DE102014213973A1 - Verbinderanordnung zum mechanisch flexiblen elektrischen Verbinden zweier Hochspannungskomponenten in einem Fahrzeug - Google Patents

Verbinderanordnung zum mechanisch flexiblen elektrischen Verbinden zweier Hochspannungskomponenten in einem Fahrzeug Download PDF

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Abstract

Es wird eine Verbinderanordnung (1) zum elektrischen Verbinden zweier Hochspannungskomponenten (3, 5) in einem Fahrzeug vorgeschlagen. Sie umfasst wenigstens eine biegbare Niederspannungskabelanordnung (17) und wenigstens eine biegbare Hochspannungskabelanordnung (11, 13, 15). Sowohl die Niederspannungskabelanordnung (17) als auch die Hochspannungskabelanordnung (11, 13, 15) ist jeweils von einer elektrischen Schirmung (19, 21) umgeben. Die Verbinderanordnung (1) zeichnet sich dadurch aus, dass die wenigstens eine biegbare Niederspannungskabelanordnung (17) zusammen mit der wenigstens einen biegbaren Hochspannungskabelanordnung (11, 13, 15) in einem zu schützenden Teilbereich zwischen entgegengesetzten Enden der Nieder- und Hochspannungskabelanordnungen (11, 13, 15, 17) gemeinsam von einer elastisch biegbaren Ummantelung (23) umgeben sind. Aufgrund der elastischen Biegbarkeit der gesamten Verbinderanordnung (1) kann einerseits verhindert werden, dass Vibrationen z.B. von einem als erste Hochspannungskomponente (3) dienenden Elektromotor auf ein als zweite Hochspannungskomponente (5) dienendes Steuergerät übertragen werden und dort schädigend wirken. Andererseits können die im Innern der Ummantelung (23) geschützt aufgenommenen Kabelanordnungen (11, 13, 15, 17) gemeinsam vor einem schädigenden Angriff beispielsweise durch aggressive Medien geschützt werden. Eine Anzahl von Bauteilen kann minimiert, ein Aufwand beim Zusammenbau kann reduziert und Kosten können verringert werden.

Description

  • Gebiet der Erfindung
  • Die Erfindung betrifft eine Verbinderanordnung zum elektrischen Verbinden zweier Hochspannungskomponenten in einem Fahrzeug. Ferner betrifft die Erfindung eine Hochspannungskomponentenanordnung mit zwei durch eine Verbinderanordnung elektrisch verbundenen Hochspannungskomponenten.
  • Hintergrund der Erfindung
  • In modernen Kraftfahrzeugen gibt es häufig mehrere Hochspannungskomponenten. Unter Hochspannungskomponenten können dabei elektrische Apparaturen verstanden werden, die mit elektrischen Spannungen betrieben werden, die deutlich über den ansonsten in Kraftfahrzeugen üblichen 12V, beispielsweise über 100V betrieben werden. Hochspannungskomponenten können beispielsweise elektrische Maschinen wie Motoren oder Generatoren sein, welche das Fahrzeug antreiben oder Energie beim Abbremsen des Fahrzeugs rekuperieren. Hochspannungskomponenten können auch Steuergeräte oder Leistungsversorgungen sein, welche zum Beispiel elektrische Maschinen ansteuern bzw. mit elektrischer Leistung versorgen. Auch Teile von modernen steuerbaren Getrieben können als Hochspannungskomponenten ausgebildet sein.
  • Die Hochspannungskomponenten müssen gegebenenfalls elektrisch miteinander verbunden werden, um z.B. elektrische Leistung gesteuert von einem Steuergerät zu einer elektrischen Maschine oder einem Getriebe zuführen zu können. Dabei müssen im Allgemeinen sowohl hohe elektrische Leistungen und damit einhergehend hohe elektrische Spannungen übertragen werden, um eine Hochspannungskomponente mit Leistung zu versorgen, als auch geringe elektrische Steuerströme bei geringen elektrischen Spannungen übertragen werden, um eine Hochspannungskomponente beispielsweise geeignet ansteuern zu können.
