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Der vorliegende Ansatz bezieht sich auf eine Schnittstellenvorrichtung für ein Fahrzeug, auf ein Antriebssystem für ein Fahrzeug und auf ein Verfahren zum Montieren eines Antriebssystems für ein Fahrzeug.
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Bei Antriebssystemen von Fahrzeugen können zur elektrischen Kontaktierung zwischen den Komponenten Leistungselektronik und elektrische Maschine spezielle Schnittstellen verwendet werden. Verschiedene Funktionseinrichtungen, insbesondere Sensoren, können beispielsweise Signale an einen Wechselrichter übermitteln, der wiederum der elektrischen Maschine einen Antriebsstrom bereitstellen kann. Hierzu können insbesondere eine Hochvolt-Schnittstelle und eine Niedervolt-Schnittstelle zwischen elektrischer Maschine und Wechselrichter vorgesehen sein.
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Vor diesem Hintergrund schafft der vorliegende Ansatz eine verbesserte Schnittstellenvorrichtung für ein Fahrzeug, ein verbessertes Antriebssystem für ein Fahrzeug und ein verbessertes Verfahren zum Montieren eines Antriebssystems für ein Fahrzeug gemäß den Hauptansprüchen. Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung.
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Gemäß Ausführungsformen kann für ein System eines Fahrzeugs insbesondere eine Schnittstellenvorrichtung als Wechselstromschnittstelle für Antriebsstrom kombiniert mit einer integrierten Schnittstelle für Sensorsignale und dergleichen bereitgestellt werden. Dabei kann die Schnittstellenvorrichtung insbesondere eine elektrische Verbindung zwischen einer Stromrichtereinrichtung einerseits und einer elektrischen Maschine sowie gegebenenfalls mindestens einer Funktionseinrichtung andererseits ermöglichen. Anders ausgedrückt kann beispielsweise eine einzige Schnittstellenvorrichtung elektrische Verbindungen zwischen einer Stromrichtereinrichtung und einer elektrischen Maschine sowie zwischen der Stromrichtereinrichtung und mindestens einer Funktionseinrichtung ermöglichen.
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Vorteilhafterweise kann gemäß Ausführungsbeispielen insbesondere vermieden werden, dass zwei separate Schnittstellen für Niedervolt und Hochvolt oder für Funktionssignale und Antriebsstrom zwischen Stromrichtereinrichtung und elektrischen Maschine vorzusehen sind. Somit können unter Verwendung einer einzigen, kombinierten Schnittstellenvorrichtung für Niedervolt und Hochvolt oder für Funktionssignale und Antriebsstrom hohe oder erhöhte Anforderungen an eine Dichtheit, an eine Tauschbarkeit oder Austauschbarkeit, an einzelne Komponenten des Antriebssystems hinsichtlich Dichtheit, Austauschbarkeit und dergleichen der Komponenten erfüllt werden. Dadurch können auch die Komponenten oder Einzelsysteme direkt miteinander kontaktiert werden, sodass ein aufwendiger Kontakt über separate, abgedichtete Schnittstellen vermieden werden kann, durch die unterschiedliche Signale und Ströme zu führen wären. Angesichts einer beengten Bauraumsituation in Antriebssystemen von Fahrzeugen sowie der Tatsache, dass eine abgedichtete Durchführung Bauraum benötigt, kann gemäß Ausführungsbeispielen mittels der kombinierten Schnittstellenvorrichtung Bauraum eingespart werden, wobei in der Schnittstellenvorrichtung eine Signalschnittstelle und eine Stromschnittstelle zusammengeführt sein können. Zusätzlich zu dem direkten Bauraumvorteil der kombinierten Schnittstellenvorrichtung können beispielsweise in der Stromrichtereinrichtung Anschlüsse an eine Platine eingespart werden, die für jede angeschlossene Funktionseinrichtung vorzusehen, was wiederum eine Platzeinsparung bedeutet.
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Es wird eine Schnittstellenvorrichtung für ein Fahrzeug vorgestellt, wobei die Schnittstellenvorrichtung ausgebildet ist, um eine Stromrichtereinrichtung mit einer elektrischen Maschine und mindestens einer Funktionseinrichtung für eine Steuerfunktion zum Steuern der elektrischen Maschine elektrisch zu verbinden, dadurch gekennzeichnet, dass die Schnittstellenvorrichtung einen Korpus mit einer Stromrichterseite, einer Maschinenseite, einem Antriebsstromabschnitt und einem Funktionsstromabschnitt aufweist, wobei in dem Funktionsstromabschnitt auf der Maschinenseite mindestens ein Signaleingangsanschluss zum Anschließen der mindestens einen Funktionseinrichtung und auf der Stromrichterseite ein Signalausgangsanschluss zum Anschließen der Stromrichtereinrichtung angeordnet sind, wobei der mindestens eine Signaleingangsanschluss und der Signalausgangsanschluss ausgebildet sind, um zwischen denselben elektrische Signale mit einer ersten elektrischen Spannung zu leiten, wobei der Antriebsstromabschnitt ausgeformt ist, um mindestens ein Verbindungselement zum Leiten von elektrischem Antriebsstrom mit einer zweiten elektrischen Spannung zwischen der Stromrichtereinrichtung und der elektrischen Maschine aufzunehmen, wobei die erste elektrische Spannung einen geringeren Betrag als die zweite elektrische Spannung aufweist.
