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Die Erfindung betrifft ein modulares Gehäuse zur Aufnahme einer Leistungselektronik und mindestens einer weiteren elektrischen Komponente einer elektrischen Antriebseinheit, welche eine durch die Leistungselektronik angesteuerte elektrische Maschine zur Erzeugung eines Antriebsmoments umfasst.
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Die Erfindung betrifft eine elektrische Antriebseinheit, die ein erfindungsgemäßes modulares Gehäuse aufweist.
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Die Erfindung betrifft auch ein Fahrzeug, das mindestens ein erfindungsgemäßes modulares Gehäuse aufweist und/oder das mindestens eine erfindungsgemäße elektrische Antriebseinheit aufweist.
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Stand der Technik
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Eine elektrische Antriebseinheit umfasst üblicherweise eine elektrische Maschine zur Erzeugung eines Antriebsmoments und eine Leistungselektronik zur Ansteuerung der elektrischen Maschine.
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Die elektrische Antriebseinheit kann aber auch zusätzliche Elemente, wie beispielsweise Zwischenwelle oder Parksperre, umfassen.
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Elektrische Anbindung zwischen der elektrischen Antriebseinheit und einer Traktionsbatterie eines Fahrzeugs, welche die notwendige Hochvolt-Gleichspannung bereitstellt, erfolgt über zwei Kabel, welche mit der Leistungselektronik verbunden werden. Dabei kann die Verbindung des Kabels an die Leistungselektronik auf verschiedene Arten erfolgen, wie beispielsweise durch Kabelschuhe, welche verschraubt werden, durch Stecker oder durch Verschweißen.
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Bei heutigen Elektrofahrzeugen werden Komponenten, wie z.B. elektrische Maschine, Leistungselektronik, Hochvolt-Ladegerät für eine Batterie, wie beispielsweise eine Traktionsbatterie, Gleichspannungswandler, der auch als DC/DC-Wandler bezeichnet wird, und Getriebe, in einer Einheit zusammengefügt. Dies erfolgt in der Regel an der Vorderachse des Elektrofahrzeugs, da die Antriebseinheit hier in Höhenrichtung erweitert werden kann und dabei das Kofferraumvolumen nicht beeinträchtigt.
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Die Komponenten werden dabei an ihren Gehäusen miteinander verschraubt, wobei zusätzliche Strukturteile wie Trägereinheiten und Bleche für die Verbindung verwendet werden. Die elektrische Verbindung zwischen den Komponenten erfolgt über Stromschienen oder Kabel, welche durch die jeweiligen Gehäuse der einzelnen Komponenten hindurch geführt werden.
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Wird bei einer Komponente eine Kühlung verwendet, so wird die Komponente separat an den Kühlkreislauf des Elektrofahrzeugs angeschlossen, in der Regel über Schläuche. Dies kann seriell oder parallel erfolgen.
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Oft werden auch einige Komponenten, wie z.B. Hochvolt-Ladegerät und DC/DC-Wandler, miteinander in einem Gehäuse kombiniert. Diese kombinierte Einheit wird dann analog zu den Einzelkomponenten mit den restlichen Komponenten versch rau bt.
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Das Dokument
DE 10 2011 016 624 B4 beschreibt eine Anordnung eines Fahrzeug-Elektroantriebs, die einen Elektromotor, ein Getriebe, eine Leistungselektronik zum Antrieb des Elektromotors, einen DC/DC-Wandler und ein Ladegerät umfasst.
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Das Dokument
DE 10 2013 013 020 A1 offenbart ein Antriebssystem, das ein Getriebe, einen mit dem Getriebe gekoppelten Elektromotor und einen Wechselrichter umfasst.
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Das Dokument
DE 10 2007 024 567 A1 beschreibt ein Hochvolt-Bordnetzarchitektur für ein Brennstoffzellen-Fahrzeug.
