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Elektronikmodul,
elektrische Vorrichtung mit dem Elektronikmodul, Kraftfahrzeug und
Verfahren zum Montieren einer elektrischen Vorrichtung mit dem Elektronikmodul
Die Erfindung betrifft ein Elektronikmodul, eine elektrische Vorrichtung
mit dem Elektronikmodul, ein Kraftfahrzeug und ein Verfahren zum
Montieren einer elektrischen Vorrichtung mit dem Elektronikmodul.
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Mittels
elektrischer Antriebe angetriebene Kraftfahrzeuge umfassen einen
das Kraftfahrzeug antreibenden elektrischen Motor, der von einer
Elektronik, die normalerweise als Leistungselektronik bezeichnet
wird, angesteuert wird. Die Elektronik und der elektrische Motor
konventioneller Kraftfahrzeuge werden über ein Klemmbrett miteinender
elektrisch verbunden, das jeweils für die Anschlussleitungen der
Elektronik und des elektrischen Motors Klemmen aufweist. Um die
Anschlussleitungen der Elektronik und des elektrischen Motors mit
dem Klemmbrett zu verbinden, werden die Anschlussleitungen jeweils
z. B. an eine Öse
beispielsweise mittels Crimpen, Löten oder Schweißen angeschlagen.
Danach werden die Ösen
an den relevanten Klemmen z. B. durch Schrauben oder Schweißen fixiert.
Außerdem
wird der Kontaktbereich mechanisch geschützt, indem z. B. das Klemmbrett
abgedichtet wird. Insbesondere das Abdichten der Anschlussleitungen
sowohl im Bereich des Klemmbretts als auch im Bereich der Elektronik
ist relativ aufwändig.
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Die
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Elektronikmodul mit einer zum
Ansteuern einer elektrischen Maschine vorgesehenen Elektronik anzugeben,
das Vorraussetzungen für
ein leichteres Montieren einer das Elektronikmodul und die elektrische
Maschine aufweisenden elektrischen Vorrichtung schafft.
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Eine
weitere Aufgabe der Erfindung ist es, ein verbessertes Verfahren
zum Montieren einer ein Elektronikmodul und eine elektrische Maschine
aufweisenden elektrischen Vorrichtung anzugeben.
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Die
Aufgabe wird gelöst
durch ein Elektronikmodul, aufweisend ein Gehäuse, eine innerhalb des Gehäuses angeordnete
Elektronik, die eingerichtet ist, eine elektrische Maschine anzusteuern,
und eine innerhalb des Gehäuses
angeordnete Kontaktiervorrichtung, die mit der Elektronik elektrisch
verbunden ist und eingerichtet ist, mit einer Gegenkontaktiervorrichtung
der elektrischen Maschine in elektrischen Kontakt gebracht zu werden.
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Die
Aufgabe wird auch gelöst
durch ein Verfahren zum Montieren einer elektrischen Vorrichtung, aufweisend
Kontaktieren der Kontaktiervorrichtung des erfindungsgemäßen Elektronikmoduls
mit einer Gegenkontaktiervorrichtung einer elektrischen Maschine.
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In
einem weiteren Aspekt der Erfindung wird eine elektrische Vorrichtung
bereitgestellt, die das erfindungsgemäße Elektronikmodul und eine
elektrische Maschine aufweist, die von dem Elektronikmodul angesteuert
wird und eine Gegenkontaktiervorrichtung aufweist, über die
die Elektronik mit der elektrischen Maschine elektrisch verbunden
ist.
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Die
elektrische Maschine ist z. B. ein elektrischer Motor, so dass die
Kombination aus dem erfindungsgemäßen Elektronikmodul und dem
elektrischen Motor einen elektrischen Antrieb ergibt. Dieser elektrische
Antrieb ist insbesondere vorgesehen, ein Kraftfahrzeug anzutreiben.
