DE102012223105A1

DE102012223105A1 - Kabelbaugruppe für ein elektrofahrzeug mit boden-gestützten und unterbodenkomponenten

Info

Publication number: DE102012223105A1
Application number: DE102012223105A
Authority: DE
Inventors: James Ryan Chinavare; Alejandro Barraza; Christopher John Mazur; Gilbert Portalatin; Timothy DeBastos
Original assignee: Ford Global Technologies LLC
Current assignee: Ford Global Technologies LLC
Priority date: 2011-12-21
Filing date: 2012-12-13
Publication date: 2013-06-27
Also published as: US20160339855A1; CN103171447B; US20130162075A1; CN103171447A; US10023137B2

Abstract

Stromversorgungskabel mit Hochspannungskabeln und Steckern für einen Fahrmotor, ein Ladegerät, ein oberes Batteriepack und ein unteres Batteriepack. Das Stromversorgungskabel umfasst ein Clamshell-Gehäuse, welches das Kabel dort, wo es über einen Rücksitzsockel verläuft, schützt. Vorgesehen ist eine zweiteilige Kabeldurchführung als Abdichtung zwischen dem Passagierraum und dem Unterboden des Fahrzeugs, die einen starren Befestigungsring und eine Dichtung umfasst, die den Passagierraum gegenüber dem Bereich unterhalb des Fahrzeugs abdichtet.

