DE102013016825A1 - Device for supplying power to a vehicle - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung (1) zur Spannungsversorgung für ein Fahrzeug mit zumindest einem, im Inneren eines Gehäuses (2) angeordneten spannungsführenden Bauteil (3.1 bis 3.n). Erfindungsgemäß ist jedes, im Inneren des Gehäuses (2) angeordnete spannungsführende Bauteil (3.1 bis 3.n) vollständig von zumindest einem elektrisch isolierenden und mechanisch flexiblen Schutzelement (4) umgeben.The invention relates to a device (1) for supplying power to a vehicle with at least one live component (3.1 to 3.n) arranged inside a housing (2). According to the invention, each voltage-carrying component (3.1 to 3.n) arranged inside the housing (2) is completely surrounded by at least one electrically insulating and mechanically flexible protective element (4).

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Spannungsversorgung für ein Fahrzeug mit zumindest einem, im Inneren eines Gehäuses angeordneten spannungsführenden Bauteil.The invention relates to a device for supplying power to a vehicle with at least one voltage-carrying component arranged inside a housing.

Aus der DE 10 2008 056 859 A1 ist eine Vorrichtung zur Spannungsversorgung eines Kraftfahrzeugs mit einer Mehrzahl von elektrochemischen Speicherzellen bekannt. Die Speicherzellen weisen in radialer Richtung eine Mantelfläche sowie in axialer Richtung eine durch die Mantelfläche verbundene Grund- und Deckfläche mit jeweiligen Elektroden auf. Benachbart zu der Mantelfläche der Speicherzellen ist eine Wärme leitende Kühleinrichtung angeordnet, welche von den Speicherzellen elektrisch isoliert ist. Die Kühleinrichtung steht in thermischem Kontakt mit einem ersten Umfangsabschnitt der Mantelfläche und führ eine von den Mantelflächen der Speicherzellen zugeführte Wärmeenergie abführt. Die Kühleinrichtung weist eine Wärme leitende Halbschale auf, wobei zwischen dieser und den Mantelflächen der Speicherzellen eine Isolationsschicht zur elektrischen Isolierung der Halbschale zu den Mantelflächen angeordnet ist.From the DE 10 2008 056 859 A1 a device for powering a motor vehicle with a plurality of electrochemical storage cells is known. The memory cells have a lateral surface in the radial direction and, in the axial direction, a base and top surface connected by the lateral surface with respective electrodes. Adjacent to the lateral surface of the memory cells, a heat-conducting cooling device is arranged, which is electrically isolated from the memory cells. The cooling device is in thermal contact with a first circumferential section of the lateral surface and guides a thermal energy supplied by the lateral surfaces of the memory cells. The cooling device has a heat-conducting half-shell, wherein an insulating layer for electrical insulation of the half-shell is arranged to the lateral surfaces between this and the lateral surfaces of the memory cells.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, eine gegenüber dem Stand der Technik verbesserte Vorrichtung zur Spannungsversorgung für ein Fahrzeug anzugeben.The invention is based on the object of specifying an improved over the prior art device for supplying power to a vehicle.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß mit einer Vorrichtung gelöst, welche die im Anspruch 1 angegebenen Merkmale aufweist.The object is achieved with a device having the features specified in claim 1.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.Advantageous embodiments of the invention are the subject of the dependent claims.

Die Vorrichtung zur Spannungsversorgung für ein Fahrzeug umfasst zumindest ein, im Inneren eines Gehäuses angeordnetes spannungsführendes Bauteil. Erfindungsgemäß ist jedes, im Inneren des Gehäuses angeordnete spannungsführende Bauteil vollständig von zumindest einem elektrisch isolierenden und mechanisch flexiblen Schutzelement umgeben.The device for supplying power to a vehicle comprises at least one live component arranged inside a housing. According to the invention, each voltage-carrying component arranged inside the housing is completely surrounded by at least one electrically insulating and mechanically flexible protective element.