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Das
erfindungsgemäße Elektronikmodul
umfasst die Elektronik, die innerhalb des Gehäuses angeordnet ist und somit
von diesem geschützt
wird. Das erfindungsgemäße Elektronikmodul
umfasst ferner die Kontaktiervorrichtung, die mit der Elektro nik elektrisch
verbunden ist und vorgesehen ist, die Elektronik über die
Gegenkontaktiervorrichtung der elektrischen Maschine mit dieser
elektrisch zu verbinden. Erfindungsgemäß ist die Kontaktiervorrichtung
ebenfalls innerhalb des Gehäuses
angeordnet, so dass das Gehäuse
die Kontaktiervorrichtung und die Gegenkontaktiervorrichtung insbesondere
auch während
des Montiervorgangs schützen
kann. Da ferner sowohl die Kontaktiervorrichtung und die Elektronik zu
dem erfindungsgemäßen Elektronikmodul
zusammengefasst sind, kann beim Montieren der das Elektronikmodul
und die elektrische Maschine aufweisenden elektrischen Vorrichtung
auf das Klemmbrett konventioneller elektrischer Vorrichtungen verzichtet werden.
Dadurch kann nicht nur Platz gespart, sondern es kann auch der Montiervorgang
beschleunigt werden.
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Nach
einer Variante des erfindungsgemäßen Elektronikmoduls
weist das Gehäuse
eine im Bereich der Kontaktiervorrichtung angeordnete Öffnung auf, durch
die die Gegenkontaktiervorrichtung der elektrischen Maschine zum
Kontaktieren der Kontaktiervorrichtung der Elektronik durchführbar ist.
Für die
Montage der elektrischen Vorrichtung braucht demnach lediglich die
Gegenkontaktiervorrichtung durch die Öffnung des Gehäuses geführt werden,
damit die Kontaktiervorrichtung und die Gegenkontaktiervorrichtung
elektrisch verbunden sind.
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Gemäß einer
Ausführungsform
des erfindungsgemäßen Elektronikmoduls
weist die Kontaktiervorrichtung der Elektronik einen innerhalb des Gehäuses angeordneten
Stecker auf, der in die als einen Gegenstecker ausgebildete Gegenkontaktiervorrichtung
der elektrischen Maschine für
den elektrischen Kontakt steckbar ist. Nach einer weiteren Variante
des erfindungsgemäßen Elektronikmoduls
weist die Kontaktiervorrichtung der Elektronik einen innerhalb des
Gehäuses
angeordneten Gegenstecker auf, in den die als einen Stecker ausgebildete
Gegenkontaktiervorrichtung der elektrischen Maschine für den elektrischen
Kontakt steckbar ist. Der Stecker umfasst z. B. mehrere Stifte oder
Pins und der Gegenstecker umfasst z. B. mehrere Hülsen, in
die die Stifte bzw. Pins gesteckt werden können. Durch Stecken des Steckers
in den Gegenstecker ist es z. B. bereits möglich, das Elektronikmodul
an der elektrischen Maschine zu befestigen.
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Das
Gehäuse
des erfindungsgemäßen Elektronikmoduls
kann auch Befestigungsmittel aufweisen, mittels der das Elektronikmodul
an die elektrische Maschine befestigbar ist. Die befestigungsmittel sind
z. B. Öffnungen
im Gehäuse,
z. B. in einer Bodenplatte des Gehäuses, mittels derer das Elektronikmodul
bzw. das Gehäuse
mit der elektrischen Maschine verschraubt werden kann. Diese Öffnungen sind
insbesondere derart am Gehäuse
angeordnet, dass sie keinen Zugang ins Innere des Gehäuses erlauben.
Das Elektronikmodul kann aber z. B. auch mit seinem Gehäuse an die
elektrische Maschine geklipst werden. Dann umfassen die Befestigungsmittel geeignete,
z. B. am Gehäuse
angeformte Clipse.
