DE102013021581A1 - Starter generator for a drive unit of a motor vehicle - Google Patents
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- F02N2011/0896—Inverters for electric machines, e.g. starter-generators
Abstract
Die Erfindung betrifft einen Startergenerator (14) für ein Antriebsaggregat (10) eines Kraftfahrzeugs mit einem Gehäuse (24) und einer elektrischen Maschine (48) zum Starten eines Verbrennungsmotors (12) des Kraftfahrzeugs, wobei die elektrische Maschine (48) in einem Innenraum (28) des Gehäuses (24) angeordnet ist und einem elektrischen Verbindungselement (40), das zumindest bereichsweise in dem Innenraum (28) des Gehäuses (24) angeordnet ist, wobei ein erstes Ende des elektrischen Verbindungselements (40) mit einer Gleichspannungsversorgung des Kraftfahrzeugs und ein zweites Ende des elektrischen Verbindungselements (40) mit einer Leistungselektronik (18) für die elektrische Maschine (48) elektrisch verbindbar sind.The invention relates to a starter generator (14) for a drive unit (10) of a motor vehicle having a housing (24) and an electric machine (48) for starting an internal combustion engine (12) of the motor vehicle, wherein the electric machine (48) is installed in an interior space ( 28) of the housing (24) is arranged and an electrical connection element (40) which is at least partially disposed in the interior space (28) of the housing (24), wherein a first end of the electrical connection element (40) with a DC voltage supply of the motor vehicle and a second end of the electrical connection element (40) with a power electronics (18) for the electrical machine (48) are electrically connected.
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Startergenerator für ein Antriebsaggregat eines Kraftfahrzeugs gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 1. Überdies betrifft die vorliegende Erfindung ein Antriebsaggregat gemäß Patentanspruch 9. Schließlich betrifft die vorliegende Erfindung ein Kraftfahrzeug gemäß Patentanspruch 10.The present invention relates to a starter generator for a drive assembly of a motor vehicle according to the preamble of claim 1. Moreover, the present invention relates to a drive unit according to claim 9. Finally, the present invention relates to a motor vehicle according to
In Antriebsaggregaten von Kraftfahrzeugen werden zunehmend sogenannte Startergeneratoren verwendet, die eine elektrische Maschine umfassen. Diese Startergeneratoren dienen einerseits zum Beschleunigen des Verbrennungsmotors beim Startvorgang und andererseits dazu, beim Betrieb des Verbrennungsmotors elektrische Energie zu erzeugen. Bei Antriebsaggregaten von Kraftfahrzeugen, die einen derartigen Startergenerator aufweisen, steht üblicherweise wenig Bauraum für den Einbau der Komponenten, wie beispielsweise der Leistungselektronik, zur Verfügung. Der Einbau kann teure Umbaumaßnahmen des ursprünglichen Antriebsaggregats mit sich bringen.In drive units of motor vehicles increasingly so-called starter generators are used which comprise an electric machine. These starter generators serve on the one hand to accelerate the internal combustion engine during the starting process and on the other hand to generate electrical energy during operation of the internal combustion engine. In drive units of motor vehicles which have such a starter generator, there is usually little installation space available for the installation of the components, such as, for example, the power electronics. The installation can entail expensive conversion measures of the original drive unit.
Soll ein Startergenerator im Antriebsaggregat vorgesehen werden, so muss neben dem Bauraum für die elektrische Maschine zusätzlicher Bauraum für eine dieser zugeordneten Leistungselektronik vorgesehen werden. Eine derartige Leistungselektronik ist oftmals schwer unterzubringen und kann eine aufwendige Verkabelung mit sich bringen. Darüber hinaus sind bei der Verkabelung entsprechende Temperaturanforderungen zu berücksichtigen, da beim Betrieb der Verbrennungskraftmaschine, beispielsweise im Bereich der Abgasanlage, hohe Temperaturen auftreten können. Aus diesem Grund werden elektrische Leitungen mit einem erhöhten Querschnitt verwendet, wodurch die Gewichtsbelastung zusätzlich erhöht wird.If a starter generator to be provided in the drive unit, so must be provided in addition to the space for the electric machine additional space for a power electronics associated therewith. Such power electronics is often difficult to accommodate and can bring a complex wiring with it. In addition, appropriate temperature requirements must be taken into account in the wiring, since high temperatures may occur during operation of the internal combustion engine, for example in the area of the exhaust system. For this reason, electrical cables are used with an increased cross-section, whereby the weight load is additionally increased.