  • Für eine elektrische Verbindung zwischen den Hochspannungskomponenten sind hierfür separate elektrische Verbindungen beispielsweise in Form von Kabelanordnungen vorgesehen. Eine Hochspannungskabelanordnung kann aus einem oder mehreren Kabeln bestehen und insgesamt einen Leitungsquerschnitt aufweisen, der ausreicht, um die gewünschten hohen Leistungen möglichst verlustarm zu übertragen. Falls die Hochspannungskabelanordnung mehrere Kabel aufweist, sind diese in der Regel parallel geschaltet, sodass alle Kabel gemeinsam von einer Leistungsquelle zu einem Verbraucher führen. Eine Niederspannungskabelanordnung kann ebenfalls aus einem oder mehreren Kabeln bestehen. Jedes Kabel braucht nur geringe Leistungen übertragen und kann daher einen geringen Leitungsquerschnitt aufweisen. Verfügt die Niederspannungskabelanordnung über mehrere Kabel, können diese separat voneinander verschaltet sein und können somit beispielsweise verschiedene Leistungsquellen mit verschiedenen Verbrauchern verbinden.
  • Das bzw. die Kabel einer Hochspannungskabelanordnung sollten mit einer Schirmung ummantelt sein, die verhindert, dass elektrische Felder, welche bei einer Veränderung der in der Hochspannungskabelanordnung übertragenen elektrischen Leistung generiert werden, andere Komponenten beeinträchtigen. Beispielsweise sollten solche Felder nicht in benachbarte Kabel oder benachbarte elektrische Geräte eingekoppelt werden.
  • Auch das bzw. die Kabel einer Niederspannungskabelanordnung sollten mit einer Schirmung ummantelt sein, um z.B. zu verhindern, dass von außen elektrische Störfelder in die Niederspannungskabelanordnung eingekoppelt werden und beispielsweise die darin geführten schwachen Steuerströme stören.
  • Eine Schirmung besteht meist aus einem Drahtgeflecht, welches einen elektrisch gut leitfähigen Kern einer Kabelanordnung umgibt und geerdet oder auf einem vorgegebenen elektrischen Potential gehalten ist.
  • Bisher sind miteinander zu verbindende Hochspannungskomponenten häufig mechanisch fest miteinander gekoppelt. Dies kann eine elektrische Verbindung der Hochspannungskomponenten untereinander vereinfachen. Beispielsweise können die Hochspannungskomponenten in einem gemeinsamen Gehäuse aufgenommen sein, innerhalb dessen sie über starre elektrisch leitende Verbinder verbunden sind.
  • Allerdings sind Komponenten insbesondere in Fahrzeugen häufig variierenden Kräften, insbesondere Schwingungen und Vibrationen ausgesetzt. Während mache Komponenten wie z.B. elektrische Maschinen dazu ausgelegt sind, solchen Schwingungen oder Vibrationen schadensfrei zu widerstehen bzw. sogar selbst solche Schwingungen erzeugen, kann es bei anderen Komponenten aufgrund solcher Schwingungen oder Vibrationen langfristig zu Schädigungen kommen. Z.B. können mit Bauelementen bestückte Platinen, wie sie häufig in Steuergeräten verbaut sind, langfristig durch Schwingungen oder Vibrationen geschädigt werden.
  • Es wurden Konzepte vorgeschlagen, bei denen Hochspannungskomponenten über flexible Leitungen miteinander verbunden sind. DE 10 2007 012 351 A1 beschreibt zum Beispiel eine Kombination aus einer elektrischen Maschine und einem Schaltelement, bei der die elektrische Verbindungen aus flexiblen Metallbändern bestehen. DE 10 2009 045 976 A1 beschreibt einen Leistungsanschluss für einen Hybridantriebsstrang.
  • Offenbarung der Erfindung
  • Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung können in vorteilhafter Weise ermöglichen, Hochspannungskomponenten zwar elektrisch miteinander zu verbinden, sie aber mechanisch voneinander weitgehend zu entkoppeln und die Verbindung gegen mechanische wie auch chemische Einflüsse zu schützen. Die Verbinderanordnung, welche die elektrische Verbindung bewirken soll, kann auftretenden Relativbewegungen zwischen den zu verbindenden Hochspannungskomponenten, welche aufgrund von Schwingungen oder Vibrationen auftreten, langfristig standhalten.
  • Gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung wird eine Verbinderanordnung zum elektrischen Verbinden zweier Hochspannungskomponenten in einem Fahrzeug vorgeschlagen, welche wenigstens eine biegbare Niederspannungskabelanordnung und wenigstens eine biegbare Hochspannungskabelanordnung aufweist. Sowohl die Niederspannungskabelanordnung als auch die Hochspannungskabelanordnung ist jeweils von einer elektrischen Schirmung umgeben. Die Verbinderanordnung zeichnet sich dadurch aus, dass die wenigstens eine biegbare Niederspannungskabelanordnung zusammen mit der wenigstens einen biegbaren Hochspannungskabelanordnung in einem zu schützenden Teilbereich zwischen entgegengesetzten Enden der Nieder- und Hochspannungskabelanordnungen gemeinsam von einer elastisch biegbaren Ummantelung umgeben sind.
  • Ideen zu Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung können unter anderem als auf den nachfolgend beschriebenen Gedanken und Erkenntnissen beruhend angesehen werden.
  • Wie einleitend erörtert, kann es vorteilhaft sein, Hochspannungskomponenten voneinander weitgehend mechanisch entkoppelt anzuordnen. Hierzu sollte eine elektrische Verbindung zwischen den Hochspannungskomponenten in der Lage sein, relative Lageveränderungen zwischen den Hochspannungskomponenten auszugleichen und insbesondere Vibrationen bzw. Verbiegungen standzuhalten.
  • Herkömmlich wurden hierzu Kabel zwischen den Hochspannungskomponenten verlegt. Die Kabel selbst sind im Allgemeinen ausreichend flexibel bzw. biegbar.
  • Allerdings kann es bei bestimmten Anwendungen notwendig sein, die Kabel gegen äußere Einflüsse zu schützen. Beispielsweise sollten die Kabel weder mechanisch beschädigt noch durch beispielsweise umgebende aggressive Medien angegriffen werden können.
  • Bisher wurden die Kabel hierzu einzeln geschützt, indem sie beispielsweise mit einer Ummantelung umgeben wurden und die Ummantelungen gegebenenfalls mit speziellen Dichtungen an ein Gehäuse einer Hochspannungskomponente angekoppelt wurden, um ein Eindringen von Medien zu verhindern.
  • Es wird nun eine Verbinderanordnung vorgeschlagen, bei der eine Niederspannungskabelanordnung und eine Hochspannungskabelanordnung gemeinsam von einer elastisch biegbaren Ummantelung umgeben sind. Die Ummantelung kann als einzelnes Bauteil vorgesehen sein, welches sowohl die Niederspannungskabelanordnung als auch die Hochspannungskabelanordnung gegen schädigende Einflüsse beispielsweise mechanischer oder chemischer Art schützen kann. Dadurch, dass die Ummantelung sowohl die Nieder- als auch die Hochspannungskabelanordnung(en) gemeinsam umschließt und kapselt, kann eine Anzahl von Ummantelungen bzw. damit verbunden eine Anzahl vorzusehender Dichtungen verringert werden. Dies kann Kosten und Montageaufwand reduzieren.
  • Die Ummantelung kann beispielsweise derart ausgelegt sein, dass sie weitgehend reversibel und schädigungsfrei derart biegbar ist, dass sie zwei Hochspannungskomponenten miteinander verbinden kann, die relativ zueinander vibrieren, beispielsweise mit einer Frequenz im Bereich von 0 bis 2 kHz und einer Amplitude bzw. eine Beschleunigung im Bereich von bis zu 14g, d.h. des 14-fachen der Erdbeschleunigung. Die Ummantelung kann dabei eine elastische Flexibilität größer oder gleich derjenigen der ummantelten Kabelanordnungen aufweisen.
  • Die Ummantelung kann insbesondere derart ausgestaltet sein, dass sie den zu schützenden Teilbereich der Nieder- und Hochspannungskabelanordnungen entlang eines Umfangs um die Nieder- und Hochspannungskabelanordnungen hermetisch dicht umgibt. Mit anderen Worten kann die Ummantelung derart ausgestaltet sein, dass sie die Kabelanordnungen umgibt und die Kabelanordnungen sowohl für die Hochspannungsverbindung als auch für die Niederspannungsverbindung längs durch ein Inneres der Ummantelung verlaufen, wobei die Ummantelung die Kabelanordnungen nicht nur mechanisch schützt, sondern quer zu der Längsrichtung, d.h. entlang eines Umfangs, auch dicht umgibt, sodass keine flüssigen oder gasförmigen Medien durch die Ummantelung hindurch zu den Kabelanordnungen gelangen können.