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Nach
einer weiteren Ausführungsform
des erfindungsgemäßen Elektronikmoduls
ist die Gegenkontaktiervorrichtung der elektrischen Maschine als Stifte
ausgebildet, die gegen die Kontaktiervorrichtung der Elektronik
für den
elektrischen Kontakt drücken,
wenn das Elektronikmodul mittels der Befestigungsmittel an der elektrischen
Maschine befestigt ist. Die als Stifte ausgebildete Gegenkontaktiervorrichtung
der elektrischen Maschine und/oder die Kontaktiervorrichtung der
Elektronik können
zwischen den Stiften und der Kontaktiervorrichtung angeordnete Federscheiben
aufweisen, die vorgespannt sind, wenn das Elektronikmodul mittels
der Befestigungsmittel an der elektrischen Maschine befestigt ist.
Dadurch kann auch bei Toleranzen der Kontaktiervorrichtung und/oder
der Gegenkontaktiervorrichtung ein sicherer elektrischer Kontakt
zwischen der Kontaktiervorrichtung und der Gegenkontaktiervorrichtung
sicher gestellt werden.
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Umfasst
das erfindungsgemäße Elektronikmodul
die Öffnungen
im Gehäuses,
durch die die Gegenkontaktiervorrichtung der elekt rischen Maschine durchgeführt werden
können,
dann können
zwischen dem Gehäuse
des Elektronikmoduls und der elektrischen Maschine angeordnete Dichtmittel
vorgesehen sein, die die Öffnungen
abdichteten. Die Dichtmittel sind z. B. ein O-Ring, der um die Öffnungen
herum angeordnet ist. Ist das erfindungsgemäße Elektronikmodul an der elektrischen
Maschine befestigt, dann dichten die Dichtmittel zusammen mit dem
Gehäuse
die Kontaktier- und die Gegenkontaktiervorrichtung ab.
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Durch
das erfindungsgemäße Elektronikmodul
benötigt
man kein Klemmbrett (Schraubklemmverbinder). Dadurch entfällt ein
Einbauraum für
das Klemmbrett, wodurch Platz gespart wird. Durch die Integration
der Kontaktiervorrichtung zusammen mit der Elektronik zum erfindungsgemäßen Elektronikmodul
kann auch die Anzahl der Montagepunkte und von Einzelteilen reduziert
werden, wodurch Vorraussetzungen für eine einfachere und somit
kostengünstigere
Montage geschaffen werden. Auch werden Vorraussetzungen geschaffen,
dass während
des Kontaktierens nicht mehr auf die Kontaktiervorrichtung des erfindungsgemäßen Elektronikmoduls
zugegriffen werden muss, weshalb das erfindungsgemäße Elektronikmodul
bereits vor der Montage als Ganzes gehäust werden kann.
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Auch
kann das erfindungsgemäße Elektronikmodul
getestet werden, bevor es z. B. an das Kraftfahrzeug befestigt wird.
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Ausführungsbeispiele
der Erfindung sind exemplarisch in den beigefügten schematischen Zeichnungen
dargestellt. Es zeigen:
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1 ein
Kraftfahrzeug,
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2 ein
elektrischer Antrieb,
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3 eine
Detailansicht des elektrischen Antriebs der 2
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4 eine
Draufsicht einer Bodenplatte und
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5, 6 weitere
elektrische Antriebe.
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Die 1 zeigt
ein Kraftfahrzeug 1, das im Falle des vorliegenden Ausführungsbeispiels
von einem in der 2 gezeigten elektrischen Antrieb 20 angetrieben
wird. Das Kraftfahrzeug 1 ist z. B. ein Hybridfahrzeug
oder wird ausschließlich
vom elektrischen Antrieb 20 angetrieben.
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Der
elektrische Antrieb 20 weist einen elektrischen Motor 21,
z. B. ein Dreiphasen-Asynchronmotor auf, der in allgemein bekannter
Weise Räder
des Kraftfahrzeugs 1 antreibt. Der Motor 21 weist
im Falle des vorliegenden Ausführungsbeispiels
einen als Motorstecker ausgebildeten Anschluss für die drei Phasen seiner Motorwicklungen
auf, der für
jeden der drei Phasen einen Stift 22–24 umfasst.