Die erfindungsgemäße Anordnung des zumindest einen elektrisch isolierenden Schutzelements, welches jedes, im Inneren des Gehäuses angeordnete spannungsführende Bauteil vollständig umgibt, ermöglicht in besonders vorteilhafter Weise auch bei einer Beschädigung oder Zerstörung des Gehäuses einen Berührungsschutz mit spannungsführenden Bauteilen für Personen. Somit wird eine Sicherheit für Fahrzeuginsassen sowie Bergungs- und Rettungspersonal erhöht und gesundheitliche Schäden von Personen können vermieden werden. Weiterhin ist es in besonders vorteilhafter Weise möglich, eine mechanische Stabilität des Gehäuses der Vorrichtung zu verringern, woraus sich eine Reduktion der Masse der Vorrichtung und die Möglichkeit zur Reduktion eines Kraftstoffbedarfs des Fahrzeugs ergeben. Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Lösung resultiert aus deren einfachem Aufbau, wobei dieser einfache Aufbau insbesondere auch eine Nachrüstung des Schutzelements in bereits bestehenden Vorrichtungen zur Spannungsversorgung eines Fahrzeugs ermöglicht, so dass aufwendige Neukonstruktionen nicht erforderlich sind.The arrangement according to the invention of the at least one electrically insulating protective element which completely surrounds any voltage-carrying component arranged in the interior of the housing makes it possible in a particularly advantageous manner to protect against contact with live components for persons even if the housing is damaged or destroyed. Thus, a security for passengers and rescue and rescue personnel is increased and damage to health of people can be avoided. Furthermore, it is possible in a particularly advantageous manner to reduce mechanical stability of the housing of the device, resulting in a reduction of the mass of the device and the possibility of reducing a fuel consumption of the vehicle. Another advantage of the solution according to the invention results from its simple structure, this simple structure in particular also allows retrofitting of the protective element in existing devices for powering a vehicle, so that expensive new designs are not required.

Des Weiteren ermöglicht die mechanisch flexible Ausbildung des Schutzelements, dass Verschiebungen und Verformungen der spannungsführenden Bauteile sowie von außen auf das Schutzelement wirkende mechanische Kräfte ausgeglichen werden können, ohne dass es zu einer Zerstörung des Schutzelements kommt. Insbesondere bei einer elastischen Ausbildung des Schutzelements bleibt auch bei Durchstoßungen des Schutzelements aufgrund von dessen Elastizität und dem daraus folgenden nahezu vollständigen Verschluss der Durchstoßung der Berührungsschutz erhalten.Furthermore, the mechanically flexible design of the protective element makes it possible to compensate for displacements and deformations of the live components as well as mechanical forces acting on the protective element from the outside, without destruction of the protective element occurring. In particular, in the case of an elastic design of the protective element, the contact protection is retained even when the protective element penetrates due to its elasticity and the resulting almost complete closure of the penetration.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im Folgenden anhand von Zeichnungen näher erläutert.Embodiments of the invention are explained in more detail below with reference to drawings.

Dabei zeigen:Showing:

1 schematisch einen Ausschnitt einer Schnittdarstellung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung mit unbeschädigtem Gehäuse, und 1 schematically a section of a sectional view of a device according to the invention with undamaged housing, and

2 schematisch einen Ausschnitt einer Schnittdarstellung der erfindungsgemäßen Vorrichtung mit beschädigtem Gehäuse. 2 schematically a section of a sectional view of the device according to the invention with a damaged housing.

Einander entsprechende Teile sind in allen Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen.Corresponding parts are provided in all figures with the same reference numerals.

Die 1 und 2 zeigen ein mögliches Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung 1 mit unbeschädigtem bzw. beschädigtem Gehäuse 2 in Schnittdarstellungen eines Ausschnitts der Vorrichtung 1. Das Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im Folgenden anhand beider 1 und 2 gemeinsam erläutert.The 1 and 2 show a possible embodiment of a device according to the invention 1 with undamaged or damaged housing 2 in sectional views of a section of the device 1 , The embodiment of the invention will be described below with reference to both 1 and 2 explained together.