Description

Diese Offenbarung bezieht sich auf eine Hochspannungs-Kabelbaumanordnung zur Verbindung einer Fahrzeugbatterie in einem Batteriefach mit Unterbodenabschnitten des batterieelektrischen Fahrzeugs.
Bei Elektrofahrzeugen mit einer Batterie, die einen Fahrmotor mit Strom versorgt, kann es sich um hybridelektrische Fahrzeuge (HEV) oder batterieelektrische Fahrzeuge (BEV) handeln. Hochspannungsbatterien bieten eine vergrößerte Reichweite, was besonders im Fall von BEVs wünschenswert ist. Hochspannungsbatterien benötigen eine große Anzahl von Batteriezellen, um zum Beispiel eine Leistung von 400 Amp bei 330 Volt zu erzielen. Die erhöhte Anzahl von Zellen bedeutet, dass mehr Platz für die Batterie erforderlich ist. Eine Möglichkeit, eine derart große Batterie unterzubringen, besteht darin, sie derart im Fahrzeug anzubringen, dass ein oberer Teil der Batterie innerhalb des Fahrzeugs liegt und ein unterer Teil der Batterie außerhalb des Fahrzeugs unter dem Boden des Batteriefachs untergebracht wird. Dazu muss der Kabelbaum für das Fahrzeug durch den Boden des Fahrzeugs hindurch geführt werden. Die oberen und unteren Teile der Batterie müssen miteinander verkabelt werden. Außerdem müssen die Hochspannungskabel an den Fahrmotor und die Ladesteckdose angeschlossen werden. Die Aufgabe besteht daher darin, die Hochspannungskabel innerhalb des Fahrzeugs abzuschirmen, und dabei ein Kabel für den Fahrmotor entfernt von anderen benachbarten Komponenten im Motorraum und entfernt von Unterbodenkomponenten zu verlegen. Außerdem müssen alle Abschnitte der Hochspannungskabel, die durch den Passagierraum verlaufen, abgeschirmt werden, und Platzreduzierungen im Passagierraum müssen möglichst gering gehalten werden. Die vorliegende Offenbarung dient dem Zweck, diese und andere im folgenden beschriebenen Aufgaben zu erfüllen.
Der offenbarte Kabelbaum umfasst beispielsweise 35mm² Kabel mit Hochspannungssteckern. Die Verdrahtung zwischen einem oberen Teil und einem unteren Teil der Batterie wird von unterhalb des Fahrzeugs her seitlich durch den Rücksitz hindurch und unter der Rücksitzschale hindurch geführt, ohne den Rücksitz höher zu montieren oder irgendwelche Änderungen an der Rücksitzschale vorzunehmen. Die Hochspannungskabel werden bis zu einem zentralen Punkt am Batteriepack geführt, der hinter einem Übergangsabschnitt des Rücksitzes liegt. Der Hochspannungskabelbaum wird der Robustheit wegen mit Hilfe von Abschirmungen und Kabeldurchführungen entfernt von anderen Unterbodenkomponenten verlegt, um einen einheitlichen Montageprozess zu schaffen. In entsprechender Weise erfolgt die Verlegung des Hochspannungskabelbaums innerhalb des Motorraums entfernt von Bremsleitungen, Kühlmittelleitungen und anderen Komponenten. Gemäß eines Aspekts der Offenbarung ist eine Abschirmung für einen mehrere Kabel umfassenden Kabelbaum vorgesehen, die über einen Sitzsockel für einen Sitz eines Elektrofahrzeuges geführt werden. Die Abschirmung umfasst ein Gehäuse mit einer oberen Wand, einer unteren Wand und mehreren Seitenwänden. Die Seitenwände sind höhenmäßig begrenzt und halten die obere Wand in einem Abstand von der unteren Wand, um die Breite des breitesten der mehreren Kabel aufzunehmen und die Höhe des Gehäuses so gering wie möglich zu halten. Gemäß anderer Aspekte der Offenbarung bezüglich der Abschirmung kann die obere Wand vom Gehäuse getrennt werden, um die Montage der Kabel innerhalb des Gehäuses zu erleichtern. Das Gehäuse kann eine Clamshell-Struktur (muschelartige Struktur) sein, wobei die obere Wand an einem ersten Teil der Clamshell-Struktur und die untere Wand an einem zweiten Teil der Clamshell-Struktur vorgesehen ist. Die Seitenwände können in zwei Teile geteilt sein, wobei ein erster Teil mit der oberen Wand vom Gehäuse abgetrennt wird und ein zweiter Teil mit der unteren Wand verbunden bleibt. Das Gehäuse kann im Querschnitt rechteckig sein, und die mehreren Kabel können innerhalb des Gehäuses seitlich ausgerichtet sein. Die Abschirmung auf dem Sitzsockel ist mindestens teilweise von einer Rücksitzschale bedeckt, die auf der Oberseite des Sitzsockels befestigt ist. Gemäß eines weiteren Aspekts der Offenbarung ist ein Kabelbaum für ein Elektrofahrzeug mit einem hinter einem Sitz angeordneten Batteriefach vorgesehen. Der Kabelbaum umfasst einen elektrisch betriebenen Fahrmotor, ein Batteriepack und eine Abschirmung. Das Batteriepack umfasst einen oberen Stapel von Batteriezellen, die über einen ersten Satz von Kabeln an einen unteren Stapel von