DE10013653A1 - Elektrisches Verbindungselement, elektrische Verbindung sowie elektrisches Netz - Google Patents

Abstract

Es wird ein elektrisches Verbindungselement (10), insbesondere ein elektrisches Verbindungselement zum Verbinden einer elektrischen Komponente mit einer elektrischen Leistungsquelle beschrieben. Dieses weist unter anderem einen Kontaktbereich (22) zum Verbinden des elektrischen Verbindungselements (10) mit einer zu kontaktierenden elektrischen Komponente auf. Um beim Verbinden Nachteile wie Funkenbildung und dergleichen zu vermeiden ist erfindungsgemäß vorgesehen, daß im Kontaktbereich (22) ein Ladewiderstand (60) integriert ist. Dazu kann ein Teilbereich des Kontaktbereichs (22) als ein den integrierten Ladewiderstand (60) bildender Widerstandsbereich (23) ausgebildet sein, der derart am oder im Kontaktbereich (22) vorgesehen ist, daß er bei Herstellung einer elektrischen Verbindung zuerst mit einem Kontaktelement einer zu kontaktierenden Komponente in Berührung kommt, wobei der Stromfluß zunächst über den Ladewiderstand (60) erfolgt. Weiterhin wird eine verbesserte elektrische Verbindung sowie ein elektrisches Netz beschrieben.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft zunächst ein elektrisches Verbindungselement gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 1, eine elektrische Verbindung ge­ mäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 13 sowie vorteilhafte Verwendungen dafür. Weiterhin betrifft die vorliegende Erfindung ein elektrisches Netz, insbe­ sondere ein elektrisches Bordnetz für ein Fahrzeug.

Elektrische Verbindungselemente dienen dazu, elektrische Verbindungen zwi­ schen elektrischen Komponenten herzustellen und sind in der Praxis in unter­ schiedlichsten Ausgestaltungen und Varianten bekannt.

Beispielsweise dienen elektrische Verbindungselemente dazu, elektrische Kompo­ nenten mit einer elektrischen Leistungsquelle zu verbinden. Eine solche Verbin­ dung sieht beispielsweise so aus, daß zunächst ein Verbindungsleiter - etwa ein Kabel oder dergleichen - vorliegt, und daß zumindest ein einem Ende des Verbindungsleiters ein entsprechendes Verbindungselement vorgesehen ist. Über dieses Verbindungselement wird der Verbindungsleiter an der jeweils zu kontaktierenden Komponente befestigt.

Elektrische Verbindungselemente liegen beispielsweise in Form sogenannter Ka­ belschuhe vor. Diese Verbindungselemente weisen in der Regel einen flachen und im wesentlichen ebenen Kontaktbereich auf. Über diesen laschenartigen Kontakt­ bereich, der aus einem leitenden Material gebildet ist, kann Strom auf oder von einer mit dem Verbindungselement verbundene(n) Komponente übertragen wer­ den. Üblicherweise weisen Kabelschuhe in ihrem Kontaktbereich ein Bolze­ nanschlußloch auf, mit Hilfe dessen sie auf einen entsprechenden Anschlußbol­ zen einer zu kontaktierenden Komponente aufgesteckt werden. Im Fahrzeugsek­ tor werden derartige Kabelschuhe beispielsweise verwendet, um eine Verbindung zur Fahrzeugbatterie herzustellen.

Zur Realisierung einer Verbindung weisen die Kabelschuhe weiterhin einen mit dem Kontaktbereich verbundenen Anschlußbereich auf. Dieser Anschlußbereich, der ebenfalls aus leitendem Material gefertigt ist, dient zur weiteren Befestigung des elektrischen Verbindungselements. Eine solche Befestigung kann beispiels­ weise so aussehen, daß der Aufnahmebereich hülsenförmig ausgebildet ist und daß in diese Hülse ein Ende eines Verbindungsleiters eingesteckt wird. Anschlie­ ßend wird der Aufnahmebereich zusammengedrückt oder -gequetscht, wodurch eine feste und leitende Verbindung zwischen dem Kontaktbereich des Verbin­ dungselements und dem Verbindungsleiter - beispielsweise dem Kabel - entsteht. Wenn beide Enden der Verbindungsleitung mit einem entsprechenden Verbin­ dungselement bestückt sind, können verschiedene elektrische Komponenten auf einfache Weise miteinander verbunden werden.

Eine andere Ausführung elektrischer Verbindungselemente ist beispielsweise in der DE 197 26 856 beschrieben. Das darin offenbarte Verbindungselement dient dazu, einen Flachstecker für eine elektrische Steckverbindung zu bilden, wobei das Verbindungselement über einen Anschlußbereich nicht mit einem Verbindungsleiter, sondern mit einer Leiterplatte verbunden ist. Die elektrische Verbin­ dung kommt dadurch zustande, daß eine zu kontaktierende Komponente über eine entsprechende Hülse mit einem im Flachstecker ausgebildeten Kontaktbe­ reich elektrisch verbunden wird.

Auch wenn elektrische Verbindungselemente in vielfältiger Weise verwendet werden können und die Erfindung nicht auf bestimmte Ausführungsvarianten be­ schränkt ist, soll deren Einsatz nachfolgend am Beispiel der Automobilindustrie näher erläutert werden.

Insbesondere in der Automobilindustrie sind die Anforderungen an die einzelnen elektrischen Komponenten sowie deren Verbindungen in jüngster Zeit drastisch angestiegen. Dies wird beispielsweise im Bereich der Personenkraftwagen deut­ lich.