  • An einer oder beiden ihrer Stirnflächen, d.h. an einem oder beiden ihrer Enden in Längsrichtung, kann die Ummantelung ferner eine nach außen abragende Dichtlippe aufweisen. Diese Dichtlippe kann derart ausgebildet sein, dass sie hermetisch dicht beispielsweise an eine entsprechend komplementär ausgebildete Öffnung in einem Gehäuse einer Hochspannungskomponente angeordnet werden kann. Die Dichtlippe kann im Vergleich zur restlichen Ummantelung eine höhere Festigkeit aufweisen, insbesondere in einer Radialrichtung, sodass sie von außen wirkende Kräfte zum Abdichten gut aufnehmen kann. Andererseits kann die Dichtlippe insbesondere an ihrem Außenumfang elastisch ausgestaltet sein, um eine ausreichende Abdichtung bewirken zu können. Die Dichtlippe kann integral mit dem Rest der Ummantelung ausgebildet sein, d.h. die gesamte Ummantelung einschließlich der Dichtlippe(n) kann einstückig ausgebildet sein.
  • Alternativ oder ergänzend zu einer Dichtlippe kann wenigstens an einem Ende der Ummantelung ein Steckverbinderelement zum mechanischen Verbinden mit einem Gegenstecker angeordnet sein. Das Steckverbinderelement kann starr oder gering flexibel sein und dazu ausgestaltet sein, auf den Gegenstecker aufgesteckt, an diesen angeschraubt oder in anderer Weise stabil und vorzugsweise reversibel an diesem befestigt zu werden.
  • Die Schirmung der Niederspannungskabelanordnung und/oder die Schirmung der Hochspannungskabelanordnung kann/können in die Ummantelung integriert sein. Beispielsweise kann jeweils ein Drahtgeflecht für die Kabel der Niederspannungskabelanordnung und/oder ein Drahtgeflecht für die Kabel der Hochspannungskabelanordnung integral in der Ummantelung aufgenommen sein. Die Kabel selbst brauchen dann nicht mehr direkt mit der Schirmung umgeben zu werden, was einen Herstellungsaufwand verringern kann. Stattdessen werden die selbst ungeschirmten Kabel, welche von einer Hochspannungskomponente zu einer anderen verlaufen, innerhalb der Hochspannungskomponente selbst beispielsweise von deren Gehäuse geschirmt und zwischen den beiden Hochspannungskomponenten werden sie jeweils durch die in die Ummantelung der Verbinderanordnung integrierte Ummantelung bzw. Schirmung geschirmt.
  • Die Ummantelung kann beispielsweise aus einem Elastomer gebildet sein, insbesondere aus einem Material, welches Silikon umfasst. Die Ummantelung kann auch aus Silikon bestehen. Solche Materialien sind sehr elastisch und können somit Verbiegungen sowie Schwingungen und Vibrationen gut standhalten.
  • Beispielsweise kann die Ummantelung durch Umspritzen des zu schützenden Teilbereichs der Nieder- und Hochspannungskabelanordnungen mit einem elastischen Material ausgebildet sein. Die Nieder- und Hochspannungskabelanordnungen können dabei bereits in dem zu schützenden Teilbereich angeordnet sein und dann das elastische Material derart angespritzt werden, dass es direkt in Anlage mit einer Mantelfläche der Kabelanordnungen kommt.
  • Alternativ kann die Ummantelung gespritzt werden, bevor die Kabelanordnungen darin angeordnet werden. Dabei können Bereiche, in denen die Kabelanordnungen später angeordnet werden sollen, freigehalten werden, sodass sich passende Hohlräume oder Kanäle bilden, durch die die Kabelanordnungen dann hindurch geführt werden können.
  • Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung wird eine Hochspannungskomponentenanordnung für ein Fahrzeug vorgeschlagen, welche eine erste und eine zweite Hochspannungskomponente, welche jeweils von einem Gehäuse umgeben sind, sowie eine erfindungsgemäße Verbinderanordnung aufweist. Ein Hochspannungsanschluss der ersten Hochspannungskomponente ist dabei über eine Hochspannungskabelanordnung der Verbinderanordnung mit einem Hochspannungsanschluss der zweiten Hochspannungskomponente elektrisch verbunden. Ein Niederspannungsanschluss der ersten Hochspannungskomponente ist ferner über eine Niederspannungskabelanordnung der Verbinderanordnung mit einem Niederspannungsanschluss der zweiten Hochspannungskomponente elektrisch verbunden. Die Ummantelung der Verbinderanordnung erstreckt sich zwischen dem Gehäuse der ersten Hochspannungskomponente und dem Gehäuse der zweiten Hochspannungskomponente. Aufgrund ihrer Flexibilität bzw. elastischen Biegbarkeit kann die Verbinderanordnung einerseits gut für einen Schutz der von ihr umschlossenen Kabelanordnungen und andererseits für eine Schwingungsentkopplung der elektrisch miteinander zu verbindenden Hochspannungskomponenten sorgen. Dabei kann die Ummantelung der Verbinderanordnung zumindest an eines der Gehäuse der Hochspannungskomponenten hermetisch dicht angekoppelt sein, um unter anderem ein Eindringen von Fluiden ins Innere der Ummantelung verhindern zu können.
  • Es wird darauf hingewiesen, dass einige der möglichen Merkmale und Vorteile der Erfindung hierin mit Bezug auf unterschiedliche Ausführungsformen beschrieben sind. Ein Fachmann erkennt, dass die Merkmale in geeigneter Weise kombiniert, angepasst oder ausgetauscht werden können, um zu weiteren Ausführungsformen der Erfindung zu gelangen.
  • Kurze Beschreibung der Zeichnungen
  • Nachfolgend werden Ausführungsformen der Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben, wobei weder die Zeichnungen noch die Beschreibung als die Erfindung einschränkend auszulegen sind.
  • 1 zeigt sehr vereinfacht eine Seitenansicht einer Hochspannungskomponentenanordnung mit zwei Hochspannungskomponenten und einer dazwischenliegenden Verbinderanordnung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
  • 2 zeigt eine teilweise weggeschnittene perspektivische Ansicht einer Verbinderanordnung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
  • 3 zeigt eine perspektivische Ansicht von Teilen einer Hochspannungskomponentenanordnung mit einer Verbinderanordnung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
  • Die Figuren sind lediglich schematisch und nicht maßstabsgetreu. Gleiche Bezugszeichen bezeichnen in den Figuren gleiche oder gleichwirkende Merkmale.
  • Ausführungsformen der Erfindung
  • 1 zeigt stark schematisiert eine Hochspannungskomponentenanordnung 100 mit zwei Hochspannungskomponenten 3, 5 und einer dazwischenliegenden Verbinderanordnung 1 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Die Hochspannungskomponenten 3, 5 können beispielsweise ein Elektromotor in einem Hybrid-Kfz und ein Steuergerät, um diesen gesteuert mit elektrischer Leistung zu versorgen, sein. Jede der Hochspannungskomponenten 3, 5 kann in einem Gehäuse 4, 6 aufgenommen sein, welches vorzugsweise hermetisch dicht ist. Die Verbinderanordnung 1 verbindet dabei die beiden Hochspannungskomponenten 3, 5 elektrisch in einer Weise derart, dass sowohl hohe elektrische Leistungen über hierfür vorgesehene Kabel als auch geringe elektrische Steuerströme über andere hierfür vorgesehene Kabel übertragen werden können.
  • 2 zeigt eine teilweise weggeschnittene perspektivische Ansicht einer Verbinderanordnung 1. Die Verbinderanordnung 1 verfügt über eine Niederspannungskabelanordnung 17 sowie drei Hochspannungskabelanordnungen 11, 13, 15 sowie zugehörige Schirmungen 19, 21, welche alle zusammen in einer biegbaren Ummantelung 23 aufgenommen sind, die aus einem Material besteht bzw. gebildet ist, das einen Elastomer umfasst, z.B. Silikon oder Kautschuk. Die Ummantelung 23 kann auch aus Silikon bestehen.
