorzugsweise sind beide vorgesehen. Auf diese Weise sind die Module über einen, insbesondere DC-, Zwischenkreis kontaktiert und verbunden.
Die Stromschiene oder Stromschienen kann/können gehäuseseitig oder modulseitig oder auf diese verteilt angeordnet sein.
In einer Weiterbildung erstreckt sich die wenigstens eine Stromschiene entlang der Plätze durchgängig oder, insbesondere gestückelt, von Modul zu Modul, sodass Abschnitte der Stromschiene von den Modulen gebildet sind.
In einer Weiterbildung erstreckt sich die Stromschiene entlang einer Seite des Gehäuses, insbesondere gerade. So ist eine übersichtliche und einfache Kontaktierung möglich.
Die Kontaktierung des Moduls im Gehäuse, und damit der Funktionsbaugruppe, insbesondere von der Stromschiene, erfolgt in einer Weiterbildung über eine Federoder Klemmaufnahme oder über Verschraubungen. Letztgenannte basieren insbesondere auf Einpresselementen mit Gewinde. Die Feder- oder Klemmaufnahme oder die Einpresselemente und Verschraubungen können am Modul oder alternativ dazu an den Plätzen angeordnet sein.
Vorzugsweise hat das Modul je einen Kontakt pro Stromschiene. In einer Weiterbildung sind die Plätze in einer oder in mehreren Reihen neben- und/oder übereinander angeordnet.
Der jeweilige Platz weist in einer Weiterbildung zumindest einen Ausschnitt in einer Seite des Gehäuses und einen Raumabschnitt im Gehäuse rückwärtig des Ausschnitts auf. Die Ausschnitte weisen bevorzugt alle den gleichen Querschnitt, Durchmesser, die gleiche Breite und/oder Höhe auf. Auch die Raumabschnitte sind bezüglich ihres Volumens, ihrer Länge, Breite und/oder Höhe vorzugsweise gleich.
Vorzugsweise durchsetzt oder -greift das Modul den Ausschnitt.
In einer Weiterbildung deckt eine Platte oder Frontplatte des Moduls den Ausschnitt ab und/oder verschließt ihn.
Ausschnitte unbesetzter Plätze sind in einer Weiterbildung von einer Platte, insbesondere einer steckerlosen Platte, verschlossen.
Vorzugsweise ist zwischen der Platte und der Seite des Gehäuses ein Dichtmittel angeordnet, über das der Ausschnitt abgedichtet ist, insbesondere nach einem den Anforderungen entsprechenden, insbesondere dem hochwertigen, für schmutzbelastete Außeneinsätze bevorzugten IP69 oder IP6K9K Standard.
In einer Weiterbildung ist an der Frontplatte eine elektrische Schnittstelle der Funktionsbaugruppe hin zur Funktion angeordnet, insbesondere in Form eines Steckers oder eines Schraubsteckers oder einer Kabelverschraubung oder dergleichen. Diese „äußeren“ elektrischen Schnittstellen sind funktionsspezifisch, also in der Regel einander ungleich, jedoch vorzugsweise standardisiert.
Eine mobile Arbeitsmaschine hat eine Stromverteilereinheit, die gemäß wenigstens einem Aspekt der vorhergehenden Beschreibung ausgestaltet ist. Des Weiteren hat sie eine elektrische Spannungsquelle als Energiequelle, die an das Modul einer ihr zugeordneten Funktionsbaugruppe der Stromverteilereinheit angeschlossen ist. Zudem hat sie wenigstens zwei Funktionen, an die Energie zu verteilen ist. Diese sind Antriebs- , Arbeits-, Schutz-, Absicherung, und/oder Energiespeicher-Funktionen. Diese sind ebenso an das Modul der ihnen zugeordneten Funktionsbaugruppe der Stromverteilereinheit angeschlossen.