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Das Fahrzeug kann als ein Hybridfahrzeug, teilelektrisch betriebenes Fahrzeug, Elektrofahrzeug oder elektrisch betriebenes Fahrzeug ausgeführt sein. Bei dem Fahrzeug kann es sich um ein Landfahrzeug, Wasserfahrzeug oder Luftfahrzeug handeln. Insbesondere kann es sich bei dem Fahrzeug um ein Kraftfahrzeug handeln, beispielsweise einen Personenkraftwagen, Lastkraftwagen oder ein anderes Nutzfahrzeug. Elektrisch verbinden kann insbesondere elektrisch leitfähig verbinden bedeuten. Elektrisch verbinden kann auch signalübertragungsfähig verbinden bedeuten. Bei der Stromrichtereinrichtung kann es sich um einen Wechselrichter, insbesondere einen Antriebswechselrichter, zur Verwendung in einem Fahrzeug, beispielsweise zwischen einer Fahrzeugbatterie und der elektrischen Maschine des Fahrzeugs, handeln. Bei einer Funktionseinrichtung kann es sich um eine Sensoreinrichtung, beispielsweise einen Temperatursensor, einen Rotorlagesensor oder dergleichen, um eine Betätigungseinrichtung, beispielsweise Parksperre, oder dergleichen handeln. Mindestens eine Funktionseinrichtung kann Teil der elektrischen Maschine sein. Die erste elektrische Spannung kann in einem Niedervoltbereich liegen. Die zweite elektrische Spannung kann in einem Hochvoltbereich liegen.
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Gemäß einer Ausführungsform kann der Korpus einstückig ausgeformt sein. Zusätzlich oder alternativ kann der Korpus aus einem Kunststoffmaterial ausgeformt sein. Eine solche Ausführungsform bietet den Vorteil, dass die Schnittstellenvorrichtung Platz und Gewicht sparend sowie robust ausgeformt sein kann.
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Auch kann der Korpus mindestens einen Befestigungsabschnitt zum Befestigen der Schnittstellenvorrichtung an einem Gehäuse der elektrischen Maschine und zusätzlich oder alternativ der Stromrichtereinrichtung aufweisen. Eine solche Ausführungsform bietet den Vorteil, dass eine einfache, stabile und platzsparende Befestigung der Schnittstellenvorrichtung an einem vorgesehenen Montageort ermöglicht werden kann.
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Ferner kann die Schnittstellenvorrichtung das mindestens eine Verbindungselement aufweisen. Hierbei kann das mindestens eine Verbindungselement einen ersten Anschlussabschnitt zum elektrischen Anschluss an die elektrische Maschine und einen zweiten Anschlussabschnitt zum elektrischen Anschluss an die Stromrichtereinrichtung aufweisen. Dabei können in einem in den Antriebsstromabschnitt des Korpus aufgenommenen Zustand des Verbindungselements der erste Anschlussabschnitt der Maschinenseite zugewandt sein und der zweite Anschlussabschnitt der Stromrichterseite zugewandt sein. Das mindestens eine Verbindungselement kann als ein Bolzen oder dergleichen ausgeformt sein. Der erste Anschlussabschnitt kann ausgeformt sein, um eine Crimp-Verbindung oder Quetschverbindung zu ermöglichen. Der zweite Anschlussabschnitt kann ausgeformt sein, um eine Schraubverbindung zu ermöglichen. Eine solche Ausführungsform bietet den Vorteil, dass mittels der Schnittstellenvorrichtung mit dem mindestens einen Verbindungselement eine einfache und zuverlässige elektrischen Verbindung zur Übertragung von Antriebsstrom hergestellt werden kann.
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Zudem kann die Schnittstellenvorrichtung mindestens ein Dichtelement zum Abdichten zwischen dem Antriebsstromabschnitt des Korpus und dem mindestens einen Verbindungselement aufweisen. Zusätzlich oder alternativ kann die Schnittstellenvorrichtung mindestens ein weiteres Dichtelement zum Abdichten zwischen der Schnittstellenvorrichtung und einem Gehäuse der elektrischen Maschine und zusätzlich oder alternativ der Stromrichtereinrichtung aufweisen. Eine solche Ausführungsform bietet den Vorteil, dass für die Schnittstellenvorrichtung hinsichtlich des mindestens einen Verbindungselements eine platzsparende und sichere Abdichtung gegenüber Fluiden realisiert werden kann.
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Des weiteren kann die Schnittstellenvorrichtung mindestens ein Halterungselement zum Halten des mindestens einen Verbindungselements in dem Antriebsstromabschnitt des Korpus aufweisen. Eine solche Ausführungsform bietet den Vorteil, dass das mindestens eine Verbindungselement stabil und auf einfache sowie platzsparende Weise bezüglich des Korpus fixiert werden kann.
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Es wird auch ein Antriebssystem für ein Fahrzeug vorgestellt, wobei das Antriebssystem eine elektrische Maschine, eine Stromrichtereinrichtung und zumindest eine Funktionseinrichtung für eine Steuerfunktion zum Steuern der elektrischen Maschine aufweist, wobei das Antriebssystem eine Ausführungsform der vorstehend genannten Schnittstellenvorrichtung aufweist, wobei die Stromrichtereinrichtung unter Verwendung der Schnittstellenvorrichtung elektrisch mit der elektrischen Maschine und der mindestens einen Funktionseinrichtung verbindbar oder verbunden ist.