Bisher kommen in Personenkraftwagen sogenannte 12 V-Bordnetze zum Einsatz. Bei dem Bordnetz handelt es sich um ein elektrisches Netz, in dem neben einer elektrischen Leistungsquelle - der Batterie - weitere elektrische Komponenten zu­ sammengeschaltet sind. Einzelne der elektrischen Komponenten weisen bei­ spielsweise Kondensatoren auf, die als Glättungskondensatoren bezeichnet wer­ den. Die Glättungskondensatoren haben die Aufgabe, Wechseltromanteile in dem von der Batterie gelieferten Gleichstrom zu reduzieren. Diese Glättungskondensa­ toren müssen zunächst geladen werden, wenn die elektrische Komponente an das Bordnetz angeschlossen wird, wobei pulsförmige Ladeströme auftreten kön­ nen.

Diese pulsförmigen Ladeströme verursachen bei den bisherigen 12 V-Bordnetzen keine Probleme, da die gegebenenfalls auftretenden pulsförmigen Ladeströme wegen der kleinen Kapazitäten sehr klein sind. Die Glättungskondensatoren kön­ nen diesen Ladepuls tolerieren. Probleme an den Kontakten treten wegen der kleinen Ströme nicht auf. Aus diesem Grund können die elektrischen Komponenten bisher ohne besondere Vorkehrungen an das 12 V-Bordnetz angeklemmt wer­ den.

In jüngster Zeit geht die Tendenz dahin, das bisher übliche 12 V-Bordnetz durch ein 42 V-Bordnetz zu ersetzen. Dies liegt unter anderem daran, daß die Menge und Leistungsfähigkeit der im Fahrzeug eingesetzten elektrischen Komponenten immer mehr zunimmt, so daß die 12 V-Bordnetze nicht mehr ausreichen. Ein 42 V- Bordnetz hat eine Ladespannung von 42 Volt, wobei für den Betrieb etwa 36 Volt übrig bleiben. Das 42 V-Bordnetz ist ein Standard, auf den sich die Automo­ bilhersteller mittlerweile geeinigt haben.

In dem neuen 42 V-Bordnetz werden neben einer Reihe neuer elektrischer Kom­ ponenten, wie Frontscheibenheizung, Navigationssystemen, elektrischen Ventil­ trieben und dergleichen auch elektrische Maschinen eingesetzt, die die Funktion eines Starters und Generators übernehmen und die als Starter-Generatoren be­ zeichnet werden. Diese elektrischen Maschinen können zum einen motorisch ar­ beiten - etwa als Starter für einen Verbrennungsmotor - wobei sie elektrische E­ nergie verbrauchen. Genauso können sie auch im Generatorbetrieb laufen, wobei mechanische Energie in elektrische Energie umgewandelt wird, wodurch bei­ spielsweise die Fahrzeugbatterie aufgeladen werden kann.

Derartige elektrische Maschinen werden über eine sogenannte Leistungselektro­ nik gesteuert. Diese Leistungselektronik weist neben einer Reihe von elektrischen Bauteilen, die für die Steuerung und Regelung der elektrischen Maschine erforder­ lich sind, in der Regel eine Anzahl relativ großer Glättungskondensatoren auf. Beim Anschließen der Leistungselektronik an die Fahrzeugbatterie müssen diese Glättungskondensatoren zunächst geladen werden. Da die Kondensatoren in der Regel eine sehr große Kapazität haben, müssen entsprechende Vorkehrungen ge­ troffen werden, um hohe pulsförmige Ströme in Verbindung mit einer sogenann­ ten "Funkenbildung" zu vermeiden. Insbesondere bei Verwendung von 36 V- Batterien im 42 V-Bordnetz kann es beim Anschließen der Leistungselektronik oh­ ne solche Vorkehrungen zu einem Verschmelzen der Batteriekontakte kommen.

Eine Vorkehrungsmaßnahme ist beispielsweise aus dem Bereich der Hybridantrie­ be bekannt. Hier sind üblicherweise Batterieschalter vorgesehen, die die Batterie beim Stillstand des Fahrzeugs, in Notsituationen und dergleichen abschalten, um Probleme zu vermeiden.

Bei normalen Personenkraftwagen wird die Fahrzeugbatterie üblicherweise nur bei der Fahrzeugfertigung oder aber bei Wartungsarbeiten, Reparaturarbeiten und dergleichen ein- beziehungsweise ausgebaut. Eine Schaltereinrichtung wie bei Hybridfahrzeugen wird deshalb aus Kostengründen nicht eingesetzt.

Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein verbessertes elektrisches Verbindungselement, eine verbesserte elektrische Verbindung sowie ein verbessertes elektrisches Netz bereitzustellen, mit dem/der die zum Stand der Technik beschriebenen Nachteile vermieden werden können. Insbesondere sollen konstruktiv einfache und kostengünstige Lösungen geschaffen werden, mittels derer ein Anschließen elektrischer Komponenten untereinander oder aber in einem elektrischen Netz problemlos ermöglicht wird.

Diese Aufgabe wird gelöst durch das elektrische Verbindungselement gemäß Pa­ tentanspruch 1, die elektrische Verbindung gemäß Patentanspruch 13, das elekt­ rische Netzt gemäß den Patentansprüchen 16 und 17 sowie die vorteilhaften Verwendungen gemäß den Patentansprüchen 21 und 22. Weitere vorteilhafte Merkmale, Aspekte und Details der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen, der Beschreibung und den Zeichnungen. Vorteile und Merkmale, die in bezug auf das elektrische Verbindungselement beschrieben sind, gelten ebenso für das elektrische Netz, und Vorteile und Merkmale, die in bezug auf das elektri­ sche Netz beschrieben sind, gelten ebenso für das elektrische Verbindungsele­ ment. Analoges gilt für die elektrische Verbindung sowie die erfindungsgemäßen Verwendungen.

Gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung wird ein elektrisches Verbindungsele­ ment, insbesondere ein elektrisches Verbindungselement zum Verbinden einer elektrischen Komponente mit einer elektrischen Leistungsquelle, bereitgestellt, mit einem Kontaktbereich zum Verbinden des elektrischen Verbindungselements mit einer zu kontaktierenden Komponente. Das elektrische Verbindungselement ist erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, daß im Kontaktbereich ein Ladewi­ derstand integriert ist.

Durch das erfindungsgemäße Verbindungselement wird es möglich, auf konstruk­ tiv einfache und kostengünstige Weise eine elektrische Verbindung zu realisieren, ohne daß die zum Stand der Technik genannten Nachteile auftreten.

Der Grundgedanke beim erfindungsgemäßen Verbindungselement liegt darin, daß im Kontaktbereich nunmehr ein Ladewiderstand integriert ist, über den die hohen pulsförmigen Ladeströme abgefangen werden können. Beim Anschluß des Ver­ bindungselements an einer elektrischen Komponente, beziehungsweise dem Kon­ taktelement einer solchen Komponente, wird zunächst derjenige Bereich mit dem Ladewiderstand in Kontakt gebracht, so daß ein Stromfluß, sofern vorhanden, über den Ladewiderstand auftritt. Beim weiteren Fortgang des Verbindungsvor­ gangs kommt dann die Verbindung mit dem eigentlichen Kontaktbereich, der üb­ licherweise aus elektrisch gut leitendem Material gefertigt ist, zustande.

Die Erfindung ist nicht auf bestimmte Verbindungselemente oder Einsatzgebiete für solche Verbindungselemente beschränkt. Nachfolgend wird ein nicht aus­ schließliches Beispiel der Erfindung anhand eines Verbindungselements für den Einsatz im Bordnetz eines Fahrzeugs beschrieben, ohne daß jedoch der Schutz­ umfang der Erfindung auf diese Einsatzmöglichkeit beschränkt wäre.

Im Hinblick auf Fahrzeuge sind die erfindungsgemäßen elektrischen Verbindungs­ elemente besonders geeignet, um in 42 V-Bordnetzen eingesetzt zu werden. In diesem Fall können über die elektrischen Verbindungselemente besonders vorteil­ haft elektrische Komponenten mit der elektrischen Leistungsquelle, beispielsweise einer (36 V-)Fahrzeugbatterie, verbunden werden. Bei der Herstellung eines Fahrzeugs wird die Batterie in der Regel zuletzt angeklemmt. Damit würde der Batteriekontakt am ehesten geschädigt. Durch das erfindungsgemäße Verbin­ dungselement kann diese Gefahr nun gebannt werden. Wenn beispielsweise e­ lektrische Komponenten mit großen Glättungskondensatoren angeschlossen wer­ den sollen, müssen diese zunächst geladen werden, wobei hohe pulsförmige Ströme auftreten können. Durch den im Kontaktbereich des Verbindungselements integrierten Ladewiderstand wird über diesen zunächst ein Stromfluß bewirkt. Erst in einem zweiten Schritt wird der eigentliche Kontakt zwischen der Batterie und den Kondensatoren über das eigentliche Kontaktelement hergestellt. Eine mögliche nachteilige "Funkenbildung", die zu den im Rahmen der Beschreibungs­ einleitung weiter oben genannten Beschädigungen führen kann, wird beim Anschluß des Batteriekontakts vermieden.

Durch die erfindungsgemäßen Verbindungselemente wird es wie beim 12 V- Bordnetz möglich, daß die einzelnen elektrischen Komponenten ohne Vorkehrun­ gen an das Bordnetz angeklemmt werden können. Dadurch entfällt eine mögli­ cherweise erforderliche zusätzliche Ladeeinrichtung für die Glättungskondensato­ ren, wodurch die erforderliche Anzahl der Bauteile minimiert und die Kosten redu­ ziert werden.

Vorteilhaft kann ein Teilbereich des Kontaktbereichs als ein einen integrierten La­ dewiderstand bildender Widerstandsbereich ausgebildet sein, der derart am oder im Kontaktbereich vorgesehen ist, daß er bei Herstellung einer elektrischen Ver­ bindung zuerst mit einem Kontaktelement einer zu kontaktierenden Komponente in Berührung kommt. Ein solches Verbindungselement kann auf sehr einfache und kostengünstige Weise hergestellt werden. Die Erfindung ist nicht auf bestimmte Ausgestaltungsarten beschränkt, wo und wie der Widerstandsbereich an oder im Kontaktbereich ausgebildet sein kann. Wichtig ist lediglich, daß der Widerstands­ bereich in einer Weise ausgebildet ist, daß der Ladewiderstand zuerst mit der zu verbindenden Komponente in Kontakt kommt, noch bevor sich ein direkter Kon­ takt zwischen dem eigentlichen Kontaktbereich des Verbindungselements und der zu kontaktierenden elektrischen Komponente ergibt. Einige Beispiele für mögliche Ausführungsformen werden im weiteren Verlauf der Beschreibung näher erläu­ tert.

Vorzugsweise kann der Kontaktbereich und der Ladewiderstand und/oder der den Ladewiderstand bildende Widerstandsbereich aus unterschiedlichen Materialien gebildet sein. Dabei ist der Kontaktbereich vorteilhaft aus einem Material mit gu­ ter elektrischer Leitfähigkeit gebildet, während der Ladewiderstand beziehungs­ weise der den Ladewiderstand bildende Widerstandsbereich aus einem Material mit hohem elektrischem Widerstand gebildet ist.