Im dargestellten Ausführungsbeispiel handelt es sich bei der Vorrichtung 1 um eine elektrische Batterie, insbesondere eine Hochvolt-Batterie, für ein Fahrzeug, welche im Inneren des Gehäuses 2 mehrere als elektrochemische Einzelzellen und Zellverbinder ausgebildete spannungsführende Bauteile 3.1 bis 3.n aufweist. In nicht näher dargestellten Ausführungsbeispielen ist die Vorrichtung 1 abweichend von der Ausbildung als Batterie als andere elektrische Komponente des Fahrzeugs, insbesondere als Hochvolt-Komponente, ausgebildet. Bei dem Fahrzeug handelt es sich um ein Hybridfahrzeug oder ein Elektrofahrzeug.In the illustrated embodiment, it is in the device 1 to an electric battery, in particular a high-voltage battery, for a vehicle, which is inside the housing 2 several voltage-carrying components designed as electrochemical single cells and cell connectors 3.1 to 3.n having. In non-illustrated embodiments, the device 1 different from the training as a battery as another electrical component of the vehicle, in particular as High-voltage component, trained. The vehicle is a hybrid vehicle or an electric vehicle.

Bei Unfällen des Fahrzeugs kann es zu Beschädigungen des Gehäuses 2 kommen. Die Beschädigung ist beispielsweise als Riss, oder wie beispielhaft in 2 dargestellt, als Loch im Gehäuse 2 ausgebildet. Eine Berührung einer Person mit den spannungsführenden Bauteilen 3.1 bis 3.n muss jedoch auch bei solchen Beschädigungen ausgeschlossen werden, um bei Verkehrsunfällen sowohl einen Berührungsschutz für die verunfallten Fahrzeuginsassen als auch für Rettungs- und Bergungskräfte sicherzustellen und somit die Sicherheit dieser Personen vor einem elektrischen Schlag zu erhöhen.In the event of an accident the vehicle may be damaged 2 come. The damage is for example as a crack, or as exemplified in 2 shown as a hole in the housing 2 educated. A touch of a person with the live components 3.1 to 3.n However, it must be excluded even with such damage to ensure in traffic accidents both a protection against contact for the injured vehicle occupants and for rescue and recovery forces and thus to increase the safety of these persons from an electric shock.

Dies wird auch in entsprechenden Belastungstests untersucht, wobei ein Kriterium zum Bestehen eines solchen Belastungstests ist, dass nach einer Belastungsprüfung, wie beispielsweise einem Schock, Stoß, einer Quetschung oder einem Aufprall, die Berührung der spannungsführenden Bauteile 3.1 bis 3.n für Personen nicht möglich ist. Diese Überprüfung findet bei einem solchen Belastungstest mit einem so genannten und ebenfalls in 2 dargestellten Prüffinger F statt, welcher durch die durch die Beschädigung hervorgerufene Öffnung im Gehäuse 2 zur Überprüfung frei liegender spannungsführender Bauteile 3.1 bis 3.n in das Gehäuse 2 eingeführt wird.This is also investigated in corresponding stress tests, one of the criteria for passing such a stress test is that after a stress test, such as a shock, shock, crush or impact, the contact of the live components 3.1 to 3.n is not possible for people. This review finds in such a stress test with a so-called and also in 2 test finger F shown instead, which is caused by the damage caused by the opening in the housing 2 for checking free-lying live components 3.1 to 3.n in the case 2 is introduced.

Insbesondere bei der dargestellten Ausbildung der Vorrichtung 1 als Hochvolt-Batterie ist ein Berührungsschutz besonders wichtig. Dieser Umstand resultiert insbesondere daraus, dass im deaktivierten Zustand bzw. vom Bordnetz getrennten Zustand der Hochvolt-Batterie zwar außerhalb der Hochvolt-Batterie mit den elektrischen Polen der Hochvolt-Batterie und dem Bordnetz gekoppelte elektrische Leiter spannungsfrei geschaltet werden, jedoch nicht die im Inneren der Hochvolt-Batterie befindlichen spannungsführenden Bauteile 3.1 bis 3.n. Insbesondere an den Einzelzellen und den diese verbindenden Zellverbindern liegt eine elektrische Spannung an, welche sich aufgrund einer elektrischen Reihenschaltung der Einzelzellen im für den Menschen gefährlichen Bereich von bis zu mehreren Hundert Volt befinden kann.In particular, in the illustrated embodiment of the device 1 As a high-voltage battery, contact protection is particularly important. This circumstance results in particular from the fact that disconnected in the deactivated state or from the electrical system separate state of the high-voltage battery outside the high-voltage battery with the electrical poles of the high-voltage battery and the electrical system coupled electrical conductors, but not in the interior of the High-voltage battery located live components 3.1 to 3.n , In particular, to the individual cells and the cell connectors connecting them is an electrical voltage, which can be due to an electrical series connection of the individual cells in dangerous for humans range of up to several hundred volts.

