BE1027895B1

BE1027895B1 - Aandrijfeenheid voor een voertuig

Info

Publication number: BE1027895B1
Application number: BE20195957A
Authority: BE
Inventors: Deurzen Antonius Arnoldus Maria Van
Original assignee: Punch Powertrain Psa E Trans Nv
Priority date: 2019-12-20
Filing date: 2019-12-20
Publication date: 2021-07-26
Also published as: WO2021123179A1; US20230006504A1; EP4078784A1; CN116391312A; BE1027895A1

Abstract

Aandrijfeenheid voor een elektrisch voertuig, welke aandrijfeenheid een elektromotor met een wikkeling voorzien van een wikkelingsterminal omvat. De aandrijfeenheid omvat voorts een omvormer met een omvormerbehuizing en met een omvormercircuit dat binnen de omvormerbehuizing is voorzien. Het omvormercircuit is voorzien van een omvormerterminal, waarbij de wikkelingsterminal en de omvormerterminal direct met elkaar verbonden zijn.

Description

Aandrijfeenheid voor een voertuig De uitvinding heeft betrekking op een aandrijfeenheid, omvormer, en een connector voor een elektrisch voertuig.

ACHTERGROND In een aandrijfeenheid van een elektrisch voertuig zet een omvormer (inverter) een elektrische gelijkstroom van een accu om in een elektrische wisselstroom en voert deze elektrische wisselstroom toe aan een elektromotor in het voertuig. De elektrische wisselstroom wordt in de regel toegevoerd aan de wikkelingen in een stator van de elektromotor. De statorwikkeling eindigt in een wikkelingsbusterminal voor aansluiting op een terminal van de omvormer. Doordat de meeste uit de stand van de techniek bekende elektromotoren voor elektrische voertuigen zijn voorzien van water- of oliekoelsystemen voor de afvoer van warmte uit de statorwikkelingen, is er een speciaal ontworpen scheidingsinrichting tussen de statorwikkelingen en de omvormer benodigd om te voorkomen dat de olie van het koelsysteem de omvormer en de contacten van de verbinding tussen de wikkelingsbusterminal en de omvormerterminal verontreinigt. De wikkelingsbusterminal en de omvormerterminal zijn indirect via de scheidingsinrichting met elkaar verbonden. Elektrische terminals van de scheidingsinrichting zijn in de regel aan de omvormerterminals vastgebout om een veilige en duurzame verbinding te verkrijgen, terwijl de scheidingsinrichting er voor zorgt dat de verbinding niet met olie uit het koelsysteem verontreinigd raakt. De scheidingsinrichting neemt evenwel kostbare ruimte van een aandrijfeenheid van een elektromotor in beslag, en vergroot de totale montagetijd en de kosten van de aandrijfeenheid.

SAMENVATTING Het is een doel van de uitvinding om een aantal van de nadelen van de bekende aandrijfunits van elektrische voertuigen op te heffen of althans te verbeteren. In het bijzonder is het een doel om de montagetijd en totale kosten van een aandrijfeenheid van een elektrisch voertuig te verminderen.

Volgens een aspect wordt voorzien in een aandrijfeenheid voor een elektrisch voertuig, welke aandrijfeenheid een elektromotor met een wikkeling omvat, waarbij één uiteinde van de wikkeling een wikkelingsbusterminal omvat. De aandrijfeenheid omvat voorts een omvormer met een omvormerbehuizing, en een omvormercircuit dat binnen de omvormerbehuizing is voorzien. Het omvormercircuit omvat een omvormerterminal. De omvormerterminal kan zich buitenwaarts ten opzichte van de omvormerbehuizing uitstrekken. De wikkelingsbusterminal en de omvormerterminal zijn direct met elkaar verbonden. Met andere woorden, er is geen tussenverbindingselement betrokken bij de verbinding tussen de omvormerterminal en de wikkelingsbusterminal.

Optioneel omvat de aandrijfeenheid een connector met een eerste connectordeel dat behorend is bij de wikkelingsbusterminal en een tweede connectordeel dat behorend is bij de omvormerterminal.