Die mobile Arbeitsmaschine ist beispielsweise ein Kommunalfahrzeug, Radlader, Bagger, Teleskoplader, Umschlagslader für Container, oder dergleichen.
Die erfindungsgemäße Ausführung der Stromverteilereinheit und deren Verwendung in der mobilen Arbeitsmaschine löst die eingangs besprochenen Probleme, die sich aus den geringen Stückzahlen und der hohen Variantenvielfalt mobiler Arbeitsmaschinen, bzw. der „Off-Highway“ -Mobilität, ergeben. So ist eine mobile Arbeitsmaschine geschaffen, die bezüglich ihrer elektrifizierten Funktionen mit weniger Aufwand konfigurierbar ist.
Abgesehen von genannten Arbeitsmaschinen, bzw. der „Off-Highway“ -Mobilität, sind weitere Verwendungen der Erfindung denkbar. Hier stehen vor allem Fahrzeuge im Fokus, die in geringen Stückzahlen hergestellt werden, und auch ein hohes Maß an Flexibilität fordern.
Im Folgenden werden Ausführungsbeispiele einer erfindungsgemäßen Stromverteilereinheit für eine mobile Arbeitsmaschine, sowie eine mobile Arbeitsmaschine damit, anhand von Figuren näher erläutert. Es zeigen:
Figur 1 zwei Ausführungsbeispiele eines Gehäuses einer Stromverteilereinheit mit drei und mit fünf Plätzen in perspektivischer Ansicht,
Figur 2 ein Ausführungsbeispiel eines Moduls der Stromverteilereinheiten gemäß Figur
1 in perspektivischer Ansicht,
Figur 3 ein Ausführungsbeispiel einer Frontplatte mit Stecker des Moduls gemäß Figur
2 in einer Vorder-, einer Schnitt- und einer Detailansicht,
Figur 4 zwei Ausführungsbeispiele eines Gehäuses einer Stromverteilereinheit mit elektrischem Zwischenkreis mit einmal vier und einmal sechs Plätzen, in transparenter Draufsicht,
Figur 5 ein Ausführungsbeispiel einer Stromverteilereinheit mit dem Gehäuse gemäß Figur 4 mit vier Plätzen, und mit montierten Modulen mit Frontplatten, Figur 6 drei Ausführungsbeispiele von mit Funktionsbaugruppen bestückten Modulen in einer Draufsicht,
Figur 7 drei Ausführungsbeispiele von Kontaktierungen von Modulen im Zwischenkreis mittels Verschraubungen, und
Figur 8 ein Ausführungsbeispiel einer Kontaktierung eines Moduls im Zwischenkreis mittels Federkontaktierung.
Gemäß Figur 1 ist ein Gehäuse 2; 102 einer Stromverteilereinheit 1 ; 101 mit für Module (diese sind dargestellt beispielsweise Figuren 2, 6, 7, 8) vorgesehenen Plätzen 4 realisiert. Die modulare Bauweise resultiert dabei in verschiedenen Längen des Gehäuses 2; 102 in Abhängigkeit der Anzahl der notwenigen Plätze 4, um unterschiedliche Anzahlen von Modulen in Abhängigkeit des Bedarfs der Arbeitsmaschine unterbringen zu können. In Figur 1 links ist beispielhaft das Gehäuse 2 mit vier Plätzen 4 für Module und rechts das Gehäuse 102 mit sechs Plätzen 4 für Module gezeigt. Dabei weist jeder Platz 4 die gleichen Hauptmaße Breite B, Höhe H und Tiefe T auf. Somit kann jede Ausprägung eines standardisierten Moduls auf einen beliebigen Platz 4 innerhalb des Gehäuses 2; 102 montiert werden. Die Montage eines Moduls im Gehäuse 2; 102 kann sowohl horizontal (liegend) als auch vertikal (stehend) erfolgen. Das Gehäuse 2; 102 weist an jedem Platz 4 in seiner Frontseite einen Ausschnitt 5 auf, der in den gezeigten Ausführungsbeispielen jeweils rechteckig ausgebildet ist. Er ist derart in Breite B und Höhe H bemessen, dass das Modul durch ihn hindurch ins Gehäuse 2; 102 einsetzbar ist.