Der Ladewiderstand und/oder der den Ladewiderstand bildende Widerstandsbe­ reich kann besonders bevorzugt aus einem Material auf Kohlenstoffbasis gebildet sein.

In weiterer Ausgestaltung ist der Kontaktbereich vorteilhaft mit einem Anschluß­ bereich verbunden. Der Anschlußbereich, der ebenfalls aus einem elektrisch gut leitfähigen Material gefertigt sein kann, dient dazu, den mit der zu kontaktieren­ den elektrischen Komponente verbundenen beziehungsweise verbindbaren Kon­ taktbereich des Verbindungselements mit einem weiteren Element oder Bauteil zu verbinden. Dies wird anhand von Beispielen weiter unten näher erläutert.

Nachfolgend werden einige - nicht ausschließliche - Beispiele beschrieben, wie ein elektrisches Verbindungselement vorteilhaft ausgebildet sein kann.

In einer vorteilhaften Ausführungsform kann das elektrische Verbindungselement als Kabelschuh ausgebildet sein. Ein solcher Kabelschuh ist leicht herstellbar und gewährleistet eine sichere und elektrisch einwandfreie Verbindung.

Kabelschuhe sind an sich im Stand der Technik bekannt. Sie bestehen in der Re­ gel aus einem Kontaktbereich, der beispielsweise eine flache und im wesentlichen ebene Geometrie aufweist. Dieser laschenförmige Kontaktbereich weist somit eine große Anlagefläche für die zu kontaktierende elektrische Komponente auf, so daß ein elektrischer Strom ungehindert fließen kann. An den Kontaktbereich schließt sich in der Regel ein Aufnahmebereich an, der ebenfalls aus elektrisch gut leitfähigem Material gebildet ist und der leitend mit dem Kontaktbereich ver­ bunden ist. Über den Aufnahmebereich kann das Verbindungselement mit einer weiteren elektrischen Komponente, einer Leiterplatte, einem Verbindungsleiter oder dergleichen verbunden werden.

Wenn das elektrische Verbindungselement als Kabelschuh ausgebildet ist, kann der Ladewiderstand vorzugsweise als Widerstandsbereich im Randbereich des Kontaktbereichs ausgebildet ist. Dadurch wird sichergestellt, daß der Wider­ standsbereich immer zuerst mit der zu kontaktierenden Komponente, bezie­ hungsweise deren Kontaktelement, in Berührung kommt. An welcher Stelle der Widerstand im Randbereich des Kontaktbereichs ausgebildet ist, ergibt sich je nach Bedarf und Anwendungsfall. So kann der Widerstandsbereich beispielswei­ se im seitlichen Randbereich, am vorderen freien Ende, auf der oberen oder unte­ ren Oberfläche des Kontaktbereichs oder dergleichen ausgebildet sein.

Der Kabelschuh kann ein im Kontaktbereich ausgebildetes Bolzenanschlußloch aufweisen. Darüber kann der Kontaktbereich sicher und fest mit einem Kontakt­ element - beispielsweise einem Anschlußbolzen - der zu kontaktierenden elektri­ schen Komponente verbunden werden. Der Kontaktbereich wird dazu auf den Bolzen aufgesteckt und anschließend auf geeignete Weise fixiert, etwa über eine Schraubverbindung oder dergleichen.

In diesem Fall kann der den Lastwiderstand bildende Widerstandsbereich vorteil­ haft die Begrenzungswand des Bolzenanschlußlochs bilden. Der Kontaktbereich kann somit gleich auf den Anschlußbolzen aufgesteckt werden, ohne daß dieser mit seinem Randbereich zunächst mit dem Kontaktelement (Anschlußbolzen) in Berührung gebracht werden müßte, um einen kurzzeitigen Stromfluß über den Ladewiderstand zu erzielen. Die Größe des das Bolzenanschlußloch umgebenden kreisförmigen Widerstandsbereichs muß dabei so gewählt werden, daß noch ein ausreichend großer Kontaktbereich zwischen dem eigentlichen Kontaktbereich und der zu kontaktierenden elektrischen Komponente verbleibt, damit ein elektri­ scher Strom ungehindert über den Kontaktbereich fließen kann.

In anderer Ausgestaltung kann das elektrische Verbindungselement als Steck­ verbinder mit einem Steckerkontakt und einer Anschlußbuchse ausgebildet sein. Dabei kann der Ladewiderstand im Steckerkontakt und/oder in der Anschluß­ buchse integriert sein. Die Erfindung ist dabei nicht auf bestimmte Ausgestal­ tungsformen des Steckverbinders beschränkt. Wichtig ist lediglich, daß beim Hineinstecken des Steckerkontakts in die Anschlußbuchse zunächst der Lastwi­ derstand mit einer entsprechenden Kontaktstelle in Berührung kommt, so daß ein möglicher hoher Stromfluß über den Ladewiderstand bewirkt wird.

Dazu kann der Ladewiderstand beispielsweise als Widerstandsbereich im Randbe­ reich eines im Steckerkontakt ausgebildeten Kontaktbereichs vorgesehen sein. Bei dem Randbereich kann es sich je nach Bedarf und Anwendungsfall wiederum um den seitlichen Randbereich, das vordere Ende des Steckerkontakts, die obere oder untere Oberfläche des Steckerkontakts und dergleichen handeln.

Auch ist es denkbar, daß der Ladewiderstand als Widerstandsbereich in oder an wenigstens einer einen Aufnahmeraum der Anschlußbuchse begrenzenden Sei­ tenwand, die den Kontaktbereich bildet, vorgesehen ist.