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Offenbarung der Erfindung
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Es wird ein modulares Gehäuse zur Aufnahme einer Leistungselektronik und mindestens eine weitere elektrische Komponente einer elektrischen Antriebseinheit vorgeschlagen.
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Die elektrische Antriebseinheit umfasst ferner eine durch die Leistungselektronik angesteuerte elektrische Maschine zur Erzeugung eines Antriebsmoments. Die elektrische Maschine weist dabei eine erste und eine zweite Stirnfläche, die einander gegenüberliegen und senkrecht zu einer axialen Richtung der elektrischen Maschine stehen, und eine die elektrische Maschine umschließende, sich in der axialen Richtung erstreckende Mantelfläche auf.
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Die elektrische Antriebseinheit kann weiterhin ein mit der elektrischen Maschine gekoppeltes Getriebe zur Übertragung des Antriebsmoments aufweisen. Das Getriebe kann dabei auf einer der beiden Stirnflächen an der elektrischen Maschine angeordnet sein.
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Die mindestens eine weitere elektrische Komponente kann dabei als ein Gleichspannungswandler, der auch als DC/DC-Wandler bezeichnet wird, ausgebildet sein. Die mindestens eine weitere elektrische Komponente kann aber auch als ein Ladegerät, bevorzugt ein Hochvolt-Ladegerät, für eine Traktionsbatterie eines Elektrofahrzeugs oder als ein Steuergerät, wie z.B. ein Getriebesteuergerät oder eine Fahrzeugsteuereinheit (VCU, engl.: Vehicle Control Unit) ausgebildet sein.
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Erfindungsgemäß weist das modulare Gehäuse ein Grundgehäuseteil zur Aufnahme der Leistungselektronik, mindestens ein Aufsatzteil, das auf dem Grundgehäuse aufgesetzt ist, zur Aufnahme der mindestens einen weiteren elektrischen Komponente und mindestens ein Deckelteil zum Verschließen des modularen Gehäuse auf.
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Dabei können das Grundgehäuseteil und das mindestens eine Aufsatzteil gleiche oder unterschiedliche Abmessungen aufweisen.
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Vorzugsweise sind das Grundgehäuseteil und das mindestens eine Aufsatzteil mittels eines stoff-, kraft- oder formschlüssigen Fügens miteinander verbunden. Beispielsweise können das Grundgehäuseteil und das mindestens eine Aufsatzteil durch Schrauben, Nieten, Klemmen, Kleben oder Schweißen miteinander verbunden sein.
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Sind mehrere weitere elektrische Komponenten in dem modularen Gehäuse angeordnet, können das modulare Gehäuse mehrere Aufsatzteile aufweisen, die jeweils einer weiteren elektrischen Komponente zugeordnet ist.
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Weist das modulare Gehäuse mehrere Aufsatzteile auf, so können die mehreren Aussatzteile unterschiedliche Abmessungen aufweisen.
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Das mindestens eine Deckelteil kann ebenfalls mittels eines stoff-, kraft- oder formschlüssigen Fügens mit dem mindestens einen Aussatzteil bzw. dem Grundgehäuseteil verbunden sein. Das mindestens eine Deckelteil kann beispielsweise durch Schweißen oder Kleben mit dem mindestens einen Aussatzteil verbunden sein.
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Das Grundgehäuseteil, das mindestens eine Aufsatzteil und das mindestens eine Deckelteil können dabei über Dichtungen zueinander abgedichtete werden.
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Bevorzugt weist das mindestens eine Deckelteil mindestens eine Ausprägung auf, um mehr Bauraum im modularen Gehäuse zur Verfügung zu stellen. Somit lassen sich je nach Anwendungsfall auch optionale Komponenten und Module integrieren.
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Vorzugsweise ist das mindestens eine Ausprägung des mindestens einen Deckelteils quaderförmig, kegelstumpfförmig, pyramidenstumpfförmig oder wölbungsförmig ausgebildet. Es ist auch denkbar, dass das mindestens eine Deckelteil vollständig wölbungsförmig ausgebildet ist.