In diesem Zusammenhang beschreibt die
Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Startergenerator der eingangs genannten Art bereitzustellen, mit dem ein Antriebsaggregat einfacher und effizienter betrieben werden kann.It is an object of the present invention to provide a starter generator of the type mentioned, with a drive unit can be operated easily and efficiently.
Diese Aufgabe wird durch einen Startergenerator mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der vorliegenden Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.This object is achieved by a starter generator having the features of patent claim 1. Advantageous developments of the present invention are the subject of the dependent claims.
Der erfindungsgemäße Startergenerator für ein Antriebsaggregat eines Kraftfahrzeugs umfasst ein Gehäuse und eine elektrische Maschine zum Starten eines Verbrennungsmotors des Kraftfahrzeugs, wobei die elektrische Maschine in einem Innenraum des Gehäuses angeordnet ist, und ein elektrisches Verbindungselement, das zumindest bereichsweise in dem Innenraum des Gehäuses angeordnet ist, wobei ein erstes Ende des elektrischen Verbindungselements mit einer Gleichspannungsversorgung des Kraftfahrzeugs und ein zweites Ende des elektrischen Verbindungselements mit einer Leistungselektronik für die elektrische Maschine des Kraftfahrzeugs elektrisch verbindbar sind.The starter generator according to the invention for a drive assembly of a motor vehicle comprises a housing and an electric machine for starting an internal combustion engine of the motor vehicle, wherein the electric machine is arranged in an interior of the housing, and an electrical connection element which is arranged at least partially in the interior of the housing, wherein a first end of the electrical connection element with a DC voltage supply of the motor vehicle and a second end of the electrical connection element with a power electronics for the electric machine of the motor vehicle are electrically connected.
In dem Gehäuse des Startergenerators ist eine elektrische Maschine angeordnet, die einen Stator und einen Rotor umfasst. Zudem kann das Gehäuse als Steuerkettengehäuse ausgebildet sein. Der Rotor der elektrischen Maschine ist wiederum mit einer Abtriebswelle des Verbrennungsmotors verbunden. So kann die elektrische Maschine im Motorbetrieb zum Starten des Verbrennungsmotors dienen. Im Betrieb des Verbrennungsmotors kann die elektrische Maschine als Generator betrieben werden und elektrische Energie für die elektrischen Komponenten des Kraftfahrzeugs bereitstellen. Im Inneren des Gehäuses ist ein elektrisches Verbindungselement geführt, dass einerseits mit einer Gleichspannungsversorgung des Kraftfahrzeugs, beispielsweise einem 48-Volt-Bordnetz, und andererseits mit einer Leistungselektronik, beispielsweise dem Inverter für die elektrische Maschine, verbunden werden kann. Somit kann die elektrische Verbindung zwischen der Leistungselektronik und der Gleichspannungsversorgung geschützt in dem Gehäuse des Startergenerators untergebracht werden. Somit wird der Montageaufwand für die Verkabelung deutlich reduziert. Zudem kann Bauraum und Gewicht eingespart werden.In the housing of the starter generator, an electric machine is arranged, which comprises a stator and a rotor. In addition, the housing may be formed as a timing chain housing. The rotor of the electric machine is in turn connected to an output shaft of the internal combustion engine. Thus, the electric machine can be used in engine operation for starting the internal combustion engine. During operation of the internal combustion engine, the electric machine can be operated as a generator and provide electrical energy for the electrical components of the motor vehicle. In the interior of the housing, an electrical connection element is guided, which can be connected on the one hand to a DC voltage supply of the motor vehicle, for example a 48-volt vehicle electrical system, and on the other hand to power electronics, for example the inverter for the electrical machine. Thus, the electrical connection between the power electronics and the DC power supply can be accommodated protected in the housing of the starter generator. Thus, the assembly work for the wiring is significantly reduced. In addition, space and weight can be saved.