De connector kan een snap-fit (d.w.z. snapkoppelings)connector zijn. Daarmee wordt voorzien in een eenvoudige verbinding tussen de terminals van de omvormer en de elektromotor, die weinig tijd kost om te installeren. Het eerste en tweede connectordeel kunnen een mannelijk resp. vrouwelijk connectordeel omvatten, bijvoorbeeld daaruit bestaan. De connector kan bijvoorbeeld een connector van het druk-trek (push-pull) type zijn.

Optioneel is ten minste één van het eerste en tweede connectordeel ingericht om bij paren elastisch te vervormen. Aldus verschaft de elastische vervorming een paringskracht. Genoemde paringskracht kan helpen ervoor te zorgen dat elektrisch contact tijdens bedrijf van het elektrische voertuig in stand wordt gehouden.

Optioneel heeft de connector een mannelijk en vrouwelijk connectordeel. De wikkelingsbusterminal is behorend bij een eerste van het mannelijke en vrouwelijke connectordeel en de omvormerterminal is behorend bij een tweede van het mannelijke en vrouwelijke connectordeel. Het mannelijke connectordeel en het vrouwelijke connectordeel zijn ingericht om te paren. In een verbonden toestand waarin het mannelijke en vrouwelijke connectordeel paren, zijn de wikkelingsbusterminal en de omvormerterminal zodanig elektrisch verbonden dat zij een elektrische verbinding tussen de wikkeling van de elektromotor en het omvormercircuit tot stand brengen.

Optioneel is de omvormerterminal behorend bij het vrouwelijke connectordeel.

Optioneel is de wikkelingsbusterminal behorend bij het mannelijke connectordeel.

Optioneel is de connector voorzien van borgmiddelen die zijn ingericht voor het, in de verbonden toestand, onderling borgen van het mannelijke en vrouwelijke connectordeel. Dit zorgt ervoor dat de connector in de verbonden toestand gefixeerd blijft om de elektrische verbinding tussen de terminals van het omvormercircuit en de elektromotor tijdens het aandrijven van het elektrische voertuig in stand te houden.

Optioneel is het mannelijke connectordeel voorzien van een haakstructuur die is ingericht voor samenwerking met een haakstructuur van het vrouwelijke connectordeel.

Optioneel is de connector voorzien van afdichtmiddelen die zijn ingericht voor het afdichten van de connector in de verbonden toestand ten opzichte van een omgeving van de connector. Hiermee wordt de verbinding geïsoleerd van fluïden, bijv. koelvloeistoffen zoals olie, van de elektromotor.

Optioneel is de omvormerterminal afdichtend bevestigd aan de omvormerbehuizing. Hiermee wordt voorkomen dat fluïden, bijv. koelvloeistoffen zoals olie, van de elektromotor de omvormerbehuizing binnendringen.

Optioneel is de aandrijfeenheid voorzien van afdichtingsmiddelen die zijn ingericht voor het verschaffen van een fluïdumafdichting tussen een behuizing van de elektromotor en de omvormerbehuizing. Hiermee wordt voorkomen dat fluïden, bijv. koelvloeistoffen zoals olie, van de elektromotor uit de binnenruimte van de behuizing van de elektromotor lekken. Evenzo geldt dat de afdichtingsmiddelen voorkomen dat verontreinigingen vanuit de omgeving van de aandrijfeenheid een binnenruimte van de aandrijfeenheid, in het bijzonder een binnenruimte van de elektromotor, binnendringen.

Optioneel is het omvormercircuit voorzien van een meervoudig aantal omvormerterminals, zoals zes omvormerterminals. Elke omvormerterminal is bijvoorbeeld behorend bij een respectieve fase van een veelfasig, zoals een zesfasig, elektrische-stroomcircuit.

Optioneel is de elektromotor voorzien van een meervoudig aantal busterminals, zoals zes busterminals, die elk zijn ingericht voor verbinding met een bijbehorende omvormerterminal.

Volgens een aspect wordt voorzien in een omvormer voor een elektrisch voertuig. De omvormer omvat een omvormerbehuizing die is voorzien van een omvormerbehuizingswand, en een omvormercircuit dat binnen de omvormerbehuizing is voorzien. Het omvormercircuit omvat ten minste één omvormerterminal voor aansluiting op een elektromotor van het elektrische voertuig. De ten minste ene omvormerterminal bevat een connectordeel voor een directe aansluiting op een connectordeel van de elektromotor.

