DE102018218163A1

DE102018218163A1 - Schnittstellenmodul, Wechselrichter und Fahrzeug

Info

Publication number: DE102018218163A1
Application number: DE102018218163.2A
Authority: DE
Inventors: Kevin Heimburger; Frank Schuhmacher; David Zülke; Manuel Schwab; Sebastian Appel; Anton Bichelmeier
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 2018-10-24
Filing date: 2018-10-24
Publication date: 2020-04-30
Also published as: CN111092306A

Abstract

Die Erfindung betrifft Schnittstellenmodul (1) für einen Wechselrichter eines elektrisch angetriebenen Fahrzeugs, umfassend ein Gehäuse (2) und mindestens einen Wechselstromeingang (3) sowie mindestens einen Wechselstromausgang (4), wobei der mindestens eine Wechselstromeingang (3) dazu ausgebildet ist, mit dem Wechselrichter verbindbar zu sein und wobei der mindestens eine Wechselstromausgang (4) dazu ausgebildet ist, mit einem elektrischen Verbraucher verbindbar zu sein. Das erfindungsgemäße Schnittstellenmodul (1) zeichnet sich dadurch aus, dass der mindestens eine Wechselstromausgang (3) ein erstes Schraubinnengewinde (6) zur Herstellung einer Schraubverbindung mit einer Schraube (10) aufweist. Die Erfindung betrifft weiterhin einen entsprechenden Wechselrichter und ein entsprechendes Fahrzeug.

Description

Die Erfindung betrifft ein Schnittstellenmodul gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1 sowie einen entsprechenden Wechselrichter und ein entsprechendes Fahrzeug.
Im Stand der Technik sind Leistungselektronikeinheiten mit dreiphasigen Wechselrichtern bekannt, welche über entsprechende dreiphasige Schnittstellen einen elektrischen Verbraucher, wie z.B. ein elektrischer Antriebsmotor eines Kraftfahrzeugs, mit elektrischer Energie versorgen. Ein Wechselrichter entnimmt dabei elektrischen Gleichstrom aus einem Energiespeicher, beispielsweise einer Batterie, und richtet ihn in elektrischen Wechselstrom bzw. Drehstrom um.
Die EP 0 907 310 A2 offenbart eine Anschlussvorrichtung für thermisch belastete Stromleiter, insbesondere in Umrichtern.
Die unveröffentlichte DE 10 2018 206 930 offenbart einen Wechselrichter für ein Fahrzeug, wobei der Wechselrichter ein Gehäuse und mindestens einen Wechselstromanschluss aufweist. Das Gehäuse ist ausgeformt, um den mindestens einen Wechselstromanschluss zum Toleranzausgleich entlang einer Längsachse des mindestens einen Wechselstromanschlusses verschiebbar und nur teilweise innerhalb des Gehäuses aufzunehmen. Weiterhin weist der Wechselrichter eine Vergussmasse auf, wobei der mindestens eine Wechselstromanschluss mittels der Vergussmasse bezüglich der Längsachse relativ zu dem Gehäuse mechanisch fixierbar ist.
Die bekannten Schnittstellen bzw. die bekannten Anschlüsse von Wechselrichtern sind jedoch dahingehend nachteilbehaftet, als dass sie bei einer Verwendung in elektrisch betriebenen Fahrzeugen entweder die vom Elektromotor erzeugten Schwingungen und Vibrationen auf den Wechselrichter übertragen können, so dass dieser beschädigt werden kann, oder aber sie weisen einen vergleichsweise aufwändigen Herstellungsprozess bzw. Montageprozess auf, der nur schwer oder überhaupt nicht automatisiert werden kann. Ein nicht automatisierbarer Herstellungsprozess bzw. Montageprozess ist aufgrund der notwendigen manuellen Tätigkeiten jedoch vergleichsweise langsam und teuer.
Es ist eine Aufgabe der Erfindung, ein verbessertes Schnittstellenmodul vorzuschlagen.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch das Schnittstellenmodul gemäß Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung gehen aus den abhängigen Ansprüchen hervor.
Die Erfindung betrifft ein Schnittstellenmodul für einen Wechselrichter eines elektrisch angetriebenen Fahrzeugs, umfassend ein Gehäuse und mindestens einen Wechselstromeingang sowie mindestens einen Wechselstromausgang, wobei der mindestens eine Wechselstromeingang dazu ausgebildet ist, mit dem Wechselrichter verbindbar zu sein und wobei der mindestens eine Wechselstromausgang dazu ausgebildet ist, mit einem elektrischen Verbraucher verbindbar zu sein. Das erfindungsgemäße Schnittstellenmodul zeichnet sich dadurch aus, dass der mindestens eine Wechselstromausgang ein erstes Schraubinnengewinde zur Herstellung einer Schraubverbindung mit einer Schraube aufweist.
