DE102019130260A1

DE102019130260A1 - Elektrische module mit sammelschienenlokalisierungs- und -trennmerkmalen

Info

Publication number: DE102019130260A1
Application number: DE102019130260.9A
Authority: DE
Inventors: Wesley Edward Burkman
Original assignee: Ford Global Technologies LLC
Current assignee: Ford Global Technologies LLC
Priority date: 2018-11-13
Filing date: 2019-11-08
Publication date: 2020-05-14
Also published as: US10910621B2; CN111180647A; US20200152946A1

Abstract

Diese Offenbarung stellt elektrische Module mit Sammelschienenlokalisierungs- und - trennmerkmalen bereit. Diese Offenbarung beschreibt elektrische Module detailliert, die integrierte Sammelschienenlokalisierungs- und -trennmerkmale beinhalten. Ein beispielhaftes elektrisches Modul kann ein erstes Gehäuse, ein zweites Gehäuse und ein Sammelschienen-Schienenstück beinhalten. Das erste Gehäuse, das zweite Gehäuse oder beide können ein oder mehrere Lokalisierungs- und Trennmerkmale beinhalten. Das Sammelschienen-Schienenstück kann durch die Trennmerkmale automatisch in mehrere einzelne Sammelschienen getrennt werden, während das erste und das zweite Gehäuse des elektrischen Moduls zusammen bewegt werden. Das elektrische Modul könnte in elektrifizierten Fahrzeugbatteriepacks oder verschiedenen anderen elektrifizierten Komponenten verwendet werden.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Diese Offenbarung betrifft elektrische Module und insbesondere elektrische Module, die ein oder mehrere Sammelschienenlokalisierungs- und -trennmerkmale beinhalten. Die elektrischen Module können zum Beispiel in elektrifizierten Fahrzeugbatteriepacks verwendet werden.
ALLGEMEINER STAND DER TECHNIK
Der Wunsch, den Kraftstoffverbrauch und die Emissionen bei Kraftfahrzeugen zu verringern, ist hinlänglich dokumentiert. Deshalb werden elektrifizierte Fahrzeuge entwickelt, welche die Abhängigkeit von Brennkraftmaschinen reduzieren oder vollständig beseitigen. Im Allgemeinen unterscheiden sich elektrifizierte Fahrzeuge dadurch von herkömmlichen Kraftfahrzeugen, dass sie selektiv durch eine oder mehrere batteriebetriebene elektrische Maschinen mit Leistung versorgt werden. Herkömmliche Kraftfahrzeuge sind im Gegensatz dazu vollständig auf die Brennkraftmaschine angewiesen, um das Fahrzeug anzutreiben.
Ein Hochspannungsbatteriepack versorgt die elektrischen Maschinen und andere elektrische Verbraucher des elektrifizierten Fahrzeugs typischerweise mit Leistung. Der Batteriepack beinhaltet eine Vielzahl von Batteriezellen, die in einem oder mehreren Batteriearrays angeordnet sein können. Der Batteriepack kann zusätzlich ein oder mehrere elektrische Module als Teil eines Leistungsverteilungssystems zum Verteilen von Leistung zu und von den Batteriearrays und zu und von dem Batteriepack beinhalten.
KURZDARSTELLUNG
Ein elektrisches Fahrzeugmodul gemäl einem beispielhaften Aspekt der vorliegenden Offenbarung beinhaltet unter anderem ein erstes Gehäuse, ein zweites Gehäuse und ein Sammelschienen-Schienenstück zwischen dem ersten und dem zweiten Gehäuse. Das erste Gehäuse oder das zweite Gehäuse beinhaltet einen Trennstift, der zum Trennen von Abschnitten des Sammelschienen-Schienenstücks konfiguriert ist, wenn das erste und das zweite Gehäuse zusammen bewegt werden.
In einer weiteren nicht einschränkenden Ausführungsform des vorstehenden elektrischen Fahrzeugmoduls ist das elektrische Fahrzeugmodul ein Verteilerkasten eines elektrifizierten Fahrzeugbatteriepacks.
In einer weiteren nicht einschränkenden Ausführungsform eines der vorstehenden elektrischen Fahrzeugmodule sind das erste Gehäuse und das zweite Gehäuse Kunststoffkomponenten und das Sammelschienen-Schienenstück ist eine metallische Komponente.
In einer weiteren nicht einschränkenden Ausführungsform eines der vorstehenden elektrischen Fahrzeugmodule weist der Trennstift eine Messerkante auf.
In einer weiteren nicht einschränkenden Ausführungsform eines der vorstehenden elektrischen Fahrzeugmodule steht der Trennstift von einer Außenfläche des ersten Gehäuses oder des zweiten Gehäuses hervor.
In einer weiteren nicht einschränkenden Ausführungsform eines der vorstehenden elektrischen Fahrzeugmodule steht ein Lokalisierungsvorsprung entweder aus dem ersten Gehäuse oder dem zweiten Gehäuse hervor und erstreckt sich in eine Öffnung, die in dem anderen des ersten Gehäuses oder des zweiten Gehäuses ausgebildet ist.
In einer weiteren nicht einschränkenden Ausführungsform eines der vorstehenden elektrischen Fahrzeugmodule erstreckt sich der Lokalisierungsvorsprung durch eine Öffnung des Sammelschienen-Schienenstücks.
In einer weiteren nicht einschränkenden Ausführungsform eines der vorstehenden elektrischen Fahrzeugmodule ist der Trennstift dazu konfiguriert, einen Träger abzuscheren, der eine erste Sammelschiene und eine zweite Sammelschiene des Sammelschienen-Schienenstücks verbindet.
In einer weiteren nicht einschränkenden Ausführungsform eines der vorstehenden elektrischen Fahrzeugmodule sind vor dem Zusammenbewegen des ersten Gehäuses und des zweiten Gehäuses die erste Stromschiene und die zweite Stromschiene durch den Träger verbunden und nach dem Bewegen des ersten Gehäuses und des zweiten Gehäuses zusammen sind die erste Stromschiene und die zweite Stromschiene nicht durch den Träger verbunden.