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Vorzugsweise ist ein gemeinsames Temperierungssystem zur Temperierung der Komponenten, nämlich der Leistungselektronik und der mindestens einen weiteren elektrischen Komponente, im modularen Gehäuse vorgesehen. Es ist aber auch denkbar, dass die Komponenten, die im modularen Gehäuse angeordnet sind, jeweils ein separates Temperierungssystem aufweisen. Denkbar ist auch, dass einige Komponenten durch ein erstes Temperierungssystem gemeinsam temperiert werden, während die restlichen Komponenten durch ein zweites Temperierungssystem gemeinsam temperiert werden. Dabei sind mehr als zwei Temperierungssysteme auch möglich. Verbindungen der Temperierungssysteme der im modularen Gehäuse angeordneten Komponenten befinden sich dabei innerhalb des modularen Gehäuses.
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Es wird auch eine elektrische Antriebseinheit vorgeschlagen. Dabei umfasst die elektrische Antriebseinheit eine elektrische Maschine zur Erzeugung eines Antriebsmoments, ein mit der elektrischen Maschine gekoppeltes Getriebe zur Übertragung des Antriebsmoments, eine Leistungselektronik zur Ansteuerung der elektrischen Maschine, mindestens eine weitere elektrische Komponente, und ein erfindungsgemäßes modulares Gehäuse zur Aufnahme der Leistungselektronik und der mindestens einen weiteren elektrischen Komponente.
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Die elektrische Maschine weist dabei eine erste und eine zweite Stirnfläche, die einander gegenüberliegen und senkrecht zu einer axialen Richtung der elektrischen Maschine stehen, und eine die elektrische Maschine umschließende, sich in einer axialen Richtung erstreckende Mantelfläche auf. Das Getriebe kann dabei auf einer der beiden Stirnflächen an der elektrischen Maschine angeordnet sein.
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Die elektrische Maschine kann gängig ausgeführt werden und umfasst einen Stator und einen Rotor, der eine Rotorwelle aufweist.
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Die elektrische Maschine und das Getriebe können dabei derart miteinander gekoppelt werden, dass die Rotorwelle mittels Ritzel bzw. Zahnräder mit einer Antriebswelle des Getriebes verbunden ist. Alternativ kann die Rotorwelle der elektrischen Maschine als die Antriebswelle des Getriebes ausgebildet sein.
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Die elektrische Maschine und das Getriebe können dabei auch derart miteinander gekoppelt werden, dass die Rotorwelle der elektrischen Maschine und eine Abtriebswelle des Getriebes koaxial zueinander angeordnet sind.
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Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der erfindungsgemäßen elektrischen Antriebseinheit ist das modulare Gehäuse auf der Mantelfläche an der elektrischen Maschine angeordnet.
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Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der erfindungsgemäßen elektrischen Antriebseinheit ist das modulare Gehäuse auf einer der beiden Stirnflächen an der elektrischen Maschine angeordnet. Dabei kann das Getriebe auf der anderen Stirnfläche an der elektrischen Maschine angeordnet sein.
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Vorteilhaft ist das Getriebe auf einer der beiden Stirnflächen der elektrischen Maschine angeordnet, währen das modulare Gehäuse auf einer der elektrischen Maschine abgewandten Seite des Getriebes an diesem angeordnet ist.
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Bei der erfindungsgemäßen elektrischen Antriebseinheit können elektrische und hydraulische Anschlüsse so ausgeführt werden, dass diese gesammelt in einem Bereich der elektrischen Antriebseinheit positioniert sind oder sich verteilt an verschiedenen Positionen befinden.
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Es wird ferner ein Fahrzeug vorgeschlagen, das mindestens ein erfindungsgemäßes modulares Gehäuse umfasst und/oder das mindestens eine erfindungsgemäße elektrische Antriebseinheit umfasst.
