DE102016225092A1 - Connection area for a high voltage component, high voltage component and device - Google Patents

Connection area for a high voltage component, high voltage component and device Download PDF

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DE102016225092A1 DE102016225092.2A DE102016225092A DE102016225092A1 DE 102016225092 A1 DE102016225092 A1 DE 102016225092A1 DE 102016225092 A DE102016225092 A DE 102016225092A DE 102016225092 A1 DE102016225092 A1 DE 102016225092A1
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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Anschlussbereich (100) für eine Hochspannungskomponente (101), insbesondere für ein Elektro- oder Hybridfahrzeug (102), bei welchem ein erstes und ein zweites Kontaktelement (7, 13; 11) und eine Verbindungseinheit (20) zum lösbaren elektrischen Verbinden des ersten Kontaktelements (7, 13) mit dem zweiten Kontaktelement (11) durch mechanischen Kontakt der Verbindungseinheit (20) mit dem ersten und dem zweiten Kontaktelement (7, 13; 11) ausgebildet sind, die Verbindungseinheit (20) mit einem Verbindungselement (3), einem Schraubelement (8) und mit einem Federelement (6) federvorgespannt ausgebildet ist, in einem stärker mit dem Verbindungselement (3) verschraubten und insbesondere vollständig am Verbindungselement (3) montierten Zustand des Schraubelements (8) das Federelement (6) stärker komprimiert ist und das erste und das zweite Kontaktelement (7, 13; 11) über das Verbindungselement (3) elektrisch kontaktiert sind und in einem nicht oder weniger stark mit dem Verbindungselement (3) verschraubten und insbesondere vollständig vom Verbindungselement (3) demontierten Zustand des Schraubelements (8) das Federelement (6) weniger stark komprimiert ist und das erste und das zweite Kontaktelement (7, 13; 11) durch Entspannung des Federelements (6) elektrisch voneinander getrennt sind.The present invention relates to a connection region (100) for a high-voltage component (101), in particular for an electric or hybrid vehicle (102), in which a first and a second contact element (7, 13, 11) and a connection unit (20) are detachable electrically connecting the first contact element (7, 13) to the second contact element (11) by mechanical contact of the connection unit (20) with the first and the second contact element (7, 13; 11), the connection unit (20) having a connection element (3), a screw element (8) and spring-loaded with a spring element (6), in a stronger with the connecting element (3) screwed and in particular completely on the connecting element (3) mounted state of the screw (8), the spring element (6) is more compressed and the first and the second contact element (7, 13, 11) via the connecting element (3) are electrically contacted and in a not ode r less strong with the connecting element (3) screwed and in particular completely removed from the connecting element (3) state of the screw (8), the spring element (6) is less compressed and the first and the second contact element (7, 13; 11) are electrically isolated from each other by relaxation of the spring element (6).

Description

Stand der TechnikState of the art

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Anschlussbereich für eine Hochspannungskomponente, eine Hochspannungskomponente als solche sowie eine Vorrichtung. Die vorliegende Erfindung betrifft insbesondere einen Anschlussbereich für ein Elektro- oder Hybridfahrzeug, eine Hochspannungskomponente für ein Elektro- oder Hybridfahrzeug sowie ein Elektro- oder Hybridfahrzeug als solches.The present invention relates to a connection region for a high-voltage component, a high-voltage component as such and a device. The present invention relates in particular to a connection region for an electric or hybrid vehicle, a high-voltage component for an electric or hybrid vehicle and an electric or hybrid vehicle as such.

Bei herkömmlichen Anschlussbereichen und Verbindungstechniken im Allgemeinen, bei welchen Hochspannung, insbesondere Spannungen oberhalb von 60 Volt vorgesehen sind, ist problematisch, dass dabei vorgesehene automatische Unterbrechungsmaßnahmen zum Schutz von Personen bei der Montage oder Demontage von Kontakten Verletzungen bei jene Arbeiten durchführenden Personen nicht in jedem Fall verhindern können.In conventional terminal areas and connection techniques in general, in which high voltage, in particular voltages are provided above 60 volts, it is problematic that it provided automatic interruption measures to protect persons in the assembly or disassembly of contacts injury to those performing work people not in every case can prevent.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention

Der erfindungsgemäße Anschlussbereich mit den Merkmalen des unabhängigen Anspruches 1 weist demgegenüber den Vorteil auf, dass bei einer Demontage und Dekontaktierung der Anschlussbereich automatisch mechanisch von der Hochspannungsversorgung getrennt wird. Dies wird erfindungsgemäß mit den Merkmalen des unabhängigen Anspruches 1 dadurch erreicht, dass ein Anschlussbereich für eine Hochspannungskomponente und insbesondere für ein Elektro- oder Hybridfahrzeug geschaffen wird, bei welchem

  1. (i) ein erstes und ein zweites Kontaktelement und eine Verbindungseinheit zum lösbaren elektrischen Verbinden des ersten Kontaktelements mit dem zweiten Kontaktelement durch mechanischen Kontakt der Verbindungseinheit mit dem ersten und dem zweiten Kontaktelement ausgebildet sind,
  2. (ii) die Verbindungseinheit mit einem Verbindungselement, einem Schraubelement und mit einem Federelement federvorgespannt ausgebildet ist,
  3. (iii) in einem stärker mit dem Verbindungselement verschraubten und insbesondere vollständig am Verbindungselement montierten Zustand des Schraubelements das Federelement stärker komprimiert ist und das erste und das zweite Kontaktelement über das Verbindungselement elektrisch kontaktiert sind und
  4. (iv) in einem nicht verschraubten und insbesondere vollständig vom Verbindungselement demontierten Zustand des Schraubelements das Federelement weniger stark komprimiert ist und das erste und das zweite Kontaktelement durch Entspannung des Federelements elektrisch voneinander getrennt sind.
In contrast, the connection region according to the invention with the features of independent claim 1 has the advantage that during dismantling and decontacting, the connection region is automatically separated mechanically from the high-voltage supply. This is inventively achieved with the features of independent claim 1, characterized in that a connection area for a high voltage component, and in particular for an electric or hybrid vehicle is provided, in which
  1. (i) a first and a second contact element and a connection unit for releasably electrically connecting the first contact element to the second contact element are formed by mechanical contact of the connection unit with the first and the second contact element,
  2. (ii) the connection unit is designed to be spring-prestressed with a connecting element, a screw element and with a spring element,
  3. (Iii) in a stronger bolted to the connecting element and in particular completely mounted on the connecting element state of the screw element, the spring element is more compressed and the first and the second contact element are electrically contacted via the connecting element and
  4. (Iv) in a non-bolted and in particular completely disassembled from the connecting element state of the screw, the spring element is less compressed and the first and the second contact element are electrically separated from each other by relaxation of the spring element.