In einer weiteren nicht einschränkenden Ausführungsform eines der vorstehenden elektrischen Fahrzeugmodule ist das erste Gehäuse ein unteres Gehäuse und das zweite Gehäuse ist ein oberes Gehäuse und der Trennstift ist Teil des unteren Gehäuses.
In einer weiteren nicht einschränkenden Ausführungsform eines der vorstehenden elektrischen Fahrzeugmodule ist das erste Gehäuse ein unteres Gehäuse und das zweite Gehäuse ist ein oberes Gehäuse, und der Trennstift ist Teil des oberen Gehäuses.
In einer weiteren nicht einschränkenden Ausführungsform eines der vorstehenden elektrischen Fahrzeugmodule ist ein zweiter Trennstift benachbart zu dem Trennstift und dazu konfiguriert, die Abschnitte des Sammelschienen-Schienenstücks zu trennen.
In einer weiteren nicht einschränkenden Ausführungsform eines der vorstehenden elektrischen Fahrzeugmodule ist mindestens ein Abschnitt des Trennstifts in einer Vertiefung des ersten Gehäuses oder des zweiten Gehäuses untergebracht.
In einer weiteren nicht einschränkenden Ausführungsform eines der vorstehenden elektrischen Fahrzeugmodule erstreckt sich ein Lokalisierungsvorsprung über einen ersten Abstand von einer Außenfläche des ersten Gehäuses, und der Trennstift erstreckt sich über einen zweiten Abstand von der Außenfläche. Der zweite Abstand ist ein kleinerer Abstand als der erste Abstand.
In einer weiteren nicht einschränkenden Ausführungsform eines der vorstehenden elektrischen Fahrzeugmodule beinhaltet das Sammelschienen-Schienenstück eine Vielzahl von einzelnen Sammelschienen und eine Vielzahl von Trägern, die die Vielzahl von einzelnen Sammelschienen verbinden.
Ein Verfahren gemäl einem anderen beispielhaften Aspekt der vorliegenden Offenbarung beinhaltet unter anderem das Positionieren eines Sammelschienen-Schienenstücks relativ zu einem ersten Gehäuse eines elektrischen Moduls, Bewegen des ersten Gehäuses und eines zweiten Gehäuses des elektrischen Moduls zusammen, um das elektrische Modul zusammenzubauen und Trennen einer Vielzahl von einzelnen Sammelschienen des Sammelschienen-Schienenstücks voneinander, während das erste und das zweite Gehäuse zusammen bewegt werden.
In einer weiteren nicht einschränkenden Ausführungsform des vorstehenden Verfahrens beinhaltet das Positionieren des Sammelschienen-Schienenstücks das Aufnehmen eines Lokalisierungsvorsprungs des ersten Gehäuses innerhalb einer Öffnung des Sammelschienen-Schienenstücks.
In einer weiteren nicht einschränkenden Ausführungsform eines der vorstehenden Verfahren beinhaltet das Trennen der mehreren einzelnen Stromschienen des Sammelschienen-Schienenstücks das Abscheren eines Trägers, der sich zwischen einer ersten Sammelschiene und einer zweiten Sammelschiene der mehreren einzelnen Sammelschienen erstreckt, mit einem Trennstift des ersten Gehäuses.
In einer weiteren nicht einschränkenden Ausführungsform eines der vorstehenden Verfahren sind die einzelnen Sammelschienen vor dem Bewegen durch Träger des Sammelschienen-Schienenstücks verbunden und sind die einzelnen Sammelschienen nach dem Bewegen nicht durch die Träger verbunden.
In einer weiteren nicht einschränkenden Ausführungsform von einem beliebigen der vorhergehenden Verfahren beinhaltet das Verfahren ein Einführen eines Dorns durch Öffnungen des ersten Gehäuses und des zweiten Gehäuses, um die Vielzahl von einzelnen Stromschienen vollständig zu trennen.
Die Ausführungsformen, Beispiele und Alternativen der vorhergehenden Absätze, der Patentansprüche oder der folgenden Beschreibung und Zeichnungen, einschliel lich beliebiger ihrer verschiedenen Aspekte oder jeweiligen individuellen Merkmale, können unabhängig voneinander oder in beliebiger Kombination miteinander betrachtet werden. Merkmale, die in Verbindung mit einer Ausführungsform beschrieben werden, gelten für alle Ausführungsformen, sofern derartige Merkmale nicht inkompatibel sind.
Die verschiedenen Merkmale und Vorteile dieser Offenbarung werden dem Fachmann aus der folgenden detaillierten Beschreibung ersichtlich. Die der detaillierten Beschreibung beigefügten Zeichnungen können kurz wie folgt beschrieben werden.
Figurenliste

1 veranschaulicht schematisch ein elektrifiziertes Fahrzeug.
2 veranschaulicht einen Batteriepack eines elektrifizierten Fahrzeugs.
3 ist eine Explosionsansicht eines elektrischen Moduls eines Batteriepacks. Das elektrische Modul ist vor Abschluss der Montage gezeigt.
4 ist eine zusammengebaute Ansicht des elektrischen Moduls aus 3. Das elektrische Modul wird nach Abschluss der Montage gezeigt.
5 veranschaulicht ein Sammelschienen-Schienenstück des elektrischen Moduls aus 3.
6 veranschaulicht ein anderes beispielhaftes elektrisches Modul.
7 veranschaulicht noch ein anderes beispielhaftes elektrisches Modul.
8 veranschaulicht schematisch ein Verfahren zum Zusammenbauen eines elektrischen Moduls.
9 veranschaulicht noch ein weiteres beispielhaftes elektrisches Modul.
10 veranschaulicht schematisch einen beispielhaften Schritt eines Verfahrens zum Zusammenbauen des elektrischen Moduls aus 9.
11 veranschaulicht noch ein weiteres beispielhaftes elektrisches Modul.