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In dem Antriebssystem kann eine Ausführungsform der vorstehend genannten Schnittstellenvorrichtung vorteilhaft eingesetzt oder verwendet werden, um die Stromrichtereinrichtung mit der elektrischen Maschine und der mindestens einen Funktionseinrichtung elektrisch zu verbinden. Die Schnittstellenvorrichtung kann auch als ein Teil der Stromrichtereinrichtung ausgeführt sein.
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Gemäß einer Ausführungsform können die Schnittstellenvorrichtung und die Stromrichtereinrichtung an einem Gehäuse der elektrischen Maschine befestigbar oder befestigt und mit einer Abdeckeinrichtung abdeckbar oder abgedeckt sein. Die Abdeckeinrichtung kann einteilig oder mehrteilig ausgeformt sein. Die Abdeckeinrichtung kann als mindestens ein Gehäusedeckel oder dergleichen ausgeformt sein. Eine solche Ausführungsform bietet den Vorteil, dass Komponenten des Antriebssystems platzsparend und gut geschützt vor äußeren Einflüssen montiert werden können. Zudem können Gehäuseteile zum separaten Einhausen von Komponenten eingespart werden, indem eine teilweise gemeinsame Einhausung bereitgestellt wird.
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Insbesondere kann die mindestens eine Funktionseinrichtung einen Temperatursensor zum Erfassen einer Temperatur der elektrischen Maschine, einen Rotorlagesensor zum Erfassen einer Lage eines Rotors der elektrischen Maschine, eine Betätigungseinrichtung für eine Parksperre oder eine andere Erfassungseinrichtung oder Betätigungseinrichtung aufweisen. Eine solche Ausführungsform bietet den Vorteil, dass Sensorsignale, Betätigungssignale und andere Funktionssignale ebenfalls unter Verwendung der Schnittstellenvorrichtung zwischen Komponenten des Antriebssystems übertragen werden können, wobei mittels der Schnittstellenvorrichtung auch mehrere Eingangsanschlüsse auf einen einzigen Ausgangsanschluss gebündelt werden können.
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Es wird ferner ein Verfahren zum Montieren eines Antriebssystems für ein Fahrzeug vorgestellt, wobei das Antriebssystem eine elektrische Maschine, eine Stromrichtereinrichtung, zumindest eine Funktionseinrichtung für eine Steuerfunktion zum Steuern der elektrischen Maschine und eine Ausführungsform der vorstehend genannten Schnittstellenvorrichtung aufweist, wobei das Verfahren folgende Schritte aufweist:
- Einbringen mindestens eines an die elektrische Maschine angeschlossenen Verbindungselements in den Antriebsstromabschnitt der Schnittstellenvorrichtung;
- Anschließen der mindestens einen Funktionseinrichtung an den mindestens einen Signaleingangsanschluss der Schnittstellenvorrichtung;
- Befestigen der Schnittstellenvorrichtung an einem Gehäuse der elektrischen Maschine und/oder der Stromrichtereinrichtung; und
- Kontaktieren des mindestens einen Verbindungselements sowie des Signalausgangsanschlusses der Schnittstellenvorrichtung mit der Stromrichtereinrichtung.
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Durch Ausführen des Verfahrens zum Montieren kann eine Ausführungsform des vorstehend genannten Antriebssystems hergestellt oder fertig montiert werden. Insbesondere kann durch Ausführen des Verfahrens zum Montieren ein vorteilhafter Einbau oder eine vorteilhafte Endmontage des Antriebssystems in ein Fahrzeug ermöglicht werden. Im Schritt des Einbringens kann das mindestens eine Verbindungselement an der Schnittstellenvorrichtung fixiert werden. Zusätzlich oder alternativ kann Im Schritt des Einbringens eine Abdichtung zwischen Essens einen Verbindungselement und der Schnittstellenvorrichtung bewirkt werden. Im Schritt des Befestigens kann die Schnittstellenvorrichtung beispielsweise durch Verschrauben oder Einrasten an dem Gehäuse befestigt werden. Gemäß einer Ausführungsform kann das Verfahren zum Montieren auch einen Schritt des Abdeckens aufweisen. Im Schritt des Abdeckens kann zumindest die Schnittstellenvorrichtung mit einer Abdeckeinrichtung abgedeckt werden. Insbesondere können im Schritt des Abdeckens die Schnittstellenvorrichtung und die Stromrichtereinrichtung mit der Abdeckeinrichtung abgedeckt werden. Der Schritt des Abdeckens kann nachfolgend bezüglich des Schrittes des Kontaktierens ausgeführt werden.
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Ausführungsbeispiele des hier vorgestellten Ansatzes sind in den Zeichnungen dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigt:
- 1 eine schematische Darstellung eines Fahrzeugs mit einem Antriebssystem gemäß einem Ausführungsbeispiel;
- 2 eine schematische Darstellung eines Antriebssystems gemäß einem Ausführungsbeispiel;
- 3 eine schematische Darstellung des Antriebssystems aus 2;
- 4 eine schematische Darstellung eines Teilabschnitts des Antriebssystems aus 3;
- 5 eine schematische Darstellung einer Schnittstellenvorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel;
- 6 eine schematische Darstellung der Schnittstellenvorrichtung aus 5;
- 7 eine schematische Darstellung eines Teilabschnitts des Antriebssystems aus einer der 2 bis 4 mit der Schnittstellenvorrichtung aus einer der 5 bis 6; und
- 8 ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens zum Montieren gemäß einem Ausführungsbeispiel.