Die inhärente Trennung und damit die Unterbrechung eines elektrischen Kontakts erfolgt erfindungsgemäß dadurch, dass beim Vorsehen der Kombination aus Schraubelement und Federelement in dem weniger stark mit dem Verbindungselement verschraubten Zustand des Schraubelements das Federelement weniger stark komprimiert ist und infolge davon das erste und das zweite Kontaktelement durch Entspannung des Federelements elektrisch voneinander getrennt werden. Das heißt, beim Demontieren erfolgt unmittelbar eine mechanische Trennung der vorher miteinander elektrisch kontaktierten ersten und zweiten Kontaktelemente.The inherent separation and thus the interruption of an electrical contact is carried out according to the invention in that when providing the combination of screw and spring element in the less screwed to the connecting element state of the screw, the spring element is less compressed and as a result of the first and the second contact element Relaxation of the spring element are electrically separated from each other. That is, when dismantling takes place directly a mechanical separation of the previously electrically contacted with each other first and second contact elements.

Die Unteransprüche zeigen bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung.The dependent claims show preferred developments of the invention.

Der jeweilige verschraubte Zustand kann durch direktes Einschrauben oder durch mittelbares Verschrauben mit einem entsprechenden Gewindeelement erfolgen, welches insbesondere nicht Teil des Verbindungselements ist.The respective screwed state can be done by direct screwing or indirectly screwing with a corresponding threaded element, which in particular is not part of the connecting element.

Die erfindungsgemäßen Maßnahmen als solche bieten bereits auch dann einen gegenüber herkömmlichen Anordnungen erhöhten Schutz, wenn das Schraubelement nicht als elektrischer Isolator ausgebildet ist, und zwar allein durch elektrische Trennung der direkten Strecke aus erstem Kontaktelement, Verbindungselement, zweitem Kontaktelement und auch dann, wenn das Schraubelement nicht vollständig demontiert ist.The measures according to the invention as such already provide a protection compared to conventional arrangements, if the screw is not designed as an electrical insulator, solely by electrical separation of the direct route from the first contact element, connecting element, second contact element and also when the screw not completely dismantled.

Bevorzugt ist jedoch ein Anschlussbereich, bei welchem das Schraubelement mit oder aus einem elektrisch isolierenden Material gebildet ist. Dann genügt die elektrische Unterbrechung der direkten Strecke aus erstem Kontaktelement und zweitem Kontaktelement und eine Demontage des Schraubelements ist nicht nötig.However, a connection region in which the screw element is formed with or made of an electrically insulating material is preferred. Then, the electrical interruption of the direct route from the first contact element and the second contact element and disassembly of the screw is not necessary.

Bei einem Schraubelement das an seiner Oberfläche isolierend ausgeführt ist, ist die Verletzungsgefahr ebenfalls reduziert da das Demontagewerkzeug spannungsfrei ist. Durch die berührgeschützte Gestaltung kann eine Verletzung vermieden werden.In a screw which is designed to be insulating on its surface, the risk of injury is also reduced because the disassembly tool is de-energized. The touch-protected design prevents injury.

Vorangehend und nachfolgend kann das Verbindungselement auch als Anschlusselement bezeichnet werden.Previously and subsequently, the connecting element can also be referred to as a connection element.

Eine mechanisch besonders zuverlässige und gleichwohl hinsichtlich der Montage einfache Anordnung ergibt sich, wenn gemäß einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Anschlussbereichs das Verbindungselement als Hülse ausgebildet ist, insbesondere mit einer ersten Stirnseite zur Anlage des ersten Kontaktelements, einer dieser gegenüberliegenden zweiten Stirnseite zur Anlage des zweiten Kontaktelements und einem Durchgangsloch für den Durchtritt des Schraubelements von der ersten Stirnseite zur oder in Richtung auf die zweite Stirnseite.A mechanically particularly reliable and yet simple in terms of assembly arrangement results when, according to a In the preferred embodiment of the connection region according to the invention, the connecting element is designed as a sleeve, in particular with a first end face for abutment of the first contact element, a second end face opposite thereto for abutment of the second contact element and a through hole for the passage of the screw element from the first end face towards or in the direction of the second front side.

Eine mechanisch besonders stabile Anordnung mit reproduzierbaren Zuständen lässt sich dann erreichen, wenn das Verbindungselement einen Flansch, dessen Oberseite die erste Stirnseite bildet und dessen Rückseite zur Anlage eines ersten Endes des Federelements ausgebildet ist, und/oder im Bereich oder als Teil der zweiten Stirnseite einen Anschlag aufweist.A mechanically particularly stable arrangement with reproducible states can be achieved if the connecting element has a flange whose upper side forms the first end side and whose rear side is designed to abut a first end of the spring element, and / or in the region or as part of the second end side Stop has.

Bei einer anderen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Anschlussbereichs lassen sich auch bei hohen thermischen Lasten konstante Betriebsbedingungen erreichen, insbesondere indem der Anschlussbereich mit einer Laufhülse ausgebildet ist, in welcher das Verbindungselement aufnehmbar und verschieblich gelagert ist und welche insbesondere eine erste Stirnseite und eine zweite Stirnseite aufweist, welche der ersten Stirnseite und/oder der Rückseite des Flansches bzw. der zweiten Stirnseite und/oder dem Anschlag des Verbindungselements zugewandt sind.In another embodiment of the connection region according to the invention can be achieved even at high thermal loads constant operating conditions, in particular by the connection area is formed with a barrel, in which the connecting element is mounted and displaceably mounted and which in particular has a first end face and a second end face, which the first end face and / or the back of the flange or the second end face and / or the stop of the connecting element facing.

