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Die Erfindung betrifft ein Hochvoltmodul für einen Elektroantrieb, wobei das Hochvoltmodul mindestens einen elektrischen Anschluss zur Übertragung eines elektrischen Stroms zwischen zumindest einer elektrischen Leitung und dem Elektroantrieb umfasst.
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Das Hochvoltmodul ist insbesondere ein Leistungselektronikmodul für einen Elektroantrieb eines Kraftfahrzeugs, insbesondere für ein Kraftfahrzeug mit Hybridantrieb, also z. B. mit einer Kombination aus Elektroantrieb und Verbrennungskraftmaschine.
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Die
DE 10 2012 222 110 A1 zeigt ein Kraftfahrzeug mit einem Hybridantrieb, hier mit einer Kombination aus Elektroantrieb und Verbrennungskraftmaschine. Das Kraftfahrzeug umfasst eine Kupplungseinrichtung mit einer Betätigungseinrichtung für einen Antriebsstrang des Kraftfahrzeugs, weiter eine Verbrennungskraftmaschine, einen elektrischen Antrieb mit einem Stator und einem Rotor und eine Getriebeeinrichtung, wobei die Kupplungseinrichtung in dem Antriebsstrang zwischen der Verbrennungskraftmaschine einerseits und der elektrischen Maschine sowie der Getriebeeinrichtung andererseits angeordnet ist, wobei die Kupplungseinrichtung und die Betätigungseinrichtung in den Rotor des Elektroantriebs integriert sind, um die Kupplungseinrichtung baulich und/oder funktional zu verbessern.
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Bei derartig eingesetzten Elektroantrieben sind regelmäßig hohe elektrische Leistungen erforderlich. Derartige Elektroantriebe weisen z. B. eine Leistung von mindestens 100 W [Watt], insbesondere mindestens 1 kW [Kilowatt], bevorzugt mindestens 50 kW auf. Dabei werden, bei einer Spannung von mindestens 48 V [Volt], elektrische Ströme von bis zu 100 A [Ampere], insbesondere bis zu 400 A oder mehr übertragen.
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Bei derartig eingesetzten Elektroantrieben mit den genannten hohen elektrischen Leistungen ist sicherzustellen, dass die elektrischen Komponenten zu jedem Zeitpunkt elektrisch isoliert angeordnet sind. Insbesondere ist eine unbeabsichtigte Kontaktierung von stromleitenden Komponenten, insbesondere von Nutzern eines Kraftfahrzeugs, die nicht für die Wartung und Instandhaltung dieser Komponenten ausgebildet sind, zu verhindern. Dabei liegt ein besonderer Fokus auf dem Hochvoltmodul, da hier die elektrischen Leitungen für den Elektroantrieb angeschlossen sind.
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Hiervon ausgehend liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, die aus dem Stand der Technik bekannten Nachteile zumindest teilweise zu überwinden und insbesondere ein Hochvoltmodul bereitzustellen, dass einen Zugang zu den stromleitenden Komponenten erschwert bzw. verhindert.
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Die Aufgabe wird durch die Merkmale des unabhängigen Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind Gegenstand der abhängigen Patentansprüche. Die in den Patentansprüchen einzeln aufgeführten Merkmale sind in beliebiger, technologisch sinnvoller Weise miteinander kombinierbar und können durch erläuternde Sachverhalte aus der Beschreibung und Details aus den Figuren ergänzt werden, wobei weitere Ausführungsvarianten der Erfindung aufgezeigt werden.