Das erfindungsgemäße Schnittstellenmodul weist somit den Vorteil auf, dass mittels des ersten Schraubinnengewindes eine automatisierte Anbindung des elektrischen Verbrauchers an den mindestens einen Wechselstromausgang ermöglicht wird. Im Gegensatz zum bekannten Stand der Technik, der eine Anbindung des elektrischen Verbrauchers mittels Kabelschuhen vorsieht, ist das Herstellen der Schraubverbindung nämlich auch mittels eines Roboterarms oder einer anderen geeigneten Maschinenvorrichtung auf einfache Weise möglich. Der Roboterarm bzw. die geeignete Maschinenvorrichtung kann ohne besonderen Installationsaufwand einen Kontakt des elektrischen Verbrauchers am Schraubeninnengewinde positionieren und dann mittels einer Schraube, welche in das Schraubeninnengewinde eingeschraubt wird, die elektrische Anbindung herstellen. Das Herstellen einer derartigen Schraubverbindung ist mit den gegenwärtig bekannten Roboterarmen bzw. Maschinenvorrichtung unproblematisch möglich. Somit kann die Montage des erfindungsgemäßen Schnittstellenmoduls in einem entsprechenden, das Schnittstellenmodul aufweisenden System, gegenüber einer manuellen Montage beschleunigt und verbilligt werden.
Gleichzeitig können ggf. vorhandene schwingungsdämpfende Eigenschaften des Schnittstellenmoduls beibehalten werden, da die Erfindung den prinzipiellen Innenaufbau des Schnittstellenmoduls unbeeinflusst lässt. Eine derartige Schraubverbindung ist zudem robust und belastbar.
Ein weiterer Vorteil der Erfindung ist darin zu sehen, dass z.B. im Schadensfall die Schraubverbindung wieder gelöst werden kann und somit das Schnittstellenmodul und ggf. weitere, mit dem Schnittstellenmodul fest verbundene Komponenten, auf einfache Weise ausgetauscht werden können. Ebenso kann auch der elektrische Verbraucher im Schadensfall vom Schnittstellenmodul getrennt werden und unabhängig vom Schnittstellenmodul getauscht werden. Dadurch werden anfallende Reparaturkosten reduziert.
Unter einem elektrisch angetriebenen Fahrzeug wird ein sog. Hybrid-Fahrzeug, also ein Fahrzeug, das zusätzlich zu einem Verbrennungsmotor einen oder mehrere elektrische Unterstützungsmotoren aufweist, oder ein vollelektrisch angetriebenes Fahrzeug, das ausschließlich einen oder mehrere Elektromotoren aufweist, verstanden.
Bei dem elektrischen Verbraucher handelt es sich bevorzugt um einen Elektromotor, insbesondere einen Elektromotor eines elektrisch angetriebenen Fahrzeugs.
Bevorzugt ist es vorgesehen, dass bei elektrisch angetriebenen Fahrzeugen, die mehr als nur einen Elektromotor aufweisen, für jeden Elektromotor jeweils ein eigenes Schnittstellenmodul vorgesehen ist.
Bevorzugt ist es vorgesehen, dass das Gehäuse des Schnittstellenmoduls fest oder lösbar mit dem Wechselrichter verbunden ist. Insbesondere ist das Gehäuse des Schnittstellenmoduls in ein Gehäuse des Wechselrichters integriert. Eine Abdichtung des Gehäuses des Schnittstellenmoduls gegen das Gehäuse des Wechselrichters erfolgt vorteilhaft über einen oder mehrere O-Ringe, die beispielsweise in dafür vorgesehenen Nuten des Schnittstellenmoduls oder des Gehäuses des Wechselrichters angeordnet werden können.