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Der
elektrische Antrieb 20 weist ferner eine Elektronik 25 auf,
die innerhalb eines Gehäuses 26 angeordnet
ist. Die Elektronik 25 steuert im Betrieb des elektrischen
Antriebs 20 den Motor 21 in allgemein bekannter
Weise an und umfasst z. B. einen Wechselrichter.
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Die
Elektronik 25 umfasst Anschlüsse 27–29,
die mit einem innerhalb des Gehäuses 26 angeordnete
Gegenstecker der Elektronik 25 elektrisch verbunden sind.
Der Gegenstecker weist für
jede der drei Phasen eine Hülse 30–32 auf,
die z. B. mit den relevanten Anschlüssen 27–29 der
Elektronik 25 verschweißt sind. Die Hülsen 30–32 sind
dafür vorgesehen,
die Stifte 22–24 des
Motorsteckers aufzunehmen, so dass der Stift 22 in der
Hülse 30,
der Stift 23 in der Hülse 31 und
der Stift 24 in der Hülse 32 steckt. Dadurch
sind der Motor 21 und die Elektronik 25 elektrisch
verbunden. Die in den Hülsen 30–32 steckenden
Stifte 22–24 sind
in der 3 in einer perspektivischen Ansicht dargestellt.
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Das
Gehäuse 26 für die Elektronik 25 weist im
Falle des vorliegenden Ausführungsbeispiels
eine Bodenplatte 33 auf, deren Draufsicht in der 4 gezeigt
ist. Die Bodenplatte 33 weist drei Öffnungen 34–36 auf,
durch die die Stifte 22–24 des Motorsteckers
zum Kontaktieren der Hülsen 30–32 des
Gegensteckers der Elektronik 25 geführt werden können. Des
Weiteren umfasst die Bodenplatte 33 Bohrungen 37,
mittels derer die Bodenplatte 33 und somit das Gehäuse 26 mit
dem Motor 21 mittels in den Figuren nicht näher gezeigten
Schrauben verschraubt werden kann.
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Im
Falle des vorliegenden Ausführungsbeispiels
werden die Öffnungen 34–36 mittels
eines einzigen O-förmigen
Dichtungsrings 38 abgedichtet, der zwischen der Bodenplatte 33 und
dem Motor 21 angeordnet und um die Öffnungen 34–36 herumgeführt ist.
Beim Verschrauben der Bodenplatte 33 mit dem Motor 21 wird
der Dichtungsring 38 zusammengepresst und dichtet somit
die Öffnungen 34–36 und demnach
auch die Anschlüsse 27–29 der
Elektronik 25 und des Motors 21 ab.
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Um
die Elektronik 25 mit dem Motor 21 zu kontaktieren,
braucht somit lediglich die innerhalb des Gehäuses 26 angeordnete
Elektronik 25 mittels der durch die Öffnungen 34–35 zugänglichen
Hülsen 30–32 auf
die Stifte 22–24 des
Motorsteckers gesteckt werden. Die Stifte 22–24 des
Motorsteckers werden dabei durch die Öffnungen 34–36 in
das Innere des Gehäuses 26 geführt. Ein
fester Halt wird durch das Verschrauben der Bodenplatte 33 mit
dem Motor 21 erreicht, wobei gleichzeitig der Dichtungsring 38 ein
gegebenenfalls notwendiges Abdichtung der Anschlüsse der Elektronik 25 bzw.
des Motors 21 sicher stellt.
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Die 5 zeigt
einen weiteren elektrischen Antrieb 50, der anstelle des
in der 2 dargestellten elektrischen An triebs 20 für das Kraftfahrzeug 1 verwendet
werden kann. Wenn folgend nicht anders beschrieben, dann sind Bestandzeile
des in der 5 gezeigten elektrischen Antriebs 50,
die mit Bestandteilen des in der 2 gezeigten
elektrischen Antriebs 20 weitgehend bau- und funktionsgleich sind,
mit denselben Bezugszeichen versehen.