Es ergibt sich ein gesteigertes Maß an Sicherheit, wenn gemäß einer anderen bevorzugten Weiterbildung des erfindungsgemäßen Anschlussbereichs die Laufhülse als - insbesondere elektrisch isolierendes - Durchtrittselement durch ein Gehäuse ausgebildet ist.This results in an increased degree of security if, according to another preferred development of the connection region according to the invention, the running sleeve is designed as a through-element-in particular electrically insulating-through a housing.

Für eine besonders zuverlässige Einrichtung der Verbindung zwischen den ersten und zweiten Kontaktelementen ist es von besonderem Vorteil, wenn der erfindungsgemäße Anschlussbereich ein Gewindeelement zum Einschrauben des Schraubelements und zum Verschrauben mit dem Verbindungselement aufweist, welches insbesondere als Teil des zweiten Kontaktelements ausgebildet oder im Bereich davon und mit diesem mechanisch verbunden ist.For a particularly reliable means of connection between the first and second contact elements, it is particularly advantageous if the connection region according to the invention has a threaded element for screwing the screw and screwing with the connecting element, which in particular formed as part of the second contact element or in the region thereof and is mechanically connected to this.

Es bieten sich vielfältige Anwendungsmöglichkeiten bei unterschiedlichen Ausgestaltungsformen der ersten und zweiten Kontaktelemente an. So kann das erste Kontaktelement ein Kabel oder einen Kabelschuh aufweisen oder als solche ausgebildet sein.There are a variety of applications in different embodiments of the first and second contact elements. Thus, the first contact element may comprise a cable or a cable lug or be designed as such.

Alternativ oder zusätzlich kann das zweite Kontaktelement nach Art einer Versorgungsschiene oder Stromschiene aufgebaut sein oder eine solche aufweisen.Alternatively or additionally, the second contact element may be constructed in the manner of a supply rail or busbar or have such.

Ebenso können beide Kontaktelemente als Kabelschuh ausgeführt sein.Likewise, both contact elements can be designed as a cable lug.

Ferner betrifft die vorliegende Erfindung eine Hochspannungskomponente als solche, insbesondere für ein Elektro- oder Hybridfahrzeug.Furthermore, the present invention relates to a high-voltage component as such, in particular for an electric or hybrid vehicle.

Die erfindungsgemäße Hochspannungskomponente ist mit einem Anschlussbereich zur Übertragung elektrischer Energie ausgebildet, welcher die erfindungsgemäße Struktur besitzt.The high-voltage component according to the invention is designed with a connection region for the transmission of electrical energy, which has the structure according to the invention.

Die erfindungsgemäße Hochspannungskomponente kann als ein Aggregat ausgebildet sein, insbesondere als ein Batteriemodul und/oder als eine Leistungselektronik zur Bereitstellung elektrischer Energie. Alternativ kann die erfindungsgemäße Hochspannungskomponente als Arbeitsaggregat zum Verrichten von Arbeit ausgebildet sein, und zwar unter Aufnahme elektrischer Energie.The high-voltage component according to the invention can be designed as an aggregate, in particular as a battery module and / or as power electronics for the provision of electrical energy. Alternatively, the high-voltage component according to the invention can be designed as a working unit for performing work, namely by absorbing electrical energy.

Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine Vorrichtung, insbesondere eine Arbeitsvorrichtung und weiter insbesondere ein Elektro- oder Hybridfahrzeug geschaffen. Dieses weist die erfindungsgemäße Hochspannungskomponente als Bestandteil auf, insbesondere als Batterie oder Antrieb.According to a further aspect of the present invention, a device, in particular a working device and more particularly an electric or hybrid vehicle is provided. This has the high-voltage component according to the invention as a component, in particular as a battery or drive.

Figurenlistelist of figures

Unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren werden Ausführungsformen der Erfindung im Detail beschrieben.

  • 1 zeigt in schematischer und teilweise geschnittener Seitenansicht eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Hochspannungskomponente unter Verwendung einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Anschlussbereichs, und zwar in zwei unterschiedlichen Betriebszuständen.
  • 2 bis 5 zeigen Details einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Anschlussbereichs.
  • 6 und 7 zeigen in schematischer und teilweise geschnittener Seitenansicht eine andere Ausführungsform der erfindungsgemäßen Hochspannungskomponente unter Verwendung einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Anschlussbereichs, und zwar in zwei unterschiedlichen Betriebszuständen mit vollständig montiertem bzw. mit vollständig demontiertem Schraubelement.
Embodiments of the invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
  • 1 shows a schematic and partially sectioned side view of an embodiment of the high-voltage component according to the invention using an embodiment of the connection area according to the invention, in two different operating states.
  • 2 to 5 show details of an embodiment of the connection area according to the invention.
  • 6 and 7 show a schematic and partially sectioned side view of another embodiment of the high voltage component according to the invention using an embodiment of the connection area according to the invention, in two different operating states with fully assembled or with completely disassembled screw.

Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung Preferred embodiments of the invention

Nachfolgend werden unter Bezugnahme auf die 1 bis 7 Ausführungsbeispiele der Erfindung und der technische Hintergrund im Detail beschrieben. Gleiche und äquivalente sowie gleich oder äquivalent wirkende Elemente und Komponenten werden mit denselben Bezugszeichen bezeichnet. Nicht in jedem Fall ihres Auftretens wird die Detailbeschreibung der bezeichneten Elemente und Komponenten wiedergegeben.The following are with reference to the 1 to 7 Embodiments of the invention and the technical background described in detail. Identical and equivalent as well as equivalent or equivalent elements and components are designated by the same reference numerals. Not in every case of their occurrence, the detailed description of the designated elements and components is reproduced.