Weiterhin ist es bevorzugt, dass das Schnittstellenmodul mehr als nur einen Wechselstromeingang sowie mehr als nur einen Wechselstromausgang aufweist. Die Anzahl der Wechselstromeingänge und der Wechselstromausgänge richtet sich dabei insbesondere nach dem Verbraucher. Wenn es sich also um einen klassischen Verbraucher handelt, der über zwei elektrische Kontakte versorgt werden kann, so weist das Schnittstellenmodul entsprechend zwei Wechselstromeingänge und zwei Wechselstromausgänge auf. Sofern der Verbraucher mit dreiphasigem Drehstrom versorgt werden muss, so weist das Schnittstellenmodul entsprechend drei Wechselstromeingänge und drei Wechselstromausgänge auf.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist es vorgesehen, dass am mindestens einen Wechselstromausgang eine Schraubenmutter fest angeordnet ist, welche das erste Schraubeninnengewinde aufweist. Daraus ergibt sich der Vorteil, dass auf ein herkömmliches und kostengünstig verfügbares Bauteil, nämlich die Schraubenmutter, zum Bereitstellen des ersten Schraubeninnengewindes zurückgegriffen werden kann. Ein aufwändiges Schneiden des ersten Schraubeninnengewindes bei der Herstellung des Schnittstellenmoduls in ein Element des Schnittstellenmoduls kann somit vorteilhaft entfallen.
Bevorzugt ist an jedem Wechselstromausgang des Schnittstellenmoduls eine Schraubenmutter angeordnet, um jeweils ein erstes Schraubeninnengewinde an jedem Wechselstromausgang bereitzustellen.
Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist es vorgesehen, dass die Schraubenmutter in eine Öffnung des mindestens einen Wechselstromausgangs eingepresst ist. Bei der Schraubenmutter handelt es sich nämlich bevorzugt um eine Einpressmutter, welche in eine Öffnung eines elektrischen Kontakts des mindestens einen Wechselstromausgangs eingepresst wird. Alternativ bevorzugt ist es aber auch denkbar, dass der elektrische Kontakt eine Aufnahme für eine gewöhnliche Schraubenmutter aufweist, in welche die Schraubenmutter eingepresst wird. Dies ermöglicht eine ebenso einfache wir zuverlässige Anordnung der Schraubenmutter am mindestens einen Wechselstromausgang. Zudem kann das Einpressen automatisiert erfolgen, was die Herstellung beschleunigt und verbilligt.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist es vorgesehen, dass der mindestens eine Wechselstromeingang ein erstes axiales Ende eines metallischen Bolzens ist und der mindestens eine Wechselstromausgang ein zweites axiales Ende des metallischen Bolzens ist. Es hat sich herausgestellt, dass ein metallischer Bolzen mit einer geeigneten geometrischen Ausformung am ersten axialen Ende und am zweiten axialen Ende vergleichsweise gut geeignet ist, um einerseits zuverlässige und einfach herstellbare elektrische Kontaktierungsmöglichkeiten an seinen axialen Enden bereitzustellen und andererseits auch eine gute elektrische Leitfähigkeit gewährleistet, um das erste axiale Ende mit dem zweiten axialen Ende elektrisch leitend zu verbinden. Somit stellt der metallische Bolzen also die elektrische Verbindung zwischen dem mindesten einen Wechselstromeingang und dem mindestens einen Wechselstromausgang im Gehäuse des Schnittstellenmoduls dar. Die typische Bolzenform ist dabei zudem vergleichsweise kostengünstig herstellbar und begünstigt auch eine automatisierte Montage des Schnittstellenmoduls, indem der Bolzen automatisiert in das Gehäuse eingesetzt wird.
Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist es vorgesehen, dass das Gehäuse den Bolzen zumindest teilweise axial einfasst. Daraus ergibt sich der Vorteil, dass der Bolzen durch das Gehäuse gegen seine Umgebung größtenteils abgeschirmt werden kann, was einerseits den Bolzen vor Umwelteinflüssen, wie etwa Feuchtigkeit, schützt und andererseits die Umwelt gegen unbeabsichtigten Kontakt mit dem ggf. elektrische Ströme leitenden und unter elektrischer Spannung stehenden Bolzen schützt. Zudem ist der Bolzen auch im Gehäuse gehaltert.
Bevorzugt ist es vorgesehen, dass das zweite axiale Ende des Bolzens, welches den Wechselstromausgang darstellt, axial aus dem Gehäuse herausragt. Dazu weist das Gehäuse eine entsprechende Öffnung für das zweite axiale Ende jedes Bolzens auf. Somit kann das zweite axiale Ende außerhalb des Gehäuses auf einfache Weise elektrisch kontaktiert werden. An diesem aus dem Gehäuse herausragenden zweiten axialen Ende des Bolzens wird auch bevorzugt die Einpressmutter bzw. Schraubenmutter angeordnet.