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Der
in der 5 gezeigte elektrische Antrieb 50 unterscheidet
sich im Wesentlichen von dem in der 2 gezeigten
elektrischen Antrieb 20 durch die Kontaktierung der Elektronik 25 mit
dem Motor 21. Die Anschlüsse 27–29 der
Elektronik 25 sind im Falle des in der 5 gezeigten
Ausführungsbeispiels
mit einem, drei Stifte 51–53 aufweisenden und innerhalb
des Gehäuses 26 angeordneten
Stecker verbunden, indem die Anschlüsse 27–29 z.
B. mit den Stiften 51–53 verschweißt sind.
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Der
elektrischen Motor 21 des elektrischen Antriebs 50 weist
im Falle des in der 5 dargestellten Ausführungsbeispiels
einen drei Hülsen 54–56 aufweisenden
Gegenstecker auf, in die die Stifte 51–53 des Steckers der
Elektronik 25 gesteckt werden können.
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Um
die Elektronik 25 mit dem Motor 21 zu kontaktieren,
braucht somit lediglich die innerhalb des Gehäuses 26 angeordnete
Elektronik 25 mittels der durch die Öffnungen 34–35 zugänglichen
Stifte 51–53 des
Steckers der Elektronik 25 auf die Hülsen 54–56 des
Gegensteckers des Motors 21 gesteckt werden. Die Hülsen 54–56 des
Gegensteckers werden dabei durch die Öffnungen 34–36 in
das Innere des Gehäuses 26 geführt. Ein
fester Halt wird durch das Verschrauben der Bodenplatte 33 mit
dem Motor 21 erreicht, wobei gleichzeitig der Dichtungsring 38 ein
gegebenenfalls notwendiges Abdichtung der Anschlüsse der Elektronik 25 bzw.
des Motors 21 sicher stellt.
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Die 6 zeigt
einen weiteren elektrischen Antrieb 60, der anstelle des
in der 2 dargestellten elektrischen Antriebs 20 für das Kraftfahrzeug 1 verwendet
werden kann. Wenn folgend nicht anders beschrieben, dann sind Bestandzeile
des in der 6 gezeigten elektrischen Antriebs 60,
die mit Bestandteilen des in der 2 gezeigten
elektrischen Antriebs 20 weitgehend bau- und funktionsgleich sind,
mit denselben Bezugszeichen versehen.
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Der
in der 6 gezeigte elektrische Antrieb 60 unterscheidet
sich im Wesentlichen von dem in der 2 gezeigten
elektrischen Antrieb 20 durch die Kontaktierung der Elektronik 25 mit
dem Motor 21.
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Der
elektrische Motor 21 des elektrischen Antriebs 60 weist
im Falle des in der 6 dargestellten Ausführungsbeispiels
drei Stifte 61–63 auf, die
beim Kontaktieren durch die Öffnungen 34–36 der Bodenplatte 33 in
das Innere des Gehäuses 26 geführt werden,
um die relevanten Anschlüsse 27–29 der
Elektronik 25 für
einen elektrischen Kontakt zwischen Motor 21 und Elektronik 25 zu
berühren.
Beim Verschrauben der Bodenplatte 33 mit dem Motor 21 drücken die
Stifte 61–63 auf
die Anschlüsse 27–29 der
Elektronik 25. Für
einen verbesserten elektrischen Kontakt sind die Stifte 61–63 oder
die Anschlüsse 27–29 im
Falle des vorliegenden Ausführungsbeispiels
mit jeweils einer Federscheibe 64–66 versehen.
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Anstelle
des einzigen Dichtungsrings 38 können die einzelnen Stifte 22–24,
Hülsen 54–56 oder Stifte 61–63 mit
jeweils einem Dichtungsring versehen sein.