Gemäß einem zweiten Aspekt der Erfindung wird eine elektrische Verbindung zwischen zwei Komponenten, insbesondere zwischen einer elektrischen Kompo­ nente und einer elektrischen Leistungsquelle, bereitgestellt, die erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet ist, daß wenigstens eine der Komponenten mit einem wie vorstehend beschriebenen erfindungsgemäßen elektrischen Verbindungsele­ ment verbunden ist.

Die elektrische Verbindung kann dabei auf verschiedene Weise realisiert werden. Wenn beispielsweise nur ein elektrisches Verbindungselement vorhanden ist, kann eine elektrische Komponente über dieses beispielsweise an einer Leiterplat­ te, einer Stromschiene oder dergleichen befestigt werden. In diesem Fall ist das Verbindungselement, insbesondere über seinen Aufnahmebereich, direkt mit der Leiterplatte, der Stromschiene und dergleichen verbunden.

Es ist auch denkbar, daß die elektrische Verbindung einen Verbindungsleiter - beispielsweise ein Kabel - aufweist und daß an wenigstens einem Ende des Ver­ bindungsleiters ein elektrisches Verbindungselement vorgesehen ist. Wenn nur ein elektrisches Verbindungselement vorhanden ist, ist der Verbindungsleiter mit seinem anderen Ende vorzugsweise fest mit einer elektrischen Komponente ver­ bunden. Vorteilhaft können jedoch beide Enden des Verbindungsleiters über ein solches Verbindungselement verfügen, so daß über die elektrische Verbindung zwei elektrische Komponenten auf ganz einfache Weise miteinander verbunden werden können.

Weiterhin können auf diese Weise beide über die Verbindung verbundenen Kom­ ponenten, beispielsweise eine Leistungselektronik und eine Fahrzeugbatterie, ge­ schützt werden, da an jedem Ende der Verbindung ein mit einem integrierten La­ dewiderstand versehenes Verbindungselement vorhanden ist.

Vorzugsweise kann an einer mit einem elektrischen Verbindungselement zu ver­ bindenden Komponente eine Führungseinrichtung vorgesehen sein, über die der Ladewiderstand des elektrischen Verbindungselements zunächst mit einem Kon­ taktelement der zu kontaktierenden Komponente in Berührung gebracht wird oder bringbar ist. Eine solche Führungseinrichtung sorgt dafür, daß der Ladewider­ stand beziehungsweise der Widerstandsbereich auch tatsächlich zuerst mit der zu kontaktierenden Komponente in Kontakt gebracht wird, so daß auch sicher ein Stromfluß über den Ladewiderstand bewirkt wird. Die Führungseinrichtung kann beispielsweise in Form von Führungsschienen, Führungsnuten und dergleichen ausgebildet sein. Da sich die Ausgestaltung einer geeigneten Führungseinrichtung je nach Anwendungsfall ergibt, ist die Erfindung nicht auf bestimmte Ausgestal­ tungsformen für die Führungseinrichtung beschränkt.

Gemäß einem dritten Aspekt der Erfindung wird ein elektrisches Netz, insbeson­ dere ein elektrisches Bordnetz für ein Fahrzeug bereitgestellt.

Bei einer vorteilhaften Ausführungsform handelt es sich um ein elektrisches Netz, insbesondere ein elektrisches Bordnetz für ein Fahrzeug, mit einer elektrischen Leistungsquelle und einer oder mehreren elektrischen Komponente(n), die über eine elektrische Verbindung, insbesondere eine wie vorstehend beschriebene er­ findungsgemäße elektrische Verbindung, mit der Leistungsquelle verbunden ist/sind, wobei die Verbindung über ein oder mehrere erfindungsgemäße elektri­ sche Verbindungselemente erfolgt.

Bei einer anderen vorteilhaften Ausführungsform handelt es sich um ein elektri­ sches Netz, insbesondere ein elektrisches Bordnetz für ein Fahrzeug, mit einer elektrischen Leistungsquelle und einer oder mehreren elektrischen Komponen­ te(n), die über eine elektrische Verbindung mit der Leistungsquelle verbunden ist/sind, wobei die Verbindung über ein oder mehrere elektrische Verbindungs­ elemente erfolgt, das/die als voreilende(r) Kontakt(e) ausgebildet ist/sind.

Ein solcher voreilender Kontakt erfüllt die gleiche Wirkung wie der Ladewider­ stand. Bei einem voreilenden Kontakt handelt es sich um einen Mehrfachstecker, der mehrere Kontakte aufweist. Einer dieser Kontakte steht im Vergleich zu den anderen Kontakten vor, so daß dieser mir der zu kontaktierenden elektrischen Komponente, beziehungsweise deren Kontaktelement zuerst in Verbindung kommt. Über diesen Kontakt wird ein Stromfluß bewirkt, der definiert abgeleitet werden kann, so daß es zu keiner Beschädigung der zu kontaktierenden elektri­ schen Komponente kommt. Der vorstehende Kontakt kann weiterhin mit einem Widerstand verbunden sein, der dann die Funktion des Ladewiderstands über­ nimmt.

Vorzugsweise kann das elektrische Netz als 42 V-Bordnetz für ein Fahrzeug aus­ gebildet sein. Dadurch können über das Bordnetz mehr Verbraucher mit einem höheren Energiekonsum versorgt werden, als dies bei einem herkömmlichen 12 V- Bordnetz der Fall ist.

Dabei kann die elektrische Leistungsquelle vorteilhaft als 36 V-Batterie ausgebildet sein.

