DE102011112722B4

DE102011112722B4 - Elektrisches System, das ein elektrisches Verteilungszentrum aufweist

Info

Publication number: DE102011112722B4
Application number: DE102011112722.8A
Authority: DE
Inventors: John J. Lee
Original assignee: GM Global Technology Operations LLC
Current assignee: GM Global Technology Operations LLC
Priority date: 2010-09-08
Filing date: 2011-09-07
Publication date: 2019-11-14
Anticipated expiration: 2031-09-08
Also published as: CN102442261B; CN102442261A; US8431822B2; US20120056476A1; DE102011112722A1

Abstract

Elektrische Verteilungsanordnung (10), die umfasst:
ein isolierendes Basiselement (12), das eine Isolationsplatte (23) und Seitenwände (24) aufweist, die sich von dieser nach außen erstrecken, um einen primären Stromschienenkanal (22) zum elektrischen Isolieren und Stützen einer stromführenden primären Stromschiene (20A) zu definieren und um die primäre Stromschiene (20A) in der elektrischen Verteilungsanordnung (10) zu positionieren;
einen Stromschienensicherungsbuckel (28), der im primären Stromschienenkanal (22) angeordnet ist, um in eine Stromschienenöffnung (31) in der primären Stromschiene (20A) einzugreifen; und
eine Vielzahl von Stromschienen-Unterkanälen (30, 32), die eine kleinere Größe als der primäre Stromschienenkanal (22) aufweisen, durch den Stromschienensicherungsbuckel (28), die Isolationsplatte (23) und die Seitenwände (24) definiert sind und ausgestaltet sind, um eine sekundäre Stromschiene (20B) elektrisch zu isolieren und zu stützen und um die sekundäre Stromschiene (20B) in der elektrischen Verteilungsanordnung (10) zu positionieren;
dadurch gekennzeichnet, dass
der primäre Stromschienenkanal (22) eine Vielzahl von Stromschienensicherungsbuckeln (28) umfasst, wobei sich die Vielzahl von Stromschienensicherungsbuckeln (28) im primären Stromschienenkanal (22) axial erstreckt.