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Vorteile der Erfindung
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Mit dem erfindungsgemäßen modularen Gehäuse können die Art und die Anzahl der integrierten weiteren elektrischen Komponenten variabel sein. So können je nach Anwendungsfall flexibel und modular verschiedene weitere elektrische Komponenten in die elektrische Antriebseinheit integriert werden.
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Da die Leistungselektronik und die mindestens eine weitere elektrische Komponente in einem als modulares Gehäuse ausgebildeten gemeinsamen Gehäuse angeordnet sind, wird die Anzahl der Gehäuseteile reduziert. Weiterhin kann auch die Anzahl der Dichtungen, Kabeldurchführungen und Stecker reduziert werden. Auch die Länge der verwendeten Kabel und Stromschienen kann reduziert werden, da die Komponenten näher beieinander liegen.
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Da keine zusätzlichen Strukturteile wie Trägereinheiten oder Befestigungsbleche benötigt werden, werden ebenfalls Kosten eingespart. Der Entfall der beschriebenen Komponenten führt auch zu einer Reduzierung des Gewichts.
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Weiterhin ermöglicht der Entfall der Gehäuseteile und der Strukturteile eine sehr kompakte Ausführung der gesamten elektrischen Antriebseinheit.
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Durch den Entfall von Dichtungen werden auch mögliche Schwachstellen im Dichtungssystem eliminiert. Das Gesamtsystem wird somit robuster gegen Leckage oder das Eindringen von Flüssigkeiten.
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Figurenliste
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Ausführungsformen der Erfindung werden anhand der Zeichnungen und der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.
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Es zeigen:
- 1 eine perspektivische Darstellung einer elektrischen Antriebseinheit gemäß dem Stand der Technik,
- 2 eine perspektivische Darstellung einer erfindungsgemäßen elektrischen Antriebseinheit gemäß einer ersten Ausführungsform,
- 3 eine perspektivische Darstellung einer erfindungsgemäßen elektrischen Antriebseinheit gemäß einer zweiten Ausführungsform,
- 4 eine schematische Darstellung einer Verbindung der einzelnen Teile eines erfindungsgemäßen modularen Gehäuses,
- 5a eine perspektivische Darstellung einer erfindungsgemäßen elektrischen Antriebseinheit gemäß einer dritten Ausführungsform,
- 5b eine perspektivische Darstellung einer erfindungsgemäßen elektrischen Antriebseinheit gemäß einer vierten Ausführungsform,
- 5c eine perspektivische Darstellung einer erfindungsgemäßen elektrischen Antriebseinheit gemäß einer fünften Ausführungsform und
- 6 ein Flussdiagram einer Montagereihenfolge der erfindungsgemäßen elektrischen Antriebseinheit.
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1 zeigt eine perspektivische Darstellung einer elektrischen Antriebseinheit 100 gemäß dem Stand der Technik.
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Dabei umfasst die elektrische Antriebseinheit 100 eine elektrische Maschine 10 zur Erzeugung eines Antriebsmoments, ein mit der elektrischen Maschine 10 gekoppeltes Getriebe 20 zur Übertragung des Antriebsmoments und eine Leistungselektronik 30 zur Ansteuerung der elektrischen Maschine 10.
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Die elektrische Maschine 10 weist dabei eine erste Stirnfläche 12 und eine zweite Stirnfläche 14 auf, die einander gegenüberliegen und senkrecht zu einer axialen Richtung 18 der elektrischen Maschine 10 stehen.
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Die elektrische Maschine 10 weist ferner eine Mantelfläche 16 auf, wobei die Mantelfläche 16 die elektrische Maschine 10 umschließt und sich in der axialen Richtung 18 erstreckt.
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Das Getriebe 20 ist auf der ersten Stirnfläche 12 an der elektrischen Maschine 10 angeordnet und mit dieser gekoppelt.