Die 12A, 12B und 12C veranschaulichen ein beispielhaftes Verfahren zum Zusammenbauen des elektrischen Moduls aus 11.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
Diese Offenbarung beschreibt elektrische Module detailliert, die integrierte Sammelschienenlokalisierungs- und -trennmerkmale beinhalten. Ein beispielhaftes elektrisches Modul kann ein erstes Gehäuse, ein zweites Gehäuse und ein Sammelschienen-Schienenstück beinhalten. Das erste Gehäuse, das zweite Gehäuse oder beide können ein oder mehrere Lokalisierungs- und Trennmerkmale beinhalten. Das Sammelschienen-Schienenstück kann durch die Trennmerkmale automatisch in mehrere einzelne Sammelschienen getrennt werden, während das erste und das zweite Gehäuse des elektrischen Moduls zusammen bewegt werden. Das elektrische Modul könnte in elektrifizierten Fahrzeugbatteriepacks oder verschiedenen anderen elektrifizierten Komponenten verwendet werden. Diese und andere Merkmale werden in den folgenden Absätzen dieser detaillierten Beschreibung ausführlicher erörtert.
1 veranschaulicht schematisch einen Antriebsstrang 10 eines elektrifizierten Fahrzeugs 12. In einer Ausführungsform ist der Antriebsstrang 10 ein Antriebsstrang eines Hybridelektrofahrzeugs (hybrid electric vehicle - HEV). Obwohl in einer Ausführungsform als HEV dargestellt, könnten sich die hier beschriebenen Konzepte jedoch auf andere elektrifizierte Fahrzeuge erstrecken, einschließlich unter anderem Plug-in-Hybridelektrofahrzeuge (plug-in hybrid electric vehicles - PHEVs), Batterieelektrofahrzeuge (battery electric vehicles - BEVs), Brennstoffzellenfahrzeuge usw.
In einer Ausführungsform ist der Antriebsstrang 10 ein Antriebsstrangsystem mit Leistungsverzweigung, das ein erstes und ein zweites Antriebssystem einsetzt. Das erste Antriebssystem beinhaltet eine Kombination aus einem Motor 14 und einem Generator 18 (d. h. einer ersten elektrischen Maschine). Das zweite Antriebssystem beinhaltet mindestens einen Elektromotor 22 (d. h. eine zweite elektrische Maschine), den Generator 18 und einen Batteriepack 24. In diesem Beispiel wird das zweite Antriebssystem als elektrisches Antriebssystem des Antriebsstrangs 10 betrachtet. Das erste und das zweite Antriebssystem sind jeweils dazu imstande, Drehmoment zum Antreiben eines oder mehrerer Sätze von Fahrzeugantriebsrädern 28 des elektrifizierten Fahrzeugs 12 zu erzeugen. Obwohl in 1 eine Konfiguration mit Leistungsverzweigung abgebildet ist, erstreckt sich diese Offenbarung auf jedes beliebige Hybrid- oder Elektrofahrzeug, einschließlich Vollhybrid-, Parallelhybrid-, Serienhybrid-, Mildhybrid- oder Mikrohybridfahrzeugen.
Der Motor 14, der eine Brennkraftmaschine sein kann, und der Generator 18 können durch eine Leistungsübertragungseinheit 30, wie etwa einen Planetenradsatz, miteinander verbunden sein. Selbstverständlich können andere Arten von Leistungsübertragungseinheiten, einschließlich anderer Zahnradsätze und Getriebe, verwendet werden, um den Motor 14 mit dem Generator 18 zu verbinden. In einer Ausführungsform ist die Leistungsübertragungseinheit 30 ein Planetenradsatz, der ein Hohlrad 32, ein Sonnenrad 34 und eine Trägerbaugruppe 36 beinhaltet.
Der Generator 18 kann von dem Motor 14 durch die Leistungsübertragungseinheit 30 angetrieben werden, um kinetische Energie in elektrische Energie umzuwandeln. Der Generator 18 kann alternativ als Elektromotor fungieren, um elektrische Energie in kinetische Energie umzuwandeln, wodurch Drehmoment an eine Welle 38 ausgegeben wird, die mit der Leistungsübertragungseinheit 30 verbunden ist. Da der Generator 18 mit dem Motor 14 wirkverbunden ist, kann die Drehzahl des Motors 14 durch den Generator 18 gesteuert werden.
Das Hohlrad 32 der Leistungsübertragungseinheit 30 kann mit einer Welle 40 verbunden sein, die über eine zweite Leistungsübertragungseinheit 44 mit Fahrzeugantriebsrädern 28 verbunden ist. Die zweite Kraftübertragungseinheit 44 kann einen Zahnradsatz beinhalten, der eine Vielzahl von Zahnrädern 46 aufweist. Andere Leistungsübertragungseinheiten können ebenfalls geeignet sein. Die Zahnräder 46 übertragen Drehmoment von dem Motor 14 auf ein Differential 48, um letztlich den Fahrzeugantriebsrädern 28 Traktion bereitzustellen. Das Differential 48 kann eine Vielzahl von Zahnrädern beinhalten, die die Übertragung von Drehmoment auf die Fahrzeugantriebsräder 28 ermöglichen. In einer Ausführungsform ist die zweite Leistungsübertragungseinheit 44 durch das Differential 48 mechanisch an eine Achse 50 gekoppelt, um Drehmoment auf die Fahrzeugantriebsräder 28 zu verteilen.
Der Elektromotor 22 kann ebenfalls dazu eingesetzt werden, die Fahrzeugantriebsräder 28 durch Ausgeben von Drehmoment an eine Welle 52 anzutreiben, die ebenfalls mit der zweiten Leistungsübertragungseinheit 44 verbunden ist. In einer Ausführungsform wirken der Elektromotor 22 und der Generator 18 als Teil eines Nutzbremssystems zusammen, bei dem sowohl der Elektromotor 22 als auch der Generator 18 als Elektromotoren zum Ausgeben von Drehmoment eingesetzt werden können. Zum Beispiel können der Elektromotor 22 und der Generator 18 jeweils elektrische Leistung an das Batteriepack 24 ausgeben.
Das Batteriepack 24 ist eine beispielhafte Batterie eines elektrifizierten Fahrzeugs. Bei dem Batteriepack 24 kann es sich um ein Hochspannungstraktionsbatteriepack handeln, das eine oder mehrere Batteriearrays 25 (d. h. Batteriebaugruppen oder Gruppierungen von Batteriezellen) beinhaltet, die dazu in der Lage sind, elektrische Leistung auszugeben, um den Elektromotor 22, den Generator 18 und/oder andere elektrische Verbraucher des elektrifizierten Fahrzeugs 12 zu betreiben, um Leistung bereitzustellen, um die Antriebsräder 28 anzutreiben. Andere Arten von Energiespeichervorrichtungen und/oder Ausgabevorrichtungen können ebenfalls verwendet werden, um das elektrifizierte Fahrzeug 12 mit elektrischer Leistung zu versorgen.