Die dargestellten Merkmale und weiteren Eigenschaften können in beliebiger Form voneinander isoliert und beliebig miteinander kombiniert werden, ohne den Kern der Erfindung zu verlassen.The illustrated features and other properties can be isolated in any form from each other and combined with each other, without departing from the gist of the invention.

1 zeigt in schematischer und teilweise geschnittener Seitenansicht eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Hochspannungskomponente 101 unter Verwendung einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Anschlussbereichs 100. 1 shows a schematic and partially sectioned side view of an embodiment of the high voltage component according to the invention 101 using an embodiment of the connection region 100 according to the invention.

Die erfindungsgemäße Hochspannungskomponente 101 gemäß den 1 und 2 weist ein Gehäuse 9 auf. In diesem ist ein besonderer Gehäuseabschnitt 9-1 für den Anschlussbereich 100 vorgesehen. Dieser Gehäuseabschnitt 9-1 für den Anschlussbereich 100 sieht eine erste Montageöffnung 1 an der Seite und eine Deckelöffnung 2 als zweite Montageöffnung vor. Die Deckelöffnung 2 ist mit einem Deckel 14, der auch als HV-Deckel bezeichnet wird, verschließbar. Die Montageöffnung 1 ist bei der Montage eines Kabels 13 mit einem Kabelschuh 7 über eine Durchführung 12 durch das Gehäuse nach Art einer Isolation verschließbar.The high voltage component according to the invention 101 according to the 1 and 2 has a housing 9 on. In this is a special housing section 9-1 for the connection area 100 intended. This housing section 9 - 1 for the connection area 100 sees a first mounting hole 1 on the side and a lid opening 2 as a second mounting opening. The lid opening 2 is with a lid 14 , which is also referred to as HV cover, lockable. The mounting hole 1 is when mounting a cable 13 with a cable lug 7 about an implementation 12 closed by the housing in the manner of insulation.

Das bedeutet, dass im fertigmontierten Zustand der HV-Deckel 14 sowie die Durchführung 12 die HV-Deckelöffnung 2 bzw. die Montageöffnung 1 des Gehäuseabschnitts 9-1 des Gehäuses 9 der Hochspannungskomponente 101 vollständig verschließt.This means that in the assembled state of the HV cover 14 as well as the implementation 12 the HV lid opening 2 or the mounting opening 1 of the housing section 9 - 1 of the housing 9 the high voltage component 101 completely closes.

Beim Demontieren und im demontierten Zustand sind dagegen die Öffnungen 1 und 2 freigelegt.When dismantling and disassembled state, however, are the openings 1 and 2 exposed.

Durch ein Freilegen der Öffnungen 1 und 2 werden Interlock-Schaltungen in der üblichen Weise aktiviert, so dass eine Unterbrechung der Hochspannungsversorgung zumindest teilweise erfolgt, um die im Bereich des Gehäuseabschnitts 9-1 vorliegenden Kontaktelemente 7, 13, 11 von der Hochspannungsversorgung elektrisch zu entkoppeln.By exposing the openings 1 and 2 Interlock circuits are activated in the usual way, so that an interruption of the high voltage power supply takes place at least partially, in the region of the housing portion 9 - 1 present contact elements 7 . 13 . 11 electrically decoupled from the high voltage power supply.

Da dies oft nicht ausreichend ist, werden zusätzlich oder alternativ erfindungsgemäß folgende Maßnahmen vorgesehen:Since this is often insufficient, the following measures are additionally or alternatively provided according to the invention:

Der Kabelschuh 7 und das Kabel 13 bilden in Kombination ein erstes Kontaktelement. Unterhalb des Gehäuseabschnitts 9-1 des Gehäuses 9 und seines Bodens 9-2 befindet sich ein zweites Kontaktelement 11, zum Beispiel in Form einer Stromschiene. Über den Boden 9-2 des Gehäuseabschnitts 9-1 erfolgt eine lösbare Kontaktierung des Kabelschuhs 7 mit der Stromschiene 11 über das Verbindungselement 3, welches nach Art einer Hülse ausgebildet ist, eine erste Stirnseite 3-1 als obere Stirnseite, eine dieser gegenüberliegende zweite Stirnseite 3-2 als untere Stirnseite, ein Durchgangsloch 3-3, welches von der ersten Stirnseite 3-1 bis zur zweiten Stirnseite 3-2 reicht und einen Flansch 3-4 aufweist, dessen Oberseite eine erste Stirnseite 3-1 bildet und dessen Rückseite 3-5 als ein erster Anschlag ein oberes Ende 6-1 des Federelements 6 dient. Durch das Durchgangsloch 3-3 des Verbindungs- oder Anschlusselements 3 tritt ein Schraubelement 8 nach Art einer Kontaktschraube hindurch und durchmisst somit das Verbindungselement 3 von der ersten Stirnseite 3-1 zur zweiten Stirnseite 3-3 hin vollständig. An dem dem Kopf 8-1 gegenüberliegenden Ende 8-2 des Schraubelements 8 ist ein Gewinde ausgebildet. Dieses kann mit einem Gewindeelement 10 im Bereich des zweiten Kontaktelements 11, nämlich der Stromschiene, eingreifen.The cable lug 7 and the cable 13 form in combination a first contact element. Below the housing section 9 - 1 of the housing 9 and its soil 9 - 2 there is a second contact element 11 , for example in the form of a busbar. Over the ground 9 - 2 of the housing section 9 - 1 a detachable contacting of the cable lug takes place 7 with the busbar 11 over the connecting element 3 , which is designed in the manner of a sleeve, a first end face 3 - 1 as the upper end face, one of these opposite second end face 3 - 2 as a lower end face, a through hole 3 - 3 , which from the first front side 3 - 1 to the second end face 3 - 2 ranges and has a flange 3-4, the top of a first end face 3 - 1 forms and its back 3 - 5 as a first stop, an upper end 6 - 1 of the spring element 6 serves. Through the through hole 3 - 3 of the connecting or connecting element 3 enters a screw 8th in the manner of a contact screw and thus measures through the connecting element 3 from the first front 3 - 1 to the second end face 3 - 3 completely. At the head 8th - 1 opposite end 8th - 2 of the screw 8th a thread is formed. This can be done with a threaded element 10 in the region of the second contact element 11 , namely the busbar, intervene.

