DE102009016912A1

DE102009016912A1 - Verfahren und Vorrichtung für eine Hochspannungskomponentenverbindung eines Fahrzeugs

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Publication number: DE102009016912A1
Application number: DE102009016912A
Authority: DE
Inventors: James E. Rochester Hills Tarchinski
Original assignee: GM Global Technology Operations LLC
Current assignee: GM Global Technology Operations LLC
Priority date: 2008-04-15
Filing date: 2009-04-08
Publication date: 2010-01-28
Also published as: CN101559748B; US7786386B2; CN101559748A; US20090255727A1

Abstract

Ein Verfahren und eine Vorrichtung stellen eine elektrische Spleißung zwischen verschiedenen Hochspannungskomponenten in einem hochspannungsgetriebenen Fahrzeug (HVPV) bereit, welche eine Reihenschaltung oder serielle Verbindung der Komponenten ermöglicht. Das Verfahren umfasst, dass ein erstes Ende eines Kabels mit einer ersten Komponente verbunden wird, dass ein zweites Ende des Kabels mit einer Hochspannungssammelschiene in einer zweiten Komponente verbunden wird, um eine Spleißung zu bilden, und dass die Außengehäuse der Komponenten verwendet werden, um eine Abdichtung gegen die Umgebung und eine elektromagnetische Verträglichkeitsabschirmung (EMC-Abschirmung) für die Spleißung bereitzustellen, statt dass eine derartige Spleißung in einer eigens bereitgestellten oder gemeinsam genutzten Leistungsverteilungsbox bereitgestellt wird. Ein Kabelschuh ist mit einem Ende eines Kabels durch einen Aufpressprozess oder einen Lötporzess verbunden. Die Komponenten können ein Energiespeichersystem (ESS), ein Wechselrichtermodul (PIM), ein Klimaanlagensteuerungsmodul (ACCM), ein Hilfsleistungsmodul (APM), ein Servolenkungscontroller und ein Elektromotor/Generator sein.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren für das elektrische Verbinden oder Spleißen eines Paars von Hochspannungskabeln innerhalb einer fahrzeugeigenen Hochspannungsfahrzeugkomponente.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
In einem hochspannungsgetriebenen Fahrzeug (HVPV), etwa einem Hybridelektrofahrzeug (HEV), einem Steckdosenhybrid-Elektrofahrzeug (PHEV), einem Brennstoffzellen-Elektrofahrzeug (FCEV) oder einem reinen Elektrofahrzeug (EV) stellt eine Leistungsversorgung mit relativ hoher Spannung oder ein Energiespeichersystem (ESS), zum Beispiel ein Batteriestapel oder eine andere elektrochemische Energiespeichereinrichtung, eine Quelle für zumindest einen Teil der elektrischen Leistung bereit, die zum Antreiben des Fahrzeugs benötigt wird. Ein Motor oder eine Brennstoffzelle kann ausgeschaltet oder selektiv heruntergefahren werden, wenn sich das Fahrzeug in einem Leerlauf oder in einem Stillstand befindet, um weiterhin Kraftstoff zu sparen, und/oder das Fahrzeug kann in Abhängigkeit von der speziellen Konstruktion des Fahrzeugs vollständig mit elektrischer Leistung, die von dem ESS bereitgestellt wird, betrieben werden.
Um genügend elektrische Leistung zum teilweisen oder vollständigen Antreiben des Fahrzeugs sowie zum Versorgen verschiedener Hochspannungskomponenten, die mit dem fahrzeugeigenen ESS verbunden sind, mit Energie bereitzustellen, enthält oder speichert das ESS Energie oder Spannung mit einem relativ hohen Potential, typischerweise in der Größenordnung von 60 bis 300 Volt oder mehr. Gebräuchliche Hochspannungskomponenten, die in einem HVPV verwendet werden, können beispielsweise einen oder mehrere Elektromotoren/Generatoren sowie ein Klimaanlagensteuerungsmodul (ACCM), einen Servolenkungscontroller, ein Wechselrichtermodul (PIM), ein Hilfsleistungsmodul (APM) und/oder andere Einrichtungen mit relativ hoher Spannung umfassen.