  • Als Hochspannungskabelanordnungen 11, 13, 15 sind drei Kabelstränge 7a, b, c vorgesehen, die hinsichtlich ihres Querschnitts und damit ihrer elektrischen Leitfähigkeit dazu ausgelegt sind, elektrische Leistungen im Kilowattbereich, beispielsweise zwischen 2 bis 140 kW, zu übertragen. Die Querschnitte können z.B. zwischen 10 und 90 mm2 liegen. Jede Hochspannungskabelanordnung 11, 13, 15 kann über mehrere zusammengeschaltete einzelne Kabel oder Litzen verfügen. Die drei Hochspannungskabelanordnungen 11, 13, 15 können beispielsweise die Phasenanschlüsse für eine Starkstromversorgung einer elektrischen Maschine sein. An den Enden der Kabelstränge 7a, b, c ist jeweils ein Kabelschuh 9a, b, c angebracht.
  • Die Kabelstränge 7a, b, c sind gemeinsam von einem Summenschirm 21 umgeben, um eine elektromagnetische Abstrahlung zu minimieren. Gegebenenfalls kann auch jeder einzelne Kabelstrang einzeln abgeschirmt sein. Der Summenschirm 21 besteht aus einem Drahtgeflecht, welches den bzw. die Kabelstränge 7a, b, c umgibt. Im dargestellten Beispiel ist der Summenschirm 21 nicht Teil der Hochspannungskabelanordnungen 11, 13, 15, d.h. er ist nicht fest mit den Kabelsträngen 7a, b, c verbunden. Stattdessen ist der Summenschirm 21 Teil der Ummantelung 23 und ist vorzugsweise in diese integriert.
  • Die Niederspannungskabelanordnung 17 umfasst mehrere dünne Kabel 25a, b, c. Jedes der Kabel braucht nur geringe Steuerströme zu leiten, beispielsweise im Bereich von 0.1 bis 3 A bei Spannungen im Bereich von 12 bis 48 V, und kann daher einen kleinen Querschnitt im Bereich von 0,35 bis 1,5 mm2 aufweisen. Die Kabel 25a, b, c,... sind gemeinsam von einem Schirm 19 umschlossen, der beispielsweise über einen Schirmanschluss 27 geerdet bzw. auf ein festes elektrisches Potential gesetzt werden kann.
  • Die Ummantelung 23 ist als weitgehend flacher, quaderförmiger Block aus einem beispielsweise Silikon umfassenden Material oder aus Silikon vorgesehen, in dessen Innenbereich die Hoch- und Niederspannungskabelanordnungen 11, 13, 15, 17 in Längsrichtung verlaufen. Die Ummantelung 23 kann beispielsweise eine Breite von zwischen 30mm und 300mm, eine Höhe von zwischen 10mm und 80mm sowie eine Länge von zwischen 10mm und 500mm, vorzugsweise zwischen 30mm und 200mm, aufweisen.
  • An einem Ende weist die Ummantelung 23 eine Verdickung 29 in Form einer nach außen hin abragenden Dichtlippe 31 auf. Die Dichtlippe 31 kann einerseits aufgrund ihrer im Vergleich zum Rest der Ummantelung 23 höheren Materialstärke in Radialrichtung eine erhöhte Kompressibilität aufweisen. Andererseits kann die Dichtlippe 31 an ihrem Außenumfang mehrere Dichtlamellen 33 aufweisen. Auf diese Weise kann die Dichtlippe 31 in eine Öffnung in einem Gehäuse einer Hochspannungskomponente 3, 5 hermetisch dichtend eingepasst werden.
  • An einem entgegengesetzten Ende (nicht dargestellt) kann die Ummantelung 23 ebenfalls eine Dichtlippe aufweisen. Alternativ kann dort ein Steckverbinderelement vorgesehen sein, mithilfe dessen die Ummantelung 23 an einem passenden Gegenstecker an einer Hochspannungskomponente 3, 5 befestigt werden kann.