Description

QUERVERWEIS AUF VERWANDTE ANMELDUNGEN
Diese Patentanmeldung beansprucht die Priorität der provisorischen US-Patentanmeldung mit der Seriennr. 61/380,929 , die am 8. September 2010 eingereicht wurde und die hiermit in ihrer Gesamtheit durch Bezugnahme mitaufgenommen ist.
GEBIET DER ERFINDUNG
Beispielhafte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung betreffen elektrische Verteilungsanordnungen für die Verwaltung elektrischer Hochspannungsversorgungen und insbesondere eine elektrische Verteilungsanordnung mit einer gemeinsamen Struktur für verschiedene elektrische Lastführungskapazitäten.
HINTERGRUND
Elektrische Verteilungsanordnungen werden häufig in Kraftfahrzeug-, Flugzeug- und anderen Transportanwendungen sowie in stationären Anwendungen verwendet, bei denen beispielsweise Zweigverbindungen eines Kabelbaums mit Elektrizität zum Betreiben verschiedener verteilter Komponenten versorgt werden. Bei Hochspannungsanwendungen (>60 Volt) ist eine elektrische Verteilungsanordnung typischerweise so strukturiert, dass sie Stromschienen mit verschiedenen Stromführungskapazitäten enthält und stützt. Die Stromschienen können sich labyrinthisch über die gesamte elektrische Verteilungsanordnung hinweg erstrecken, um eine Verbindung mit verschiedenen Komponenten und Anschlüssen herzustellen, die mit der elektrischen Verteilungsanordnung in Verbindung stehen, und um Leistung dorthin zu liefern.
Die Stromschienen umfassen typischerweise ein metallisches flaches Blechmaterial, etwa Kupfer, das in eine Form gestanzt ist, die für ihre Anwendung hinsichtlich ihrer elektrischen Lastführungskapazität und ihrer Fähigkeit, sich in die elektrische Verteilungsanordnung einzufügen, geeignet ist. Bei Kraftfahrzeuganwendungen kann die Anwendung einer elektrischen Hochspannungsverteilungsanordnung, die Stromschienen enthält, beispielsweise bei Hybridelektrofahrzeugen aufgrund des hohen Leistungsbedarfs dieser Fahrzeuge notwendig sein. Es ist zu vermuten, dass ein kleines Fahrzeug aufgrund der Leistung, die zum Antreiben des Fahrzeugs im Betrieb benötigt wird, möglicherweise eine geringere elektrische Lastführungskapazität benötigen kann als ein größeres Fahrzeug. Folglich ist es bei derartigen Fahrzeugen mit unterschiedlicher Größe üblich, dass aufgrund der variierenden Größe der elektrischen Lasten jedes eine speziell ausgestaltete elektrische Verteilungsanordnung und somit variierende Stromschienengrößen benötigt, um diese Lasten zu führen und zu verteilen. Eine derartige Anforderung ist kostspielig und benötigt eine große Vorlaufzeit aufgrund der Einzigartigkeit der elektrischen Verteilungsanordnungen.
Die Druckschrift DE 10 2006 013 928 A1 offenbart eine elektrische Verteilungsanordnung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
In der Druckschrift DE 695 11 156 T2 ist eine Sammelschienenanordnung offenbart, die eine Vielzahl von Stromsammelschienen beinhaltet, welche abhängig von einer Leistungsklassifizierung unterschiedliche Formen aufweisen können, wobei die Sammelschienen durch zwei miteinander verbundene Befestigungsteile festgehalten und voneinander isoliert werden.
Die Druckschrift DE 100 14 214 A1 offenbart einen Sammelschienenverbinder für Sammelschienen, die durch zwei Sammelschienenhalter gehalten werden, wobei der Sammelschienenverbinder zwei parallel verlaufende Sammelschienenstränge verbinden kann.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Bei einer beispielhaften Ausführungsform der Erfindung umfasst eine elektrische Verteilungsanordnung ein isolierendes Basiselement mit einer Isolationsplatte und Seitenwänden, die sich von dieser nach außen erstrecken, um einen primären Stromschienenkanal zur elektrischen Isolierung und zum Stützen einer stromführenden primären Stromschiene und zum Positionieren der primären Stromschiene in der elektrischen Verteilungsanordnung zu definieren. Ein Stromschienensicherungsbuckel ist im primären Stromschienenkanal zum Eingriff in eine Stromschienenöffnung in der primären Stromschiene angeordnet. Eine Vielzahl von Stromschienen-Unterkanälen, die eine kleinere Größe als der primäre Stromschienenkanal aufweisen, ist durch den Stromschienensicherungsbuckel, die Isolationsplatte und die Seitenwände definiert und sie sind ausgestaltet, um eine sekundäre Stromschiene elektrisch zu isolieren und zu stützen und um die sekundäre Stromschiene in der elektrischen Verteilungsanordnung zu positionieren. Der primäre Stromschienenkanal umfasst eine Vielzahl von Stromschienensicherungsbuckeln, wobei sich die Vielzahl von Stromschienensicherungsbuckeln im primären Stromschienenkanal axial erstreckt.
Bei einer anderen beispielhaften Ausführungsform der Erfindung umfasst ein elektrisches System eine Leistungsquelle und eine elektrische Verteilungsanordnung zum Empfang elektrischer Leistung von der Leistungsquelle. Die elektrische Verteilungsanordnung umfasst ein isolierendes Basiselement, das eine Isolationsplatte und Seitenwände, die sich von dieser nach außen erstrecken, aufweist, um einen primären Stromschienenkanal zum elektrischen Isolieren und Stützen einer stromführenden primären Stromschiene und zum Positionieren der primären Stromschiene in der elektrischen Verteilungsanordnung zu definieren, einen Stromschienensicherungsbuckel, der im primären Stromschienenkanal zum Eingriff in eine Stromschienenöffnung in der primären Stromschiene angeordnet ist, und eine Vielzahl von Stromschienen-Unterkanälen, die eine kleinere Größe als der primäre Stromschienenkanal aufweisen, welche durch den Stromschienensicherungsbuckel, die Isolationsplatte und die Seitenwände definiert und ausgestaltet sind, um eine sekundäre Stromschiene elektrisch zu isolieren und zu stützen und um die sekundäre Stromschiene in der elektrischen Verteilungsanordnung zu positionieren. Der primäre Stromschienenkanal umfasst eine Vielzahl von Stromschienensicherungsbuckeln, wobei sich die Vielzahl von Stromschienensicherungsbuckeln im primären Stromschienenkanal axial erstreckt.
Die vorstehenden Merkmale und Vorteile und andere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich leicht aus der folgenden genauen Beschreibung der Erfindung, wenn sie in Verbindung mit den beiliegenden Zeichnungen gelesen wird.
Figurenliste
Andere Objekte, Merkmale, Vorteile und Details ergeben sich nur anhand von Beispielen in der folgenden genauen Beschreibung der Ausführungsformen, wobei die genaue Beschreibung auf die Zeichnungen Bezug nimmt, in denen:

1 eine schematische Ansicht eines elektrischen Systems eines Kraftfahrzeugs ist, das Merkmale der Erfindung ausführt;
2 eine Draufsicht des Inneren einer elektrischen Verteilungsanordnung ist, die Merkmale der Erfindung ausführt;
3 eine Draufsicht des Inneren einer weiteren Ausführungsform der elektrischen Verteilungsanordnung von 2 ist;
4 eine Schnittansicht der elektrischen Verteilungsanordnung von 2 entlang der Linie 4-4 ist; und
5 eine Schnittansicht der elektrischen Verteilungsanordnung von 3 entlang der Linie 5-5 ist.

BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSFORMEN
Die folgende Beschreibung ist rein beispielhaft und ist nicht dazu gedacht, die vorliegende Offenbarung, ihre Anwendung oder Verwendungsmöglichkeiten einzuschränken. Es versteht sich, dass in allen Zeichnungen entsprechende Bezugszeichen gleiche oder entsprechende Teile und Merkmale bezeichnen.
Mit Bezug auf 1 enthält ein Kraftfahrzeug 2 ein elektrisches System, das allgemein mit 4 bezeichnet ist, zur Verteilung elektrischer Leistung an verschiedene Komponenten (nicht gezeigt) des Fahrzeugs. Das elektrische System enthält eine Leistungsquelle, die eine oder mehrere Batterien 6 umfassen kann, welche eine elektrische Ladung von einem kraftmaschinengetriebenen Motor/Generator (nicht gezeigt) oder einer anderen geeigneten Elektrizitätsquelle empfängt. Die Batterie 6 liefert elektrische Leistung zur Verteilung 8A - 8n an die verschiedenen Fahrzeugkomponenten an eine elektrische Verteilungsanordnung 10, die Leistung von dort empfängt. Die elektrische Verteilungsanordnung 10 enthält ein isolierendes Basiselement 12, das ausgestaltet ist, um eine beliebige Anzahl von Anschlüssen 14, Steckerbuchsen 16 und primären Stromschienen 20A zu stützen. Die primären Stromschienen 20A werden verwendet, um relativ hohe Strompegel zu übertragen und sind typischerweise auf der Grundlage ihrer erwarteten Stromführungsanforderungen dimensioniert (Breite und Dicke). Die primären Stromschienen 20A leiten Strom an die und von den Anschlüssen 14,15, durch Steckerbuchsen 16 und andere Geräte und Zubehöreinrichtungen, die mit der elektrischen Verteilungsanordnung 10 verbunden sein können. Das Basiselement 12 wirkt wie ein elektrischer Isolator für die primären Stromschienen 20A. Auf 2 und 3 Bezug nehmend enthält das Basiselement 12 eine Isolationsplatte 23 und sich von dieser nach außen erstreckende Seitenwände 24, welche die primären Stromschienenkanäle 22 definieren. Die primären Stromschienenkanäle 22 bewirken eine elektrische Isolierung der primären Stromschienen 20A von anderen Komponenten des Basiselements 12 und eine genaue Positionierung jeder der primären Stromschienen 20A darin.
Wie in 1 dargestellt ist, kann das isolierende Basiselement 12 eine komplizierte, hochgradig detaillierte Komponente sein, die zahlreiche primäre Stromschienenkanäle 22 mit variierenden Dimensionen, Montagestellen für Anschlüsse 14 und Steckerbuchsen 16 sowie andere Objekte mit variierender Form und Größe enthält, die notwendig sind, damit die elektrische Verteilungsanordnung ihre Funktion ausführen kann. Einfach dargestellt ist das isolierende Basiselement 12 ein komplexes kostspieliges Teil mit langer Vorlaufzeit, das von einer hochvolumigen Verwendung über viele Anwendungen hinweg statt einer niedervolumigen Verwendung mit einer für jede Anwendung einzigartigen Konfiguration profitieren kann. Ein geläufiger Grund dafür, dass ein isolierendes Basiselement 12 nicht in mehr als einer Anwendung verwendet werden kann, besteht in den unterschiedlichen Leistungsanforderungen über Anwendungen hinweg, welche unterschiedlich dimensionierte Stromschienen 20A benötigen.