Das ESS liefert elektrische Ströme von etwa 75 bis 100 Ampere oder mehr, welche unter Verwendung eines Hochspannungsbusses mit einer positiv geladenen Kontaktleiste und einer negativ geladenen Kontaktleiste durch eine eigens bereitgestellte Hochspannungsschaltung geleitet, übertragen oder geführt werden. In der Regel wird eine separate Leistungsverteilungsbox (PDB) oder alternativ eine PDB, die mit einer der verschiedenen Hochspannungskomponenten zusammengebaut ist, verwendet, um eine fahrzeugeigene Hochspannungs-Leistungsverteilungsfunktionalität bereitzustellen, da effektive direkte Hochspannungskabelspleißverfahren, wie sie häufig zum Spleißen von Niederspannungskabeln oder Drähten, etwa in einem fahrzeugeigenen 12 Volt-System, verwendet werden, im Allgemeinen nicht praktikabel sind. Durch das Zusammenbauen der PDB-Funktion und -Struktur mit derjenigen einer der Hochspannungskomponenten kann die Gesamtkomponentenanzahl verringert werden. Eine derartige zusammengebaute Komponente weist jedoch zusätzliche Komplexität und begrenzte Austauschbarkeit über verschiedene Fahrzeugmodelle und Plattformen hinweg auf.
Innerhalb der Hochspannungskomponente mit der PDB-Funktionalität wird die elektrische Verbindung gewöhnlich unter Verwendung von Standardelektrokabeln und einer Sammelschiene hergestellt, die eine relativ komplexe und geometrisch versetzte Konfiguration aufweist. Andere Hochspannungskomponenten empfangen eigens bereitgestellte Leistungsleitungen oder Kabel von der Hochspannungskomponente mit der eingebauten PDB. Obwohl derartige Konstruktionen gewisse Vorteile bieten, können sie bei vielfältigen Herstellungs-, kostenbezogenen und Einbauangelegenheiten suboptimal sein.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Entsprechend wird ein Verfahren bereitgestellt, um Hochspannungselektrokabel innerhalb einer Hochspannungskomponente eines Fahrzeugs zu spleißen. Ein Außengehäuse jeder der verbundenen Komponenten stellt sowohl eine Abdichtung gegen die Umgebung als auch eine elektromagnetische Verträglichkeitsabschirmung (EMC-Abschirmung) bereit, wodurch die Spleißung schützt wird. Das Verfahren umfasst, dass ein erstes elektrisches Kabel von einer ersten Hochspannungskomponente mit einer Hochspannungssammelschiene einer zweiten Hochspannungskomponente verbunden wird.
Wenn mehr als zwei Komponenten verwendet werden, umfasst das Verfahren, dass alle Komponenten in Reihe verbunden werden, wobei die Außengehäuse jeder Komponente verwendet werden, um die notwendigen Abdichtungen gegen die Umgebung und die EMC-Abschirmung der Spleißungen, welche in jedem der Außengehäuse enthalten sind, bereitzustellen. Die Verbindung mit der Sammelschiene wird bei einer Ausführungsform unter Verwendung eines Kabelschuhs hergestellt, welcher auf einen Leiterabschnitt des Kabels aufgepresst oder daran angelötet sein kann.
Ein Hochspannungs-Leistungsverteilungsnetzwerk für ein Fahrzeug umfasst ein Energiespeichersystem (ESS), erste und zweite Hochspannungs komponenten, die jeweils ein Außengehäuse und eine Hochspannungssammelschiene aufweisen, welche in dem jeweiligen Gehäuse positioniert ist, und ein Kabelpaar. Ein erstes Kabel verbindet das ESS mit der Sammelschiene der ersten Komponente, und ein zweites Kabel verbindet die Sammelschiene der ersten Komponente mit der Sammelschiene der zweiten Komponente. Jedes Außengehäuse stellt eine Abdichtung gegen die Umgebung und eine EMC-Abschirmung für die darin enthaltene elektrische Verbindung oder Spleißung bereit. Die Hochspannungskomponenten können ein Wechselrichtermodul (PIM), ein Klimaanlagensteuerungsmodul (ACCM), ein Hilfsleistungsmodul (APM), ein Servolenkungscontroller und/oder ein Motor/Generator sein, sind aber nicht darauf beschränkt.