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Die Erfindung betrifft ein Hochvoltmodul für einen Elektroantrieb, wobei das Hochvoltmodul mindestens einen elektrischen Anschluss zur Übertragung eines elektrischen Stroms zwischen zumindest einer elektrischen Leitung und dem Elektroantrieb umfasst, zumindest aufweisend
- a. ein Gehäuse, das einen Innenraum zumindest teilweise umschließt, wobei in dem Innenraum mindestens ein Anschluss zum Anschließen der Leitung angeordnet ist; wobei das Gehäuse mindestens eine erste Öffnung aufweist, durch die der mindestens eine Anschluss so zugänglich ist, dass die mindestens eine Leitung an dem mindestens einen Anschluss befestigbar ist;
- b. mindestens ein Deckel, zum Verschließen der mindestens einen ersten Öffnung;
- c. mindestens eine zweite Öffnung, die in dem Gehäuse oder in dem Deckel angeordnet ist,
- d. mindestens ein Druckausgleichelement, das einen Druckausgleich zwischen dem Innenraum und einer Umgebung des Gehäuses bewirkt, wobei das Druckausgleichelement in der zweiten Öffnung angeordnet ist;
wobei die zweite Öffnung so angeordnet ist, - i. dass eine Kontaktierung des mindestens einen Anschlusses und/ oder der zumindest einen Leitung durch die zweite Öffnung hindurch, insbesondere mit einem Werkzeug, verhindert ist; und/ oder
- ii. dass eine Demontage des Druckausgleichelements verhindert ist.
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Die elektrische Leitung ist insbesondere die (direkte) Verbindung zwischen Spannungsversorgungseinheit (z. B. einem Energiespeicher, z. B. eine Batterie) und Elektroantrieb. Insbesondere ist das Hochvoltmodul an dem Elektroantrieb angeordnet und versorgt den Elektroantrieb mit der erforderlichen elektrischen Energie. Insbesondere werden die elektrischen Leitungen in dem Gehäuse an Anschlüssen befestigt. Diese Anschlüsse umfassen z. B. eine Auflage, auf der ein Ende der elektrischen Leitung (z. B. in Form einer Schlinge) angeordnet ist. Eine Schraube kann durch die Schlinge in ein Gewinde in der Auflage eingedreht werden, so dass die elektrische Leitung über eine kraftschlüssige (Klemmung der Leitung zwischen Schraubenkopf und Auflage) und formschlüssige (Schraube erstreckt sich durch die Schlinge hindurch) Verbindung an dem Anschluss befestigt und gesichert ist. Diese Befestigung der Leitung kann insbesondere über die erste Öffnung erfolgen, wobei die erste Öffnung nach der Befestigung der Leitung durch einen Deckel, insbesondere fluiddicht, verschlossen wird.
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Es sind selbstverständlich auch andere Möglichkeiten zur Befestigung der Leitung von dem Fachmann bekannt und von der Erfindung umfasst.
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Das fluiddichte Verschließen des Gehäuses stellt sicher, dass Fluide (z. B. Wasser etc.) aus der Umgebung des Gehäuses nicht in das Gehäuse eindringen können. So können Kurzschlüsse verhindert werden. Andererseits ist es erforderlich, dass bei Erwärmung der (elektrisch leitenden) Komponenten in dem Gehäuse die Dichtheit weiter gewährleistet werden kann. Aus diesem Grund ist ein Druckausgleichelement vorgesehen, das einen Druckausgleich zwischen dem Innenraum und der Umgebung des Gehäuses bewirkt.
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Bei einer Demontage des Druckausgleichelementes konnte bisher der Innenraum des Gehäuses durch die zweite Öffnung eingesehen werden. Eine unbeabsichtigte Kontaktierung der elektrisch leitenden Komponenten (Anschlüsse, Leitungen, etc.) durch die zweite Öffnung war damit möglich.
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Die Erfindung ist nun darauf gerichtet, diese Möglichkeit der Kontaktierung auszuschließen. Dazu wird vorgeschlagen, dass eine Kontaktierung des mindestens einen Anschlusses und/ oder der zumindest einen Leitung durch die zweite Öffnung hindurch verhindert ist; und/ oder dass eine Demontage des Druckausgleichelements verhindert ist.
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Die Verhinderung der Demontage des Druckausgleichelements bewirkt ebenfalls einen hinreichenden Schutz vor unbeabsichtigter Kontaktierung der elektrisch leitenden Komponenten.