Gemäß einer weiteren besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist es vorgesehen, dass der Bolzen axial verschiebbar im Gehäuse eingefasst ist. Daraus ergibt sich der Vorteil, dass der Bolzen beispielsweise zum Toleranzausglich bei der Montage des Schnittstellenmoduls oder beim Herstellen der elektrischen Kontaktierungen am Wechselstromeingang bzw. am Wechselstromausgang in eine jeweils benötigte Position bewegt werden kann. Mechanische Spannungen können dadurch größtenteils vermieden werden, was wiederum zu einer geringeren mechanischen Belastung und damit zu einer verbesserten Lebensdauer des Schnittstellenmoduls führt.
Gemäß einer weiteren besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist es vorgesehen, dass der Bolzen mindestens eine radial umlaufende Nut zur Aufnahme eines O-Rings aufweist. Daraus ergibt sich der Vorteil, dass ein O-Ring am Umfang des Bolzens sicher angeordnet werden kann, so dass der Bolzen mittels des O-Rings nach seiner Anordnung im Gehäuse einen Durchgang zwischen dem Bolzen und dem Gehäuse abdichtet. Insbesondere Verschmutzungen und Feuchtigkeit, welche durch die Öffnung des Gehäuses für das zweite axiale Ende des Bolzens eindringen, können so daran gehindert werden, weiter in das Innere des Gehäuses zu gelangen. Dadurch kann die Lebensdauer des Schnittstellenmoduls verlängert werden.
Bevorzugt ist es vorgesehen, dass der Bolzen zwei radial umlaufende Nuten zur Aufnahme von zwei O-Ringen aufweist. Dies verbessert einerseits die Abdichtung gegen eindringende Verschmutzungen und Feuchtigkeit, andererseits kann auch eine Drehmomentabstützung realisiert werden, welche den Bolzen während der Herstellung der elektrischen Anbindung am ersten axialen Ende abstützt. Somit kann vermieden werden, dass der Bolzen während der Herstellung der elektrischen Anbindung aus einer gewünschten Position herausgeschoben bzw. herausgedreht wird.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist es vorgesehen, dass der mindestens eine Wechselstromeingang ein zweites Schraubinnengewinde zur Herstellung einer Schraubverbindung mit einer Schraube aufweist. Daraus ergibt sich der Vorteil, dass auch der Wechselstromeingang auf einfache Art und Weise zuverlässig elektrisch kontaktiert werden kann. Auch eine automatisierte Herstellung der elektrischen Anbindung an den mindestens einen Wechselstromeingang ist damit möglich, was wiederum eine beschleunigte und verbilligte Montage des Schnittstellenmoduls erlaubt.
Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist es vorgesehen, dass das erste axiale Ende eine Öffnung aufweist, welche das zweite Schraubeninnengewinde aufweist. Das zweite Schraubeninnengewinde wird als in den Bolzen geschnitten und kann dann eine entsprechend ausgebildete Schraube aufnehmen. Mittels der Schraube wiederum kann z.B. eine Stromschiene am Bolzen befestigt werden, so dass die elektrische Anbindung hergestellt ist.
Alternativ bevorzugt können auch sog. selbst-führende Schrauben verwendet werden, welche das Innengewinde beim Einschrauben einer derartigen Schraube selbst erzeugen.
Gemäß einer weiteren besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist es vorgesehen, dass der Bolzen einen sechseckigen Querschnitt aufweist und das Gehäuse eine Führungsform für den Bolzen aufweist. Daraus ergibt sich der Vorteil einer Verdrehsicherung für den Bolzen, da er nach seiner Anordnung im Gehäuse aufgrund seines sechseckigen Querschnitts und der Führungsform des Gehäuses nicht mehr verdreht werden kann. Somit ist die nachfolgende Montage, wie z.B. die Herstellung der elektrischen Anbindungen an den mindestens einen Wechselstromeingang und an den mindestens einen Wechselstromausgang, dahingehend vereinfacht, als dass nicht mehr auf die Ausrichtung des Bolzens im Gehäuse geachtet werden muss und insbesondere eine ggf. falsche Ausrichtung korrigiert werden muss. Auch dies begünstigt und vereinfacht eine automatisierte Montage.
Alternativ bevorzugt kann der Bolzen auch einen drei- oder mehr eckigen Querschnitt aufweisen. Dies ermöglicht ebenfalls eine Verdrehsicherung analog dem sechseckigen Querschnitt, wobei die Möglichkeit bestehen bleibt, das erste axiale Ende des Bolzens mit dem zweiten Schraubinnengewinde zu versehen.