Die vorstehenden Merkmale und Vorteile und weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden leicht aus der folgenden genauen Beschreibung der besten Arten zum Ausführen der Erfindung offenbar, wenn sie in Verbindung mit den beiliegenden Zeichnungen gelesen werden.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist eine schematische Veranschaulichung eines fahrzeugeigenen Leistungsverteilungsnetzwerks nach dem Stand der Technik;
2 ist eine schematische Veranschaulichung eines weiteren Leistungsverteilungsnetzwerks nach dem Stand der Technik;
3 ist eine schematische Veranschaulichung eines erfindungsgemäßen seriellen oder in Reihe geschalteten Leistungsverteilungsnetzwerks;
4A ist eine Querschnittsseitenansicht einer beispielhaften Hochspannungskabelanordnung, die mit dem Leistungsverteilungsnetzwerk von 3 verwendet werden kann;
4B ist eine Querschnittsseitenansicht eines Hochspannungskabels, das mit dem Leistungsverteilungsnetzwerk von 3 und den Kabelanordnungen von 4A, 5 und 6 verwendet werden kann;
5 ist eine Querschnittsseitenansicht der in 4 gezeigten Hochspannungskabelanordnung, wenn diese mit einer Hochspannungsfahrzeugkomponente verbunden ist; und
6 ist eine Querschnittsseitenansicht einer weiteren Ausführungsform der in 5 gezeigten Hochspannungskabelanordnung.
BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGFORMEN
Mit Bezug auf die Zeichnungen, in denen gleiche Bezugszeichen gleiche Komponenten bezeichnen und mit 1 nach dem Stand der Technik beginnend, ist ein beispielhaftes Leistungsverteilungsnetzwerk 10 typischerweise so ausgestaltet, dass es elektrische Hochspannungsenergie unter Verwendung einer eigens bereitgestellten Leistungsverteilungsbox (DB) 14 wie vorstehend beschrieben an verschiedene Komponenten 16, 16A und/oder 16B an Bord eines (nicht gezeigten) Fahrzeugs liefert. Das Netzwerk 10 umfasst ein Energiespeichersystem (ESS) 12, welches mit den Komponenten 16, 16A und 16B (die auch als A, B bzw. C beschriftet sind) über geeignete Längen eines Hochspannungskabels 11 (siehe 4B) elektrisch verbunden ist.
Das ESS 12 kann als eine oder mehrere Batterien ausgestaltet sein, wie etwa eine Nickelkadmium-, eine Lithiumionen- oder eine andere geeignete wiederaufladbare Batterieeinrichtung, obwohl auch andere elektrische und/oder elektrochemische Einrichtungen mit der Fähigkeit, elektrische Leistung abwechselnd zu speichern und bei Bedarf an die Komponenten 16, 16A und/oder 16B zu liefern, im Umfang der Erfindung verwendet werden können. Das ESS 12 kann auf der Grundlage der benötigten Funktionen ausgelegt sein, welche das ESS 12 mit Energie versorgen oder unterstützen soll, und welche beliebige regenerative Bremsanforderungen oder Antriebsanforderungen umfassen. Das ESS 12 stellt elektrische Hochspannungsleistung mit etwa 60 bis 300 Volt oder mehr gewöhnlich als eine Gleichspannung (VDC) bereit, obwohl Fachleute erkennen, dass auch eine Wechselspannung (VAC) verwendet werden kann. Der innerhalb des Netzwerks 10 gelieferte elektrische Strom beträgt allgemein etwa 75 bis 100 Ampere, obwohl in Abhängigkeit von der speziellen Konstruktion des (nicht gezeigten) Fahrzeugs und des Netzwerks 10 andere Amperewerte innerhalb des Umfangs der Erfindung verwendet werden können.
Bei dem beispielhaften Netzwerk 10 von 1 nach dem Stand der Technik ist die Verteilungsbox 14 eine separate Komponente, wobei ein Kabel 11 von dem ESS 12 mit einer (nicht gezeigten) Hochspannungssammelschiene, die innerhalb der Verteilungsbox 14 positioniert ist, elektrisch verbunden ist. Kabel 11 verbinden dann die Verteilungsbox 14 separat mit jeder der verschiedenen Komponenten 16, 16A und 16B. Das heißt, dass jede der Komponenten 16, 16A und 16B über eine separate Verbindung oder einen separaten Eingang in die Verteilungsbox 14 verfügt. Die Verwendung einer eigens bereitgestellten Verteilungsbox 14 kann aus verschiedenen betrieblichen und wirtschaftlichen Gründen suboptimal sein. Daher kann gemäß der vorliegenden Erfindung, wie in den nachstehend beschriebenen 3–6 gezeigt ist, die in der Konfiguration von 1 nach dem Stand der Technik gezeigte Verteilungsbox 14 beseitigt werden, indem die Kabel 11 innerhalb der Komponenten 16, 16A und 16B gespleißt werden, um eine vereinfachte serielle oder in Reihe geschaltete Leistungsverteilungskonfiguration (siehe 3) zu erreichen, und um damit eine optimaler verteilte elektrische Leistung innerhalb des (nicht gezeigten) Fahrzeugs bereitzustellen.