  • 3 zeigt eine perspektivische Ansicht von Teilen einer Hochspannungskomponentenanordnung 100 mit einer Verbinderanordnung 1. Die Hochspannungskomponentenanordnung 100 weist als erste Hochspannungskomponente 3 einen Elektromotor 35 zum Antreiben eines Fahrzeugs auf, welcher mechanisch mit einem Getriebe 50 gekoppelt ist, und ist in einem Gehäuse 4 aufgenommen. Als zweite Hochspannungskomponente 5 ist ein Steuergerät 45 vorgesehen, mit Hilfe dessen der Elektromotor 35 mit elektrischer Leistung versorgt und gesteuert werden kann. Auch die zweite Hochspannungskomponente 5 ist in einem Gehäuse 6 aufgenommen.
  • Der Elektromotor 35, ein Verbrennungsmotor 37 und das Getriebe 50 erzeugen während ihres Betriebs mechanische Vibrationen, welche zumindest teilweise übertragen werden. Um das Steuergerät 45 von diesen Vibrationen mechanisch abzukoppeln und somit darin enthaltene Bauteile vor vibrationsbedingten Schäden zu bewahren, ist das Steuergerät 45 an dem Verbrennungsmotor 37 über Dämpferelemente 43 befestigt, welche die Vibrationen weitgehend absorbieren.
  • Um zu verhindern, dass Vibrationen beispielsweise von dem Elektromotor 35 oder von dem Verbrennungsmotor 37 über elektrische Verbindungen auf das Steuergerät 45 übertragen werden, ist dieses über die elastisch biegbare Verbinderanordnung 1 elektrisch mit dem Steuergerät 45 verbunden. Da Kabelanordnungen, welche im Innern einer hermetisch dicht umgebenden Ummantelung 23 angeordnet sind, wie auch die Ummantelung 23 selbst flexibel sind und insbesondere elastisch gebogen werden können, kann sich die gesamte Verbinderanordnung 1 verbiegen, wie mit den Pfeilen 47, 49 angedeutet, sodass keine wesentlichen Vibrationen beispielsweise vom Elektromotor 35 oder vom Verbrennungsmotor 37 auf das Steuergerät 45 übertragen werden. Die Ummantelung 23 schützt dabei alle innenliegenden Kabelanordnungen gemeinsam vor mechanischen Beschädigungen.
  • Ferner verhindert die Ummantelung 23 aufgrund Ihrer hermetisch dichten Ausgestaltung, dass aggressive Medien in ihr Inneres und damit an die Kabelanordnungen gelangen und dort eventuell schädigen. Die Dichtlippe 31 der Ummantelung 23 ist hierzu hermetisch dicht in einer Öffnung des Gehäuses 6 an einem Anschluss 39 des Steuergeräts 45 aufgenommen. An ihrem entgegengesetzten Ende kann die Ummantelung 23 ebenfalls dicht an einem Anschluss 41 am Gehäuse 4 des Elektromotors 35 befestigt sein.
  • Zusammenfassend kann aufgrund der elastischen Biegbarkeit der gesamten Verbinderanordnung 1 einerseits verhindert werden, dass Vibrationen z.B. von dem als erste Hochspannungskomponente 3 dienenden Elektromotor 35 auf das als zweite Hochspannungskomponente 5 dienende Steuergerät 45 übertragen werden und dort schädigend wirken. Andererseits können die im Innern der Ummantelung 23 geschützt aufgenommenen Kabelanordnungen 11, 13, 15, 17 gemeinsam vor einem schädigenden Angriff beispielsweise durch aggressive Medien geschützt werden. Eine Anzahl von Bauteilen kann minimiert, ein Aufwand beim Zusammenbau kann reduziert und Kosten können verringert werden.