Eine der zu kontaktierenden elektrischen Komponenten kann beispielsweise als Leistungselektronik, insbesondere als Leistungselektronik für eine elektrische Ma­ schine, ausgebildet sein. Diese Leistungselektronik ist vorzugsweise mit einer Fahrzeugbatterie verbunden. Die Leistungselektronik dient dazu, die elektrische Maschine zu steuern. Ein Beispiel für eine solche Leistungselektronik ist bei­ spielsweise in der von der Anmelderin ebenfalls eingereichten älteren Patentan­ meldung DE 199 13 450.2 beschrieben, deren Offenbarungsgehalt insoweit in die Beschreibung der vorliegenden Erfindung mit einbezogen wird. Diese Leis­ tungselektronik besteht aus einem Leistungsteil, der eine Anzahl von relativ gro­ ßen Kondensatoren -den Glättungskondensatoren - und eine Anzahl von Leis­ tungshalbleitern aufweist, wobei die Leistungshalbleiter und die Kondensatoren mit einer Leistungsverschienung verbunden sind. Weiterhin verfügt die Leistungs­ elektronik über eine Steuerungskomponente für den Leistungsteil. Für die Steue­ rung ist beispielsweise ein leistungsfähiger Mikrocontroller in der Steuerungsein­ richtung vorhanden. Über die Leistungselektronik wird/werden die mit ihr verbun­ dene(n) elektrische(n) Komponente(n) gesteuert.

Bei der elektrischen Maschine kann es sich beispielsweise um einen Starter- Generator handeln, der in Verbindung mit einer entsprechenden Kupplung im An­ triebsstrang eines Fahrzeugs integriert ist. Beim Starter-Generator handelt es sich beispielsweise um eine permanenterregte Synchronmaschine, die zwischen der Kurbelwelle eines Verbrennungsmotors und einer herkömmlichen Reibungskupp­ lung im Antriebsstrang integriert ist. Mit Hilfe des Starter-Generators kann zum einen der Verbrennungsmotor gestartet werden. Weiterhin kann dieser im Fahrbe­ trieb als Generator arbeiten, also Starter und Generator im Fahrzeug ersetzen.

Das erfindungsgemäße elektrische Verbindungselement und/oder die erfindungs­ gemäße elektrische Verbindung kann/können vorteilhaft zum Verbinden einer Bat­ terie mit einer elektrischen Komponente verwendet werden. Besonders vorteilhaft ist eine Verwendung zum Verbinden einer Batterie mit einer elektrischen Kompo­ nente in einem 42 V-Bordnetz eines Fahrzeugs.

Die Erfindung wird nun anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beiliegende Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1a eine schematische Seitenansicht einer ersten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen elektrischen Verbindungselements;

Fig. 1b eine schematische Draufsicht auf das in Fig. 1a dargestellte elektrische Verbindungselement;

Fig. 2 eine schematische Draufsicht auf eine andere Ausführungsform eines e­ lektrischen Verbindungselements gemäß der vorliegenden Erfindung;

Fig. 3 in schematischer Seitenansicht ein Kontaktelement einer zu kontaktieren­ den elektrischen Komponente; und

Fig. 4a und 4b in schematischer Draufsicht eine weitere Ausführungsform des erfindungsgemäßen elektrischen Verbindungselements.

In den Fig. 1 bis 4 sind Ausführungsbeispiele eines elektrischen Verbindungs­ elements 10 dargestellt, das in einem 42 V-Bordnetz für ein Fahrzeug eingesetzt wird, um elektrische Komponenten miteinander zu verbinden. In den vorliegenden Ausführungsbeispielen soll zum besseren Verständnis davon ausgegangen wer­ den, daß eine nicht dargestellte 36 V-Fahrzeugbatterie mit einer nicht dargestell­ ten Leistungselektronik für eine als Starter-Generator ausgebildete elektrische Maschine verbunden werden soll.

Die in den Fig. 1 und 2 dargestellten Ausführungsformen zeigen ein als Ka­ belschuh 20 ausgebildetes Verbindungselement 10. Der in den Fig. 1a und 1b dargestellte Kabelschuh 20 weist zunächst einen laschenartigen Kontaktbereich 22 aus elektrisch gut leitfähigem Material auf. Der Kontaktbereich 22 verfügt über ein Bolzenanschlußloch 25. Über das Bolzenanschlußloch 25 wird der Kabel­ schuh 20 mit einem in Fig. 3 dargestellten Kontaktelement 31 einer zu kontak­ tierenden elektrischen Komponente 30 verbunden - im vorliegenden Fall dem Anschlußbolzen der Fahrzeugbatterie.

Weiterhin ist der Kontaktbereich 22 mit einem Anschlußbereich 21 aus ebenfalls elektrisch gut leitfähigem Material verbunden. Der hülsenartig aufgebaute Anschlußbereich 21 dient zur Aufnahme eines Verbindungsleiters (eines Kabels), der an seinem anderen Ende über ein entsprechendes Verbindungselement 10 mit der Leistungselektronik verbunden ist. Das Ende des Verbindungsleiters wird in den Aufnahmebereich 21 eingesteckt, worauf dieser zusammengepreßt oder - gequetscht wird. Dadurch entsteht eine feste und gut leitende Verbindung zwi­ schen dem Verbindungselement 10 und dem Verbindungsleiter.