Um eine Berührung mit den spannungsführenden Bauteilen 3.1 bis 3.n zu vermeiden, umfasst die Vorrichtung 1 ein im Inneren des Gehäuses 2 angeordnetes, elektrisch isolierendes und mechanisch flexibles Schutzelement 4, welches die spannungsführenden Bauteile 3.1 bis 3.n vollständig umgibt.To contact the live components 3.1 to 3.n To avoid, the device includes 1 one inside the case 2 arranged, electrically insulating and mechanically flexible protective element 4 , which the live components 3.1 to 3.n completely surrounds.

Im dargestellten Ausführungsbeispiel der Vorrichtung 1 sind alle im Inneren des Gehäuses 2 angeordneten spannungsführenden Bauteile 3.1 bis 3.n von einem gemeinsamen Schutzelement 4 umgeben, wobei das Schutzelement elastisch dehnbar ausgebildet ist. Aufgrund dieser Elastizität sind Verschiebungen und Verformungen der spannungsführenden Bauteile 3.1 bis 3.n sowie von außen auf das Schutzelement 4 wirkende mechanische Kräfte ausgleichbar. Dabei ist das Schutzelement 4 aus einem als Elastomer ausgebildeten Kunststoff, Naturkautschuk oder künstlich hergestelltem Kautschuk gebildet. Weiterhin liegt das Schutzelement 4 lose an den spannungsführenden Bauteilen 3.1 bis 3.n, so dass bei einer einwirkenden äußeren Kraft eine Bewegung des Schutzelements 4 ohne eine Beschädigung desselben möglich ist. Beispielsweise ist das Schutzelement 3.1 bis 3.n als so genannte VDE-Abdeckmatte mit einer Dicke von beispielsweise 1,6 mm ausgebildet. Das Schutzelement 4 ermöglicht im dargestellten Ausführungsbeispiel in der Art eines Vorhangs einen Berührungsschutz für Personen mit den spannungsführenden Bauteilen 3.1 bis 3.n. Insbesondere werden alle spannungsführenden Bauteile 3.1 bis 3.n vor einer Montage innerhalb des Gehäuses 2 in dem Schutzelement 4 angeordnet.In the illustrated embodiment of the device 1 are all inside the case 2 arranged live components 3.1 to 3.n from a common protection element 4 surrounded, wherein the protective element is elastically stretchable. Due to this elasticity, shifts and deformations of the live components 3.1 to 3.n as well as from the outside on the protective element 4 acting mechanical forces compensated. Here is the protective element 4 formed from a formed as an elastomeric plastic, natural rubber or artificially manufactured rubber. Furthermore, the protective element lies 4 loose on the live components 3.1 to 3.n such that upon an external force acting there is a movement of the protective element 4 without damaging it is possible. For example, the protective element 3.1 to 3.n designed as a so-called VDE cover mat with a thickness of for example 1.6 mm. The protective element 4 allows in the illustrated embodiment in the manner of a curtain a contact protection for people with the live components 3.1 to 3.n , In particular, all live components 3.1 to 3.n before mounting inside the housing 2 in the protective element 4 arranged.

Alternativ sind in nicht dargestellter Weise Innenseiten des Gehäuses 2 mit dem Schutzelement 4 oder mehreren einzelnen Schutzelementen 4 ausgekleidet, wobei das Schutzelement 4 oder die mehreren Schutzelemente 4 derart am Gehäuse 2 befestigt sind, dass bei einer einwirkenden äußeren Kraft eine Bewegung des Schutzelements 4 oder der Schutzelemente 4 ohne eine Beschädigung desselben bzw. derselben möglich ist.Alternatively, in a manner not shown inner sides of the housing 2 with the protective element 4 or several individual protection elements 4 lined, with the protective element 4 or the multiple protection elements 4 so on the case 2 are fixed, that at an acting external force, a movement of the protective element 4 or the protective elements 4 without damaging the same or the same is possible.