In dem in 1 dargestellten Zustand ist das Gewinde am Ende 8-2 des Schraubelements 8 mit dem Gewindeelement 10 außer Eingriff. Dadurch ist das Federelement 6 auf der Rückseite 3-5 des Flansches 3-4 des Verbindungs- oder Anschlusselements 3 vollkommen entspannt. Folglich ist das Verbindungs- oder Anschlusselement 3 in Bezug auf den Boden 9-2 des Gehäuseabschnitts 9-1 angehoben. Als Folge davon sind das erste Kontaktelement 7, 13, also insbesondere der Kabelschuh 7, vom zweiten Kontaktelement 11, also der Stromschiene, elektrisch getrennt. Um dies zu erreichen, stützt sich das zweite Ende 6-2 des Federelements 6 im Bereich des Bodens 9-2 des Gehäuseabschnitts 9-1 ab, dort insbesondere in der Laufhülse 5 und deren erster oder oberer Stirnseite 5-1.In the in 1 shown state is the thread at the end 8th - 2 of the screw 8th with the threaded element 10 out of engagement. This is the spring element 6 on the back side 3 - 5 of the flange 3 - 4 the connection or connection element 3 completely relaxed. Consequently, the connection or connection element 3 in relation to the ground 9 - 2 of the housing section 9 - 1 raised. As a result, the first contact element 7 . 13 , ie in particular the cable lug 7 , from the second contact element 11 , ie the busbar, electrically isolated. To achieve this, the second end is supported 6 - 2 of the spring element 6 in the area of the soil 9 - 2 of the housing section 9 - 1 from there, especially in the barrel sleeve 5 and their first or upper end face 5 - 1 ,

Damit die Hülse des Verbindungselements 3 sich durch die Wirkung des Federelements 6 nicht vollständig aus dem Boden des Gehäuseabschnitts 9-1 und insbesondere aus der Laufhülse 5 heraus bewegt, weist das Verbindungselement 3 im Bereich der zweiten oder unteren Stirnseite 3-2 einen Anschlag 4 auf, welcher die Außenumfangsfläche der hohlzylindrischen Hülse des Verbindungs- oder Anschlusselements 3 abschnittsweise oder vollständig umläuft.So that the sleeve of the connecting element 3 by the action of the spring element 6 not completely out of the bottom of the housing section 9 - 1 and in particular from the barrel sleeve 5 moved out, the connecting element points 3 in the area of the second or lower end face 3 - 2 a stop 4 on which the outer peripheral surface of the hollow cylindrical sleeve of the connecting or connecting element 3 partially or completely circumscribes.

Beim Entspannen des Federelements 6 erfolgt das Heraustreten des Verbindungs- oder Anschlusselements 3 bis zur Berührung des Anschlags 4 an der unteren Stirnseite 5-2 der Laufhülse 5. Diese Bewegung setzt eine freie Verschiebbarkeit der Hülse des Verbindungselements 3 im Durchgangsloch 5-3 der Laufhülse 5 voraus.When relaxing the spring element 6 the emergence of the connecting or connecting element takes place 3 until the touch of the stop 4 on the lower front side 5 - 2 the barrel sleeve 5 , This movement sets a free displacement of the Sleeve of the connecting element 3 in the through hole 5 - 3 the barrel sleeve 5 ahead.

In dem in 1 gestrichelt dargestellten Zustand der Komponenten 3, 4, 5, 8 ist dagegen das Schraubelement 8 bis zum Anschlag der Unterseite des Kopfes 8-1 an der Oberseite des Kabelschuhs 7 in das Gewindeelement 10 des zweiten Kontaktelements 11, nämlich der Stromschiene, eingeschraubt, wodurch das Federelement 6 komprimiert ist, so dass sich die untere Stirnseite 3-2 des Verbindungselements 3 in Bewegung nach unten auf der Oberseite 11-1 der Stromschiene als zweitem Kontaktelement 11 abstützt und somit eine elektrisch leitende Verbindung von der Stromschiene 11 über das Verbindungselement 3 zum Kabelschuh 7 und dem Kabel 13 herstellt.In the in 1 Dashed state of the components 3 . 4 . 5 . 8th on the other hand is the screw 8th until the stop of the underside of the head 8th - 1 at the top of the cable lug 7 in the threaded element 10 of the second contact element 11 , namely the busbar, screwed in, causing the spring element 6 is compressed, so that the lower end face 3 - 2 of the connecting element 3 in motion down on the top 11 - 1 the busbar as a second contact element 11 supports and thus an electrically conductive connection from the busbar 11 over the connecting element 3 to the cable lug 7 and the cable 13 manufactures.

Beim Verwenden einer elektrisch leitfähigen Schraube 8 ist bereits mit dem Einstecken der Schraube 8 eine elektrische Verbindung hergestellt. Diese Verbindung ist zwar wegen des vergleichsweise hohen Übergangswiderstands und/oder der vergleichsweise hohen thermische Verluste funktional nicht geeignet, verhindert aber den Berührschutz, so dass dazu ein vollständige elektrische Entkopplung nötig ist, welche durch die vorliegende Erfindung realisiert wird.When using an electrically conductive screw 8th is already with the insertion of the screw 8th made an electrical connection. Although this compound is not functionally suitable because of the comparatively high contact resistance and / or the comparatively high thermal losses, it prevents the contact protection, so that a complete electrical decoupling is necessary, which is realized by the present invention.