  • Abschließend ist darauf hinzuweisen, dass Begriffe wie „umfassend“ keine anderen Elemente oder Schritte ausschließen und Begriffe wie „eine“ oder „ein“ keine Vielzahl ausschließen. Ferner sei darauf hingewiesen, dass Merkmale oder Schritte, die mit Verweis auf eines der obigen Ausführungsbeispiele beschrieben worden sind, auch in Kombination mit anderen Merkmalen oder Schritten anderer oben beschriebener Ausführungsbeispiele verwendet werden können. Bezugszeichen in den Ansprüchen sind nicht als Einschränkung anzusehen.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • DE 102007012351 A1 [0010]
    • DE 102009045976 A1 [0010]

Claims (10)

  1. Verbinderanordnung (1) zum elektrischen Verbinden zweier Hochspannungskomponenten (3, 5) in einem Fahrzeug, aufweisend: wenigstens eine biegbare Niederspannungskabelanordnung (17); wenigstens eine biegbare Hochspannungskabelanordnung (11, 13, 15); wobei sowohl die wenigstens eine biegbare Niederspannungskabelanordnung (17) als auch die wenigstens eine biegbare Hochspannungskabelanordnung (11, 13, 15) jeweils von einer elektrischen Schirmung (19, 21) umgeben ist; dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine biegbare Niederspannungskabelanordnung (17) zusammen mit der wenigstens einen biegbaren Hochspannungskabelanordnung (11, 13, 15) in einem zu schützenden Teilbereich zwischen entgegengesetzten Enden der Nieder- und Hochspannungskabelanordnungen (11, 13, 15, 17) gemeinsam von einer elastisch biegbaren Ummantelung (23) umgeben sind.
  2. Verbinderanordnung nach Anspruch 1, wobei die Ummantelung (23) den zu schützenden Teilbereich der Nieder- und Hochspannungskabelanordnungen (11, 13, 15, 17) entlang eines Umfangs um die Nieder- und Hochspannungskabelanordnungen (11, 13, 15, 17) hermetisch dicht umgibt.
  3. Verbinderanordnung nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Schirmung (19) der wenigstens einen biegbaren Niederspannungskabelanordnung (17) und/oder die Schirmung (21) der wenigstens einen biegbaren Hochspannungskabelanordnung (11, 13, 15) in die Ummantelung (23) integriert ist/sind.
  4. Verbinderanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Ummantelung (23) aus einem Elastomer, insbesondere aus Silikon, besteht.
  5. Verbinderanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die Ummantelung (23) durch Umspritzen des zu schützenden Teilbereichs der Nieder- und Hochspannungskabelanordnungen (11, 13, 15, 17) mit einem elastischen Material ausgebildet ist.
  6. Verbinderanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei wenigstens an einem Ende der Ummantelung (23) eine nach außen abragende Dichtlippe (31) ausgebildet ist.
  7. Verbinderanordnung nach Anspruch 6, wobei die Dichtlippe (31) integral mit dem Rest der Ummantelung (23) ausgebildet ist.
  8. Verbinderanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei wenigstens an einem Ende der Ummantelung (23) ein Steckverbinderelement zum mechanischen Verbinden mit einem Gegenstecker angeordnet ist.
  9. Hochspannungskomponentenanordnung (100) für ein Fahrzeug, aufweisend: eine erste und eine zweite Hochspannungskomponente (3, 5), welche jeweils von einem Gehäuse (4, 6) umgeben sind; eine Verbinderanordnung (1) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8; wobei ein Hochspannungsanschluss der ersten Hochspannungskomponente (3) über eine Hochspannungskabelanordnung (11, 13, 15) der Verbinderanordnung (1) mit einem Hochspannungsanschluss der zweiten Hochspannungskomponente (5) elektrisch verbunden ist und wobei ein Niederspannungsanschluss der ersten Hochspannungskomponente (3) über eine Niederspannungskabelanordnung (17) der Verbinderanordnung (1) mit einem Niederspannungsanschluss der zweiten Hochspannungskomponente (5) elektrisch verbunden ist; wobei sich die Ummantelung (23) der Verbinderanordnung (1) zwischen dem Gehäuse (4) der ersten Hochspannungskomponente (3) und dem Gehäuse (6) der zweiten Hochspannungskomponente (5) erstreckt.
  10. Hochspannungskomponentenanordnung nach Anspruch 9, wobei die Ummantelung (23) der Verbinderanordnung (1) zumindest an eines der Gehäuse (4, 6) hermetisch dicht angekoppelt ist.
DE102014213973.2A 2014-07-17 2014-07-17 Verbinderanordnung zum mechanisch flexiblen elektrischen Verbinden zweier Hochspannungskomponenten in einem Fahrzeug Ceased DE102014213973A1 (de)

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