Figur 2 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines standardisierten Moduls 6, das in die Gehäuse aller gezeigten Ausführungsbeispiele an den Plätzen 4 einsetzbar ist. Es hat einen Träger 8, auf dem zumindest ein Bereich 10 zur variablen Bestückung mit einer funktionsspezifischen Funktionsbaugruppe und wenigstens eine elektrische Schnittstelle 12 zur Kontaktierung im Gehäuse, insbesondere eines DC- Zwischenkreises, vorgesehen sind. Frontseitig hat das Modul 6 eine normal zum Träger 8 angestellte Platte oder Frontplatte 14. Diese ist durchgängig oder hat einen abdichtbaren Bereich 16 zur Anordnung einer nach extern weisenden elektrischen Schnittstelle des Moduls, beispielsweise eines Steckers, zur Kontaktierung der elektrifizierten Funktion. Die Frontplatte 14 und der Träger 8 sind der Einfachheit halber rechteckig und planar ausgestaltet, können aber auch davon abweichende Formen oder Querschnitte aufweisen.
Eine Herausforderung für das Gehäuse 2; 102; 202; 302 stellen unabhängig vom Ausführungsbeispiel die elektrischen Schnittstellen der einzelnen Module 4 nach außen, hin zu den Funktionen dar. Diese sind gemäß den Anforderungen an die Schutzart für den Off-Highway-Bereich ausgestaltet, insbesondere nach dem Standard IP69 oder IP6K9K. Dennoch ist die Flexibilität der modularen Baukastenbauweise aufrechtzuerhalten.
Eine Lösung hierfür ist die Verwendung von standardisierter Ausschnitte 5 im jeweiligen Gehäuse 2; 102; 202; 302, mit den bereits genannten gleichen Hauptmaßen B und H. Diese 5 sind dann durch die jeweiligen darauf abgestimmten, ebenfalls standardisierten Frontplatten 14 der Module 6 verschlossen. Die Ausschnitte 5 sind dabei für jeden Platz 4 identisch.
Figur 3 zeigt dieses Zusammenwirken von Ausschnitt 5 und Frontplatte 14. Dabei ist in Figur 3 links eine Frontansicht mit einer Schnittdefinition A-A, mittig der entlang A-A geführte Schnitt und rechts ein Detail des Schnitts A-A dargestellt. Zwischen der Frontplatte 14 und dem Gehäuse 2 ist eine Dichtung 20 angeordnet, sodass das Gehäuse den IP69 oder IP6K9K Standard erfüllt. Die Frontplatte 14 ist mit Schrauben 22 als mögliches Befestigungsmittel am Gehäuse 2 befestigt, wodurch das gesamte Modul 6 am Gehäuse 2 mechanisch befestigt ist. Das Bohrbild der Schrauben 22 um den Ausschnitt 4 herum und in der Frontplatte 14 ist dabei für alle Ausschnitte 5 und Frontplatten 14 gleich. Solch gleiche oder standardisierte, mechanische Befestigungsstellen zwischen Modul 6 und Gehäuse 2 machen die Anordnung der Module 6 an allen Plätzen 4 möglich.
Figur 4 zeigt zwei weitere Ausführungsbeispiele von Gehäusen 202; 302 in einer Draufsicht. Die Darstellung ist transparent und gewährt so einen Einblick ins Innere. Dabei erstrecken sich zwei Stromschienen 24, 26 eines DC-Hochvolt-Zwischenkreises (DC+, DC-) zur elektrischen Kontaktierung und Verbindung der Module 6 im Gehäuse 202; 302 durchgängig entlang von dessen Breitseite. Die Ausführung mit derartig durchgängigen Stromschienen ist dabei nicht auf diese Ausführungsbeispiele beschränkt.