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Die Leistungselektronik 30 zur Ansteuerung der elektrischen Maschine 10 ist dabei in einem Gehäuse 32 angeordnet. Wie in 1 dargestellt, das Gehäuse 32 für die Leistungselektronik 30 ist auf der Mantelfläche 16 an der elektrischen Maschine 10 angeordnet und mit einem Deckel 34 verschlossen, wobei der Deckel 34 einteilig oder mehrteilig hergestellt werden kann.
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Elektrische Anbindung (nicht dargestellt) zwischen der elektrischen Antriebseinheit 100 und eine Traktionsbatterie (nicht dargestellt) eines Fahrzeugs, welche die notwendige Hochvolt-Gleichspannung bereitstellt, erfolgt über zwei Kabel 36, welche mit der Leistungselektronik 30 verbunden werden. Dabei kann die Verbindung des Kabels 36 an die Leistungselektronik 30 auf verschiedene Arten erfolgen, wie beispielsweise durch Kabelschuhe, welche verschraubt werden, durch Stecker oder durch Verschweißen.
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Ausführungsformen der Erfindung
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In der nachfolgenden Beschreibung der Ausführungsformen der Erfindung werden gleiche oder ähnliche Elemente mit gleichen Bezugszeichen bezeichnet, wobei auf eine wiederholte Beschreibung dieser Elemente in Einzelfällen verzichtet wird. Die Figuren stellen den Gegenstand der Erfindung nur schematisch dar.
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2 zeigt eine perspektivische Darstellung einer erfindungsgemäßen elektrischen Antriebseinheit 100 gemäß einer ersten Ausführungsform.
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Die erfindungsgemäße elektrische Antriebseinheit 100 umfasst eine elektrische Maschine 10 zur Erzeugung eines Antriebsmoments, ein mit der elektrischen Maschine 10 gekoppeltes Getriebe 20 zur Übertragung des Antriebsmoments, eine Leistungselektronik 30 zur Ansteuerung der elektrischen Maschine 10 und eine weitere elektrische Komponente 70.
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Die elektrische Maschine 10 weist dabei eine erste Stirnfläche 12 und eine zweite Stirnfläche 14 auf, die einander gegenüberliegen und senkrecht zu einer axialen Richtung 18 der elektrischen Maschine 10 stehen.
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Die elektrische Maschine 10 weist ferner eine Mantelfläche 16 auf, wobei die Mantelfläche 16 die elektrische Maschine 10 umschließt und sich in der axialen Richtung 18 erstreckt.
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Das Getriebe 20 ist auf der ersten Stirnfläche 12 an der elektrischen Maschine 10 angeordnet und mit dieser gekoppelt.
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Die weitere elektrische Komponente 70 kann dabei als ein Gleichspannungswandler ausgebildet sein. Die weitere elektrische Komponente 70 kann aber auch als ein Ladegerät, bevorzugt ein Hochvolt-Ladegerät, für eine Traktionsbatterie eines Elektrofahrzeugs oder als ein Steuergerät, wie z.B. ein Getriebesteuergerät oder eine Fahrzeugsteuereinheit ausgebildet sein.
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Die erfindungsgemäße elektrische Antriebseinheit 100 umfasst weiterhin ein erfindungsgemäßes modulares Gehäuse 40, in welchem die Leistungselektronik 30 und die weitere elektrische Komponente 70 angeordnet sind. Selbstverständlich können mehrere weitere elektrische Komponenten 70 in dem modularen Gehäuse 40 angeordnet sein.
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Elektrische Anbindung (nicht dargestellt) zwischen der erfindungsgemäßen elektrischen Antriebseinheit 100 und einer Traktionsbatterie (nicht dargestellt) eines Fahrzeugs, welche die notwendige Hochvolt-Gleichspannung bereitstellt, erfolgt über zwei Kabel 36, welche mit der Leistungselektronik 30 verbunden werden. Dabei kann die Verbindung des Kabels 36 an die Leistungselektronik 30 auf verschiedene Arten erfolgen, wie beispielsweise durch Kabelschuhe, welche verschraubt werden, durch Stecker oder durch Verschweißen.