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Insbesondere ist die zweite Öffnung im Deckel angeordnet und das Gehäuse und/ oder der Deckel bilden ein Labyrinth zwischen zweiter Öffnung und Innenraum, so dass eine Kontaktierung des mindestens einen Anschlusses und/ oder der zumindest einen Leitung durch die zweite Öffnung hindurch (z. B. durch einen Finger einer Hand), insbesondere mit einem Werkzeug (z. B. ein Schraubenzieher o. ä.), verhindert ist.
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Insbesondere ist die zweite Öffnung weiter mit dem Innenraum verbunden, so dass ein Druckausgleich über das Druckausgleichelement erfolgen kann. Allerdings wird durch die besondere Anordnung der zweiten Öffnung, z. B. durch eine Wandung des Gehäuses oder des Deckels zumindest teilweise von dem Innenraum getrennt, eine Kontaktierung/ Berührung der elektrisch leitenden Komponenten durch die zweite Öffnung hindurch erschwert bzw. verhindert.
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Bevorzugt ist die zweite Öffnung im Gehäuse angeordnet und das Druckausgleichelement gegenüber der Umgebung durch einen Teilbereich des auf dem Gehäuse montierten Deckels so abgedeckt, dass eine Demontage des Druckausgleichelements aus der zweiten Öffnung verhindert ist.
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Insbesondere ist also zunächst eine Demontage des Deckels erforderlich bevor die elektrisch leitenden Komponenten innerhalb des Gehäuses (mit einem Werkzeug oder mit der Hand) kontaktierbar sind
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Bevorzugt weist der Deckel eine Wandung auf, die in dem Innenraum die zweite Öffnung so überdeckt, dass eine Kontaktierung des mindestens einen Anschlusses und/ oder der zumindest einen Leitung durch die zweite Öffnung hindurch, insbesondere mit einem Werkzeug, verhindert ist.
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Insbesondere ist zwischen Deckel und Gehäuse eine Dichtung angeordnet, die ein Eindringen eines Fluids von der Umgebung in den Innenraum hinein verhindert.
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Insbesondere ist die zumindest eine Leitung formschlüssig und kraftschlüssig mit dem mindestens einen Anschluss verbindbar.
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Formschlüssige Verbindungen entstehen durch das Ineinandergreifen von mindestens zwei Verbindungspartnern. Dadurch können sich die Verbindungspartner auch ohne oder bei unterbrochener Kraftübertragung nicht lösen. Anders ausgedrückt ist bei einer formschlüssigen Verbindung der eine Verbindungspartner dem anderen im Weg.
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Kraftschlüssige Verbindungen setzen eine Normal-Kraft auf die miteinander zu verbindenden Flächen voraus. Ihre gegenseitige Verschiebung ist verhindert, solange die durch die Haftreibung bewirkte Gegen-Kraft nicht überschritten wird. Der Kraft- beziehungsweise Reibschluss ist verloren und die Flächen rutschen aufeinander, wenn die tangential wirkende Last-Kraft größer als die Haftreibungs-Kraft ist. Das Klemmen ist ebenfalls ein Kraftschluss.
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Insbesondere ist zumindest eine Leitung mit einer Schraube mit dem Anschluss verbindbar.
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Es wird weiter ein Kraftfahrzeug vorgeschlagen, zumindest aufweisend eine Verbrennungskraftmaschine, eine Spannungsversorgungseinheit und einen Elektroantrieb mit einem erfindungsgemäßen Hochvoltmodul, wobei das Hochvoltmodul über eine Mehrzahl von elektrischen Leitungen mit der Spannungsversorgungseinheit verbunden ist.