Figur 5 zeigt beispielhaft die Frontalansicht einer Integration von vier Modulen 6 in dem Gehäuse 202 gemäß Figur 4 mit vier Modulplätzen 4, wobei aufgrund der jeweils unterschiedlichen Funktionsbaugruppe der Module 6 diese jeweils eine andere externe elektrische Schnittstelle 18, also einen anderen Stecker aufweisen. Von links nach rechts sind die Schnittstellen ein großer zweipoliger, ein kleiner vierpoliger, ein kleiner zweipoliger Stecker. Die rechte Grundplatte 14 ist durchgängig und hat keine Schnittstelle. Dieser Platz 4 ist somit nicht mit einem Modul besetzt.
Die jeweilige elektrische Schnittstelle, in Form eines Steckverbinders oder einer Kabelverschraubung, ist vorzugsweise gedichtet in der Frontplatte verbaut.
Die Frontplatte kann mit dem Gehäuse verschraubt und/oder stoffschlüssig verbunden, insbesondere verklebt oder verschweißt sein. Bevorzugt wird in der Regel eine zerstörungsfrei lösbare Verbindung, sodass die Vorteile bezüglich Flexibilität, Austausch, Wartung, Reparatur und dergleichen der Module zum Tragen kommen.
Die Frontplatte kann mechanisch und/oder stoffschlüssig an dem Träger und die elektrische Schnittstelle kann mechanisch und/oder stoffschlüssig an der Frontplatte befestigt sein.
Figur 6 zeigt beispielhaft zwei einzelne Module 6 für die Funktionen eines Wechselrichters (links) und der Funktion des DC-Ladens (DC-Charging) (mittig). Dabei stellen auf dem Träger aufgebrachte Strompfade 28, 30 die elektrischen Schnittstellen der Module 6 zu den Stromschienen 24, 26 dar. Über die Strompfade 28, 30 auf den Trägern 8 sind die jeweiligen Pole der externen elektrischen Schnittstellen 18 mit den Stromschienen 24, 26 verbunden. Als besonderes Merkmal verfügt das linke Modul 6 über eine Sicherung 32 im positiven Strompfad 28 und das Modul zur Realisierung der Funktion des DC-Ladens über DC-Schütze 34 (Trennvorrichtungen) in beiden Strompfaden 28, 30. Die Module 6 haben die gleiche Breite b und Tiefe t. Figur 6 rechts zeigt ein Ausführungsbeispiel eines Moduls 6, bei dem die beiden vorgenannten Module und ein einer Spannungsquelle zugeordnete Modul zu einem Modul 6, mit dann dreifacher Breite 3 x b, zusammengefasst sind. Auch dieses Modul 6 hat die Tiefe t.
Um die Kernfunktion der Stromverteilereinheit 1 zu ermöglichen, nämlich die Verteilung der elektrischen Energie auf die an die elektrischen Schnittstellen 18 anschließbaren Funktionen, ist es notwendig die einzelnen Module 6 im Gehäuse 2; 102; 202; 302 mit dem DC-Zwischenkreis 24, 26 elektrisch zu verbinden.
Hierzu sind gemäß Figur ? die jeweils drei Module 6 dreier Ausführungsbeispiele, insbesondere deren Strompfade 28, 30, mit den Stromschienen 24, 26 verbunden. Die dazu notwendigen elektrischen Schnittstellen 36 im Gehäuse können beispielsweise mittels Einpresselementen mit oder ohne Gewinde oder durch Verschraubungen realisiert sein.