Im gestrichelt symbolisierten Zustand sind durch Einschrauben die nach unten verschobenen Komponenten des Anschlussbereiches 100 mit gestrichenen Bezugszeichen bezeichnet, also mit 3-2', 3-4', 8-1', 8-2'.In dashed symbolized state by screwing down the shifted components of the connection area 100 denoted by reference numerals, ie 3-2 ', 3-4', 8-1 ', 8-2'.

Die 2 bis 5 zeigen geometrische Details des Verbindungselements 3, des Federelements 6, der Laufhülse 5 und des Schraubelements in stärker isolierter Form.The 2 to 5 show geometric details of the fastener 3 , of the spring element 6 , the running sleeve 5 and the screw in more isolated form.

Die 6 und 7 zeigen in schematischer und teilweise geschnittener Seitenansicht eine andere Ausführungsform der erfindungsgemäßen Hochspannungskomponente 101 unter Verwendung einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Anschlussbereichs 100.The 6 and 7 show in schematic and partially sectioned side view another embodiment of the high voltage component according to the invention 101 using an embodiment of the connection area according to the invention 100 ,

Dargestellt sind zwei unterschiedliche Montage- oder Betriebszustände, und zwar einmal in 6 mit einem vollständig montierten Schraubelement 8, welches im Gewindeelement 10 am zweiten Kontaktelement 11 eingeschraubt ist, damit das Federelement 6 komprimiert wird und die Strecke aus erstem Kontaktelement 7, 13, Verbindungselement 3 und zweitem Kontaktelement 11 direkt schließt, bzw. in 7 mit vollständig demontiertem Schraubelement 8, so dass das Federelement 6 entspannt ist und die Strecke aus erstem Kontaktelement 7, 13, Verbindungselement 3 und zweitem Kontaktelement 11 unterbrochen und auch wegen des fehlenden Schraubelements 8 durch dieses elektrisch nicht überbrückt ist.Shown are two different assembly or operating states, once in 6 with a fully assembled screw 8th , which in the threaded element 10 on the second contact element 11 is screwed in, so that the spring element 6 is compressed and the route from the first contact element 7 . 13 , Connecting element 3 and second contact element 11 closes directly, or in 7 with completely disassembled screw element 8th so that the spring element 6 is relaxed and the stretch of first contact element 7 . 13 , Connecting element 3 and second contact element 11 interrupted and also because of the missing screw 8th is not electrically bridged by this.

Diese und weitere Merkmale und Eigenschaften der vorliegenden Erfindung werden an Hand der folgenden Darlegungen weiter erläutert:These and other features and characteristics of the present invention will be further elucidated with reference to the following statements:

Mit den beschriebenen Maßnahmen betrifft die vorliegende Erfindung insbesondere einen Berührschutz für elektrische Verbindungstechnik z.B. in Hybrid- und Elektrofahrzeugen.With the described measures, the present invention particularly relates to a contact protection for electrical connection technology, e.g. in hybrid and electric vehicles.

Insbesondere wird ein Anschlussbereich 100 für Hochspannungskomponenten 101 in einem Elektro- und Hybridfahrzeug vorgeschlagen. Die Erfindung schafft somit einen erweiterten Berührschutz bei einem nicht angeschlossenem Kabelsatz.In particular, a connection area 100 proposed for high voltage components 101 in an electric and hybrid vehicle. The invention thus provides an extended contact protection with a cable set not connected.

Für den Personenschutz wird bei Systemen für Spannungen oberhalb von 60V, die als Hochvoltsysteme oder HV-Systeme bezeichnet werden, eine Schutzschaltung, Interlock genannt, eingesetzt. Diese Schutzschaltung erkennt z.B. an einer Batterie, Leistungselektronik oder einem E-Motor nicht montierte Stecker oder geöffnete Gehäusedeckel. Die Interlockschleife wird beim Abziehen von Steckern und/oder beim Öffnen eines Deckels unterbrochen.For personal protection, a protection circuit, called interlock, is used in systems for voltages above 60V, which are referred to as high-voltage systems or HV systems. This protection circuit detects e.g. on a battery, power electronics or an electric motor unassembled plug or open housing cover. The interlock loop is interrupted when removing plugs and / or when opening a lid.

Personen die an HV-Systemen arbeiten werden durch diese Maßnahme vor berührgefährlicher Spannung geschützt.Persons working on HV systems are protected by this measure from dangerous contact voltage.

Insbesondere bei Anschlusstechniken mit Kabelschuhen 7, sind zwei Öffnungen im Gehäuse 9 erforderlich. Die Leitungen 13 werden durch die Montageöffnung 1 geschoben. Anschließend werden die Kabelschuhe 7 über ein Verbindungselement 3 als HV-Anschlusspunkt z.B. mit einer Stromschien 11 elektrisch verbunden, insbesondere durch Verschrauben mit einem Schraubelement 8 in einem Gewindeelement 10, z.B. als Teil der Stromschiene 11 oder an dieser angebracht.Especially with connection techniques with cable lugs 7 , there are two openings in the housing 9 required. The wires 13 be through the mounting hole 1 pushed. Subsequently, the cable lugs 7 via a connecting element 3 as HV connection point eg with a conductor rail 11 electrically connected, in particular by screwing with a screw 8th in a threaded element 10 , For example, as part of the busbar 11 or attached to this.

Dies geschieht durch eine separate Öffnung 2 am Gehäuse 9 im Bereich des HV-Deckels 14.This is done through a separate opening 2 on the housing 9 in the HV cover area 14 ,

Um die Anschlusstechnik mit Kabelschuhen 7 zu entfernen, wird der HV-Deckel 14 geöffnet. Dadurch wird die Interlockschleife (nicht dargestellt) unterbrochen und das gesamte HV-System wird abgeschaltet.To the connection technology with cable lugs 7 to remove, the HV cover 14 is opened. This breaks the interlock loop (not shown) and shuts off the entire HV system.

Jetzt kann gefahrlos die Verschraubung 8 am Kabelschuh 7 gelöst werden.Now the screwing can be done safely 8th on the cable lug 7 be solved.