Wenn die Leistungselektronik an das Bordnetz angeschlossen wird, müssen die Glättungskondensatoren der Leistungselektronik zunächst geladen werden. Da die Kondensatoren eine große Kapazität haben, müssen entsprechende Vorkeh­ rungen getroffen werden, um hohe pulsförmige Ströme in Verbindung mit einer "Funkenbildung" zu vermeiden. Bei der Herstellung eines Fahrzeugs wird die Bat­ terie zuletzt angeklemmt. Der Batteriekontakt könnte dadurch beschädigt wer­ den, etwa indem es zu einer Verschmelzung der Batteriekontakte kommt.

Um diese Nachteile zu vermeiden, ist im Kontaktbereich 22 ein Ladewiderstand 60 integriert. Der Ladewiderstand 60 besteht aus einem auf Kohlenstoff basie­ renden Material. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel ist der Ladewiderstand 60 als Widerstandsbereich 23 ausgebildet, der einen Teilbereich des Kontaktbereichs 23, nämlich dessen Randbereich 24, darstellt. Der Widerstandsbereich 23 ist gemäß Fig. 1a und 1b am vorderen freien Ende des Kontaktbereichs 23 vorge­ sehen. Wenn der Kontaktbereich 23 mit dem Kontaktelement 31 (Fig. 3) in Ver­ bindung gebracht werden soll, wird zunächst der Widerstandsbereich 24 mit dem Kontaktelement 31 in Berührung gebracht. Dadurch wird ein Stromfluß über den Ladewiderstand 60 bewirkt. Anschließend wird der Kontaktbereich 23 über das Bolzenanschlußloch 25 auf das Kontaktelement 31 aufgesteckt und in geeigneter Weise fixiert.

Um diesen ersten Berührungsschritt, durch den der Stromfluß über den Ladewi­ derstand 60 bewirkt wird, möglichst zu verkürzen, ist bei der in Fig. 2 darge­ stellten Ausführungsform vorgesehen, daß der den Ladewiderstand 60 bildende Widerstandsbereich 23 kreisförmig um das Bolzenanschlußloch 25 herum ausge­ bildet ist und eine Begrenzungswand 26 für das Bolzenanschlußloch 25 bildet. Auf diese Weise kann der Kontaktbereich 23 gleich auf das Kontaktelement 31 aufgesteckt werden, wobei der Stromfluß über den Ladewiderstand 60 gleichzei­ tig beim Aufstecken erfolgt.

In den Fig. 4a und 4b ist ein als Steckverbinder 40 ausgebildetes elektrisches Verbindungselement 10 dargestellt. Der Steckverbinder 40 weist ein Steckerge­ häuse 42 auf, das als Anschlußbereich für einen Verbindungsleiter fungiert, wie dies im Hinblick auf die Fig. 1 und 2 beschrieben wurde. Das Steckergehäuse 42 ist mit einem laschenartigen Steckerkontakt 41 verbunden, der als Kontaktbe­ reich 43 fungiert. Im Randbereich 45 des Steckerkontakts 41, hier an dessen vorderem freien Ende, ist ein als Ladewiderstand 60 ausgebildeter Widerstands­ bereich 44 vorgesehen.

Der Steckerkontakt 41 wird in eine Anschlußbuchse 46 eingesteckt die mit der 36 V-Fahrzeugbatterie verbunden ist. Die Anschlußbuchse 46 bildet einen Auf­ nahmeraum 47 für den Steckerkontakt 41, der durch Seitenwände 48 begrenzt ist. Um einen guten Kontakt zwischen Steckerkontakt 41 und Anschlußbuchse 46 zu ermöglichen, sind an den Seitenwänden 48 und in den Aufnahmeraum 47 hineingerichtet entsprechende Kontaktfedern 49 vorgesehen. Über einen An­ schlag 50 und eine Feder 51 kann geregelt werden, wie tief der Steckerkontakt 41 in die Anschlußbuchse hineingesteckt werden kann.

Wenn nun der Steckerkontakt 41 in den Aufnahmeraum 47 der Aufnahmebuchse 46 eingesteckt wird, wird zunächst der Widerstandsbereich 44 des Kontaktbereichs 43 mit den Seitenwänden 48 und den Kontaktfedern 48 in Kontakt ge­ bracht, wodurch ein Stromfluß über den Ladewiderstand bewirkt wird. Erst beim weiteren Einschieben des Kontaktbereichs 43 in die Anschlußbuchse 46 kommt dann in einer zweiten Stufe die niederohmige Verbindung über den eigentlichen Kontaktbereich 43 zustande.

Bezugszeichenliste

10

elektrisches Verbindungselement

20

Kabelschuh

21

Anschlußbereich

22

Kontaktbereich

23

Widerstandsbereich

24

Randbereich

25

Bolzenanschlußloch

26

Begrenzungswand

30

Komponente

31

Kontaktelement (Anschlußbolzen)

40

Steckverbinder

41

Steckerkontakt

42

Anschlußbereich (Steckergehäuse)

43

Kontaktbereich

44

Widerstandsbereich

45

Randbereich

46

Anschlußbuchse

47

Aufnahmeraum

48

Seitenwand

49

Kontaktfeder

50

Anschlag

51

Feder

60

Ladewiderstand

Claims (22)

1. Elektrisches Verbindungselement, insbesondere elektrisches Verbindungsele­ ment zum Verbinden einer elektrischen Komponente mit einer elektrischen Leistungsquelle, mit einem Kontaktbereich (22; 43) zum Verbinden des elekt­ rischen Verbindungselements (10) mit einer zu kontaktierenden Komponente (30), dadurch gekennzeichnet, daß im Kontaktbereich (22; 43) ein Ladewider­ stand (60) integriert ist.