Batteriezellen angeschlossen sind. Ferner ist das Batteriepack über einen zweiten Satz von Kabeln an den Fahrmotor angeschlossen. Der erste Satz von Kabeln ist an einem in Querrichtung zentralen Punkt an die Batterie angeschlossen. Die Abschirmung umschließt teilweise den ersten Satz von Kabeln dort, wo sie über einen oberen Abschnitt eines Sitzsockels zu einer Seite des Sitzsockels verlaufen. Die Seite des Sitzsockels definiert eine Öffnung, und der erste Satz von Kabeln erstreckt sich von der Innenseite des Fahrzeugs zur Außenseite des Fahrzeugs. Gemäß eines weiteren Aspekts der Offenbarung mit Bezug auf den Kabelbaum kann die Abschirmung aus einem Gehäuse bestehen, welches mindestens zwei Teile umfasst, die zusammengebaut werden, um eine Umschließung für die Kabel zu bilden, und welches eine Höhe aufweist, die geringer als eine Breite der Umschließung ist. Das Gehäuse kann ein zweiteiliges Clamshell-Gehäuse sein, das einen unteren Abschnitt und einen oberen Abschnitt umfasst, die um die Kabel herum zu einem rechteckigen Gehäuse zusammengebaut werden. Die Kabel können innerhalb des rechteckigen Gehäuses seitlich ausgerichtet sein. Eine Kabeldurchführung und eine Dichtung können an den Kabelbaum angebaut werden, der in der im Sitzsockel definierten Öffnung montiert wird. Die Kabeldurchführung kann ein starres Glied sein und die Dichtung kann ein flexibles Glied sein, das zwischen der Kabeldurchführung und dem ersten Satz von Kabeln angeordnet ist. Der erste Satz von Kabeln zwischen der Abschirmung und der Dichtung dort, wo der erste Satz von Kabeln entlang der Seite des Sitzsockels geführt ist, muss nicht von einem Gehäuse umgeben sein. Diese und andere Aspekte der vorstehend zusammengefassten Offenbarung werden nun im Einzelnen unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen und die ausführliche Beschreibung der dargestellten Ausführungsformen offenbart.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 zeigt eine perspektivische Ansicht eines Stromversorgungskabels für ein batterieelektrisches Fahrzeug;
2 zeigt eine fragmentarische Draufsicht eines Rücksitzbereichs und einen Teil eines Batteriegehäuses für ein batterieelektrisches Fahrzeug;
3 zeigt eine fragmentarische perspektivische Seitenansicht, teilweise im Querschnitt, eines Rücksitzes eines Fahrzeugs;
4 zeigt eine perspektivische Ansicht eines Abschnitts eines Stromversorgungskabels, das einen Fahrmotorstecker mit einem oberen und einem unteren Batteriepackstecker verbindet; und
5 zeigt teilweise im Querschnitt eine fragmentarische perspektivische Ansicht eines Teils eines Kabelbaums mit einem Clamshell-Abschirmungsgehäuse, das an einen Rücksitzsockel montiert werden kann.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
Es folgt nun eine ausführliche Beschreibung der dargestellten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung. Die offenbarten Ausführungsformen sind Beispiele der Erfindung, die auf verschiedenartige und alternative Weise verwirklicht werden kann. Die Figuren sind nicht unbedingt maßstabsgerecht. Einige Merkmale können übertrieben oder minimiert dargestellt sein, um Details bestimmter Komponenten hervorzuheben. Die in dieser Anmeldung offenbarten spezifischen strukturellen und funktionsbezogenen Details sind nicht als einschränkend zu verstehen, sondern dienen lediglich dem Zweck, einem Fachmann bildhaft vorzuführen, wie die vorliegende Erfindung praktiziert werden kann. In 1 ist ein Stromversorgungskabel 10 für sich dargestellt, welches Hochspannungskabel (HV Kabel) 12 beinhaltet, die dazu dienen, ein batterieelektrisches Fahrzeug (BEV) mit Strom zu versorgen. Das Stromversorgungskabel 10 versorgt einen Fahrmotor 16 mit Strom. Das Stromversorgungskabel 10 umfasst einen Fahrmotorstecker 18, der an den Fahrmotor 16 angeschlossen ist. Das Stromversorgungskabel 10 ist ferner an ein Ladegerät 20 angeschlossen, welches einen Ladegerätstecker 22 umfasst, der an das Ladegerät 20 oder die Ladebuchse angeschlossen ist. Ein oberes Batteriepack 24 ist über obere Batteriepackstecker 26 angeschlossen, die Teil des Stromversorgungskabels 10 sind. Ein unteres Batteriepack 28 ist über untere Batteriepackstecker 30 angeschlossen, die Teil des Stromversorgungskabels 10 sind. Ein Ladegerät-Erdungskabel 32 ist ebenfalls Teil des Stromversorgungskabels 10 und ist eingerichtet, an den Erdungsort des Fahrzeugs, wie zum Beispiel den Armaturenbrettstutzen, angeschlossen zu werden.