Wieder mit Bezug auf 1 und 3 ist bei einer beispielhaften Ausführungsform einer ersten Art der Konstruktion und des Betriebs der elektrischen Verteilungsanordnung eine Reihe von Stromschienensicherungsbuckeln 28 in den primären Stromschienenkanälen 22 angeordnet und diese greifen in Öffnungen 31 in den primären Stromschienen 20A ein. Die Stromschienensicherungsbuckel 28 bewirken zusammen mit den Isolationsplatten 23 und den Seitenwänden 24 eine sichere Positionierung und Isolierung der primären Stromschienen 20A in den primären Stromschienenkanälen 22 der elektrischen Verteilungsanordnung 10. Wie in den Figuren gezeigt ist, können die Stromschienensicherungsbuckel 28 bei einer beispielhaften Ausführungsform so ausgestaltet sein, dass sie sich in den primären Stromschienenkanälen 22 axial erstrecken; jedoch kann die tatsächliche Konfiguration der Buckel variieren. Runde, rechteckige und andere geeignete Ausgestaltungen werden in Betracht gezogen, siehe 2.
Mit Bezug nun auf 2 und 4 ist eine zweite Art der Konstruktion und des Betriebs der elektrischen Verteilungsanordnung 10 dargestellt. Im Fall einer Anwendung mit geringerer Leistung der elektrischen Verteilungsanordnung 10 funktionieren die Stromschienensicherungsbuckel 28 zusammen mit den Isolationsplatten 23 und den Seitenwänden 24 so, dass sie eine Vielzahl von Stromschienen-Unterkanälen definieren, wie etwa erste und zweite Stromschienen-Unterkanäle 30 bzw. 32, die eine kleinere Größe (Breite „W“) als die primären Stromschienenkanäle 22 aufweisen. Als Folge der Vielzahl von Stromschienen-Unterkanälen 30 und 32 kann die primäre Stromschiene 20A leicht durch eine kleinere sekundäre Stromschiene 20B ersetzt werden, die eine andere oder geringere Stromführungskapazität aufweist, ohne dass es notwendig ist, dass das isolierende Basiselement 12, die primären Stromschienenkanäle 22 oder die Isolationsplatten oder die Seitenwände 24 modifiziert werden müssen. Die Fähigkeit, primäre und sekundäre Stromschienen 20A, 20B mit variierenden Stromführungskapazitäten „auszuwechseln“, ohne das isolierende Basiselement 12 der elektrischen Verteilungsanordnung 10 modifizieren zu müssen, führt zu signifikanten Einsparungen von Zeit und Kosten, indem die Wiederverwendung ähnlicher oder der gleichen Teile ermöglicht wird.
Obwohl die Erfindung mit Bezug auf beispielhafte Ausführungsformen beschrieben wurde, wird der Fachmann auf dem Gebiet verstehen, dass verschiedene Veränderungen durchgeführt werden können und Elemente durch Äquivalente derselben ersetzt werden können, ohne den Umfang der Erfindung zu verlassen. Zudem können viele Modifikationen durchgeführt werden, um eine spezielle Situation oder ein spezielles Material an die Lehren der Erfindung anzupassen, ohne den wesentlichen Umfang derselben zu verlassen. Es ist daher beabsichtigt, dass die Erfindung nicht auf die speziellen offenbarten Ausführungsformen beschränkt ist, sondern dass die Erfindung alle Ausführungsformen enthält, die in den Umfang der Anmeldung fallen.