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In der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele des vorliegenden Ansatzes werden für die in den verschiedenen Figuren dargestellten und ähnlich wirkenden Elemente gleiche oder ähnliche Bezugszeichen verwendet, wobei auf eine wiederholte Beschreibung dieser Elemente verzichtet wird.
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1 zeigt eine schematische Darstellung eines Fahrzeugs 100 mit einem Antriebssystem 110 gemäß einem Ausführungsbeispiel. Bei dem Fahrzeug 100 es sich um ein Landfahrzeug, insbesondere ein zumindest teilweise elektrisch angetriebenes Kraftfahrzeug, beispielsweise einen Personenkraftwagen oder ein Nutzfahrzeug. Das Fahrzeug 100 weist einen elektrischen Energiespeicher 105, beispielsweise eine Fahrzeugbatterie, und das Antriebssystem 110 auf.
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Das Antriebssystem 110 weist eine elektrische Maschine 120, insbesondere in Gestalt eines Elektromotors, lediglich beispielhaft drei Funktionseinrichtungen 132, 134 und 136, beispielsweise Sensoreinrichtungen und/oder Betätigungseinrichtungen, für Steuerfunktionen zum Steuern der elektrischen Maschine 120, eine Stromrichtereinrichtung 140 und eine Schnittstellenvorrichtung 150 auf.
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Die Funktionseinrichtungen 132, 134 und 136 sind insbesondere der elektrischen Maschine 120 zugeordnet. Gemäß dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel sind die Funktionseinrichtungen 132 und 134 benachbart zu der elektrischen Maschine 120 angeordnet, als Teile der elektrischen Maschine 120 ausgeführt und/oder mit der elektrischen Maschine 120 integriert. Beispielsweise ist die Funktionseinrichtung 132 als ein Temperatursensor zum Erfassen einer Temperatur der elektrischen Maschine 120 ausgeführt. Ferner ist beispielsweise die Funktionseinrichtung 134 als ein Rotorlagesensor zum Erfassen einer Lage eines Rotors der elektrischen Maschine 120 ausgeführt. Die Funktionseinrichtung 136 ist innerhalb des Fahrzeugs 100 getrennt oder beabstandet von der elektrischen Maschine 120 angeordnet. Beispielsweise ist die Funktionseinrichtung 136 als eine Betätigungseinrichtung für eine Parksperre ausgeführt.
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Das Antriebssystem 110 und der elektrische Energiespeicher 105 sind elektrisch miteinander verbunden. Genauer gesagt ist der elektrische Energiespeicher 105 über die Stromrichtereinrichtung 140 und die Schnittstellenvorrichtung 150 elektrisch mit der elektrischen Maschine 120 verbunden. Die Stromrichtereinrichtung 140 ist mittels der Schnittstellenvorrichtung 150 mit der elektrischen Maschine 120 und den Funktionseinrichtungen 132, 134 und 136 elektrisch verbunden. Anders ausgedrückt ist die Schnittstellenvorrichtung 150 ausgebildet, um eine elektrische Verbindung zwischen der Stromrichtereinrichtung 140 einerseits und der elektrischen Maschine 120 und den Funktionseinrichtungen 132, 134 und 136 andererseits herzustellen oder zu ermöglichen.
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Insbesondere auf die Schnittstellenvorrichtung 150 sowie auf die mittels der Schnittstellenvorrichtung 150 ermöglichten elektrischen Verbindungen wird unter Bezugnahme auf nachfolgende Figuren noch detaillierter eingegangen.
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2 zeigt eine schematische Darstellung eines Antriebssystems 110 gemäß einem Ausführungsbeispiel. Das Antriebssystem 110 entspricht oder ähnelt hierbei dem Antriebssystem aus 1. Von dem Antriebssystem 110 sind in der Darstellung von 2 hierbei die elektrische Maschine 120, implizit die Stromrichtereinrichtung 140 sowie die Schnittstellenvorrichtung 150, ein Gehäuse 225 der elektrischen Maschine 120 und eine lediglich beispielhaft zweiteilig ausgeführte Abdeckeinrichtung 245, 255 zum Abdecken der Stromrichtereinrichtung 140 und der Schnittstellenvorrichtung 150 gezeigt.