Gemäß einer nochmals weiteren besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist es vorgesehen, dass der Bolzen ein Fließpressteil ist. Durch Auswahl einer geeigneten Bolzengeometrie kann der Bolzen sehr einfach als Fließpressteil hergestellt werden, was gegenüber den im Stand der Technik üblichen Herstellungsverfahren mittels Drehen und Fräsen zu erheblichen Kostenreduzierungen führt.
Gemäß einer weiteren besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist es vorgesehen, dass die Führungsform sich axial über das erste axiale Ende des Bolzens hinaus erstreckt und eine Aussparung zur Aufnahme eines Wechselstromleiters aufweist. Indem der Wechselstromleiter in der Aussparung angeordnet wird und ansonsten von der Führungsform seitlich fixiert wird, kann ein Verdrehen des Wechselstromleiters, insbesondere während der Verbindung mit dem zweiten axialen Ende des Bolzens, vermieden werden. Somit können die geforderten Luft- und Kriechstrecken sicher eingehalten werden.
Bevorzugt ist es vorgesehen, dass der Wechselstromleiter als bandförmige Stromschiene ausgebildet ist, die beispielsweise mittels Stanzen aus einem Blech erzeugt wurde. Der Wechselstromleiter stellt insbesondere einen elektrischen Kontakt des Wechselrichters dar.
Vorteilhafterweise entspricht eine Breite der Aussparung der Breite des Wechselstromleiters, so dass dieser genau von der Aussparung aufgenommen werden kann und somit innerhalb der Aussparung durch die Führungsform fixiert ist.
Gemäß einer nochmals weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist es vorgesehen, dass das Gehäuse an seiner Außenseite Stützrippen aufweist, wobei die Stützrippen asymmetrisch angeordnet sind. Die Stützrippen dienen dabei einerseits der zusätzlichen Stabilisierung des Gehäuses und andererseits gewährleisten sie durch ihre asymmetrische Anordnung einen sog. Poka Yoke Effekt, da eine Falschmontage des Schnittstellenmoduls z.B. am Gehäuse des Wechselrichters verhindert werden kann. Durch die asymmetrische Anordnung der Stützrippen nämlich kann das Gehäuse nicht beliebig sondern nur in einer ganz bestimmten, durch die Anordnung der Stützrippen vorgegebenen Ausrichtung am Gehäuse des Wechselrichters montiert werden.
Unter einer asymmetrischen Anordnung der Stützrippen wird dabei eine Anordnung der Stützrippen mit unterschiedlichem Abstand zwischen den einzelnen Stützrippen verstanden, wobei nicht zwangsläufig jedes Stützrippenpaar einen unterschiedlichen Abstand zueinander aufweisen muss. Stattdessen ist es auch denkbar, dass die Stützrippen zu zwei oder mehr Gruppen zusammengefasst werden, wobei jede Gruppe von Stützrippen einen jeweils identischen Abstand zwischen zwei Stützrippen der Gruppe aufweist.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist es vorgesehen, dass das Schnittstellenmodul drei Wechselstromeingänge und drei Wechselstromausgänge umfasst. Eine derartige Ausbildungsform eignet sich besonders zur Verwendung in einem elektrisch angetriebenen Fahrzeug, welches in der Regel über einen oder mehrer mit dreiphasigem Drehstrom versorgte Elektromotoren verfügt.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist es vorgesehen, dass das Gehäuse mit einer Vergussmasse aufgefüllt wird. Dadurch kann der Bolzen bzw. können die Bolzen im Gehäuse mechanisch fixiert werden und Hohlräume können aufgefüllt werden, was zu einer verbesserten Stabilität des Schnittstellenmoduls führt. Zudem können so mechanische Schwingungen und Vibrationen, welche insbesondere über den bzw. über die Bolzen übertragen werden, besser gedämpft werden, so dass die Gefahr von Beschädigungen reduziert werden kann und die Lebensdauer des Schnittstellenmoduls verlängert werden kann. Weiterhin kann durch das Auffüllen mit der Vergussmasse auch eine Drehmomentabstützung realisiert werden, die insbesondere den Bolzen während der Herstellung der elektrischen Anbindung am ersten axialen Ende abstützt.