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Das modulare Gehäuse 40 ist dabei auf der Mantelfläche 16 an der elektrischen Maschine 10 angeordnet.
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Das modulare Gehäuse 40 umfasst ein Grundgehäuseteil 41 für die Leistungselektronik 30, ein Aufsatzteil 42, das auf dem Grundgehäuseteil 41 aufgesetzt ist, für die weitere elektrische Komponente 70 und ein Deckelteil 44 zum Verschließen des modularen Gehäuses 40.
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Das Grundgehäuseteil 41 und das Aufsatzteil 42 können gleiche oder unterschiedliche Abmessungen aufweisen.
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Im Fall, dass das Grundgehäuseteil 41 und das Aufsatzteil 42 gleiche Abmessungen aufweisen, kann das modulare Gehäuse 40 mit einem gemeinsamen Deckelteil 44 verschlossen werden.
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Wie in 2 dargestellt, weist das Aufsatzteil 42 eine kleinere Abmessung wie das Grundgehäuseteil 41 auf. In diesem Fall ist das das modulare Gehäuse 40 mit einem weiteren Deckelteil 45 versehen. Vorliegend in 2 ist das weitere Deckelteil 45 für die elektrische Anbindung zwischen der elektrischen Antriebseinheit 100 und einer Traktionsbatterie vorgesehen.
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Nach dem Aufsetzen des Aussatzteils 42 auf dem Grundgehäuseteil 41 kann das Aussatzteil 42 mittels eines stoff-, kraft- oder formschlüssigen Fügens mit dem Grundgehäuseteil 41 verbunden werden. Beispielsweise können das Grundgehäuseteil 41 und das Aufsatzteil 42 durch Schrauben 52, Nieten, Klemmen, Kleben oder Schweißen miteinander verbunden sein.
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Das Deckelteil 44 sowie das weitere Deckelteil 45 können ebenfalls mittels eines stoff-, kraft- oder formschlüssigen Fügens mit dem Aussatzteil 42 bzw. dem Grundgehäuseteil 41 verbunden sein.
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Vorzugsweise ist ein gemeinsames Temperierungssystem (nicht dargestellt) zur Temperierung der Leistungselektronik 30 und der weiteren elektrischen Komponente 70 im modularen Gehäuse 40 vorgesehen. Es ist aber auch denkbar, dass die Leistungselektronik 30 und die weitere elektrische Komponente 70 jeweils ein separates Temperierungssystem (nicht dargestellt) aufweisen.
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3 zeigt eine perspektivische Darstellung einer erfindungsgemäßen elektrischen Antriebseinheit 100 gemäß einer zweiten Ausführungsform.
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Die erfindungsgemäße elektrische Antriebseinheit 100 gemäß der zweiten Ausführungsform umfasst wie die erfindungsgemäße elektrische Antriebseinheit 100 gemäß der ersten Ausführungsform, die in 2 dargestellt ist, ebenfalls die elektrische Maschine 10, das mit der elektrischen Maschine 10 gekoppeltes Getriebe 20 und das modulare Gehäuse 40, das auf der Mantelfläche 16 der elektrischen Maschine 10 angeordnet ist.
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Das Getriebe 20 ist ebenfalls auf der ersten Stirnfläche 12 an der elektrischen Maschine 10 angeordnet und mit dieser gekoppelt.
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Im Unterschied zu der in 2 dargestellten ersten Ausführungsform der erfindungsgemäßen elektrischen Antriebseinheit 100 umfasst das modulare Gehäuse 40 gemäß der zweiten Ausführungsform ein Grundgehäuseteil 41 für die Leistungselektronik 30, zwei Aufsatzteile 42, und zwar ein erstes Aufsatzteil 42a für eine erste weitere elektrische Komponente 70a sowie ein zweites Aufsatzteil 42b für eine zweite weitere elektrische Komponente 70b.