In Figur 7 links sind die Stromschienen 24, 26 gestückelt mit Abschnitten 24‘, 26' von Modul 6 zu Modul 6 ausgeführt und mit Abschnitten 24“, 26“ auf den Trägem 8 der Module 6 jeweils mittels Einpresselementen mit Gewinde und einer Verschraubung verbunden.
In den Ausführungsbeispielen gemäß Figur 7 mittig und rechts hingegen sind die Stromschienen 24, 26 durchgängig, einmal auf der Oberseite (mittiges Ausführungsbeispiel) und einmal auf der Unterseite (rechtes Ausführungsbeispiel) der Träger 8 realisiert.
Alternativ oder ergänzend sind diese elektrischen Schnittstellen 36 beispielsweise als Steckverbindungen mit klemmendem oder klammerndem Wirkprinzip denkbar, was Figur 8 zeigt, wobei der Träger 8 mit seinen Strompfaden 28, 30 in jeweils eine einsprechende Klammeraufnahme der Schnittstelle 36 eingeschoben wird.
Darüber hinaus können die Anordnung oder der Verlauf der Stromschienen 24, 26 variabel an insbesondere die Reihigkeit der Module 6 (einstöckig, mehrstöckig) und die Einbaulage der Träger 8 (stehend, liegend) vom gezeigten abweichend, beispielsweise mäandernd oder dergleichen, gestaltet sein. Auch die gezeigte Verbindungstechnik der internen Schnittstellen ist natürlich nicht auf das gezeigte beschränkt.
Vorzugsweise weisen die elektrischen Schnittstellen im Gehäuse wenigstens einen Zwischenkreisstrompfad auf.
Über die elektrischen Schnittstellen im Gehäuse können in einer Weiterbildung ergänzend diskrete Signale z.B. zur Ansteuerung eines Schützes oder Signale eines HVILs (High Voltage Interlock) oder Kommunikationssignale (z.B. CAN) an benachbarte Module übergeben werden.
Eine Kontaktierung der Zwischenkreisstrompfad ist über Stromschienen realisierbar.
Die Stromschienen können von Träger zu Träger oder über die gesamte Breite der Träger verlaufen.
Die Träger können eine Durchgangsausnehmung aufweisen, durch die eine Schraube in eine Gewindebohrung der Stromschiene geschraubt ist.
Alternativ ist ein Befestigungselement mit Gewinde auf dem Träger befestigt, auf den die Stromschiene geschraubt wird.
Die diskreten-, HVIL- oder Kommunikationssignale können über Kabelstücke oder Steckverbinder weitergegeben werden.
Offenbart ist eine Stromverteilereinheit für eine mobile Arbeitsmaschine zur Verteilung elektrischer Energie einer Spannungsquelle der Arbeitsmaschine an deren elektrifizierte Funktionen, insbesondere Antriebs-, Arbeits-, Schutz-, Absicherungs-, Lade- und/oder Energiespeicher-Funktionen, deren den Funktionen zugeordneten Funktionsbaugruppen modular, standardisiert und insbesondere lösbar auf einem Träger oder in einem Gehäuse der Stromverteilereinheit befestigt und kontaktiert sind. Offenbart ist zudem eine mobile Arbeitsmaschine damit. Bezugszeichenliste:
1 Stromverteilereinheit
2; 102; 202; 302 Gehäuse
4 Platz
5 Ausschnitt
6 Modul
8 Träger
10 Bereich Funktionsbaugruppe
12 elektrische Schnittstelle intern
14 Platte
16 Bereich Schnittstelle extern
18 Schnittstelle extern
20 Dichtung
22 Befestigungsmittel Modul/Gehäuse
24 Stromschiene Plus
24' Stromschienenabschnitt Plus
24“ Strom pfad Plus
26 Stromschiene Masse
26‘ Stromschienenabschnitt Masse
26“ Strom pfad Masse
28 Strom pfad Plus
30 Strom pfad Masse
32 Sicherung
34 Schütz/T rennvorrichtung
36 elektrische Schnittstelle