Die Hochspannungskomponente 16 oder die Komponente A ist typischerweise als ein Wechselrichtermodul oder PIM ausgestaltet, welches zum Empfangen von DC-Spannung von dem ESS 12 und zum Liefern von AC-Strom an einen oder mehrere Motoren/Generatoren dient, welche eine oder beide der Komponenten 16A und/oder 16B (Komponente B bzw. C) in 2 sein können. Die Komponente 16 kann auch so ausgestaltet sein, dass sie eine Motorsteuerungslogik umfasst, die zum Steuern der Motoren/Generatoren benötigt wird, wenn eine der Komponenten 16A und 16B so ausgestaltet ist. Wenn die Komponenten 16A oder 16B als Elektromotoren ausgestaltet sind, können sie elektrische Energie aus dem ESS 12 entnehmen, und wenn die Komponenten 16A oder 16B als elektrische Generatoren arbeiten, können sie elektrische Energie zum Speichern in dem ESS 12 erzeugen.
Mit Bezug auf 2 zeigt ein beispielhaftes Netzwerk 10A eine weitere Konfiguration nach dem Stand der Technik, bei welcher die Verteilungs box 14 mit einer der Komponenten 16, 16A oder 16B zu einer gemeinsamen oder integrierten Verteilung/Komponente 116 kombiniert ist. Kabel 11, die von der gemeinsamen Verteilung/Komponente 116 wegführen, führen separat in jede der Komponenten 16A und/oder 16B oder bei Bedarf in zusätzliche (nicht gezeigte) Hochspannungskomponenten. Die jeweiligen Ausgestaltungen von 1 und 2 umfassen jedoch eine Verteilungsbox 14 (1) oder eine gemeinsame Verteilung/Komponente 116 (2), welche immer noch separate Verbindungen zu jeder damit verbundenen Komponente 16A, 16B benötigt. Wie nun mit Bezug auf die verbleibenden Figuren erläutert wird, kann die Verteilungsbox 14 oder die gemeinsame Verteilung/Komponente 116 unter Verwendung einer Reihenschaltungskonfiguration, die durch die vorliegende Erfindung ermöglicht wird, beseitigt werden, wie nun mit Bezug auf 3 erläutert wird.
Mit Bezug auf 3 wird erfindungsgemäß ein Netzwerk 10B bereitgestellt, bei dem die Komponenten 16, 16A und/oder 16B jeweils eine einzige Einlassöffnung und eine einzige Auslassöffnung aufweisen, die in Reihe oder in einer ”Daisy-Chain” unter Verwendung verschiedener Längen der Kabel 11 verbunden sind. Auf diese Weise stellen die Gehäuse 40 (siehe 5 und 6) der verschiedenen Komponenten die Abdichtung gegen die Umgebung oder das Wetter sowie die elektromagnetische Verträglichkeitsabschirmung (EMC-Abschirmung) bereit, die zum Schutz der elektrischen Hochspannungsverbindung oder Spleißung in jedem der Gehäuse 40 benötigt wird, wie nun mit Bezug auf 4A bis 6 beschrieben wird.