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Das Grundgehäuseteil 41 und die beiden Aufsatzteile 42a, 42b weisen dabei unterschiedlichen Abmessungen auf. Zum Verschließen des modulares Gehäuses 40 sind drei Deckelteile 44, und zwar ein erstes Deckelteil 44a für das erste Aufsatzteil 42a, ein zweites Deckelteil 44b für das zweite Aufsatzteil 42b sowie ein drittes Deckelteil 44c für das Grundgehäuseteil 41, für das modulare Gehäuse 40 vorgesehen.
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Die Grundgehäuseteil 41 sowie die beiden Aufsatzteile 42a, 42b können auch gleiche Abmessungen aufweisen, somit kann das modulare Gehäuse 40 mit einem gemeinsamen Deckelteil 44 verschlossen werden.
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Das Grundgehäuseteil 41 sowie die beiden Aufsatzteile 42a, 42b können ebenfalls mittels eines stoff-, kraft- oder formschlüssigen Fügens mit dem Grundgehäuseteil 41 verbunden werden.
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Die drei Deckelteile 44a, 44b und 44c können ebenfalls mittels eines stoff-, kraft- oder formschlüssigen Fügens mit den Aussatzteilen 42a, 42b sowie dem Grundgehäuseteil 41 verbunden sein.
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Im modularen Gehäuse 40 ist ein gemeinsames Temperierungssystem (nicht dargestellt) zur Temperierung der Leistungselektronik 30 und der beiden weiteren elektrischen Komponenten 70a, 70b vorgesehen. Es ist aber auch denkbar, dass die Leistungselektronik 30 und die beiden weiteren elektrischen Komponenten 70a, 70b jeweils ein separates Temperierungssystem aufweisen. Es ist auch denkbar, dass die Leistungselektronik 30 durch ein erstes Temperierungssystem temperiert wird, während die beiden weiteren elektrischen Komponenten 70a, 70b durch ein zweites Temperierungssystem temperiert werden.
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4 zeigt eine schematische Darstellung eines Zusammenfügens 50 der einzelnen Teile eines erfindungsgemäßen modularen Gehäuses 40 mittels einer Verschraubung.
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Das modulare Gehäuse 40 weist dabei ein Grundgehäuseteil 41, ein erstes Aufsatzteil 42a, ein zweites Aufsatzteil 42b und ein Deckelteil 44 auf.
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Das erste und zweite Aufsatzteil 42a, 42b sowie das Deckelteil 44 weisen jeweils mehrere Durchgangsbohrungen 54 auf, während das Grundgehäuseteil 41 mehrere Befestigungsbohrungen 56 mit einem Befestigungsgewinde (nicht dargestellt) aufweist.
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Zum Veranschaulichen des Zusammenfügens 50 sind für das Deckelteil 44, das erste und das zweite Aufsatzteil 42a, 42b jeweils nur eine Durchgangsbohrung 54 und für das Grundgehäuseteil 41 nur eine Befestigungsbohrung 56 in 4 dargestellt.
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Dabei sind das Grundgehäuseteil 41, die beiden Aufsatzteile 42a, 42b sowie das Deckelteil 44 über Dichtungen 58 zueinander abgedichtet.
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Die Verschraubung der einzelnen Teile des modularen Gehäuse 40 erfolgt derart, dass eine Schraube 52 von oben durch den Durchgangsbohrungen 54 des Deckelteils 44 und der beiden Aufsatzteile 42a, 42b geführt und in die Befestigungsbohrung 56 des Grundgehäuseteils 41 geschraubt wird. Dabei richtet sich die Länge der Schraube 52 nach der Anzahl und Höhe der verwendeten Aufsatzteile 42a, 42b.