Claims

Patentansprüche
1 . Stromverteilereinheit für eine mobile Arbeitsmaschine zur Verteilung elektrischer Energie einer Spannungsquelle der Arbeitsmaschine an deren elektrifizierte Funktionen, insbesondere Antriebs-, Arbeits-, Schutz-, Absicherungs-, Lade- und/oder Energiespeicher-Funktionen, mit einem Gehäuse (2; 102; 202; 302), in dem den Funktionen zugeordnete Funktionsbaugruppen (28, 30, 32, 34) elektrisch kontaktiert sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Funktionsbaugruppen (28, 30, 32, 34) jeweils Teil eines Moduls (6) sind, das gehäuseseitig befestigt (22) und im Gehäuse (2; 102; 202; 302) kontaktiert (36) ist.
2. Stromverteilereinheit nach Anspruch 1 mit gehäuseseitigen Plätzen (4), an denen die Module (6) befestigt (22) und kontaktiert (36) sind.
3. Stromverteilereinheit nach Anspruch 2, wobei wenigstens einer der Plätze (4) unbesetzt vorgehalten ist.
4. Stromverteilereinheit zumindest nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Module (6) einander und/oder die Plätze (4) einander gleich sind und/oder standardisiert sind, insbesondere abgesehen von funktionsspezifischen Merkmalen.
5. Stromverteilereinheit zumindest nach Anspruch 1 oder 2, wobei Befestigungsschnittstellen (22) und/oder Kontaktschnittstellen (36) der Module (6) untereinander und/oder der Plätze (4) untereinander gleich sind, und/oder standardisiert sind, insbesondere abgesehen von funktionsspezifischen Merkmalen.
6. Stromverteilereinheit zumindest nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Module (6) zueinander und/oder die Plätze (4) zueinander gleiche Hauptmaße (h, b, t, H, B, T) haben.
7. Stromverteilereinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Module (6) je einen Träger (8) haben, an dem die Funktionsbaugruppe (28, 30, 32, 34) angeordnet und/oder von Leiterbahnen oder Strompfaden (28, 30) kontaktiert ist. Stromverteilereinheit nach Anspruch 7, wobei der Träger (8) als Printed Circuit Board ausgestaltet ist. Stromverteilereinheit nach einem mit wenigstens einer Stromschiene (24, 26; 24‘, 26‘), insbesondere einer Plus- (DC+) oder Masseschiene (DC-), von der die Module (6) im Gehäuse (2; 102; 202; 302) kontaktiert sind. Stromverteilereinheit zumindest nach Anspruch 2 und 9, wobei sich die wenigstens eine Stromschiene entlang der Plätze (4) durchgängig erstreckt (24, 26), oder wobei sich die wenigstens eine Stromschiene von Platz (4) zu Platz (4) mit Abschnitten (24‘, 26‘) erstreckt, die über Strompfade (24“, 26“) der Module (6) verbunden sind. Stromverteilereinheit nach Anspruch 9 oder 10, wobei die Module (6) über eine Feder- oder Klemmaufnahme (36) oder über Verschraubungen (36) mit der wenigstens einen Stromschiene (24, 26; 24' , 26‘) elektrisch verbunden sind. Stromverteilereinheit zumindest nach Anspruch 2, wobei die Plätze (4) zumindest jeweils einen Ausschnitt (5) in einer Seite des Gehäuses (2; 102; 202; 302) und einen Raumabschnitt im Gehäuse (2; 102; 202; 302), rückwärtig des Ausschnitts (5) aufweisen. Stromverteilereinheit nach 12, wobei das jeweilige Modul (6) den Ausschnitt (5) durchsetzt und eine Frontplatte (14) hat, von der der Ausschnitt (5) abgedeckt ist. Stromverteilereinheit nach 13, wobei an der Frontplatte (14) eine elektrische Schnittstelle (16, 18) der Funktionsbaugruppe (28, 30, 32, 34) hin zur Funktion angeordnet ist. Mobile Arbeitsmaschine mit einer Stromverteilereinheit (1 ), die gemäß wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche ausgestaltet ist, und mit einer Spannungsquelle als Energiequellenfunktion, die an das Modul (6) einer ihr zugeordneten Funktionsbaugruppe der Stromverteilereinheit (1) angeschlossen ist, und mit wenigstens zwei elektrifizierten Antriebs-, Arbeits-, Schutz-, Absicherungs-, Lade- und/oder Energiespeicher-Funktionen, die an das Modul (6) 17 einer ihnen jeweils zugeordneten Funktionsbaugruppe der Stromverteilereinheit (1 ) angeschlossen sind.
PCT/EP2021/061226 2020-08-10 2021-04-29 Stromverteilereinheit für eine mobile arbeitsmaschine und mobile arbeitsmaschine mit der stromverteilereinheit WO2022033733A1 (de)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102020210108.6A DE102020210108A1 (de) 2020-08-10 2020-08-10 Stromverteilereinheit für eine mobile Arbeitsmaschine und Mobile Arbeitsmaschine mit der Stromverteilereinheit
DE102020210108.6 2020-08-10

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2022033733A1 true WO2022033733A1 (de) 2022-02-17

Family

ID=75769585

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/EP2021/061226 WO2022033733A1 (de) 2020-08-10 2021-04-29 Stromverteilereinheit für eine mobile arbeitsmaschine und mobile arbeitsmaschine mit der stromverteilereinheit

Country Status (2)

Country Link
DE (1) DE102020210108A1 (de)
WO (1) WO2022033733A1 (de)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2024069356A1 (en) * 2022-09-30 2024-04-04 Punch Hydrocells S.R.L. Modular and exspandable power distribution unit