In einer Ausführungsform weist das elektrifizierte Fahrzeug 12 zwei grundlegende Betriebsmodi auf. Das elektrifizierte Fahrzeug 12 kann in einem Elektrofahrzeugmodus (electric vehicle mode - EV-Modus) betrieben werden, in dem der Elektromotor 22 zum Antrieb des Fahrzeugs verwendet wird (im Allgemeinen ohne Unterstützung von dem Motor 14), wodurch der Ladezustand des Batteriepacks 24 bei bestimmten Fahrmustern/- zyklen bis zur maximal zulässigen Entladerate entladen wird. Der EV-Modus ist ein Beispiel für einen Entladebetriebsmodus für das elektrifizierte Fahrzeug 12. Während des EV-Modus kann sich der Ladezustand des Batteriepacks 24 unter einigen Umständen erhöhen, zum Beispiel aufgrund eines Zeitraums von Nutzbremsung. Der Motor 14 ist in einem standardmäl igen EV-Modus im Allgemeinen abgeschaltet, könnte jedoch nach Bedarf auf Grundlage eines Fahrzeugsystemzustands oder nach Vorgabe des Fahrzeugführers betrieben werden.
Das elektrifizierte Fahrzeug 12 kann zusätzlich in einem Hybridmodus (HEV-Modus) betrieben werden, in dem sowohl der Motor 14 als auch der Elektromotor 22 zum Antrieb des Fahrzeugs verwendet werden. Der HEV-Modus ist ein Beispiel für einen Batterieladungserhaltungsbetriebsmodus für das elektrifizierte Fahrzeug 12. Während des HEV-Modus kann das elektrifizierte Fahrzeug 12 die Verwendung des Elektromotors 22 für den Antrieb reduzieren, um den Ladezustand des Batteriepacks 24 konstant oder ungefähr konstant zu halten, indem der Antrieb durch den Motor 14 gesteigert wird. Das elektrifizierte Fahrzeug 12 kann innerhalb des Umfangs dieser Offenbarung zusätzlich zum EV- und zum HEV-Modus in anderen Betriebsmodi betrieben werden.
2 veranschaulicht schematisch Abschnitte eines Batteriepacks 24, der innerhalb eines elektrifizierten Fahrzeugs, wie etwa das elektrifizierte Fahrzeug 12 aus 1, eingesetzt werden kann. Das Batteriepaket 24 ist ein Beispiel einer elektrifizierten Komponente, die von den Lehren dieser Offenbarung profitieren könnte. Diese Offenbarung ist jedoch nicht auf Batteriepacks beschränkt, und die Lehren dieser Offenbarung könnten sich auf verschiedene elektrifizierte Komponenten erstrecken, die zum Verteilen von Leistung ausgelegt sind.
Der Batteriepack 24 kann eine Vielzahl von Batteriezellen 56 aufnehmen, die Energie zum Versorgen unterschiedlicher elektrischer Verbraucher des elektrifizierten Fahrzeugs 12 mit Leistung speichern. Der Batteriepack 24 könnte eine beliebige Anzahl von Batteriezellen 56 innerhalb des Umfangs dieser Offenbarung einsetzen. Somit ist diese Offenbarung nicht auf genaue die Konfiguration beschränkt, die in 2 gezeigt ist.
Die Batteriezellen 56 können nebeneinander entlang einer oder mehrerer Stapellängsachsen gestapelt sein, um Gruppierungen von Batteriezellen 56 zu bilden, die manchmal als „Zellenstapel“ oder „Zellenarrays“ bezeichnet sind. In einer Ausführungsform sind die Batteriezellen 56 prismatische Lithium-Ionen-Zellen. Allerdings könnten Batteriezellen mit anderen Geometrien (zylindrisch, Pouch usw.), anderen Chemikalien (Nickel-Metallhydrid, Blei-Säure usw.) oder beidem alternativ dazu innerhalb des Schutzumfangs dieser Offenbarung verwendet werden.
Die Batteriezellen 56 jeder Gruppierung können zusammen mit beliebigen Stützstrukturen (z. B. Array-Rahmen, Abstandshaltern, Schienen, Wänden, Platten, Bindungen usw.) zusammenfassend als Batteriearray 25 bezeichnet werden. Der in 2 abgebildete Batteriepack 24 beinhaltet zwei seitlich benachbarte Batteriearrays 25; der Batteriepack 24 könnte jedoch eine größere oder kleinere Anzahl von Batteriearrays beinhalten und dennoch in den Umfang dieser Offenbarung fallen. Nochmals, diese Offenbarung ist nicht auf die in 2 gezeigte konkrete Konfiguration beschränkt.
In einer Gehäusebaugruppe 58 ist jedes Batteriearray 25 des Batteriepacks 24 aufgenommen. Die Gehäusebaugruppe 58 kann ein abgedichtetes Gehäuse sein, das eine Ablage 60 und eine Abdeckung 62 beinhaltet (gestrichelt dargestellt, um den inneren Inhalt des Batteriepacks 24 besser zu veranschaulichen). Die Gehäusebaugruppe 58 kann innerhalb des Umfangs dieser Offenbarung eine beliebige Größe, Form und Konfiguration beinhalten.
Ein oder mehrere elektrische Module 64 können auch in der Gehäusebaugruppe 58 des Batteriepacks 24 aufgenommen sein. Das oder die elektrischen Module 64 könnten Teil eines Leistungsverteilungssystems des Batteriepacks 24 sein. In einer Ausführungsform ist/sind das/die elektrische(n) Modul(e) 64 benachbart zu den Batteriearrays 25 positioniert und könnten an einer oder mehreren Wänden der Gehäusebaugruppe 58 montiert sein. Die in 2 gezeigte spezifische Anordnung des elektrischen Moduls 64 und der Batteriearrays 25 ist nur ein nicht einschränkendes Beispiel dafür, wie die verschiedenen Komponenten des Batteriepacks 24 angeordnet sein könnten, und soll diese Offenbarung nicht einschränken.