Die Erfindung betrifft weiterhin einen Wechselrichter für ein elektrisch angetriebenes Fahrzeug, umfassend ein erfindungsgemäßes Schnittstellenmodul. Daraus ergeben sich die bereits im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Schnittstellenmodul genannten Vorteile, insbesondere die aus der automatisierbaren Herstellung resultierenden, auch für den erfindungsgemäßen Wechselrichter
Schließlich betrifft die Erfindung auch ein Fahrzeug, umfassend einen erfindungsgemäßen Wechselrichter. Bei dem Kraftfahrzeug handelt es sich bevorzugt um ein elektrisch angetriebenes Fahrzeug, also um ein Hybrid-Fahrzeug oder um ein vollelektrisch angetriebenes Fahrzeug. Da insbesondere im Kraftfahrzeugbereich allgemein ein hoher Kostendruck besteht, führt das erfindungsgemäße Schnittstellenmodul mit seiner Eignung zur automatisierten und damit vergleichsweise kostengünstigen Fertigung hier zu besonderen Vorteilen.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand von in den Figuren dargestellten Ausführungsformen beispielhaft erläutert.
Es zeigen:

1 beispielhaft und schematisch eine mögliche Ausbildungsform eines erfindungsgemäßen Schnittstellenmoduls,
2 beispielhaft und schematisch eine weitere mögliche Ausbildungsform eines erfindungsgemäßen Schnittstellenmoduls und
3 beispielhaft und schematisch eine nochmals weitere mögliche Ausbildungsform eines erfindungsgemäßen Schnittstellenmoduls.

Gleiche Gegenstände, Funktionseinheiten und vergleichbare Komponenten sind figurenübergreifend mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet. Diese Gegenstände, Funktionseinheiten und vergleichbaren Komponenten sind hinsichtlich ihrer technischen Merkmale identisch ausgeführt, sofern sich aus der Beschreibung nicht explizit oder implizit etwas anderes ergibt.
1 zeigt beispielhaft und schematisch eine mögliche Ausbildungsform eines erfindungsgemäßen Schnittstellenmoduls 1 für einen Wechselrichter eines elektrisch angetriebenen Fahrzeugs in Schrägsicht aus zwei verschiedenen Blickrichtungen. Das Schnittstellenmodul 1, umfasst ein Gehäuse 2, drei Wechselstromeingänge 3 sowie drei Wechselstromausgänge 4. Die drei Wechselstromeingänge 3 sind dazu ausgebildet, mit einem in 1 nicht dargestellten Wechselrichter elektrisch leitend verbunden zu werden und die drei Wechselstromausgänge 4 sind dazu ausgebildet, mit einem in 1 ebenfalls nicht dargestellten elektrischen Antriebsmotor des Fahrzeugs elektrisch leitend verbunden zu werden. Das beispielhaft gezeigte Schnittstellenmodul 1 der 1 verbindet somit den Wechselrichter mit dem elektrischen Antriebsmotor. Wie in 1 weiterhin zu sehen ist, ist an den drei Wechselstromausgängen 4 jeweils eine Schraubenmutter 5 fest angeordnet, die ein erstes Schraubinnengewinde 6 zur Herstellung einer Schraubverbindung mit jeweils einer in 1 nicht dargestellten Schraube aufweist. Die drei Wechselstromeingänge 3 weisen jeweils ein zweites Schraubinnengewinde 7 auf, ebenfalls zur Herstellung einer Schraubverbindung mit jeweils einer ebenfalls nicht dargestellten Schraube. Jeder der drei Wechselstromeingänge 3 stellt dabei ein erstes axiales Ende eines metallischen Bolzens 8 dar und jeder der drei Wechselstromausgänge 4 stellt ein zweites axiales Ende eines metallischen Bolzens 8 dar. Die Bolzen 8 weisen jeweils zumindest im oberen Bereich, der dem ersten axialen Ende zugewandt ist, einen sechseckigen Querschnitt auf. Ebenso weist das Gehäuse 2 eine sechseckige Führungsform für jeden Bolzen 8 auf. Somit können die Bolzen 8 nach ihrer Anordnung im Gehäuse 2 aufgrund der Führungsform des Gehäuses 2 und des sechseckigen Querschnitts der Bolzen 8 nicht mehr im Gehäuse 2 verdreht werden. Beispielsgemäß handelt es sich bei den Bolzen 8 um kostengünstig herstellbare Fließpressteile. Weiterhin ist in 1 zu erkennen, dass das Gehäuse 2 an seinen Außenseiten Stützrippen 9 aufweist, wobei die Stützrippen 9 asymmetrisch, d.h. mit unterschiedlichen Abstand zueinander, angeordnet sind. Daraus ergibt sich ein sog. Poka Yoke Effekt, der eine Falschmontage des Schnittstellenmoduls 2 im Gehäuse des Wechselrichters zuverlässig verhindern kann. Die in 1 dargestellte Ausbildungsform des erfindungsgemäßen Schnittstellenmoduls 1 ist vergleichsweise einfach herstellbar bzw. montierbar und eignet sich entsprechend sehr gut für eine kostengünstige und schnelle automatisierte Herstellung bzw. Montage.