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2435914A1 (de) * 1974-07-25 1976-02-05 Siemens Ag Wasserdichte gehaeuse
DE4223935A1 (de) * 1992-07-21 1994-01-27 Atlas Elektronik Gmbh Staub- und wassergeschütztes Elektronikgerät

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE10042377A1 (de) 2000-08-29 2002-03-14 Bosch Gmbh Robert Modulare Anordnung elektronischer Subsysteme in Fahrzeugen
DE10144321A1 (de) 2001-09-10 2003-03-27 Delphi Tech Inc Anschlußeinheit für elektrische Module
DE102009029166A1 (de) 2009-09-03 2011-03-24 Lisa Dräxlmaier GmbH Modularer Stromverteiler
DE102016105899B4 (de) 2016-03-31 2023-12-28 Lisa Dräxlmaier GmbH Elektrischer Stromverteiler und damit ausgestattetes Fahrzeug-Bordnetz
DE202017106983U1 (de) 2017-11-16 2019-02-19 Men Mikro Elektronik Gmbh Einschubgerät sowie Baugruppenträger

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2435914A1 (de) * 1974-07-25 1976-02-05 Siemens Ag Wasserdichte gehaeuse
DE4223935A1 (de) * 1992-07-21 1994-01-27 Atlas Elektronik Gmbh Staub- und wassergeschütztes Elektronikgerät

Also Published As

Publication number Publication date
DE102020210108A1 (de) 2022-02-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE102012219783B4 (de) Batteriemodul mit vielfältigen Montagevarianten und Querung
EP3006252B1 (de) Hochvoltverteiler für ein hybrid- oder elektrofahrzeug
EP3154106A1 (de) Elektrohandwerkzeuggerät
DE102011051627A1 (de) Baukastensystem für eine Batterie
WO2016005028A1 (de) Spannungsgeschützt herstellbare kraftfahrzeugbatterie
DE102018207536A1 (de) Hochvoltbatterie für ein Kraftfahrzeug und Kraftfahrzeug
DE102020006705A1 (de) Modulare Traktionsbatterie für ein Fahrzeug
DE102012219386A1 (de) Batterieanordnung und Kraftfahrzeug mit der erfindungsgemäßen Batterieanordnung
WO2022033733A1 (de) Stromverteilereinheit für eine mobile arbeitsmaschine und mobile arbeitsmaschine mit der stromverteilereinheit
WO2012084534A2 (de) Verfahren zum anschliessen zumindest zweier elektrischer kabel sowie anschlussvorrichtung, bausatz, elektrische maschine und fahrzeug hierfür
DE102016213757B4 (de) Steckverbindung zum Koppeln von Hochvoltanschlüssen und System mit einer derartigen Steckverbindung
WO2008022893A1 (de) Anordnung mit einem elektrischen schaltgerät
DE102010022024A1 (de) Energieversorgungsvorrichtung mit kompaktem Hochspannungsanschluss
EP2742548B1 (de) Verfahren zum bauen einer energieversorgungseinrichtung sowie modul
EP1966869A2 (de) Vorrichtung zum speichern von energie sowie verwendung einer derartigen vorrichtung zum speichern von energie
DE102020214305B3 (de) Batterieraum eines Unterseebootes mit einer Sammelschiene
DE102020212249B4 (de) Schaltschrank mit einem Kabelverlegekasten
DE4126786C2 (de) Elektrische Mittelspannungsschaltanlage
EP3876355B1 (de) Anschlussvorrichtung und elektromechanische baugruppe
DE102008064499B4 (de) Variable Anschlussvorrichtung für eine elektrische Maschine
DE102022127336A1 (de) Batteriemodul mit einem bidirektionalen Mehrstufenwandler und entsprechend aufgebaute Hochvoltbatterie
DE102022106118A1 (de) Modular aufgebaute Schaltschützbox
DE102022112737A1 (de) Traktionsbatterie und Fahrzeug mit einer Traktionsbatterie
DE102022001930A1 (de) Batterie mit Elektronikmodulen
WO2020058386A1 (de) Batteriemodul mit einer einen modulinnenraum begrenzenden gehäusekomponente

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 21722827

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 21722827

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1