Bevorzugt weist die elektrische Maschine ein Kühlelement zum Kühlen des elektrischen Verbindungselements auf. Ein derartiges Kühlelement kann beispielsweise durch die Statorkühlung der elektrischen Maschine bereitgestellt werden. Somit können für das elektrische Verbindungselement im Vergleich zu bisher verbauten Kabeln geringere Leitungsquerschnitte gewählt werden. Damit kann der Montageaufwand reduziert und Gewicht eingespart werden.The electric machine preferably has a cooling element for cooling the electrical connection element. Such a cooling element can be provided for example by the stator cooling of the electric machine. Thus, smaller cable cross-sections can be selected for the electrical connection element in comparison to previously installed cables. Thus, the assembly costs can be reduced and weight saved.
In einer Ausgestaltung ist das Gehäuse im Wesentlichen zylinderförmig ausgebildet. Ein zylinderförmiges Gehäuse kann kostengünstig hergestellt werden. Zudem kann ein derartiges Gehäuse einfach und bauraumsparend in das Antriebsaggregat integriert werden.In one embodiment, the housing is substantially cylindrical. A cylindrical housing can be produced inexpensively. In addition, such a housing can be integrated into the drive unit in a simple and space-saving manner.
In einer weiteren Ausführungsform weist das elektrische Verbindungselement an dem ersten Ende ein elektrisches Kontaktelement auf, das an einer Mantelfläche des Gehäuses angeordnet ist. Ein derartiges Kontaktelement ist einfach zugänglich und kann mit dem 48-Volt-Kreis des Kraftfahrzeugs über entsprechende elektrische Verbindungselemente verbunden werden. In a further embodiment, the electrical connection element has an electrical contact element at the first end, which is arranged on a lateral surface of the housing. Such a contact element is easily accessible and can be connected to the 48-volt circuit of the motor vehicle via corresponding electrical connection elements.
Bevorzugt umfasst das elektrische Kontaktelement einen ersten Kontakt, einen zweiten Kontakt und ein elektrisches Isolationselement zum elektrischen Isolieren des ersten Kontakts gegenüber dem zweiten Kontakt. Der erste und der zweite Kontakt können beispielsweise als Kontaktstifte oder als Buchsen ausgebildet sein. Dies ermöglicht eine einfache elektrische Kontaktierung des elektrischen Verbindungselements innerhalb des Gehäuses.Preferably, the electrical contact element comprises a first contact, a second contact and an electrical insulation element for electrically insulating the first contact from the second contact. The first and the second contact may be formed, for example, as contact pins or as sockets. This allows a simple electrical contacting of the electrical connection element within the housing.
In einer Ausgestaltung ist das elektrische Isolationselement als Spritzgussteil ausgebildet. Insbesondere ist das elektrische Isolationselement aus einem Kunststoff gefertigt. Ein derartiges Isolationselement kann einfach und kostengünstig hergestellt werden. Zudem können der erste und der zweite Kontakt und/oder entsprechende Stromschienen entsprechend eingelegt werden.In one embodiment, the electrical insulation element is designed as an injection molded part. In particular, the electrical insulation element is made of a plastic. Such an insulation element can be produced easily and inexpensively. In addition, the first and the second contact and / or corresponding busbars can be inserted accordingly.
Bevorzugt ist das Gehäuse wasserdicht ausgebildet. Zu diesem Zweck kann beispielsweise ein entsprechendes Dichtungselement an der Außenfläche des Gehäuses angeordnet sein. Mit diesem Dichtungselement kann die Öffnung, durch die das elektrische Kontaktelement nach außen geführt ist, abgedichtet werden. Somit kann verhindert werden, dass Feuchtigkeit in den Innenraum des Gehäuses dringt.Preferably, the housing is waterproof. For this purpose, for example, a corresponding sealing element may be arranged on the outer surface of the housing. With this sealing element, the opening through which the electrical contact element is guided to the outside, are sealed. Thus, it can be prevented that moisture penetrates into the interior of the housing.