2 zeigt beispielhaft und schematisch eine weitere mögliche Ausbildungsform eines erfindungsgemäßen Schnittstellenmoduls 1, ebenfalls für einen Wechselrichter eines elektrisch angetriebenen Fahrzeugs, im Querschnitt. Das Schnittstellenmodul 1 der 1 umfasst ein Gehäuse 2, einen Wechselstromeingang 3 sowie einen Wechselstromausgang 4. Am Wechselstromausgang 4 ist eine Schraubenmutter 5 mit einem ersten Schraubinnengewinde 6 angeordnet, wobei die Schraubenmutter 5 mittels einer Schraube 10 eine elektrisch leitende Schraubverbindung zu einem Wechselstromleiter 11 des elektrischen Antriebsmotors des Fahrzeugs herstellt. Wie zu sehen ist, ist die Schraubenmutter 5 als Einpressmutter 5 ausgebildet und in eine Öffnung des Wechselstromausgang 4 eingepresst. Auch am Wechselstromeingang 3 ist mittels einer Schraube 10 eine elektrisch leitende Verbindung hergestellt, nämlich zu einem Wechselstromleiter 11 des Wechselrichters. Beispielsgemäß ist das erste axiale Ende des metallischen Bolzens 8 mit einem sechseckigen Querschnitt versehen, wohingegen das zweite axiale Ende des Bolzens 8 abgeflacht nach Form einer Stromschiene ausgebildet ist. Wie in der Querschnittsdarstellung der 2 weiterhin zu sehen ist, fasst das Gehäuse 2 den Bolzen 8 teilweise axial ein, lediglich der Wechselstromausgang 4 ragt unten aus dem Gehäuse 2 heraus. Durch diese Ausbildung des Bolzens 8 und entsprechend des Gehäuses 2 ist der Bolzen 8 zumindest teilweise verschiebbar im Gehäuse gehalten. Somit kann ein ggf. notwendiger Toleranzausgleich zwischen den beiden Wechselstromleitern 11 hergestellt werden. Wie weiterhin zu sehen ist, ist das Schnittstellenmodul 1 in ein Gehäuse 12 des Wechselrichters integriert. Der Wechselstromeingang 3 liegt dabei innerhalb des Gehäuses 12 des Wechselrichters während der Wechselstromausgang 4 aus dem Gehäuse 12 des Wechselrichters herausragt. Um zu vermeiden, dass Verschmutzungen oder Feuchtigkeit in das Gehäuse 12 des Wechselrichters eindringen, weist der Bolzen radial umlaufende zwei Nuten 13 auf, in denen jeweils ein O-Ring 14 angeordnet ist. Die beiden O-Ringe 14 dienen dabei beispielsgemäß auch als Drehmomentstütze während des Eindrehens der Schraube 10 in die Schraubenmutter 5.
3 zeigt beispielhaft und schematisch eine nochmals weitere mögliche Ausbildungsform eines erfindungsgemäßen Schnittstellenmoduls 1 in einer Draufsicht. Das beispielhafte Schnittstellenmodul 1 der 3 umfasst ein Gehäuse 2, in welchem drei Wechselstromeingänge 3 sowie drei Wechselstromausgänge 4 angeordnet sind, wobei in der Darstellung der 3 nur die drei Wechselstromeingänge 3 zu sehen sind. Die drei Wechselstromeingänge 3 sind dabei jeweils mittels einer Schraube 10 elektrisch leitend mit jeweils einem Wechselstromleiter 11 verbunden. Gemäß dem Ausführungsbeispiel der 3 erstrecken sich die Führungsformen für die Bolzen 8 jeweils axial über die Bolzen 8 aus der Zeichenebene der 3 heraus und weisen lediglich im Bereich der Wechselstromleiter 11 eine Aussparung auf, deren Breite genau der Breite der Wechselstromleiter 11 entspricht. Somit wird jeder Wechselstromleiter 11 seitlich an Abstützpunkten 15 abgestützt. Dadurch kann garantiert werden, dass insbesondere beim Eindrehen der Schrauben 10 die Wechselstromleiter 11 nicht verdreht werden und die notwendigen Kriech- und Luftstrecken zuverlässig eingehalten werden. Um die Bolzen 8 zusätzlich zu den O-Ringen zu sichern, kann in das Gehäuse 2 optional eine Vergussmasse aus Kunststoff eingebracht werden.