Wird nach der Demontage des gesamten HV-Anschlusses mit Kabelschuh 7, Kabel 13 und Gehäusedurchführung 12 der HV-Deckel 14 wieder montiert, schaltet sich das HV-System wieder ein. Jetzt kann der Anschlussbereich 100 durch die Montageöffnung 1 mit einem Finger oder Werkzeug berührt werden.Will after dismantling the entire HV connection with cable lug 7 , Electric wire 13 and housing feedthrough 12 the HV cover 14 reinstalled, the HV system turns on again. Now the connection area 100 through the mounting hole 1 be touched with a finger or tool.

Da dieses Vorgehen im Zweifelsfall zu Verletzungen der Montageperson führen kann, werden die erfindungsgemäßen Maßnahmen ergriffen.Since this procedure can lead to injury of the assembler in case of doubt, the inventive measures are taken.

Der HV-Anschlusspunkt, definiert durch das Verbindungselement 3, wird durch ein geeignetes gefedertes Element 6 von den im inneren des HV-Systems liegenden elektrischen Leitern 11 abgehoben. Dadurch sind das Verbindungselement 3 und mithin der HV-Anschlusspunkt nicht mit stromführenden Bauteilen in Kontakt, z.B. mit der Stromschiene 11.The HV connection point, defined by the connection element 3 , is provided by a suitable spring-loaded element 6 from the electrical conductors inside the HV system 11 lifted. This is the connecting element 3 and therefore the HV connection point is not in contact with live components, eg with the busbar 11 ,

Durch das Anschrauben des Kabelschuhs 7 wird die Federkraft der Schutzeinrichtung des gefederten Elements 6 überwunden. Der Kabelschuh 7 wird mit dem stromführenden Bauteil, z.B. mit dem Leiter 11 verbunden. Da die Montageöffnung 1 im Gehäuseabschnitt 9-1 des Gehäuses 9 durch das Kabel 13 mit der Durchführung 12 wieder verschlossen ist, ist der Berührschutz für diesen Anwendungsfall zusätzlich sichergestellt.By screwing on the cable lug 7 becomes the spring force of the sprung element guard 6 overcome. The cable lug 7 is connected to the live component, eg the conductor 11 connected. Because the mounting hole 1 in the housing section 9 - 1 of the housing 9 through the cable 13 with the implementation 12 is closed again, the contact protection for this application is additionally ensured.

Herkömmlicherweise sind in Abwesenheit der Feder 6 das Verbindungs- oder Anschlusselement 3 und die Stromschiene 11 permanent verbunden.Conventionally, in the absence of the spring 6 the connection or connection element 3 and the busbar 11 permanently connected.

Nachfolgend werden noch verschiedene Varianten diskutiert:Below are still discussed several variants:

Interlockkomponenten können - je nach Anwendung - auch komplett entfallen.Interlock components can - depending on the application - completely eliminated.

Dies ist zum Beispiel dann denkbar, wenn es nicht möglich, ist bei einem fahrenden Fahrzeug die elektrische Verbindung an der E-Maschine zu lösen, und unter der Voraussetzung, dass die Leitungselektronik ein nicht angeschlossenes Phasenkabel an der E-Maschine durch eine Prüfung mit Spannungen unterhalb von 60 V prüft.This is conceivable, for example, if it is not possible for a moving vehicle to release the electrical connection to the electric motor, and provided that the line electronics connect an unconnected phase cable to the electric motor through a test with voltages below 60V checks.

Bei einem stehendem Fahrzeug sind die Anschlüsse der E-Maschine nicht bestromt. Es kann an den Anschlüssen gearbeitet werden.If the vehicle is stationary, the connections of the electric motor are not energized. It can be worked on the connections.

Wenn das Phasenkabel demontiert ist und die Maschine gedreht wird, also im Generatorbetrieb, ist der Berührschutz durch die Erfindung gegeben.If the phase cable is dismantled and the machine is rotated, ie in generator mode, the contact protection is given by the invention.

Claims (11)