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Die Erfindung sowie das technische Umfeld werden nachfolgend anhand der Figuren näher erläutert. Die Figuren zeigen besonders bevorzugte Ausführungsbeispiele, auf die die Erfindung jedoch nicht beschränkt ist. Insbesondere ist darauf hinzuweisen, dass die Figuren und insbesondere die dargestellten Größenverhältnisse nur schematisch sind. Gleiche Bezugszeichen bezeichnen gleiche Gegenstände. Es zeigen:
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1: ein Kraftfahrzeug mit einer Verbrennungskraftmaschine und zwei Elektroantrieben in einer Draufsicht;
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2: ein Hochvoltmodul mit einem Druckausgleichelement in perspektivischer Ansicht im Schnitt;
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3: ein erstes Beispiel eines Hochvoltmoduls in einer Draufsicht;
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4: das Hochvoltmodul gemäß 3 in einer Seitenansicht im Schnitt;
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5: ein zweites Beispiel eines Hochvoltmoduls in einer Draufsicht; und
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6: das Hochvoltmodul gemäß 5 in einer Seitenansicht im Schnitt.
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1 zeigt ein Kraftfahrzeug 18, aufweisend eine Verbrennungskraftmaschine 19, eine Spannungsversorgungseinheit 20 und zwei Elektroantrieben 2, jeweils mit Hochvoltmodulen 1, wobei die Hochvoltmodule 1, zur Versorgung mit elektrischem Strom 4, über elektrische Leitungen 5 mit der Spannungsversorgungseinheit 20 verbunden sind. Wie bereits ausgeführt, sind auch andere Anordnungen von Elektroantrieben im Kraftfahrzeug denkbar.
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2 zeigt ein Hochvoltmodul 1 mit einem Druckausgleichelement 11 in perspektivischer Ansicht im Schnitt. Die elektrischen Leitungen 5 sind in dem Gehäuse 6 an Anschlüssen 3 befestigt. Diese Anschlüsse 3 umfassen hier eine Auflage 23, auf der ein Ende der elektrischen Leitung 5 (hier in Form einer Schlinge 24) angeordnet ist. Eine Schraube 17 erstreckt sich durch die Schlinge 24 und ist in ein Gewinde 25 in der Auflage 23 eingedreht, so dass die elektrische Leitung 5 über eine kraftschlüssige (Klemmung der Leitung 5 zwischen Schraubenkopf 26 und Auflage 23) und formschlüssige (Schraube 17 erstreckt sich durch die Schlinge 24 hindurch) Verbindung an dem Anschluss 3 befestigt und gesichert ist. Diese Befestigung der Leitung 5 erfolgt über die erste Öffnung 8, wobei die erste Öffnung 8 nach der Befestigung der Leitung 5 durch einen Deckel 9, insbesondere gegenüber der Umgebung 12 fluiddicht durch eine Dichtung 21, verschlossen wird. Hier ist in dem Deckel 9 eine zweite Öffnung 10 vorgesehen, in der ein Druckausgleichelement 11 angeordnet ist. Durch die zweite Öffnung 10 kann z. B. mit einem Werkzeug, z. B. mit einem Schraubenzieher, die elektrische Leitung 5 oder der elektrische Anschluss 3 kontaktiert werden.
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3 zeigt ein erstes Beispiel eines Hochvoltmoduls 1 in einer Draufsicht und 4 das Hochvoltmodul gemäß 3 in einer Seitenansicht im Schnitt. Das Hochvoltmodul 1 ist an dem Elektroantrieb 2 angeordnet. Das Hochvoltmodul 1 umfasst hier drei elektrische Anschlüsse 3 zur Übertragung eines elektrischen Stroms 4 zwischen den elektrischen Leitungen 5, die über Stecker 22 an dem Hochvoltmodul 1 angeordnet werden, und dem Elektroantrieb 2. Das Hochvoltmodul 1 umfasst weiter ein Gehäuse 6, das einen Innenraum 7 zumindest teilweise umschließt, wobei in dem Innenraum 7 die Anschlüsse 3 zum Anschließen der Leitungen 5 angeordnet sind. Das Gehäuse 6 weist eine erste Öffnung 8 auf, durch die die Anschlüsse 3 so zugänglich sind, dass die Leitungen 5 an den Anschlüssen 3 befestigbar sind. Der Deckel 9 verschließt die erste Öffnung 8. Weiter ist eine zweite Öffnung 10 vorgesehen, die hier in dem Deckel 9 angeordnet ist. Ein Druckausgleichelement 11, das einen Druckausgleich zwischen dem Innenraum 7 und einer Umgebung 12 des Gehäuses 6 bewirkt, ist in der zweiten Öffnung 10 angeordnet. Die zweite Öffnung 10 ist so angeordnet, dass eine Kontaktierung der Anschlüsse und der Leitungen durch die zweite Öffnung 10 hindurch, z. B. mit dem Werkzeug 13, verhindert ist.