Optioneel is het connectordeel een mannelijk of vrouwelijk connectordeel.

Optioneel strekt de omvormerterminal zich buitenwaarts ten opzichte van de omvormerbehuizing uit.

Optioneel is de omvormerterminal extern ten opzichte van de omvormerbehuizing voorzien, waarbij het omvormercircuit is voorzien van een omvormerbus die zich tussen de extern ten opzichte van de omvormerbehuizing voorziene omvormerterminal en een intern ten opzichte van de omvormerbehuizing gelegen overig deel van het omvormercircuit uitstrekt doorheen een opening van de omvormerbehuizingswand.

Optioneel is voorzien in een afdichting, zoals een glanafdichting, welke afdichting is ingericht voor het verschaffen van een fluïdumafdichting tussen de omvormerterminal en de omvormerbehuizingswand. Optioneel is de afdichting ingericht voor het verschaffen van een fluïdumafdichting tussen de omvormerbus en de omvormerbehuizingswand.

Optioneel is de omvormer voorzien van afdichtingsmiddelen ingericht voor het verschaffen van een fluïdumafdichting tussen de omvormerbehuizing en een behuizing van de elektromotor.

Optioneel is de omvormer voorzien van een koellichaam, welk koellichaam is voorzien binnen de omvormerbehuizing nabij de omvormerbehuizingswand, waarbij de omvormerterminal of omvormerbus is voorzien doorheen een gat in het koellichaam.

Volgens een aspect is voorzien in een connector voor het elektrisch verbinden van een omvormercircuit van een elektrisch voertuig en een wikkeling van een elektromotor van het elektrisch voertuig. De connector omvat een mannelijk connectordeel en een vrouwelijk connectordeel. Een eerste van het 5 mannelijke en vrouwelijke connectordeel is behorend bij een busterminal van de wikkeling en een tweede van het mannelijke en vrouwelijke connectordeel is behorend bij een busterminal van het omvormercircuit. Ook geldt dat in een verbonden toestand van de connector het mannelijke en vrouwelijke connectordeel paren om een elektrische verbinding tussen de busterminal van de wikkeling en de busterminal van het omvormercircuit tot stand te brengen.

Volgens een aspect is voorzien in een elektrisch voertuig, zoals een elektrische auto, voorzien van een aandrijfeenheid, omvormer of connector, volgens een aspect zoals hierin beschreven.

Begrepen zal worden dat een of meer van de bovenstaande aspecten, kenmerken en opties gecombineerd kunnen worden. Begrepen zal worden dat elk van de opties zoals beschreven in relatie tot één van de aspecten evenzeer kan worden toegepast op elk van de andere aspecten. Tevens zal duidelijk zijn dat alle aspecten, kenmerken en opties zoals beschreven in relatie tot de aandrijfeenheid evenzeer van toepassing zijn op de omvormer, de connector en het voertuig, en vice versa.

KORTE BESCHRIJVING VAN DE TEKENING De uitvinding zal verder worden toegelicht aan de hand van uitvoeringsvoorbeelden die worden weergegeven in een tekening. De uitvoeringsvoorbeelden worden bij wijze van niet-beperkende illustratie gegeven.

Opgemerkt wordt dat de figuren slechts schematische weergaven zijn van uitvoeringsvormen van de uitvinding, die bij wijze van niet-beperkend voorbeeld worden gegeven. In de tekening toont: Figuur 1 een schematische weergave van een aandrijfeenheid voor een voertuig.

GEDETAILLEERDE BESCHRIJVING VAN DE TEKENING Figuur 1 toont een schematische weergave van een aandrijfeenheid 1. De aandrijfeenheid omvat een omvormer (inverter) 3 met een omvormerbehuizing 5.