Anschlussbereich (100) für eine Hochspannungskomponente (101), insbesondere für ein Elektro- oder Hybridfahrzeug (102), bei welchem: - ein erstes und ein zweites Kontaktelement (7, 13; 11) und eine Verbindungseinheit (20) zum lösbaren elektrischen Verbinden des ersten Kontaktelements (7, 13) mit dem zweiten Kontaktelement (11) durch mechanischen Kontakt der Verbindungseinheit (20) mit dem ersten und dem zweiten Kontaktelement (7, 13; 11) ausgebildet sind, - die Verbindungseinheit (20) mit einem Verbindungselement (3), einem Schraubelement (8) und mit einem Federelement (6) federvorgespannt ausgebildet ist, - in einem stärker mit dem Verbindungselement (3) verschraubten und insbesondere vollständig am Verbindungselement (3) montierten Zustand des Schraubelements (8) das Federelement (6) stärker komprimiert ist und das erste und das zweite Kontaktelement (7, 13; 11) über das Verbindungselement (3) elektrisch kontaktiert sind und - in einem nicht oder weniger stark mit dem Verbindungselement (3) verschraubten und insbesondere vollständig vom Verbindungselement (3) demontierten Zustand des Schraubelements (8) das Federelement (6) weniger stark komprimiert ist und das erste und das zweite Kontaktelement (7, 13; 11) durch Entspannung des Federelements (6) elektrisch voneinander getrennt sind.Connection area (100) for a high-voltage component (101), in particular for an electric or hybrid vehicle (102), in which: - A first and a second contact element (7, 13, 11) and a connection unit (20) for releasably electrically connecting the first contact element (7, 13) with the second contact element (11) by mechanical contact of the connection unit (20) with the first and the second contact element (7, 13, 11) are formed, - The connecting unit (20) with a connecting element (3), a screw element (8) and with a spring element (6) is spring-biased, - In a stronger with the connecting element (3) screwed and in particular completely on the connecting element (3) mounted state of the screw (8), the spring element (6) is more compressed and the first and the second contact element (7, 13, 11) on the Connecting element (3) are electrically contacted and - In a no or less strongly screwed to the connecting element (3) and in particular completely removed from the connecting element (3) state of the screw (8) the spring element (6) is less compressed and the first and the second contact element (7, 13; 11) are electrically isolated from each other by relaxation of the spring element (6). Anschlussbereich (100) nach Anspruch 1, bei welchem das Schraubelement (8) mit oder aus einem elektrisch isolierenden Material gebildet ist, insbesondere an seiner Oberfläche, und insbesondere im Vergleich zum ersten Kontaktelement (7, 13), zum zweiten Kontaktelement (11) und/oder zum Verbindungselement (3) elektrisch isolierend ist.Connection area (100) to Claim 1 in which the screw element (8) is formed with or made of an electrically insulating material, in particular on its surface, and in particular in comparison to the first contact element (7, 13), the second contact element (11) and / or the connecting element (3) is electrically insulating. Anschlussbereich (100) nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei welchem das Verbindungselement (3) als Hülse ausgebildet ist mit einer ersten Stirnseite (3-1) zur Anlage des ersten Kontaktelements (7, 13), einer dieser gegenüberliegenden zweiten Stirnseite (3-2) zur Anlage des zweiten Kontaktelements (7, 13) und einem Durchgangsloch (3-3) für den Durchtritt des Schraubelements (8) von der ersten Stirnseite (3-1) zur oder in Richtung auf die zweite Stirnseite (3-2).Connecting region (100) according to one of the preceding claims, wherein the connecting element (3) is designed as a sleeve having a first end face (3-1) for abutment of the first contact element (7, 13), a second end face (3-2 ) for abutment of the second contact element (7, 13) and a through hole (3-3) for the passage of the screw element (8) from the first end face (3-1) to or in the direction of the second end face (3-2). Anschlussbereich (100) nach Anspruch 3, bei welchem das Verbindungselement (3) - einen Flansch (3-4), dessen Oberseite die erste Stirnseite (3-1) bildet und dessen Rückseite (3-5) zur Anlage eines ersten Endes (6-1) des Federelements (6) ausgebildet ist, und/oder - im Bereich oder als Teil der zweiten Stirnseite (3-2) einen Anschlag (4) aufweist.Connection area (100) to Claim 3 in which the connecting element (3) comprises a flange (3-4) whose upper side forms the first end face (3-1) and the rear side (3-5) of which bears against a first end (6-1) of the spring element (6 ), and / or - in the region or as part of the second end face (3-2) has a stop (4). Anschlussbereich (100) nach einem der vorangehenden Ansprüche, mit einer Laufhülse (5), in welcher das Verbindungselement (3) aufnehmbar und verschieblich gelagert ist und welche insbesondere eine erste Stirnseite (5-1) und eine zweite Stirnseite (5-2) aufweist, welche der ersten Stirnseite (3-1) und/oder der Rückseite (3-5) des Flansches (3-4) bzw. der zweiten Stirnseite (3-2) und/oder dem Anschlag (4) des Verbindungselements (3) zugewandt sind.Connection area (100) according to one of the preceding claims, with a running sleeve (5), in which the connecting element (3) is mounted and displaceably mounted and which in particular a first end face (5-1) and a second end face (5-2) , which of the first end face (3-1) and / or the back (3-5) of the flange (3-4) or the second end face (3-2) and / or the stop (4) of the connecting element (3) facing. Anschlussbereich (100) nach Anspruch 5, bei welchem die Laufhülse (5) als - insbesondere elektrisch isolierendes - Durchtrittselement durch ein Gehäuse (9) ausgebildet ist.Connection area (100) to Claim 5 in which the running sleeve (5) is formed as - in particular electrically insulating - passage element through a housing (9). Anschlussbereich (100) nach einem der vorangehenden Ansprüche, - mit einem Gewindeelement (10) zum Einschrauben des Schraubelements (8) und zum Verschrauben mit dem Verbindungselement (3), - welches insbesondere als Teil des zweiten Kontaktelements (11) ausgebildet oder im Bereich davon und mit diesem mechanisch verbunden ist.Connection area (100) according to one of the preceding claims, - With a threaded element (10) for screwing the screw (8) and for screwing with the connecting element (3), - Which is formed in particular as part of the second contact element (11) or in the region thereof and is mechanically connected thereto. Anschlussbereich (100) nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei welchem - das erste Kontaktelement (7, 13) ein Kabel (13) oder Kabelschuh (7) aufweist und/oder - das zweite Kontaktelement (11) eine Versorgungsschiene aufweist.A connection area (100) according to any one of the preceding claims, wherein - The first contact element (7, 13) has a cable (13) or cable lug (7) and / or - The second contact element (11) has a supply rail. Hochspannungskomponente (101), insbesondere für ein Elektro- oder Hybridfahrzeug (102), mit mindestens einem Anschlussbereich (100) zur Übertragung elektrischer Energie, welcher nach einem der Ansprüche 1 bis 8 ausgebildet ist.High-voltage component (101), in particular for an electric or hybrid vehicle (102), having at least one connection region (100) for the transmission of electrical energy, which according to one of Claims 1 to 8th is trained. Hochspannungskomponente (101) nach Anspruch 9, welche als Aggregat und insbesondere als Batteriemodul zur Bereitstellung elektrischer Energie oder als Arbeitsaggregat zum Verrichten von Arbeit unter Aufnahme elektrischer Energie ausgebildet ist.High voltage component (101) after Claim 9 , which is designed as an aggregate and in particular as a battery module for providing electrical energy or as a working aggregate for performing work while receiving electrical energy. Vorrichtung (102) und insbesondere Elektro- oder Hybridfahrzeug (102) mit mindestens einer Hochspannungskomponente (101) nach Anspruch 9 oder 10, insbesondere als Batterie oder Antrieb.Device (102) and in particular electric or hybrid vehicle (102) with at least one high-voltage component (101) according to Claim 9 or 10 , especially as a battery or drive.
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DE102021207895A1 (en) 2021-07-22 2023-01-26 Volkswagen Aktiengesellschaft Space-optimized high-voltage coupling

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