In einer Ausführungsform ist das elektrische Modul 64 ein Hochspannungs-(high voltage - HV-)Anschlusskasten des Batteriepacks 24. In einer weiteren Ausführungsform ist das elektrische Modul 64 ein Niederspannungs-(low voltage - LV-)Anschlusskasten des Batteriepacks 24. In noch einer weiteren Ausführungsform ist das elektrische Modul 64 als ein elektrisches Leitungszentrum (bussed electrical center - BEC) des Batteriepacks 24 konfiguriert. Das elektrische Modul 64 könnte eine Leistungsverteilungseinheit einer beliebigen elektrifizierten Komponente sein.
Die 3 und 4 veranschaulichen ein beispielhaftes elektrisches Modul 64. Das elektrische Modul 64 ist vor dem Zusammenbau in 3 gezeigt und ist nach dem Zusammenbau in 4 gezeigt. Das elektrische Modul 64 kann ein erstes (oder unteres) Gehäuse 66, ein zweites (oder oberes) Gehäuse 68 und ein Sammelschienen-Schienenstück 70 beinhalten. Jede dieser Komponenten ist nachstehend ausführlicher beschrieben.
Das erste Gehäuse 66 und das zweite Gehäuse 68 können Kunststoffgehäusekomponenten sein, die dazu konfiguriert sind, Montageflächen zum Montieren der verschiedenen Komponenten des elektrischen Moduls 64 bereitzustellen. Zusätzlich können das erste Gehäuse 66, das zweite Gehäuse 68 oder beide verschiedene Lokalisierungs- und Trennmerkmale zum Lokalisieren und Trennen einzelner Sammelschienen 72 des Sammelschienen-Schienenstücks 70 innerhalb des elektrischen Moduls 64 beinhalten.
In der in den 3-4 abgebildeten Ausführungsform beinhaltet das erste Gehäuse 66 zum Beispiel einen oder mehrere Positionierungsvorsprünge 74 zum Positionieren des Sammelschienen-Schienenstücks 70 innerhalb des elektrischen Moduls 64 und einen oder mehrere Trennstifte 76 zum Trennen der einzelnen Sammelschienen 72 des Sammelschienen-Schienenstücks 70, wenn das erste und das zweite Gehäuse 66, 68 zusammen bewegt (z. B. gedrückt) werden. Die Positionierungsvorsprünge 74 und die Trennstifte 76 können von einer Außenfläche 78 des ersten Gehäuses 66 in eine Richtung zu dem zweiten Gehäuse 68 hervorstehen.
Während des Zusammenbaus können die Lokalisierungsvorsprünge 74 durch Öffnungen 80 (siehe 3 und 5) des Sammelschienen-Schienenstücks 70 aufgenommen werden, um das Sammelschienen-Schienenstück 70 in dem elektrischen Modul 64 richtig zu lokalisieren. Die Positionierungsvorsprünge 74 können zusätzlich in Öffnungen 82 aufgenommen sein, die in dem zweiten Gehäuse 68 ausgebildet sind, um dabei zu helfen, das erste und das zweite Gehäuse 66, 68 aneinander zu halten. Obwohl dies nicht gezeigt ist, könnten das erste und das zweite Gehäuse 66, 68 Merkmale beinhalten, die es ermöglichen, dass das erste Gehäuse 66 und das zweite Gehäuse 68 aneinander lokalisiert, aufgeschnappt oder geklemmt werden.
Jeder Trennstift 76 kann eine Messerkante 84 beinhalten. Wie nachstehend ausführlicher erörtert wird, sind die Messerkanten 84 dazu ausgelegt, die Vielzahl von einzelnen Stromschienen 72 während des Zusammenbaus des elektrischen Moduls 64 zu trennen (z. B. durch Abscheren). Sobald das erste Gehäuse 66 und das zweite Gehäuse 68 zusammen bewegt worden sind, können die Trennstifte 76 zumindest teilweise in einer Vertiefung 65 untergebracht werden, die in dem zweiten Gehäuse 68 ausgebildet ist.
In einer Ausführungsform stehen die Positionierungsvorsprünge 74 um einen ersten Abstand D1 von der Außenfläche 78 des ersten Gehäuses hervor, und die Trennstifte 76 stehen um einen zweiten Abstand D2 von der Außenfläche 78 vor (siehe 3). Der zweite Abstand D2 kann ein kleinerer Abstand als der erste Abstand D1 sein. Diese Konfiguration ermöglicht, dass das Sammelschienen-Schienenstück 70 in Bezug auf das erste Gehäuse 66 richtig positioniert ist, bevor die Trennstifte 76 die richtige Ausrichtung stören.
Unter Bezugnahme auf die 3 und 5 kann das Sammelschienen-Schienenstück 70 die Vielzahl von einzelnen Sammelschienen 72 und eine Vielzahl von Trägern 86 beinhalten, die die Vielzahl von einzelnen Sammelschienen 72 verbinden. Vor dem Zusammenbau des elektrischen Moduls 64 verbinden die Träger 86 die einzelnen Sammelschienen 72 zu einer einzigen Einheit. Die Gesamtzahl der Sammelschienen 72 und Träger 86, aus denen das Sammelschienen-Schienenstück 70 besteht, ist von der Ausgestaltung abhängig und soll diese Offenbarung daher nicht einschränken.
In einer Ausführungsform beinhaltet das zweite Gehäuse 68 eine Höhe H1. Die Höhe H1 kann größer als eine Länge der Träger 86 sein, um zu verhindern, dass abgetrennte Abschnitte der Träger 86 aus dem zweiten Gehäuse 68 hervorstehen.
Die kartesischen XY-Koordinaten jeder der einzelnen Sammelschienen 72 können dazu ausgestaltet sein, mit der kartesischen XY-Position übereinzustimmen, an der die einzelnen Sammelschienen 72 relativ zu dem ersten und dem zweiten Gehäuse 66, 68 positioniert werden. Außerdem können die kartesischen XY-Koordinaten der Öffnungen 80 jeder der einzelnen Sammelschienen 72 dazu ausgelegt sein, dass sie mit der kartesischen XY-Position der Lokalisierungsvorsprünge 74 übereinstimmen.