De omvormer 3 omvat een omvormercircuit (niet getoond) met ten minste één omvormerterminal 7. De omvormer is ingericht om een elektrische gelijkstroom van een accu (niet getoond) om te zetten in een elektrische wisselstroom en om, ten minste een deel van, deze elektrische wisselstroom via de omvormerterminal 7 aan een elektromotor van het voertuig toe te voeren. In dit voorbeeld is de omvormerterminal 7 elektrisch verbonden met het omvormercircuit via een omvormerbus 9. Het is ook mogelijk dat de omvormerterminal 7 direct aan het omvormercircuit 1s gekoppeld. De omvormer omvat in het algemeen een meervoudig aantal omvormerterminals die corresponderen met een meervoudig aantal wikkelingen van de elektromotor. De omvormer 3 kan bijvoorbeeld drie omvormerterminals omvatten. Elke terminal correspondeert dan bijvoorbeeld met een fase van een driefasig elektrische-stroomcircuit van de omvormer. Alternatief kan de omvormer 3 bijvoorbeeld zes omvormerterminals omvatten. Elke terminal correspondeert dan bijvoorbeeld met een fase van een zesfasig elektrische- stroomcircuit van de omvormer.

De aandrijfeenheid 1 omvat voorts de elektromotor van het voertuig. De elektromotor heeft ten minste één wikkeling 11, bijvoorbeeld een statorwikkeling. De wikkeling 11 is elektrisch verbonden, bijv. bij een uiteinde van de wikkeling, met een wikkelingsbusterminal 15 voor aansluiting op de omvormerterminal 7.

Een connector 17 is voorzien voor aansluiting van de wikkelingsbusterminal 15 op de omvormerterminal 7. De connector 17 is hier een snapkoppelingsconnector met een mannelijk connectordeel 17A en een vrouwelijk connectordeel 17B. Het mannelijk en vrouwelijk connectordeel 17A, 17B zijn ingericht om zodanig te paren dat een onderlinge aangrijping van de wikkelingsbusterminal 15 en de omvormerterminal 7 tot stand wordt gebracht. Figuur 1 toont de connector 17 in een verbonden toestand waarin het mannelijke en vrouwelijke connectordeel 17A, 17B paren. In de verbonden toestand maken de wikkelingsbusterminal 15 en de omvormerterminal 7 contact met elkaar om daarmee het omvormercircuit elektrisch met de wikkeling 11 te verbinden. Hier geldt dat in de paringspositie het mannelijke connectordeel 17A het vrouwelijke connectordeel 17B elastisch vervormt. Aldus zal het vrouwelijke connectordeel 17B continu een kracht uitoefenen op het mannelijke connectordeel 17A. Aldus wordt een goede en duurzame elektrische verbinding verschaft.

In Figuur 1 is het vrouwelijke connectordeel 17B behorend bij de omvormerterminal 7. Het mannelijke connectordeel 17A is behorend bij de wikkelingsbusterminal 13. Duidelijk is dat deze configuratie kan worden omgekeerd, d.w.z. het vrouwelijke connectordeel 17B is dan behorend bij de wikkelingsbusterminal 13 en het mannelijke connectordeel 17A is dan behorend bij de omvormerterminal 7.

De omvormerbus 9 strekt zich uit vanaf de omvormerterminal doorheen een afdichting, hier een glan, 19 in de omvormerbehuizing 5 naar een overig deel van het omvormercircuit. Om te voorkomen dat olie en andere vervuilingsdeeltjes de binnenruimte van de omvormer 3 binnendringen, zijn glanafdichtingen 21 rond de omvormerbus 9 voorzien. Zekeringsmiddelen 29 zijn voorzien ter zekering van de omvormerbus om te voorkomen dat deze uit de omvormerbehuizing 5 kan worden getrokken.

De omvormer 3 is voorzien van een koellichaam 31 ter koeling van de omvormer. Dienovereenkomstig strekt de omvormerbus 9 zich tevens doorheen een gat 35 in het koellichaam 31 uit. Het koellichaam 31 is nabi] een buitengelegen wand 33 van de omvormer voorzien om warmte door te leiden naar de buitenzijde van de omvormer 3 toe. Meer specifiek is het koellichaam 31 voorzien tussen de buitengelegen wand 33 en een binnengelegen wand 35 van de omvormerbehuizing 5.

In Figuur 1 omvat de aandrijfeenheid 1 aanvullende afdichtingsmiddelen 23 die een fluïdumafdichting tussen een behuizing van de elektromotor 25 en de omvormerbehuizing 5 verschaffen. De afdichtingsmiddelen 23 omvatten een veerkrachtig deel 27.