In 2 und 3 sind Teilansichten eines Fahrzeugs 36 dargestellt. Im Passagierraum 40 von Fahrzeug 36 sind die Rücksitze 38 im eingebauten Zustand zu sehen. Ein Teil des Batteriegehäuses 42, welches die Fahrmotorbatterie mit dem oberen Batteriepack 24 und dem unteren Batteriepack 28 enthält, ist in 2 zu sehen. Die Rücksitze 38 sind an einem Rücksitzsockel 44 befestigt. Auf der Oberseite des Sockels 44 kann eine Rücksitzschale 46 montiert sein. Die Rücksitze 38 sind auf die Oberseite der Rücksitzschale 46 montiert. Ein Clamshell-Abschirmungsgehäuse 48 ist an einen hinteren Abschnitt 50 des Sockels 44 montiert. Zwischen Passagierraum 40 und Batteriegehäuse 42 ist eine Öffnung 52 ausgebildet, durch welche das Stromversorgungskabel 10 oder die oberen Batteriepackstecker 26 an das obere Batteriepack 24 angeschlossen werden können (siehe 1). Die Öffnung 52 ist an einem Übergangsort 54 am Batteriegehäuse 42 vorgesehen. Der Ausdruck „Übergang” bezieht sich hier auf den Abschnitt des Batteriegehäuses, der mit Bezug auf die Seiten des Fahrzeugs innen und allgemein hinter dem Rücksitz 38 liegt. Unter spezifischer Bezugnahme auf 3 ist eine zweiteilige Kabeldurchführung 56 auf der Seite des Sockels 44 vorgesehen, um einen Durchgang zwischen dem Passagierraum 40 und dem Unterbodenbereich von Fahrzeug 36 bereitzustellen. Die zweiteilige Kabeldurchführung 56 umfasst einen Befestigungsring 58, bei dem es sich um ein starres Glied aus Metall oder Kunststoff handelt. In dem Befestigungsring 58 ist eine Dichtung 60 vorgesehen, die eine Dichtung zwischen den HV-Kabeln 12 und dem Befestigungsring 58 ausbildet. Ein Teil der HV-Kabel 12 zwischen der zweiteiligen Kabeldurchführung 56 und dem Clamshell-Abschirmungsgehäuse 48 zwischen der Abschirmung und der Dichtung dort, wo die HV-Kabel 12 entlang der Seite des Sitzsockels 44 verlegt sind, ist nicht von einem Gehäuse umgeben. Unter Bezugnahme auf 4 ist ein Stück des Stromversorgungskabels 10, das zwischen den Steckern für den Fahrmotor 18, den Steckern für das untere Batteriepack 30 und den Steckern für das obere Batteriepack 26 verläuft, dargestellt. Außer den HV-Kabeln 12 sind Steuerkabel 62 vorgesehen, die im Allgemeinen zwischen den verschiedenen Komponenten des BEV Systems verlaufen und Daten zur Steuerung des Betriebs des Systems dem (nicht dargestellten) Steuermodul bereitstellen. Der Abschnitt des in 4 dargestellten Stromversorgungskabels 10 verläuft teilweise durch das Clamshell-Abschirmungsgehäuse 48, welches dem Schutz und der Führung der HV-Kabel 12 und der Steuerkabel 62 unter dem Rücksitz dient. Außerdem, wie in 4 dargestellt, umfasst die zweiteilige Kabeldurchführung 56 einen Befestigungsring 58 und eine flexible Dichtung 60, die aus einem Elastomer-Formstoff gebildet sein kann. Der Elastomer-Formstoff kann an die HV-Kabel 12 angeformt sein. Das Clamshell-Abschirmungsgehäuse 48 umgibt den Abschnitt der Kabel, der sich, wie im Folgenden näher erläutert, über den Rücksitzsockel erstreckt. In 5 ist das Clamshell-Abschirmungsgehäuse 48 teilweise im Querschnitt dargestellt. Wie dargestellt, berühren die HV-Kabel 12 die Innenfläche einer oberen Wand 64 und einer unteren Wand 66 des Gehäuses 48. Die HV-Kabel 12 sind relativ dick, und das Gehäuse 48 ist allgemein rechteckig ausgebildet, wobei die Höhe des Rechtecks der zur Umschließung der HV-Kabel 12 notwendigen Mindesthöhe entspricht. Außer den HV-Kabeln 12 verlaufen auch Steuerkabel 62 durch das Gehäuse 48. Eine rechte Seitenwand 68 und eine linke Seitenwand 70 erstrecken sich zwischen der oberen Wand 64 und der unteren Wand 66. Die Seitenwände 68 und 70 bilden vorzugsweise einen ersten Teil 72, welcher die obere Wand 64 umfasst, und einen zweiten Teil 74, welcher die untere Wand 66 umfasst. Die obere Wand 64 kann mit dem ersten Teil 72 der rechten und linken Seitenwände 68 nach Art einer Muschelschale (Clamshell) von dem Gehäuse abgenommen werden. Die beiden Hälften des Clamshell-Gehäuses 48 können mit Ultraschall zusammengeschweißt oder, wie in der Technik bekannt, mit herkömmlichen Befestigungsmitteln befestigt werden. Obwohl beispielhafte Ausführungsformen beschrieben wurden, sind damit nicht alle möglichen Ausgestaltungen der Erfindung beschrieben. Vielmehr dienen die in der Beschreibung verwendeten Worte der Beschreibung, nicht der Begrenzung, und es versteht sich, dass verschiedene Änderungen vorgenommen werden können, ohne vom Gedanken und Geltungsbereich der Erfindung abzuweichen. Außerdem können die Merkmale unterschiedlicher Ausführungsformen zur Bildung weiterer Ausführungsformen der Erfindung kombiniert werden.