2. Elektrisches Verbindungselement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Teilbereich des Kontaktbereichs (22; 43) als ein einen integrierten La­ dewiderstand (60) bildender Widerstandsbereich (23; 44) ausgebildet ist, der derart am oder im Kontaktbereich (22; 43) vorgesehen ist, daß er bei Herstel­ lung einer elektrischen Verbindung zuerst mit einem Kontaktelement (31) einer zu kontaktierenden Komponente (30) in Berührung kommt.

3. Elektrisches Verbindungselement nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Kontaktbereich (22; 43) und der Ladewiderstand (60) und/oder der den Ladewiderstand (60) bildende Widerstandsbereich (23; 44) aus unterschiedlichen Materialien gebildet sind.

4. Elektrisches Verbindungselement nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Ladewiderstand (60) und/oder der den Ladewider­ stand (60) bildende Widerstandsbereich (23; 44) aus einem Material auf Koh­ lenstoffbasis gebildet ist.

5. Elektrisches Verbindungselement nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Kontaktbereich (22; 43) mit einem Anschlußbereich (21; 42) verbunden ist.

6. Elektrisches Verbindungselement nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß dieses als Kabelschuh (20) ausgebildet ist.

7. Elektrisches Verbindungselement nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Ladewiderstand (60) als Widerstandsbereich (23) im Randbereich (24) des Kontaktbereichs (22) von dem Kabelschuh (20) ausgebildet ist.

8. Elektrisches Verbindungselement nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Kabelschuh (20) ein im Kontaktbereich (22) ausgebildetes Bolzenanschlußloch (25) aufweist.

9. Elektrisches Verbindungselement nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der den Ladewiderstand (60) bildende Widerstandsbereich (23) die Be­ grenzungswand (26) des Bolzenanschlußlochs (25) bildet.

10. Elektrisches Verbindungselement nach einem der Ansprüche 1 bis 5, da­ durch gekennzeichnet, daß dieses als Steckverbinder (40) mit einem Stecker­ kontakt (41) und einer Anschlußbuchse (46) ausgebildet ist und daß der La­ dewiderstand (60) im Steckerkontakt (41) und/oder in der Anschlußbuchse (46) integriert ist.

11. Elektrisches Verbindungselement nach Anspruch 10, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Ladewiderstand (60) als Widerstandsbereich (44) im Rand­ bereich (45) eines im Steckerkontakt (41) ausgebildeten Kontaktbereichs (43) vorgesehen ist.

12. Elektrisches Verbindungselement nach Anspruch 10 oder 11, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der Ladewiderstand (60) als Widerstandsbereich (44) in oder an wenigstens einer einen Aufnahmeraum (47) der Anschlußbuchse (46) begrenzenden Seitenwand (48), die den Kontaktbereich (43) bildet, vorgese­ hen ist.

13. Elektrische Verbindung zwischen zwei Komponenten, insbesondere zwi­ schen einer elektrischen Komponente und einer elektrischen Leistungsquelle, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens eine der Komponenten (30) mit ei­ nem elektrischen Verbindungselement (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 12 verbunden ist.

14. Elektrische Verbindung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß diese einen Verbindungsleiter aufweist und daß an wenigstens einem Ende des Verbindungsleiters ein elektrisches Verbindungselement (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 12 vorgesehen ist.

15. Elektrische Verbindung nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeich­ net, daß an einer mit einem elektrischen Verbindungselement (10) zu verbin­ denden Komponente (30) eine Führungseinrichtung vorgesehen ist, über die der Ladewiderstand (60) des elektrischen Verbindungselements (60) zunächst mit einem Kontaktelement (31) der zu kontaktierenden Komponente (30) in Berührung gebracht wird oder bringbar ist.

16. Elektrische Netz, insbesondere elektrisches Bordnetz für ein Fahrzeug, mit einer elektrischen Leistungsquelle und einer oder mehreren elektrischen Kom­ ponente(n), die über eine elektrische Verbindung, insbesondere eine elektrische Verbindung nach einem der Ansprüche 13 bis 15, mit der Leistungsquel­ le verbunden ist/sind, wobei die Verbindung über ein oder mehrere elektrische Verbindungselemente (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 12 erfolgt.

17. Elektrisches Netz, insbesondere elektrisches Bordnetz für ein Fahrzeug, mit einer elektrischen Leistungsquelle und einer oder mehreren elektrischen Kom­ ponente(n), die über eine elektrische Verbindung mit der Leistungsquelle ver­ bunden ist/sind, wobei die Verbindung über ein oder mehrere elektrische Ver­ bindungselemente erfolgt, das/die als voreilende(r) Kontakt(e) ausgebildet ist/sind.

18. Elektrisches Netz nach Anspruch 16 oder 17, dadurch gekennzeichnet, daß das elektrische Netz als 42 V-Bordnetz für ein Fahrzeug ausgebildet ist.

19. Elektrisches Netz nach einem der Ansprüche 16 bis 18, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die elektrische Leistungsquelle als 36 V-Batterie ausgebildet ist.

20. Elektrisches Netz nach einem der Ansprüche 16 bis 19, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die elektrische Komponente als Leistungselektronik, insbesonde­ re als Leistungselektronik für eine elektrische Maschine, ausgebildet ist.

21. Verwendung eines elektrischen Verbindungselements (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 12 und/oder einer elektrischen Verbindung nach einem der Ansprüche 13 bis 15 zum Verbinden einer Batterie mit einer elektrischen Komponente.

22. Verwendung eines elektrischen Verbindungselements (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 12 und/oder einer elektrischen Verbindung nach einem der Ansprüche 13 bis 15 zum Verbinden einer Batterie mit einer elektrischen Komponente in einem 42 V-Bordnetz eines Fahrzeugs.