In de onderhavige beschrijving is de uitvinding beschreven aan de hand van specifieke voorbeelden van uitvoeringsvormen van de uitvinding. Het zal evenwel voor zich spreken dat daarin velerlei aanpassingen en wijzigingen kunnen worden aangebracht zonder het wezen van de uitvinding te verlaten. Ten behoeve van de duidelijkheid en een bondige beschrijving zijn in de onderhavige beschrijving kenmerken beschreven als deel van dezelfde of afzonderlijke voorbeelden of uitvoeringsvormen, doch alternatieve uitvoeringsvormen met combinaties van alle of een deel van de bij deze afzonderlijke uitvoeringsvormen beschreven kenmerken worden eveneens beoogd.

In het voorbeeld is een elektromotor beschreven. Begrepen zal worden dat daarnaast het voertuig een verbrandingsmotor kan omvatten. Het voertuig kan een transmissie omvatten. Het is mogelijk dat een behuizing van de transmissie tevens de elektromotor huisvest.

In de onderhavige beschrijving is de uitvinding beschreven aan de hand van specifieke voorbeelden van uitvoeringsvormen van de uitvinding. Het zal evenwel voor zich spreken dat daarin velerlei aanpassingen, variaties, alternatieven en wijzigingen kunnen worden aangebracht zonder het wezen van de uitvinding te verlaten. Ten behoeve van de duidelijkheid en een bondige beschrijving zijn in de onderhavige beschrijving kenmerken beschreven als deel van dezelfde of afzonderlijke voorbeelden of uitvoeringsvormen, doch alternatieve uitvoeringsvormen met combinaties van alle of een deel van de bij deze afzonderlijke uitvoeringsvormen beschreven kenmerken worden eveneens beoogd en geacht binnen het kader van de uitvinding als weergegeven door de conclusies te vallen. De gedetailleerde beschrijvingen, figuren en voorbeelden dienen dan ook in illustratieve zin in plaats van in beperkende zin te worden beschouwd. De uitvinding wordt geacht alle alternatieven, aanpassingen en variaties te omvatten die binnen de geest en omvang van de bijgaande conclusies vallen. Voorts geldt dat vele van de elementen die zijn beschreven functionele eenheden vormen die kunnen worden uitgevoerd als afzonderlijke of verdeelde onderdelen of in samenhang met andere onderdelen, in iedere geschikte combinatie en op iedere geschikte positie.

In de conclusies dienen eventuele tussen haakjes geplaatste verwijzingstekens niet als conclusie-beperkend te worden uitgelegd. Het begrip ‘omvatten’ sluit de aanwezigheid van andere kenmerken of stappen dan die in een conclusie zijn opgenomen, niet uit. Voorts dient het woord 'een' niet uitgelegd te worden als zijnde beperkt tot 'slechts één’, maar wordt het gebruikt in de zin van ‘ten minste één’, en sluit het meervoudigheid niet uit. Het enkele feit dat bepaalde maatregelen in onderling verschillende conclusies zijn opgenomen, betekent niet dat een combinatie van die maatregelen niet met voordeel toegepast kan worden.

Claims

CONCLUSIES

1. Aandrijfeenheid voor een elektrisch voertuig, omvattende een elektromotor voorzien van een wikkeling, waarbij één uiteinde van de wikkeling een wikkelingsbusterminal omvat; en een omvormer met een omvormerbehuizing, en een omvormercircuit dat binnen de omvormerbehuizing is voorzien, waarbij het omvormercircuit is voorzien van een omvormerterminal die zich buitenwaarts ten opzichte van de omvormer uitstrekt; waarbij de wikkelingsbusterminal en de omvormerterminal direct met elkaar zijn verbonden.

2 Aandrijfeenheid volgens conclusie 1, omvattende een connector met een mannelijk en vrouwelijk connectordeel, waarbij de wikkelingsbusterminal behorend is bij een eerste van het mannelijke en vrouwelijke connectordeel en de omvormerterminal behorend is bij een tweede van het mannelijke en vrouwelijke connectordeel, waarbij het mannelijke connectordeel en het vrouwelijke connectordeel zijn ingericht om te paren, waarbij in een verbonden toestand waarin het mannelijke en vrouwelijke connectordeel paren, de wikkelingsbusterminal en de omvormerterminal zodanig elektrisch verbonden zijn dat zij een elektrische verbinding tussen de wikkeling van de elektromotor en het omvormercircuit tot stand brengen.