Mit Bezug auf 4A weist ein Kabelbaum oder eine elektrische Kabelanordnung 20 ein Paar von Kabeln 11 auf. Wie in 4B gezeigt ist, enthält jedes Kabel 11 einen leitfähigen Draht oder leitfähige verseilte Drähte, die hier anschließend einfach als der Leiter 28 bezeichnet sind, welcher in einer dielektrischen inneren Isolierbeschichtung oder in einem Isolator 29B eingeschlossen oder enthalten ist, etwa aus Polyethylen, Gummi, Fluorkohlenstoff oder einem weiteren geeigneten dielektrischen oder isolierenden Material. Ein Mantel oder eine Abschirmung 27, etwa aus Nylongewebe oder einem anderen geeigneten Material, ist zwischen dem Isolator 29B und einem äußeren Isolator 29A angeordnet. In 4A kann eines der Kabel 11 ein Einlasskabel sein, das von dem ESS 12 (siehe 1, 2 und 3) oder von einer weiteren der Hochspannungskomponenten 16, 16A oder 16B hergeführt ist, während das andere Kabel 11 ein Auslasskabel sein kann, das in Reihe zu einer anderen der Komponenten 16, 16A oder 16B (siehe 3) geführt ist.
Jedes der Kabel 11 enthält einen Leiter 28, wie vorstehend mit Bezug auf 4A erläutert ist, wobei die Abschirmung 27 und der Leiter 28 durch eine Öffnung 41 eingeführt sind, die in einer Abschirmscheibe 26 ausgebildet oder anderweitig bereitgestellt ist. Die Abschirmscheibe 26 besteht aus Aluminium oder einem anderen geeigneten Material. Alle Drähte 28 sind mit einem jeweiligen Anschluss eines Paars von Anschlüssen 30 und 30A verbunden, etwa Kabelschuhen oder anderen elektrischen Anschlüssen, in Abhängigkeit von der Position des Kabels 11, mit dem der Draht verbunden ist. Die Anschlüsse 30, 30A, die einziges gestanztes Stück aus zinnbeschichtetem Stahl oder einem anderen geeigneten Material sein können, das in Abhängigkeit von der Anzahl von Kabeln 11, die damit verbunden sind, gestaltet, dimensioniert oder anderweitig nach Bedarf ausgestaltet ist, sind mit einer Hochspannungssammelschiene 48 (siehe 5 und 6) innerhalb der Komponente 16 (siehe 5 und 6) verbunden, wie nachstehend mit Bezug auf 5 und 6 erörtert wird.
Mit Bezug auf 5 ist die Abschirmscheibe 26 der Kabelanordnung 20 aus Aluminium oder einem anderen geeigneten Material aufgebaut, das der Komponente 16 eine ausreichende elektromagnetische Verträglich keitsabschirmungsfähigkeit (EMC-Abschirmungsfähigkeit) bereitstellt. Die Abschirmscheibe 26 ist in Abhängigkeit von der Größe einer Öffnung 50, die in einem Gehäuse 40 der Komponente 16 ausgebildet oder bereitgestellt ist, nach Bedarf geformt und/oder ausgelegt. Das Gehäuse 40 kann aus einem starren aber leichten Material, wie etwa Gussaluminium aufgebaut sein, wobei die Abschirmscheibe 26 mit dem Gehäuse 40 starr oder fest verbunden ist, um dadurch die Öffnung 50 abzudecken. Auf diese Weise stellt die Abschirmscheibe 26 eine zusätzliche oder ergänzende Abdichtung gegen die Umgebung durch ein Abdichten der Öffnung 50 für die Komponente 16 bereit, wobei das Gehäuse 40 (siehe 5 und 6) die Hauptabdichtung gegen die Umgebung und die Haupt-EMC-Abschirmung bereitstellt, die für die elektrische Spleißung oder Verbindung in dem Gehäuse 40 benötigt wird. Die Abschirmscheibe 26 kann mit dem Gehäuse unter Verwendung einer beliebigen geeigneten Einrichtung oder eines beliebigen geeigneten Verfahrens verbunden sein, etwa durch Verwendung von Gewindebefestigungselementen 36 in der Ausführungsform, die in 5 gezeigt ist.