In einer Ausführungsform ist das Sammelschienen-Schienenstück 70 eine geprägte Komponente, die als einzelne Einheit innerhalb des elektrischen Moduls 64 positioniert sein kann, anstatt die Platzierung jeder Sammelschiene 72 einzeln zu erfordern. Das Sammelschienen-Schienenstück 70 kann daher den mit dem Zusammenbau des elektrischen Moduls 64 verbundenen Montageaufwand verringern.
Die einzelnen Sammelschienen 72 des Sammelschienen-Schienenstücks 70 können relativ dünne Metallstreifen sein, die zum Leiten von Leistung konfiguriert sind. Beispielhafte Sammelschienenmaterialien beinhalten Kupfer, Messing oder Aluminium, obwohl auch andere leitende Materialien geeignet sein können. In einer Ausführungsform sind die einzelnen Sammelschienen 72 Hochstrom-Sammelschienen mit relativ hohen Stromstärken. Die Träger 86 des Sammelschienen-Schienenstücks 70 können aus den gleichen Materialien wie die einzelnen Sammelschienen 72 hergestellt sein.
Obwohl eine bestimmte Sammelschienenlokalisierungs- und -trennungskonfiguration vorstehend beschrieben ist, werden andere Konfigurationen im Umfang dieser Offenbarung ebenfalls berücksichtigt. Zum Beispiel sind in einer anderen Ausführungsform die Lokalisierungsvorsprünge 74 und die Trennstifte 76 des elektrischen Moduls 64 Teil des zweiten Gehäuses 68 (siehe z. B. 6). In noch einer anderen Ausführungsform beinhaltet das erste Gehäuse 66 einen oder mehrere Trennstifte 76 und das zweite Gehäuse 68 beinhaltet einen oder mehrere Lokalisierungsvorsprünge 74 (siehe z. B. 7). Die Gesamtzahlen, Positionen und Konfigurationen der Lokalisierungsvorsprünge 74 und Trennstifte 76, die in dem elektrischen Modul 64 vorgesehen sind, sollen diese Offenbarung nicht einschränken.
8 zeigt unter fortgesetzter Bezugnahme auf die 3-5 schematisch ein beispielhaftes Verfahren 88 zum Zusammenbauen des elektrischen Moduls 64. Zunächst kann bei Block 90 das Sammelschienen-Schienenstück 70 als eine einzelne Einheit geprägt werden, die die Vielzahl von einzelnen Sammelschienen 72 beinhaltet, die durch die Träger 86 verbunden sind.
Als nächstes kann bei Block 91 das Sammelschienen-Schienenstück 70 auf dem ersten Gehäuse 66 platziert werden. Der Sammelschienen-Schienenstück 70 kann richtig positioniert sein, indem das Sammelschienen-Schienenstück 70 derart ausgerichtet ist, dass sich die in den einzelnen Sammelschienen 72 ausgebildeten Öffnungen 80 mit den Positionierungsvorsprüngen 74 ausrichten. Das Sammelschienen-Schienenstück 70 kann dann weiter zu dem ersten Gehäuse 66 bewegt werden, bis die Lokalisierungsvorsprünge 74 durch die Öffnungen 80 aufgenommen sind und die Trennstifte 76 mit den Trägern 86 des Sammelschienen-Schienenstücks 70 in Kontakt kommen.
Das erste Gehäuse 66 und das zweite Gehäuse 68 können bei Block 92 zusammen bewegt (z. B. zusammengedrückt) werden. Während des Blocks 92 kann das erste Gehäuse 66 zu dem zweiten Gehäuse 68 bewegt werden, das zweite Gehäuse 68 kann zu dem ersten Gehäuse 66 bewegt werden, oder sowohl das erste Gehäuse 66 als auch das zweite Gehäuse 68 können zueinander hin bewegt werden. Die Positionierungsvorsprünge 74 können in den Öffnungen 82 des zweiten Gehäuses 68 aufgenommen sein, wenn das erste Gehäuse 66 und das zweite Gehäuse 68 zusammen bewegt werden.
Wenn das erste Gehäuse 66 und das zweite Gehäuse 68 zusammen bewegt werden, werden die Trennstifte 76 in weiteren Kontakt mit den Trägern 86 des Sammelschienen-Schienenstücks 70 gebracht. In diesem Fall können die Messerkanten 84 der Trennstifte 76 die Träger 86 durchtrennen (z.B. abscheren), wodurch die einzelnen Sammelschienen 72 des Sammelschienen-Schienenstücks 70 voneinander getrennt werden (siehe Block 94). Das Verfahren 88 kann anschliel end bei Block 96 enden.
Wie am besten in 4 gezeigt, sind die Trennstifte 76 dazu konfiguriert, einen Zwischenraum 99 zwischen den abgetrennten Teilen 98 jedes Trägers 86 zu erzeugen. In Gegenwart von Feuchtigkeit und Schmutz (z. B. Staub) kann die möglicherweise vorhandene Hochspannungsdifferenz zwischen zwei Sammelschienen 72 dazu führen, dass sich ein unerwünschter leitender Pfad zwischen den Sammelschienen 72 bildet. Dieses Phänomen kann als „Kriechen“ bezeichnet werden und zu einem unerwünschten Isolationsverlust zwischen den beiden Sammelschienen 72 führen. Der Zwischenraum 99 kann groß genug sein, um dieses Kriechen zwischen den leitenden Flächen der abgetrennten Abschnitte 98 jedes Trägers 86 zu verhindern. In einer Ausführungsform liegt der Spalt 99 zwischen ungefähr 8 mm (0,315 Zoll) und ungefähr 10 mm (0,394 Zoll).