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Weiter weist der Deckel 9 eine Wandung 15 auf, die in dem Innenraum 7 die zweite Öffnung 10 so überdeckt, dass eine Kontaktierung der Anschlüsse 3 und/ oder der Leitungen 5 durch die zweite Öffnung 10 hindurch verhindert ist.
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5 zeigt ein zweites Beispiel eines Hochvoltmoduls 1 in einer Draufsicht und 6 das Hochvoltmodul 1 gemäß 5 in einer Seitenansicht im Schnitt. Es wird auf die Ausführungen zu 3 und 4 Bezug genommen. Hier ist die zweite Öffnung 10 im Gehäuse 6 angeordnet und das Druckausgleichelement 11 gegenüber der Umgebung 12 durch einen Teilbereich 14 des auf dem Gehäuse 6 montierten Deckels 9 so abgedeckt, dass eine Demontage des Druckausgleichelements 11 aus der zweiten Öffnung 10 verhindert ist. Insbesondere ist also zunächst eine Demontage des Deckels 9 erforderlich bevor die elektrisch leitenden Komponenten innerhalb des Gehäuses 6 (mit einem Werkzeug 13 oder mit der Hand) kontaktierbar sind. Die elektrischen Leitungen 5 sind in dem Gehäuse 6 an Anschlüssen 3 befestigt. Die Anschlüsse 3 umfassen auch hier eine Auflage 23, auf der ein Ende der elektrischen Leitung 5 (hier in Form einer Schlinge 24) angeordnet ist. Eine Schraube 17 erstreckt sich durch die Schlinge 24 und ist in ein Gewinde 25 in der Auflage 23 eingedreht, so dass die elektrische Leitung 5 über eine kraftschlüssige (Klemmung der Leitung 5 zwischen Schraubenkopf 26 und Auflage 23) und formschlüssige (Schraube 17 erstreckt sich durch die Schlinge 24 hindurch) Verbindung an dem Anschluss 3 befestigt und gesichert ist. Diese Befestigung der Leitung 5 erfolgt über die erste Öffnung 8, wobei die erste Öffnung 8 nach der Befestigung der Leitung 5 durch einen Deckel 9, insbesondere gegenüber der Umgebung 12 fluiddicht durch eine Dichtung 21, verschlossen wird.
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Auch hier weist der Deckel 9 eine Wandung 15 auf, die in dem Innenraum 7 die zweite Öffnung 10 so überdeckt, dass eine Kontaktierung der Anschlüsse 3 und/ oder der Leitungen 5 durch die zweite Öffnung 10 hindurch verhindert ist.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Hochvoltmodul
- 2
- Elektroantrieb
- 3
- Anschluss
- 4
- Strom
- 5
- Leitung
- 6
- Gehäuse
- 7
- Innenraum
- 8
- erste Öffnung
- 9
- Deckel
- 10
- zweite Öffnung
- 11
- Druckausgleichelement
- 12
- Umgebung
- 13
- Werkzeug
- 14
- Teilbereich
- 15
- Wandung
- 16
- Fluid
- 17
- Schraube
- 18
- Kraftfahrzeug
- 19
- Verbrennungskraftmaschine
- 20
- Spannungsversorgungseinheit
- 21
- Dichtung
- 22
- Stecker
- 23
- Auflage
- 24
- Schlinge
- 25
- Gewinde
- 26
- Schraubenkopf
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102012222110 A1 [0003]