Ein Adapter 24, etwa aus Metall, Kupfer oder Aluminium, umgibt die Abschirmung 27 (siehe 4B) und ist benachbart zu der Abschirmscheibe 26 positioniert, um weiter für eine ausreichende Abdichtung gegen die Umgebung zwischen der Abschirmung 27 und der Abschirmscheibe 26 zu sorgen. Die Anschlüsse 30 und/oder 30A, die ein einziges Teil oder ein einziger Anschluss 30 sein können, wie in 6 gezeigt ist, sind mit den Leitern 28 direkt verbunden, etwa durch Aufpressen und/oder einen Lötprozess oder ein anderes geeignetes Verfahren, das eine ausreichende elektrische Leitfähigkeit, Festigkeit und Haltbarkeit der elektrischen Verbindung sicherstellt. Um die Kabel 11 vor der Installation an oder der Verbindung mit einer Komponente 16 weiter an der Abschirmscheibe 26 festzuhalten, kann an einer Seite der Abschirmscheibe 26 eine (nicht gezeigte) Metalllochscheibe verwendet werden, welche auf die Kabel 11 gequetscht oder gedrückt werden kann, um einen Umfang oder Umkreis der Kabel 11 zu verbinden oder festzuhalten und die Kabel 11 in Position zu halten. Alternativ kann ein Kunststoff oder Klebstoff (nicht gezeigt) zwischen den Kabeln 11 und der Abschirmscheibe 26 verwendet werden, oder es kann ein (nicht gezeigter) Wärmeschrumpfschlauch verwendet werden, um sicherzustellen, dass die Kabelanordnung 20 als eine einzige Anordnung oder Teilnummer beim Durchleiten sowie während des Fahrzeugmontageprozesses intakt bleibt. Nachdem sie so angebracht sind, werden die Anschlüsse 30, 30A mit der Sammelschiene 48 unter Verwendung einer Schraube, eines Bolzens oder eines anderen Befestigungselements 35 verbunden.
Mit Bezug auf 6 ist eine Ausführungsform der Kabelanordnung 20 von 4 und 5 als eine Kabelanordnung 120 gezeigt, wobei die Kabelanordnung 120 ein Ende der in 3 gezeigten Reihenschaltungskonfiguration bereitstellt. Ein einziger Anschluss 30A wird verwendet, um das Kabel 11 mit der Sammelschiene 48 wie vorstehend beschrieben zu verbinden. Eine derartige Konfiguration kann verwendet werden, wenn beispielsweise das ESS 12 (siehe 1, 2 und 3) mit einer einzigen Komponente 16 verbunden wird, welche dann nicht mit einer weiteren Komponente 16A oder 16B (siehe 3) elektrisch verbunden wird, oder wenn die Komponente 16 die letzte Komponente eine Reihe von verbundenen oder gespleißten Komponenten ist.
Gemäß der vorstehend hier offenbarten Beschreibung und mit Bezug auf 3–6 wird ein Verfahren bereitgestellt, um eine elektrische Spleißung zwischen einer ersten Hochspannungskomponente, wie etwa einem Hochspannungsenergiespeichersystem (ESS) oder einer der vorstehend erörterten verschiedenen Hochspannungskomponenten 16, 16A oder 16B, und einer Sammelschiene 48 auszubilden, welche innerhalb jeder der Komponenten 16, 16A und 16B positioniert ist. Um eine derartige Spleißung bereitzustellen, wird ein erstes Ende eines Kabels 11 mit dem ESS 12 (siehe 1) verbunden und dann wird das andere Ende des Kabels 11 durch die Öffnung 50 (siehe 5 und 6) des Gehäuses 40 eingeführt oder hindurchgeführt. Das Kabel 11 wird dann mit der Sammelschiene 48 in dem Gehäuse 40 elektrisch verbunden und die Abschirmscheibe 26 wird mit dem Gehäuse 40 verbunden, wodurch die Öffnung 50 verschlossen wird. Das Gehäuse 40 und in einem geringeren Ausmaß die Abschirmscheibe 26 stellen die benötigte Umgebungs- und EMC-Abschirmungsfähigkeit für die Spleißung bereit. Wie vorstehend erörtert, kann ein Anschluss 30A (siehe 6) oder 30A, 30B (siehe 4 und 5) verwendet werden, um das Kabel 11 mit der Sammelschiene 48 zu verbinden.