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Die elektrische Maschine 120 ist zumindest teilweise innerhalb des Gehäuses 225 angeordnet. Die Stromrichtereinrichtung 140 und die Schnittstellenvorrichtung 150 sind gemäß dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel an dem Gehäuse 225 der elektrischen Maschine 120 angeordnet. Das Gehäuse 225 kann auch als ein Hauptgehäuse bezeichnet werden. Dabei sind die Stromrichtereinrichtung 140 und die Schnittstellenvorrichtung 150 an einem Teilabschnitt des Gehäuses 225 befestigt. Zudem sind die Stromrichtereinrichtung 140 und die Schnittstellenvorrichtung 150 mittels der zweiteiligen lediglich beispielhaft zweiteilig ausgeformten Abdeckeinrichtung 245, 255 abgedeckt. Die Abdeckeinrichtung 245, 255 kann auch als ein Invertergehäuse bezeichnet werden. Dabei sind die Stromrichtereinrichtung 140 und ein Teilabschnitt der Schnittstellenvorrichtung 150 mittels eines ersten Teils 245 der Abdeckeinrichtung 245, 255 abgedeckt. Mittels eines zweiten Teils 255 der Abdeckeinrichtung 245, 255 ist ein durch den ersten Teil 245 der Abdeckeinrichtung 245, 255 freiliegender Teilabschnitt der Schnittstellenvorrichtung 150 abgedeckt. Die Abdeckeinrichtung 245, 255 ist an dem Gehäuse 220 angebracht. Dabei ist die Abdeckeinrichtung 245, 255 gemäß dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel mit dem Gehäuse 225 verschraubt. Somit sind die Stromrichtereinrichtung 140 und die Schnittstellenvorrichtung 150 zwischen einem Teilabschnitt des Gehäuses 225 der elektrischen Maschine 120 und der Abdeckeinrichtung 245, 255 angeordnet.
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3 zeigt eine schematische Darstellung des Antriebssystems 110 aus 2 ohne die Abdeckeinrichtung. Somit sind die Stromrichtereinrichtung 140 und die Schnittstellenvorrichtung 150 explizit in der Darstellung erkennbar. Die Stromrichtereinrichtung 140 weist insbesondere eine Schaltungsplatine mit Leistungselektronik auf. Die Stromrichtereinrichtung 140 ist zum Übertragen von elektrischem Antriebsstrom mittels einer Mehrzahl von Wechselstrom-Sammelschienen 342 mit der Schnittstellenvorrichtung 150, genauer gesagt mit einem Antriebsstromabschnitt der Schnittstellenvorrichtung 150, elektrisch verbunden.
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4 zeigt eine schematische Darstellung eines Teilabschnitts des Antriebssystems 110 aus 3. In dem in 4 gezeigten Teilabschnitt sind von dem Antriebssystem 110 das Gehäuse 225 der elektrischen Maschine und die Schnittstellenvorrichtung 150 dargestellt. Dabei ist die Schnittstellenvorrichtung 150 an dem Gehäuse 225 montiert oder befestigt. Die Schnittstellenvorrichtung 150 ist gemäß dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel mit dem Gehäuse 225 verschraubt. Die Stromrichtereinrichtung ist in der Darstellung von 4 ausgebaut, demontiert oder weggelassen.
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5 zeigt eine schematische Darstellung einer Schnittstellenvorrichtung 150 gemäß einem Ausführungsbeispiel. Die Schnittstellenvorrichtung 150 entspricht oder ähnelt der Schnittstellenvorrichtung aus einer der vorstehend beschriebenen Figuren. In 5 ist die Schnittstellenvorrichtung 150 in einer Seitenansicht dargestellt. Die Schnittstellenvorrichtung 150 weist einen Korpus 552 auf. Gemäß dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel ist der Korpus 552 einstückig ausgeformt. Der Korpus 552 ist beispielsweise aus einem Kunststoffmaterial ausgeformt.
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Der Korpus 552 weist eine Stromrichterseite 554 oder Inverter-Seite 554 und eine Maschinenseite 556 oder E-Maschinen-Seite 556 auf. Die Stromrichterseite 554 ist von Seiten der Stromrichtereinrichtung des Antriebssystems her elektrisch kontaktierbar. Optional ist die Stromrichterseite 554 in einem montierten Zustand der Schnittstellenvorrichtung 150 von der elektrischen Maschine des Antriebssystems abgewandt und/oder der Stromrichtereinrichtung des Antriebssystems zugewandt angeordnet. Die Maschinenseite 556 ist von Seiten der elektrischen Maschine des Antriebssystems her elektrisch kontaktierbar. Optional ist die Maschinenseite 556 in einem montierten Zustand der Schnittstellenvorrichtung 150 der elektrischen Maschine des Antriebssystems zugewandt und/oder von der Stromrichtereinrichtung des Antriebssystems abgewandt angeordnet.
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Der Korpus 552 weist ferner einen Antriebsstromabschnitt 558 und einen Funktionsstromabschnitt 560 auf. Der Antriebsstromabschnitt 558 ist ausgeformt, um mindestens ein Verbindungselement 570 aufzunehmen. Gemäß dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel ist der Antriebsstromabschnitt 558 ausgeformt, um beispielhaft sechs Verbindungselemente 570 aufzunehmen. In dem Antriebsstromabschnitt 558 sind gemäß dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel dazu sechs Durchgangsöffnungen zum Aufnehmen von Verbindungselementen 570 ausgeformt. Der Funktionsstromabschnitt 560 weist mindestens einen Signaleingangsanschluss 562, wobei gemäß dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel mehrere Signaleingangsanschlüsse 562 vorgesehen sind, und einen einzigen Signalausgangsanschluss 564 auf. Der Antriebsstromabschnitt 558 kann auch als ein Hochvolt-Teil oder Hochvolt-Abschnitt der Schnittstellenvorrichtung 150 bezeichnet werden. Der Funktionsstromabschnitt 560 kann auch als ein Niedervolt-Teil oder Niedervolt-Abschnitt der Schnittstellenvorrichtung 150 bezeichnet werden.