9 veranschaulicht ein anderes beispielhaftes elektrisches Modul 164. Das elektrische Modul 164 ist ähnlich wie die vorstehend erörterten und in den 3-7 abgebildeten elektrischen Module 64 und beinhaltet ein erstes Gehäuse 166, ein zweites Gehäuse 168 und eine Sammelschienen-Schienenstück 170. In dieser Ausführungsform kann das elektrische Modul 164 jedoch mehrere Trennstifte 176A, 176B zum Abscheren jedes Trägers 186 des Sammelschienen-Schienenstücks 170 beinhalten, wodurch die einzelnen Sammelschienen 172 des Sammelschienen-Schienenstücks 170 getrennt werden. Die in 9 gezeigte Mehrfachtrennstiftanordnung kann zum Beispiel geeignet sein, wenn die Träger 186 des Sammelschienen-Schienenstücks 170 eine relativ große Länge beinhalten.
Das elektrische Modul 164 aus 9 kann auf die in 8 gezeigte Weise zusammengebaut werden. Es kann jedoch ein zusätzlicher Schritt erforderlich sein, um sicherzustellen, dass die Träger 186 während des Zusammenbauverfahrens vollständig abgeschert werden. Zum Beispiel kann, wie in 10 gezeigt, das Zusammenbauverfahren zusätzlich das Einführen eines Dorns 175 durch Öffnungen 185 des ersten Gehäuses 166 und des zweiten Gehäuses 168 beinhalten, um sicherzustellen, dass die Träger 186 vollständig abgetrennt sind. In einer Ausführungsform wird der Dorn 175 als Teil eines Drückvorgangs bewegt, der auftritt, nachdem das erste Gehäuse 166 und das zweite Gehäuse 168 in Eingriff miteinander gebracht wurden.
11 veranschaulicht ein anderes beispielhaftes elektrisches Modul 264. Das elektrische Modul 264 ist ähnlich wie die vorstehend erörterten elektrischen Module und kann ein erstes Gehäuse 266, ein zweites Gehäuse 268 und ein Sammelschienen-Schienenstück 270 beinhalten. In dieser Ausführungsform kann das elektrische Modul 264 jedoch mehrere Trennstifte 276A, 276B und 276C zum Abscheren jedes Trägers 286 des Sammelschienen-Schienenstücks 270 beinhalten, wodurch die einzelnen Sammelschienen 272 des Sammelschienen-Schienenstücks 270 getrennt werden. Die Gesamtzahl der Trennstifte des elektrischen Moduls 264 soll diese Offenbarung nicht einschränken. Die in 11 gezeigte Mehrfachtrennstiftanordnung kann zum Beispiel geeignet sein, wenn die Anzahl der Träger 286 zu groß ist, um durch Zusammensetzen des ersten und des zweiten Gehäuses 266, 268 in einer einzigen Bewegung abgeschert zu werden.
Jeder Trennstift 276A, 276B und 276C kann eine Messerkante 284 beinhalten. Die Messerkanten 284 sind dazu konfiguriert, die Vielzahl von einzelnen Sammelschienen 272 während des Zusammenbaus des elektrischen Moduls 264 zu trennen (z. B. durch Abscheren). Sobald das erste Gehäuse 266 und das zweite Gehäuse 268 zusammen bewegt worden sind, können die Trennstifte 276A, 276B und 276C zumindest teilweise in entsprechenden Vertiefungen 265A, 265B und 265C des zweiten Gehäuses 268 untergebracht werden. Die Vertiefungen 265A, 265B und 265C können dazu dimensioniert sein, die Trennstifte 276A, 276B bzw. 276C unterzubringen.
In einer Ausführungsform steht der Trennstift 276A um einen ersten Abstand D1 von einer Außenfläche 278 des ersten Gehäuses 266 hervor, der Trennstift 276B steht um einen zweiten Abstand D2 von der Außenfläche 278 hervor und der Trennstift 276C steht um einen dritten Abstand D3 von der Außenfläche 278 hervor. Der erste Abstand D1 kann größer sein als der zweite Abstand D2 und der zweite Abstand D2 kann größer sein als der dritte Abstand D3. Diese Konfiguration ermöglicht, dass jeder der Trennstifte 276A, 276B und 276C zu einer unterschiedlichen Zeit mit dem Sammelschienen-Schienenstück 270 zusammenwirkt, wodurch die Träger 286 nacheinander oder einzeln abgeschert werden.
Das elektrische Modul 264 aus 11 kann auf die in den 12A-12C gezeigte Weise zusammengebaut sein. Die 12A-12C veranschaulichen schematisch drei aufeinanderfolgende Schritte eines beispielhaften Verfahrens zum Zusammenbauen des elektrischen Moduls 264. Wie in 12A gezeigt, kann der Trennstift 276A einen ersten Träger 286A abtrennen, während das erste Gehäuse 266 und das zweite Gehäuse 268 zusammen bewegt werden. Danach, wie in 12B gezeigt, kann der Trennstift 276B einen zweiten Träger 286B abtrennen, während das zweite Gehäuse 266 und das erste Gehäuse 268 zusammen weiter bewegt werden. Danach, wie in 12C gezeigt, kann der Trennstift 276C einen dritten Träger 286C abtrennen, während das zweite Gehäuse 266 und das erste Gehäuse 268 zusammen noch weiter bewegt werden.
Die beispielhaften elektrischen Module dieser Offenbarung ermöglichen die Platzierung mehrerer Sammelschienen innerhalb des Moduls in einem einzigen Schritt. Spezielle Sammelschienentrennstationen können daher von der Fertigungsanlage entfernt werden. Daher kann ein erheblicher Teil des Zusammenbauprozesses entweder entfernt oder in einem einzigen Herstellungsschritt kombiniert werden, indem die Sammelschienenlokalisierungs- und - trennmerkmale dieser Offenbarung verwendet werden.
Obwohl die unterschiedlichen nicht einschränkenden Ausführungsformen der Veranschaulichung nach konkrete Komponenten oder Schritte aufweisen, sind die Ausführungsformen dieser Offenbarung nicht auf diese bestimmten Kombinationen beschränkt. Es ist möglich, einige der Komponenten oder Merkmale aus einer beliebigen der nicht einschränkenden Ausführungsformen in Kombination mit Merkmalen oder Komponenten aus einer beliebigen der anderen nicht einschränkenden Ausführungsformen zu verwenden.