3. Aandrijfeenheid volgens conclusie 2, waarbij de omvormerterminal behorend is bij het vrouwelijke connectordeel.

4. Aandrijfeenheid volgens conclusie 2 of 3, waarbij de wikkelingsbusterminal behorend is bij het mannelijke connectordeel.

5. Aandrijfeenheid volgens een of meer der conclusies 2-4, waarbij de connector een snapkoppelingsconnector is.

6. Aandrijfeenheid volgens een of meer der conclusies 2-5, waarbij ten minste één van het mannelijke en vrouwelijke connectordeel is ingericht om elastisch te vervormen bij paren.

7. Aandrijfeenheid volgens een of meer der conclusies 2-6, waarbij de connector is voorzien van borgmiddelen die zijn ingericht voor het, in de verbonden toestand, onderling borgen van het mannelijk en vrouwelijk connectordeel.

8. Aandrijfeenheid volgens een of meer der conclusies 2-7, waarbij de connector is voorzien van afdichtingsmiddelen die zijn ingericht voor het afdichten van de connector in de verbonden toestand ten opzichte van een omgeving van de connector.

9. Aandrijfeenheid volgens een voorgaande conclusie, omvattende afdichtingsmiddelen ingericht voor het verschaffen van een fluïdumdichte afdichting tussen een behuizing van de elektromotor en de omvormerbehuizing.

10. Aandrijfeenheid volgens een voorgaande conclusie, waarbij het omvormercircuit 1s voorzien van zes omvormerterminals, waarbij elke omvormerterminal behorend is bij een respectieve fase van een zesfasig elektrische-stroomcircuit.

11. Aandrijfeenheid volgens conclusie 10, waarbij de elektromotor is voorzien van zes wikkelingsbusterminals, waarbij elke wikkelingsbusterminal is ingericht voor verbinding met een bijbehorende omvormerterminal.

12. Omvormer voor een elektrisch voertuig, waarbij de omvormer is voorzien van een omvormerbehuizing met een omvormerbehuizingswand, en een omvormercircuit dat binnen de omvormerbehuizing is voorzien, welk omvormercircuit is voorzien van ten minste één omvormerterminal voor aansluiting op een elektromotor van het elektrisch voertuig, waarbij de ten minste ene omvormerterminal is voorzien van een connectordeel voor een directe aansluiting op een connectordeel van de elektromotor.

13. Omvormer volgens conclusie 12, waarbij het connectordeel een mannelijk of vrouwelijk connectordeel is.

14. Omvormer volgens conclusie 12 of 13, waarbij de omvormerterminal zich extern ten opzichte van de omvormerbehuizing uitstrekt.

15. Omvormer volgens conclusie 14, waarbij een afdichting is voorzien, welke afdichting is ingericht voor het verschaffen van een fluïdumafdichting tussen de omvormerterminal en de omvormerbehuizingswand.

16. Omvormer volgens een of meer der conclusies 12-15, omvattende afdichtingsmiddelen die zijn ingericht voor het verschaffen van een fluidumafdichting tussen de omvormerbehuizing en een behuizing van de elektromotor.

17. Omvormer volgens een of meer der conclusies 12-16, waarbij de omvormer is voorzien van een koellichaam, welk koellichaam is voorzien binnen de omvormer nabij de omvormerbehuizingswand, waarbij de omvormerterminal is voorzien doorheen een gat in het koellichaam.

18. Connector voor het elektrisch verbinden van een omvormercircuit van een elektrisch voertuig en een wikkeling van een elektromotor van het elektrisch voertuig, waarbij de connector een mannelijk connectordeel en een vrouwelijk connectordeel omvat, waarbij een eerste van het mannelijke en vrouwelijke connectordeel behorend is bij een busterminal van de wikkeling en een tweede van het mannelijke en vrouwelijke connectordeel behorend is bij een busterminal van het omvormercircuit, en waarbij, in een verbonden toestand van de connector, het mannelijke en vrouwelijke connectordeel paren om een elektrische verbinding van de busterminal van de wikkeling en de busterminal van het omvormercircuit tot stand te brengen.