Claims

Kabelbaum für ein Elektrofahrzeug mit einem hinter einem Sitz angeordneten Batteriefach, umfassend: einen elektrisch betriebenen Fahrmotor; ein Batteriepack, umfassend einen oberen Stapel von Batteriezellen, der mit einem ersten Satz von Kabeln an einen unteren Stapel von Batteriezellen angeschlossen ist, wobei das Batteriepack mit einem zweiten Satz von Kabeln an den Fahrmotor angeschlossen ist, wobei der erste Satz von Kabeln an einem in Querrichtung zentralen Übergangspunkt an die Batterie angeschlossen ist; und eine Abschirmung für den ersten Satz von Kabeln, die den ersten Satz von Kabeln dort, wo sie über einen oberen Abschnitt eines Sitzsockels zu einer Seite des Sitzsockels verlaufen, teilweise umschließt, wobei die Seite des Sitzsockels eine Öffnung definiert, durch die sich der erste und der zweite Satz von Kabeln von der Innenseite des Fahrzeugs zur Außenseite des Fahrzeugs hindurch erstreckt.
Kabelbaum nach Anspruch 1, wobei die Abschirmung aus einem Gehäuse besteht, welches mindestens zwei Teile umfasst, die zusammengebaut werden, um eine Umschließung für die Kabel zu bilden, und welches eine Höhe aufweist, die geringer als eine Breite der Umschließung ist.
Kabelbaum nach Anspruch 2, wobei das Gehäuse ein zweiteiliges Clamshell-Gehäuse ist, welches einen unteren Abschnitt und einen oberen Abschnitt umfasst, die um die Kabel herum zu einem rechteckigen Gehäuse zusammengebaut werden.
Kabelbaum nach Anspruch 3, wobei die Kabel innerhalb des rechteckigen Gehäuses seitlich ausgerichtet sind.
Kabelbaum nach Anspruch 1, ferner umfassend eine Kabeldurchführung und eine Dichtung, die an den Kabelbaum angebaut werden, der innerhalb der im Sitzsockel definierten Öffnung montiert wird.
Kabelbaum nach Anspruch 5, wobei die Kabeldurchführung ein starres Glied ist und die Dichtung ein flexibles Glied ist, das zwischen der Kabeldurchführung und dem ersten Satz von Kabeln liegt.
Kabelbaum nach Anspruch 5, wobei der erste Satz von Kabeln zwischen der Abschirmung und der Dichtung, dort, wo der erste Satz von Kabeln entlang der Seite des Sitzsockels geführt ist, nicht von einem Gehäuse umgeben ist.
Kabelbaum nach Anspruch 1, wobei der erste Satz von Kabeln den unteren Stapel von Batteriezellen mit dem oberen Stapel von Batteriezellen verbindet.