Auf diese Weise wird ein gewisses Niveau der Entwurfskomplexität aus den relativ kostspieligen Hochspannungskomponenten 16, 16A und 16B auf den Kabelbaum oder die Kabelanordnung 20 übertragen. Dadurch steigt die Möglichkeit zur Wiederverwendung der Komponenten 16, 16A und/oder 16B über unterschiedliche Fahrzeugplattformen potentiell an, ohne dass irgendwelche größeren Komponenten umkonstruiert werden müssen. Dadurch, dass die Komplexität der elektrischen Verbindung von der Sammelschiene 48, die sich in der Komponente 16 befindet, auf die Kabelanordnung 20 übertragen wird, wird zudem ein benötigter Abstand in dem Gehäuse 40 verringert, wodurch wertvoller Einbauraum gespart wird. Es wird nicht erwartet, dass die Übertragung von Komplexität auf die Kabelanordnung 20 im Hinblick auf zusätzliche Teile oder benötigte Teilenummern ein wesentliches Hindernis darstellt, da zumindest einige Merkmale der Verkabelung, die in verschiedenen Fahrzeugen verwendet wird, etwa die Länge der Kabel 11, sich häufig über die unterschiedlichen Fahrzeugplattformen hinweg unterscheiden, sodass sie bereits eigene Teilenummern benötigen.
Obwohl die besten Arten zur Ausführung der Erfindung genau beschrieben wurden, werden Fachleute auf dem Gebiet, das diese Erfindung betrifft, verschiedene alternative Entwürfe und Ausführungsformen zum Umsetzen der Erfindung in die Praxis innerhalb des Umfangs der beigefügten Ansprüche erkennen.

Claims

Verfahren zum Bereitstellen einer elektrischen Spleißung zwischen einer ersten und einer zweiten Hochspannungskomponente in einem Fahrzeug, wobei das Verfahren umfasst, dass: ein erstes Ende eines ersten elektrischen Kabels mit einer ersten Hochspannungskomponente verbunden wird; ein zweites Ende des ersten elektrischen Kabels mit einer Hochspannungssammelschiene verbunden wird, die innerhalb eines Außengehäuses der zweiten Hochspannungskomponente positioniert ist, um dadurch eine erste elektrische Spleißung zu bilden; und das Außengehäuse verwendet wird, um eine Abdichtung gegen die Umgebung und eine elektromagnetische Verträglichkeitsabschirmung (EMC-Abschirmung) für die erste elektrische Spleißung bereitzustellen.
Verfahren nach Anspruch 1, das ferner umfasst, dass ein erstes Ende eines zweiten Kabels mit der Hochspannungssammelschiene der zweiten Hochspannungskomponente verbunden wird; ein zweites Ende des zweiten elektrischen Kabels mit einer Hochspannungssammelschiene verbunden wird, die in einem Außengehäuse einer dritten Hochspannungskomponente positioniert ist, um dadurch eine zweite elektrische Spleißung zu bilden; und das Außengehäuse der dritten Hochspannungskomponente verwendet wird, um eine Abdichtung gegen die Umgebung und eine elektromagnetische Verträglichkeitsabschirmung (EMC-Abschirmung) für die zweite elektrische Spleißung bereitzustellen.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Verbinden des zweiten Endes des ersten Kabels mit der Hochspannungssammelschiene umfasst, dass ein Kabelschuh mit dem zweiten Ende des ersten Kabels verbunden wird und dass dann der Kabelschuh mit der Hochspannungssammelschiene verbunden wird.
Verfahren nach Anspruch 2, wobei das Verbinden eines Kabelschuhes mit dem zweiten Ende des ersten Kabels über einen Aufpressprozess oder einen Lötprozess ausgeführt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, das ferner umfasst, dass: das zweite Ende des ersten Kabels durch einen Adapter hindurchgeführt wird; und der Adapter mit dem Außengehäuse der ersten Hochspannungskomponente verbunden wird.
Verfahren zum Spleißen einer ersten und einer zweiten Hochspannungskomponente in Reihe in einem hochspannungsgetriebenen Fahrzeug (HVPV), wobei jede der ersten und zweiten Hochspannungskomponenten mit einem Hochspannungsenergiespeichersystem (ESS) elektrisch verbunden ist, wobei das Verfahren umfasst, dass: ein erstes Ende eines ersten Hochspannungskabels mit dem ESS verbunden wird; ein zweites Ende des ersten Hochspannungskabels mit einer Hochspannungssammelschiene verbunden wird, die in einem Außengehäuse der ersten Hochspannungskomponente enthalten ist; ein erstes Ende eines zweiten Hochspannungskabels mit der Sammelschiene verbunden wird, die in dem Außengehäuse der ersten Hochspannungskomponente enthalten ist, um eine erst Hochspannungsspleißung zu bilden; und ein zweites Ende des zweiten Hochspannungskabels mit einer Sammelschiene verbunden wird, die in einem Außengehäuse der zweiten Hochspannungskomponente enthalten ist, um eine zweite Hochspannungsspleißung zu bilden; das Außengehäuse der ersten Hochspannungskomponente verwendet wird, um eine Abdichtung gegen die Umgebung und eine elektromagnetische Verträglichkeitsabschirmung (EMC-Abschirmung) für die erste Hochspannungsspleißung bereitzustellen; und das Außengehäuse der ersten Hochspannungskomponente verwendet wird, um eine primäre Abdichtung gegen die Umgebung und eine primäre elektromagnetische Verträglichkeitsabschirmung (EMC-Abschirmung) für die zweite Hochspannungsspleißung bereitzustellen.