Es versteht sich, dass gleiche Bezugszeichen in den mehreren Zeichnungen entsprechende oder ähnliche Elemente kennzeichnen. Es versteht sich, dass in diesen beispielhaften Ausführungsformen zwar eine bestimmte Anordnung von Komponenten offenbart und veranschaulicht ist, jedoch andere Anordnungen ebenfalls von den Lehren dieser Offenbarung profitieren könnten.
Die vorstehende Beschreibung ist als veranschaulichend und nicht in irgendeinem einschränkenden Sinne auszulegen. Der Durchschnittsfachmann würde verstehen, dass bestimmte Modifikationen in den Umfang dieser Offenbarung fallen könnten. Aus diesen Gründen sollten die folgenden Ansprüche genau gelesen werden, um den wahren Umfang und Inhalt der dieser Offenbarung zu bestimmen.

Claims

Elektrisches Fahrzeugmodul, das Folgendes umfasst: ein erstes Gehäuse; ein zweites Gehäuse; und ein Sammelschienen-Schienenstück zwischen dem ersten und dem zweiten Gehäuse, wobei das erste Gehäuse oder das zweite Gehäuse einen Trennstift beinhaltet, der zum Trennen von Abschnitten des Sammelschienen-Schienenstücks konfiguriert ist, wenn das erste und das zweite Gehäuse zusammen bewegt werden.
Elektrisches Fahrzeugmodul nach Anspruch 1, wobei das elektrische Fahrzeugmodul ein Anschlusskasten eines elektrifizierten Fahrzeugbatteriepacks ist.
Elektrisches Fahrzeugmodul nach Anspruch 1 oder 2, wobei das erste Gehäuse und das zweite Gehäuse Kunststoffkomponenten sind und das Sammelschienen-Schienenstück eine metallische Komponente ist.
Elektrisches Fahrzeugmodul nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Trennstift eine Messerkante beinhaltet und wahlweise wobei der Trennstift von einer Außenfläche des ersten Gehäuses oder des zweiten Gehäuses hervorsteht.
Elektrisches Fahrzeugmodul nach einem der vorhergehenden Ansprüche, das einen Lokalisierungsvorsprung umfasst, der entweder aus dem ersten Gehäuse oder dem zweiten Gehäuse hervorsteht und sich in eine Öffnung erstreckt, die in dem anderen des ersten Gehäuses oder des zweiten Gehäuses ausgebildet ist, und wahlweise wobei sich der Lokalisierungsvorsprung durch eine Öffnung des Sammelschienen-Schienenstücks erstreckt.
Elektrisches Fahrzeugmodul nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Trennstift dazu konfiguriert ist, einen Träger zu scheren, der eine erste Sammelschiene und eine zweite Sammelschiene des Sammelschienen-Schienenstücks verbindet, und wahlweise wobei vor dem Bewegen des ersten Gehäuses und des zweiten Gehäuses zusammen, die erste Sammelschiene und die zweite Sammelschiene durch den Träger verbunden sind, und nach dem Bewegen des ersten Gehäuses und des zweiten Gehäuses zusammen, die erste Sammelschiene und die zweite Sammelschiene nicht durch den Träger verbunden sind.
Elektrisches Fahrzeugmodul nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das erste Gehäuse ein unteres Gehäuse und das zweite Gehäuse ein oberes Gehäuse ist und der Trennstift Teil des unteren Gehäuses ist, oder alternativ das erste Gehäuse ein unteres Gehäuse ist und das zweite Gehäuse ein oberes Gehäuse ist, und der Trennstift Teil des oberen Gehäuses ist.
Elektrisches Fahrzeugmodul nach einem der vorhergehenden Ansprüche, das einen zweiten Trennstift benachbart zu dem Trennstift umfasst und der dazu konfiguriert ist, die Abschnitte des Sammelschienen-Schienenstücks zu trennen.
Elektrisches Fahrzeugmodul nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei mindestens ein Abschnitt des Trennstifts innerhalb einer Vertiefung des ersten Gehäuses oder des zweiten Gehäuses untergebracht ist.
Elektrisches Fahrzeugmodul nach einem der vorhergehenden Ansprüche, das einen Lokalisierungsvorsprung, der sich um einen ersten Abstand von einer Außenfläche des ersten Gehäuses erstreckt, und den Trennstift umfasst, der sich um einen zweiten Abstand von der Außenfläche erstreckt, wobei der zweite Abstand ein kleinerer Abstand ist als der erste Abstand.
Elektrisches Fahrzeugmodul nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Sammelschienen-Schienenstück eine Vielzahl von einzelnen Sammelschienen und eine Vielzahl von Trägern beinhaltet, die die Vielzahl von einzelnen Sammelschienen verbinden.
Verfahren, das Folgendes umfasst: Positionieren eines Sammelschienen-Schienenstücks relativ zu einem ersten Gehäuse eines elektrischen Moduls; Bewegen des ersten Gehäuses und eines zweiten Gehäuses des elektrischen Moduls zusammen, um das elektrische Modul zusammenzubauen; und wenn das erste und das zweite Gehäuse zusammen bewegt sind, Trennen einer Vielzahl von einzelnen Sammelschienen des Sammelschienen-Schienenstücks voneinander.
Verfahren nach Anspruch 12, wobei das Positionieren des Sammelschienen-Schienenstücks Folgendes beinhaltet: Aufnehmen eines Lokalisierungsvorsprungs des ersten Gehäuses innerhalb einer Öffnung des Sammelschienen-Schienenstücks.
Verfahren nach Anspruch 12 oder 13, wobei das Trennen der Vielzahl von einzelnen Sammelschienen des Sammelschienen-Schienenstücks Folgendes umfasst: Abscheren eines Trägers, der sich zwischen einer ersten Sammelschiene und einer zweiten Sammelschiene der Vielzahl von einzelnen Sammelschienen erstreckt, mit einem Trennstift des ersten Gehäuses, und gegebenenfalls wobei vor dem Bewegen die einzelnen Sammelschienen durch Träger des Sammelschienen-Schienenstücks verbunden sind und nach dem Bewegen die einzelnen Sammelschienen nicht durch die Träger verbunden sind.
Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 14, das Folgendes umfasst: Einführen eines Dorns durch Öffnungen des ersten Gehäuses und des zweiten Gehäuses, um die Vielzahl von einzelnen Stromschienen vollständig zu trennen.