In einer weiteren Ausgestaltung weist das Gehäuse an einer Seitenfläche eine Durchgangsöffnung auf. insbesondere weist das Gehäuse an einer von der Mantelfläche verschiedenen Seitenfläche eine Öffnung auf. Durch diese Öffnung kann eine elektrische Verbindung zwischen dem elektrischen Verbindungselement, das sich zumindest bereichsweise in dem Gehäuse befindet, und der Leistungselektronik beziehungsweise dem Inverter bereitgestellt werden.In a further embodiment, the housing has a passage opening on a side surface. In particular, the housing has an opening on a side surface that is different from the lateral surface. Through this opening, an electrical connection between the electrical connection element, which is located at least partially in the housing, and the power electronics or the inverter can be provided.
Das erfindungsgemäße Antriebsaggregat umfasst den erfindungsgemäßen Startergenerator. Zudem kann das Antriebsaggregat einen Verbrennungsmotor umfassen, wobei der Startergenerator mit dem Verbrennungsmotor beziehungsweise dessen Abtriebswelle mechanisch verbunden ist. Dabei kann das elektrische Verbindungselement, das zumindest bereichsweise in dem Gehäuse angeordnet ist, einerseits mit der Gleichspannungsversorgung des Kraftfahrzeugs und andererseits mit der Leistungselektronik für die elektrische Maschine des Startergenerators verbunden sein. Das Antriebsaggregat kann insbesondere als sogenannter Mild-Hybrid ausgebildet sein. Das erfindungsgemäße Kraftfahrzeug umfasst das erfindungsgemäße Antriebsaggregat.The drive unit according to the invention comprises the starter generator according to the invention. In addition, the drive unit may comprise an internal combustion engine, wherein the starter generator is mechanically connected to the internal combustion engine or its output shaft. In this case, the electrical connection element, which is arranged at least partially in the housing, on the one hand be connected to the DC voltage supply of the motor vehicle and on the other hand with the power electronics for the electric machine of the starter generator. The drive unit may be designed in particular as a so-called mild hybrid. The motor vehicle according to the invention comprises the drive unit according to the invention.
Die vorliegende Erfindung wird nun anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Dabei zeigen:The present invention will now be explained in more detail with reference to the accompanying drawings. Showing:
Die nachfolgend näher geschilderten Ausführungsbeispiele stellen bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung dar.The embodiments described in more detail below represent preferred embodiments of the present invention.
Des Weiteren umfasst das Antriebsaggregat
Das elektrische Kontaktelement
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 1010
- Antriebsaggregatpower unit
- 1212
- Verbrennungsmotorinternal combustion engine
- 1414
- Startergeneratorstarter generator
- 1616
- Wandlerconverter
- 1818
- Leistungselektronikpower electronics
- 2020
- Kabelelectric wire
- 2222
- Abgasanlageexhaust system
- 2424
- Gehäusecasing
- 2626
- SeitenwandSide wall
- 2828
- Innenrauminner space
- 3030
- Mantelflächelateral surface
- 3232
- Kontaktelementcontact element
- 34, 3634, 36
- KontaktContact
- 3838
- Dichtungselementsealing element
- 4040
- Verbindungselementconnecting element
- 42, 4442, 44
- Kabelelectric wire
- 4646
- DurchgangsöffnungThrough opening
- 4848
- elektrische Maschineelectric machine
- 5050
- Statorstator
- 5252
- Rotorrotor
- 5656
- Isolationselementinsulation element
- 5858
- StatorkühlungStator
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
- DE 102012007020 A1 [0004] DE 102012007020 A1 [0004]
Claims (10)
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---|---|---|---|
DE102013021581.1A DE102013021581A1 (en) | 2013-12-19 | 2013-12-19 | Starter generator for a drive unit of a motor vehicle |
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DE102013021581.1A DE102013021581A1 (en) | 2013-12-19 | 2013-12-19 | Starter generator for a drive unit of a motor vehicle |
Publications (1)
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Legal Events
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