Claims

Elektrische Verteilungsanordnung (10), die umfasst: ein isolierendes Basiselement (12), das eine Isolationsplatte (23) und Seitenwände (24) aufweist, die sich von dieser nach außen erstrecken, um einen primären Stromschienenkanal (22) zum elektrischen Isolieren und Stützen einer stromführenden primären Stromschiene (20A) zu definieren und um die primäre Stromschiene (20A) in der elektrischen Verteilungsanordnung (10) zu positionieren; einen Stromschienensicherungsbuckel (28), der im primären Stromschienenkanal (22) angeordnet ist, um in eine Stromschienenöffnung (31) in der primären Stromschiene (20A) einzugreifen; und eine Vielzahl von Stromschienen-Unterkanälen (30, 32), die eine kleinere Größe als der primäre Stromschienenkanal (22) aufweisen, durch den Stromschienensicherungsbuckel (28), die Isolationsplatte (23) und die Seitenwände (24) definiert sind und ausgestaltet sind, um eine sekundäre Stromschiene (20B) elektrisch zu isolieren und zu stützen und um die sekundäre Stromschiene (20B) in der elektrischen Verteilungsanordnung (10) zu positionieren; dadurch gekennzeichnet, dass der primäre Stromschienenkanal (22) eine Vielzahl von Stromschienensicherungsbuckeln (28) umfasst, wobei sich die Vielzahl von Stromschienensicherungsbuckeln (28) im primären Stromschienenkanal (22) axial erstreckt.
Elektrische Verteilungsanordnung (10) nach Anspruch 1, wobei die primäre Stromschiene (20A) eine andere elektrische Lastführungskapazität als die sekundäre Stromschiene (20B) aufweist.
Elektrische Verteilungsanordnung (10) nach Anspruch 2, wobei die Lastführungskapazität der sekundären Stromschiene (20B) kleiner als die Lastführungskapazität der primären Stromschiene (20A) ist.
Elektrisches System, das umfasst: eine Leistungsquelle (6); eine elektrische Verteilungsanordnung (10), um elektrische Leistung von der Leistungsquelle (6) zu empfangen, wobei die elektrische Verteilungsanordnung (10) umfasst: ein isolierendes Basiselement (12), das eine Isolationsplatte (23) und Seitenwände (24), die sich von dieser nach außen erstrecken, aufweist, um einen primären Stromschienenkanal (22) zur elektrischen Isolierung und zum Stützen einer stromführenden primären Stromschiene (20A) und zum Positionieren der primären Stromschiene (20A) in der elektrischen Verteilungsanordnung (10) zu definieren; einen Stromschienensicherungsbuckel (28), der im primären Stromschienenkanal (22) zum Eingriff in eine Stromschienenöffnung (31) in der primären Stromschiene (20A) angeordnet ist; und eine Vielzahl von Stromschienen-Unterkanälen (30, 32), die eine kleinere Größe als der primäre Stromschienenkanal (22) aufweisen, durch den Stromschienensicherungsbuckel (28), die Isolationsplatte (23) und die Seitenwände (24) definiert sind und ausgestaltet sind, um eine sekundäre Stromschiene (20B) elektrisch zu isolieren und zu stützen und um die sekundäre Stromschiene (20B) in der elektrischen Verteilungsanordnung (10) zu positionieren; wobei der primäre Stromschienenkanal (22) eine Vielzahl von Stromschienensicherungsbuckeln (28) umfasst; und wobei sich die Vielzahl von Stromschienensicherungsbuckeln (28) im primären Stromschienenkanal (22) axial erstreckt.
Elektrisches System nach Anspruch 4, wobei die primäre Stromschiene (20A) eine andere elektrische Lastführungskapazität als die sekundäre Stromschiene (20B) aufweist.
Elektrisches System nach Anspruch 4, wobei die Leistungsquelle (6) eine Batterie oder einen Motor/Generator oder beide umfasst.