Gemäß einem weiteren nicht dargestellten Ausführungsbeispiel ist das zumindest eine Schutzelement 4 aus einer elektrisch isolierenden Folie gebildet, welche sich durch eine besonders geringe Masse auszeichnet und einfach innerhalb des Gehäuses 2 integrierbar ist. Dabei ist die Folie vorzugsweise in der Art eines verschließbaren Beutels oder eines Schlauches ausgebildet, wobei nach dem Einbringen der spannungsführenden Bauteile 3.1 bis 3.n insbesondere eine Schrumpfung des derart ausgebildeten Schutzelements 4, beispielsweise durch Zufuhr von Wärme, durchgeführt wird.According to another embodiment, not shown, that is at least one protective element 4 formed from an electrically insulating film, which is characterized by a particularly low mass and easy inside the housing 2 is integrable. In this case, the film is preferably designed in the manner of a closable bag or a hose, wherein after the introduction of the live components 3.1 to 3.n in particular a shrinkage of the protection element formed in this way 4 , For example, by supplying heat, is performed.

In weiteren ebenfalls nicht dargestellten Ausführungsbeispielen sind mehrere Schutzelemente 4 vorgesehen, wobei jeweils ein Schutzelement 4 ein spannungsführendes Bauteil 3.1 bis 3.n oder mehrere spannungsführende Bauteile 3.1 bis 3.n umgibt.In further embodiments, also not shown are several protective elements 4 provided, each with a protective element 4 a live component 3.1 to 3.n or several live components 3.1 to 3.n surrounds.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11
Vorrichtungcontraption
22
Gehäusecasing
3.1 bis 3.n3.1 to 3.n
Bauteilcomponent
44
Schutzelementprotection element
FF
Prüffingertest finger

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • DE 102008056859 A1 [0002] DE 102008056859 A1 [0002]

Claims (7)

Vorrichtung (1) zur Spannungsversorgung für ein Fahrzeug mit zumindest einem, im Inneren eines Gehäuses (2) angeordneten spannungsführenden Bauteil (3.1 bis 3.n), dadurch gekennzeichnet, dass jedes, im Inneren des Gehäuses (2) angeordnete spannungsführende Bauteil (3.1 bis 3.n) vollständig von zumindest einem elektrisch isolierenden und mechanisch flexiblen Schutzelement (4) umgeben ist.Contraption ( 1 ) for supplying power to a vehicle having at least one inside a housing ( 2 ) arranged live component ( 3.1 to 3.n ), characterized in that each, inside the housing ( 2 ) arranged live component ( 3.1 to 3.n ) completely by at least one electrically insulating and mechanically flexible protective element ( 4 ) is surrounded. Vorrichtung (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass alle im Inneren des Gehäuses (2) angeordneten spannungsführenden Bauteile (3.1 bis 3.n) von einem gemeinsamen Schutzelement (4) umgeben sind.Contraption ( 1 ) according to claim 1, characterized in that all inside the housing ( 2 ) arranged live components ( 3.1 to 3.n ) of a common protection element ( 4 ) are surrounded. Vorrichtung (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Schutzelemente (4) vorgesehen sind, wobei jeweils ein Schutzelement (4) zumindest ein spannungsführendes Bauteil (3.1 bis 3.n) umgibt.Contraption ( 1 ) according to claim 1, characterized in that a plurality of protective elements ( 4 ) are provided, wherein in each case a protective element ( 4 ) at least one live component ( 3.1 to 3.n ) surrounds. Vorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das zumindest eine Schutzelement (4) an zumindest einer Innenseite des Gehäuses (2) befestigt ist.Contraption ( 1 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the at least one protective element ( 4 ) on at least one inside of the housing ( 2 ) is attached. Vorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das zumindest eine Schutzelement (4) aus einem Kunststoff oder Kautschuk gebildet ist.Contraption ( 1 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the at least one protective element ( 4 ) is formed of a plastic or rubber. Vorrichtung (1) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Kunststoff ein Elastomer ist.Contraption ( 1 ) according to claim 5, characterized in that the plastic is an elastomer. Vorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das zumindest eine Schutzelement (4) eine Folie ist.Contraption ( 1 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the at least one protective element ( 4 ) is a foil.
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