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Die Signaleingangsanschlüsse 562 sind in dem Funktionsstromabschnitt 560 auf der Maschinenseite 556 angeordnet. Die Signaleingangsanschlüsse 562 sind ausgeformt, um einen Anschluss der mindestens einen Funktionseinrichtung des Antriebssystems zu ermöglichen. Der Signalausgangsanschluss 564 ist in dem Funktionsstromabschnitt 560 auf der Stromrichterseite 554 angeordnet. Der Signalausgangsanschluss 564 ist ausgeformt, um einen Anschluss der Stromrichtereinrichtung des Antriebssystems zu ermöglichen. Ferner sind die Signaleingangsanschlüsse 562 und der Signalausgangsanschluss 564 ausgebildet, um elektrische Signale oder Funktionssignale mit einer ersten elektrischen Spannung zwischen denselben zu leiten oder zu übertragen. Somit sind elektrische Signale mit der ersten elektrischen Spannung zwischen den Signaleingangsanschlüssen 562 und dem Signalausgangsanschluss 564 übertragbar. Zu Veranschaulichungszwecken sind die Signaleingangsanschlüssen 562 auf der Maschinenseite 556 mit angeschlossenen Kabeln dargestellt. Steckplätze der Signaleingangsanschlüsse 562 können für Niedervolt-Komponenten, wie beispielsweise Temperatursensor, Rotorlagesensor, Parksperre und dergleichen, vorgesehen und gegebenenfalls erweiterbar sein. Der Funktionsstromabschnitt 560 ist ausgebildet, um die Signaleingangsanschlüsse 562 und somit auch die darüber geführten Signale auf den Signalausgangsanschluss 564 und somit auf einen Stecker oder Anschluss zu bündeln.
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Ferner weist die Schnittstellenvorrichtung 150 gemäß dem hier gezeigten und beschriebenen Ausführungsbeispiel eine Mehrzahl von lediglich beispielhaft sechs Verbindungselementen 570 auf. Die Verbindungselemente 570 sind bolzenförmig ausgeformt. Dabei können die Verbindungselemente 570 auch als Strombolzen oder Wechselstrombolzen bezeichnet werden. Die Verbindungselemente 570 sind in dem Antriebsstromabschnitt 558 der Schnittstellenvorrichtung 150 aufgenommen. Dabei erstrecken sich die Verbindungselemente 570 von der Stromrichterseite 554 bis zu der Maschinenseite 556 durch den Korpus 552 hindurch. Genauer gesagt ragen die Verbindungselemente 570 an ihren beiden Enden über den Korpus 552 hinaus.
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Jedes Verbindungselement 570 ist ausgebildet, um einen elektrischen Antriebsstrom, genauer gesagt einen Wechselstrom, mit einer zweiten elektrischen Spannung zwischen der Stromrichtereinrichtung und der elektrischen Maschine des Antriebssystems zu leiten und zu übertragen. Dabei weist die zweite elektrische Spannung des elektrischen Antriebsstroms einen größeren Betrag als die erste elektrische Spannung der in dem Funktionsstromabschnitt 560 übertragenen elektrischen Signale oder Funktionssignale auf. Zum Übertragen des elektrischen Antriebsstroms ist an jedes Verbindungselement 570 sowohl auf der Stromrichterseite 554 als auch auf der Maschinenseite 556 jeweils ein elektrischer Leiter anschließbar. In der Darstellung von 5 sind die Verbindungselemente 570 auf der Maschinenseite 556 zu Veranschaulichungszwecken mit angeschlossenen Kabeln gezeigt. Die angeschlossenen Kabel repräsentieren einzelne Wechselstrom-Phasen und führen zur elektrischen Maschine. Eine Anzahl von Verbindungselementen 570 ist variabel an Systemanforderungen, zum Beispiel dreiphasig oder sechsphasig, anpassbar und damit skalierbar.
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Der Korpus 552 weist ferner mindestens einen Befestigungsabschnitt 566 zum Befestigen der Schnittstellenvorrichtung 150 auf. Gemäß dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel weist der Korpus 552 lediglich beispielhaft zwei Befestigungsabschnitte 566 auf. Jeder Befestigungsabschnitt 566 ist ausgeformt, um eine Befestigung der Schnittstellenvorrichtung 150 an dem Gehäuse der elektrischen Maschine/oder der Stromrichtereinrichtung, anders ausgedrückt an einer Trägerstruktur, des Antriebssystems zu ermöglichen. Gemäß dem hier gezeigten und beschriebenen Ausführungsbeispiel sind die Befestigungsabschnitte 566 als Durchgangsöffnungen mit Innengewinde ausgeformt. Zu Veranschaulichungszwecken sind ferner zwei Schrauben als exemplarische Befestigungsmittel dargestellt.