Verfahren nach Anspruch 6, das ferner umfasst, dass eine Abschirmscheibe mit einer Außenfläche des ersten und/oder des zweiten Außengehäuses verbunden wird, um dadurch eine sekundäre Abdichtung gegen die Umgebung und eine sekundäre EMC-Abschirmung für die erste und/oder die zweite Hochspannungsspleißung zu bilden.
Verfahren nach Anspruch 6, wobei die erste und/oder die zweite Hochspannungskomponente als ein Hochspannungsenergiespeichersystem (ESS), ein Wechselrichtermodul (PIM), ein Klimaanlagensteuerungsmodul (ACCM), ein Hilfsleistungsmodul (APM), ein Servolenkungscontroller oder ein Elektromotor/Generator ausgestaltet ist.
Verfahren nach Anspruch 6, wobei das Verbinden eines ersten Endes des ersten Hochspannungskabels und/oder das Verbinden eines zweiten Endes des zweiten Hochspannungskabels umfasst, das ein Kabelschuh mit dem jeweiligen ersten Ende und/oder zweiten Ende verbunden wird.
Verfahren nach Anspruch 9, wobei das Verbinden eines Kabelschuhes aus der Gruppe gewählt wird, die aus Aufpressen und Löten besteht.
Hochspannungs-Leistungsverteilungsnetzwerk für ein Fahrzeug, wobei das Netzwerk umfasst: ein Energiespeichersystem (ESS); ein erstes und ein zweites Kabel; eine erste Hochspannungskomponente mit einem ersten Außengehäuse und einer ersten Hochspannungssammelschiene, wobei die Hochspannungssammelschiene mit dem ESS über das erste Kabel elektrisch verbunden ist; eine zweite Hochspannungskomponente, die mit der ersten Hochspannungskomponente in Reihe verbunden ist und ein zweites Außengehäuse und eine zweite Hochspannungssammelschiene aufweist, wobei die zweite Hochspannungssammelschiene mit der ers ten Hochspannungssammelschiene über das zweite Kabel elektrisch verbunden ist; wobei die ersten und zweiten Außengehäuse jeweils eine Abdichtung gegen die Umgebung und eine elektromagnetische Verträglichkeitsabschirmung (EMC-Abschirmung) für die jeweilige darin enthaltene elektrische Verbindung bereitstellen.
Netzwerk nach Anspruch 11, das ferner einen ersten und einen zweiten Kabelschuh umfasst, wobei der erste Kabelschuh einen Leiter des ersten Kabels mit der Hochspannungssammelschiene innerhalb des ersten Außengehäuses verbindet, und wobei der zweite Kabelschuh einen Leiter des zweiten Kabels mit der Hochspannungssammelschiene innerhalb des zweiten Außengehäuses verbindet.
Netzwerk nach Anspruch 12, das ferner ein Adapterpaar und ein Abschirmscheibenpaar umfasst; wobei jeder Adapter des Adapterpaars jeweils eines der ersten und zweiten Kabel umgibt und zum Verbinden des jeweiligen der ersten und zweiten Kabel mit jeweils einer Abschirmscheibe des Abschirmscheibenpaars dient; und wobei jede Abschirmscheibe des Abschirmscheibenpaars so ausgelegt ist, dass sie eine Öffnung in jeweils einem der ersten und zweiten Außengehäuse abdichtet.
Netzwerk nach Anspruch 11, wobei mindestens eine der ersten und zweiten Hochspannungskomponenten ein Wechselrichtermodul (PIM), ein Klimaanlagensteue rungsmodul (ACCM), ein Hilfsleistungsmodul (APM), ein Servolenkungscontroller oder ein Motor/Generator ist.