Bezugszeichenliste

1: Schnittstellenmodul
2: Gehäuse des Schnittstellenmoduls
3: Wechselstromeingang
4: Wechselstromausgang
5: Schraubenmutter, Einpressmutter
6: erstes Schraubinnengewinde
7: zweites Schraubinnengewinde
8: Bolzen
9: Stützrippe
10: Schraube
11: Wechselstromleiter
12: Gehäuse des Wechselrichters
13: Nut
14: O-Ring
15: Abstützpunkt

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

EP 0907310 A2 [0003]
DE 102018206930 [0004]

Claims

Schnittstellenmodul (1) für einen Wechselrichter eines elektrisch angetriebenen Fahrzeugs, umfassend ein Gehäuse (2) und mindestens einen Wechselstromeingang (3) sowie mindestens einen Wechselstromausgang (4), wobei der mindestens eine Wechselstromeingang (3) dazu ausgebildet ist, mit dem Wechselrichter verbindbar zu sein und wobei der mindestens eine Wechselstromausgang (4) dazu ausgebildet ist, mit einem elektrischen Verbraucher verbindbar zu sein, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Wechselstromausgang (4) ein erstes Schraubinnengewinde (6) zur Herstellung einer Schraubverbindung mit einer Schraube (10) aufweist.
Schnittstellenmodul (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass am mindestens einen Wechselstromausgang (4) eine Schraubenmutter (5) fest angeordnet ist, welche das erste Schraubeninnengewinde (6) aufweist.
Schnittstellenmodul (1) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Schraubenmutter (5) in eine Öffnung des mindestens einen Wechselstromausgangs (4) eingepresst ist.
Schnittstellenmodul (1) nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 3 dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Wechselstromeingang (3) ein erstes axiales Ende eines metallischen Bolzens (8) ist und der mindestens eine Wechselstromausgang (4) ein zweites axiales Ende des metallischen Bolzens (8) ist.
Schnittstellenmodul (1) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (2) den Bolzen (8) zumindest teilweise axial einfasst.
Schnittstellenmodul (1) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Bolzen (8) axial verschiebbar im Gehäuse (2) eingefasst ist.
Schnittstellenmodul (1) nach mindestens einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Bolzen (8) mindestens eine radial umlaufende Nut (13) zur Aufnahme eines O-Rings (14) aufweist.
Schnittstellenmodul (1) nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Wechselstromeingang (3) ein zweites Schraubinnengewinde (7) zur Herstellung einer Schraubverbindung mit einer Schraube (10) aufweist.
Schnittstellenmodul (1) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das erste axiale Ende eine Öffnung aufweist, welche das zweite Schraubeninnengewinde (7) aufweist
Schnittstellenmodul (1) nach mindestens einem der Ansprüche 4 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Bolzen (8) einen sechseckigen Querschnitt aufweist und das Gehäuse (2) eine Führungsform für den Bolzen (8) aufweist.
Schnittstellenmodul (1) nach mindestens einem der Ansprüche 4 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Bolzen (8) ein Fließpressteil ist.
Schnittstellenmodul (1) nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Führungsform sich axial über das erste axiale Ende des Bolzens (8) hinaus erstreckt und eine Aussparung zur Aufnahme eines Wechselstromleiters (11) aufweist.
Schnittstellenmodul (1) nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (2) an seiner Außenseite Stützrippen (9) aufweist, wobei die Stützrippen (9) asymmetrisch angeordnet sind.
Schnittstellenmodul (1) nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass das Schnittstellenmodul (1) drei Wechselstromeingänge (3) und drei Wechselstromausgänge (4) umfasst.
Schnittstellenmodul nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (2) mit einer Vergussmasse aufgefüllt wird.
Wechselrichter für ein elektrisch angetriebenes Fahrzeug, umfassend ein Schnittstellenmodul (1) nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 15.
Fahrzeug, umfassend einen Wechselrichter nach Anspruch 16.