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Somit repräsentiert die Schnittstellenvorrichtung 150 anders ausgedrückt eine Wechselstrom-Schnittstelle mit integrierter Niedervolt-Kontaktierung. Auf der Maschinenseite 556 sind in dem Funktionsstromabschnitt 560 beispielsweise einzelne Stecker von Funktionseinrichtungen oder auch Niedervolt-Komponenten, wie Temperatursensor und Rotorlagesensor, in die Signaleingangsanschlüsse 562 gesteckt. In dem Funktionsstromabschnitt 560 sind die Signaleingangsanschlüsse 562 so zusammengeführt, dass auf der Stromrichterseite 554 lediglich ein Stecker in den Signalausgangsanschluss 564 eingesteckt zu werden braucht.
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6 zeigt eine schematische Darstellung der Schnittstellenvorrichtung 150 aus 5. Dabei ist die Schnittstellenvorrichtung 150 in einer Teilschnittdarstellung gezeigt. Abgesehen von der Art der Darstellung entspricht die Schnittstellenvorrichtung 150 der Schnittstellenvorrichtung aus 5 mit Ausnahme dessen, dass Stecker aus den Signaleingangsanschlüssen 562 ausgesteckt gezeigt sind und zusätzlich Wechselstrom-Sammelschienen 342 zum Anschluss an die Verbindungselemente 570 mittels Anschlussschrauben 644 sowie ein Stecker zum Anschluss an den Signalausgangsanschluss 564 dargestellt sind.
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In der Teilschnittdarstellung von 6 ist erkennbar, dass jedes Verbindungselement 570 einen ersten Anschlussabschnitt 672 zum elektrischen Anschluss an die elektrische Maschine und einen zweiten Anschlussabschnitt 674 zum elektrischen Anschluss an die Stromrichtereinrichtung aufweist. Der erste Anschlussabschnitt 672 ist auf der Maschinenseite des Korpus 552 angeordnet. Der erste Anschlussabschnitt 672 ist ausgeformt, um eine elektrische leitfähige Quetschverbindung mit einem zu der elektrischen Maschine führenden Kabel zu ermöglichen. Ferner ist der erste Anschlussabschnitt 672 hülsenförmig ausgeformt. Der zweite Anschlussabschnitt 674 ist auf der Stromrichterseite des Korpus 552 angeordnet. Der zweite Anschlussabschnitt 674 ist ausgeformt, um eine elektrische leitfähige Schraubverbindung mit einer der Wechselstrom-Sammelschienen 342 zu ermöglichen. Dabei ist der zweite Anschlussabschnitt 674 als eine Blindbohrung mit Innengewinde für eine Zusammenwirkung mit einer der Anschlussschrauben 644 ausgeführt.
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Zum Abdichten zwischen dem Antriebsstromabschnitt des Korpus 552 und den Verbindungselementen 570 weist die Schnittstellenvorrichtung 150 eine Mehrzahl von Dichtelementen 676 auf. Die Dichtelemente 676 sind als Dichtungsringe, insbesondere O-Ringe ausgeformt. Jeweils ein Dichtelement 676 ist zwischen jedem Verbindungselement 570 und dem Antriebsstromabschnitt des Korpus 552 angeordnet. Ferner weist die Schnittstellenvorrichtung 150 zum Halten oder Fixieren oder Arretieren der Verbindungselemente 570 in dem Antriebsstromabschnitt des Korpus 552 eine Mehrzahl von Halterungselementen 678 auf. Die Halterungselemente 678 sind als Federringe ausgeformt. Jeweils ein Halterungselement 678 ist zwischen jedem Verbindungselement 570 und dem Antriebsstromabschnitt des Korpus 552 angeordnet. Die Verbindungselemente 570 weisen Nuten zur Aufnahme der Dichtelemente 676 und der Halterungselemente 678 auf.
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Für eine Wechselstrom-Durchführung werden gemäß dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel sechs einzelne, mit von der elektrischen Maschine kommenden Kabeln vercrimpte Kupferbolzen als Verbindungselemente 570 in den Antriebsstromabschnitt des Korpus 552 eingeführt. Die Verbindungselemente 570 sind jeweils durch einen O-Ring als Dichtelement 676 zum Korpus 552 abgedichtet und durch einen Federring als Halterungselement 678 fixiert.
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7 zeigt eine schematische Darstellung eines Teilabschnitts des Antriebssystems 110 aus einer der 2 bis 4 mit der Schnittstellenvorrichtung 150 aus einer der 5 bis 6. Hierbei ist die Schnittstellenvorrichtung 150 an dem Gehäuse 225 der elektrischen Maschine befestigt und mittels der Anschlussschrauben 644 an die Wechselstrom-Sammelschiene 342 der Stromrichtereinrichtung angeschlossen dargestellt. Zwischen der Schnittstellenvorrichtung 150, genauer gesagt dem Korpus der Schnittstellenvorrichtung 150, und dem Gehäuse 225 der elektrischen Maschine ist ein weiteres Dichtelement 780 zum Abdichten angeordnet. Das weitere Dichtelement 780 ist als ein um die Schnittstellenvorrichtung 150 umlaufender Dichtungsring, beispielsweise eine O-Ring-Dichtung ausgeformt. Der Korpus der Schnittstellenvorrichtung 150 weist eine umlaufende Nut zur Aufnahme des weiteren Dichtelements 780 auf.
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8 zeigt ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens 800 zum Montieren gemäß einem Ausführungsbeispiel. Durch Ausführen des Verfahrens 800 zum Montieren ist ein Antriebssystem für ein Fahrzeug montierbar. Ein solches Antriebssystem weist eine elektrische Maschine, eine Stromrichtereinrichtung, zumindest eine Funktionseinrichtung für eine Steuerfunktion zum Steuern der elektrischen Maschine und eine Schnittstellenvorrichtung auf. Somit ist das Verfahren 800 ausführbar, um das Antriebssystem aus einer der vorstehend beschriebenen Figuren zu montieren.
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In einem Schritt 810 des Einbringens wird bei dem Verfahren 800 zum Montieren mindestens ein an die elektrische Maschine angeschlossenes Verbindungselement in den Antriebsstromabschnitt der Schnittstellenvorrichtung eingebracht. In einem Schritt 820 des Anschließens wird die mindestens eine Funktionseinrichtung an den mindestens einen Signaleingangsanschluss der Schnittstellenvorrichtung angeschlossen. Der Schritt 820 des Anschließens ist vor, mit und/oder nach dem Schritt 810 des Einbringens ausführbar.
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Nachfolgend wird in einem Schritt 830 des Befestigens die Schnittstellenvorrichtung an einem Gehäuse der elektrischen Maschine und/oder der Stromrichtereinrichtung befestigt. Wiederum nachfolgend wird in einem Schritt 840 des Kontaktierens eine elektrische Kontaktierung des mindestens einen Verbindungselements sowie des Signalausgangsanschlusses der Schnittstellenvorrichtung mit der Stromrichtereinrichtung durchgeführt.
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Gemäß einer Ausführungsform kann wiederum nachfolgend in einem Schritt des Abdeckens zumindest die Schnittstellenvorrichtung mit einer Abdeckeinrichtung abgedeckt werden.
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Unter Bezugnahme auf die vorstehend beschriebenen Figuren sei angemerkt, dass gemäß anderen Ausführungsbeispielen anstelle von sechs Verbindungselementen 570 für sechs Wechselstrom-Phasen eine Schnittstellenvorrichtung 150 mit drei Verbindungselementen 570 für drei Wechselstrom-Phasen vorgesehen sein kann. Es sind auch andere Anzahlen von Verbindungselementen 570 denkbar. Auch können verschiedene Eingangssignalanschlüsse 562, auch Niedervolt-Steckplätze genannt, realisiert werden, sofern hier mehr Steckplätze benötigt werden. Zudem können verschiedene Verschraubungen reduziert werden, beispielsweise eine Verschraubung der Schnittstellenvorrichtung 150 an dem Gehäuse 225, indem die Schnittstellenvorrichtung 150 beispielsweise in das Gehäuse 225 eingeschnappt, eingerastet oder eingeclipst wird. In jedem Fall kann eine in dem Gehäuse 225 ansonsten für eine separate Niedervolt-Schnittstelle erforderliche Bearbeitung vorteilhaft eingespart werden. Auch eine separate Verschraubung einer solchen Niedervolt-Schnittstelle kann durch die die kombinierte Schnittstellenvorrichtung 150 eingespart werden.
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Die beschriebenen und in den Figuren gezeigten Ausführungsbeispiele sind nur beispielhaft gewählt. Unterschiedliche Ausführungsbeispiele können vollständig oder in Bezug auf einzelne Merkmale miteinander kombiniert werden. Auch kann ein Ausführungsbeispiel durch Merkmale eines weiteren Ausführungsbeispiels ergänzt werden.
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Ferner können erfindungsgemäße Verfahrensschritte wiederholt sowie in einer anderen als in der beschriebenen Reihenfolge ausgeführt werden.
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Umfasst ein Ausführungsbeispiel eine „und/oder“ Verknüpfung zwischen einem ersten Merkmal und einem zweiten Merkmal, so kann dies so gelesen werden, dass das Ausführungsbeispiel gemäß einer Ausführungsform sowohl das erste Merkmal als auch das zweite Merkmal und gemäß einer weiteren Ausführungsform entweder nur das erste Merkmal oder nur das zweite Merkmal aufweist.
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Bezugszeichenliste
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- 100
- Fahrzeug
- 105
- elektrischer Energiespeicher
- 110
- Antriebssystem
- 120
- elektrische Maschine
- 132
- Funktionseinrichtung
- 134
- Funktionseinrichtung
- 136
- Funktionseinrichtung
- 140
- Stromrichtereinrichtung
- 150
- Schnittstellenvorrichtung
- 225
- Gehäuse
- 245
- Abdeckeinrichtung
- 255
- Abdeckeinrichtung
- 342
- Wechselstrom-Sammelschienen
- 552
- Korpus
- 554
- Stromrichterseite
- 556
- Maschinenseite
- 558
- Antriebsstromabschnitt
- 560
- Funktionsstromabschnitt
- 562
- Signaleingangsanschluss
- 564
- Signalausgangsanschluss
- 566
- Befestigungsabschnitt
- 570
- Verbindungselement
- 644
- Anschlussschraube
- 672
- erster Anschlussabschnitt
- 674
- zweiter Anschlussabschnitt
- 676
- Dichtelement
- 678
- Halterungselement
- 780
- weiteres Dichtelement
- 800
- Verfahren zum Montieren
- 810
- Schritt des Einbringens
- 820
- Schritt des Anschließens
- 830
- Schritt des Befestigens
- 840
- Schritt des Kontaktierens