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5a, 5b und 5c zeigen jeweils eine perspektivische Darstellung einer erfindungsgemäßen elektrischen Antriebseinheit 100 gemäß einer dritten, einer vierten sowie einer fünften Ausführungsform.
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Prinzipiell sind die elektrischen Antriebseinheiten 100, die in 5a, 5b und 5c dargestellt sind, gleich wie die in 2 gezeigte erfindungsgemäße elektrische Antriebseinheit 100 gemäß der ersten Ausführungsform.
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Die elektrischen Antriebseinheiten 100, die in 5a, 5b und 5c dargestellte sind, umfassen jeweils eine elektrische Maschine 10, ein Getriebe 20, eine Leistungselektronik 30 und eine weitere elektrische Komponente 70. Dabei sind die Leistungselektronik 30 und die weitere elektrische Komponente 70 der jeweiligen elektrischen Antriebseinheiten 100 in einem erfindungsgemäßen modularen Gehäuse 40, welche ein Grundgehäuseteil 41, ein Aussatzteil 42 sowie ein Deckelteil 44 aufweist, angeordnet.
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Im Unterschied zu der in 2 dargestellten elektrischen Antriebseinheit 100, weisen die Deckelteile 44 in 5a, 5b und 5c jeweils eine Ausprägung 60 auf, um mehr Bauraum im modularen Gehäuse 40 zur Verfügung zu stellen.
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In 5a weist das Deckelteil 44 eine quaderförmige Ausprägung 60 auf, während in 5b das Deckelteil 44 eine pyramidenstumpfförmige Ausprägung 60 aufweist. Die Ausprägung 60 des Deckelteils 44 in 5c ist wölbungsförmige ausgebildet.
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6 zeigt ein Flussdiagramm 200 einer Montagereihenfolge einer erfindungsgemäßen elektrischen Antriebseinheit 100.
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In einem ersten Schritt 201 werden eine elektrischen Maschine 10 und ein Getriebe 20 zusammengeführt.
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In einem zweiten Schritt 202 wird ein Grundgehäuseteil 41 eines modularen Gehäuses 40 auf eine der beiden Stirnflächen 12, 14 der elektrischen Maschine 10 oder auf eine Mantelfläche 16 der elektrischen Maschine 10 oder auf eine der elektrischen Maschine 10 abgewandte Seite 22 des Getriebes 20 angeordnet. Dabei wird eine Leistungselektronik 30 in das Grundgehäuseteil 41 angeordnete und mit der elektrischen Maschine 10 elektrisch verbunden.
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In einem dritten Schritt 203 wird ein erstes Aufsatzteil 42a für eine erste weitere elektrische Komponente 70a auf das Grundgehäuseteil 41 aufgesetzt. Dabei wird die erste weitere elektrische Komponente 72a in das erste Aufsatzteil 42a angeordnet und mit der Leistungselektronik 30 elektrisch verbunden.
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In einem vierten Schritt 204 wird ein zweites Aufsatzteil 42b für eine zweite weitere elektrische Komponente 70b auf das erste Aufsatzteil 42a aufgesetzt. Dabei wird die zweite weitere elektrische Komponente 70b in das zweite Aufsatzteil 42b angeordnet. Elektrische Verbindungen zwischen der Leistungselektronik 30, der ersten und der zweiten weiteren elektrischen Komponente 70a, 70b werden dabei hergestellt.
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In dieser Weise können mehrere Aufsatzteile 42 bzw. mehrere weitere elektrische Komponenten 70 installiert werden.
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In einem fünften Schritt 205 wird ein Deckelteil 44 oder gegebenenfalls werden mehrere Deckteile 44, 44a, 44b, 44c, 45 aufgesetzt.
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Alternativ ist auch eine parallele Montage der Leistungselektronik 30 und der mindestens einen weiteren elektrischen Komponente 70 denkbar. Dies hat den Vorteil, dass die Leistungselektronik 30 und die mindestens eine weitere elektrische Komponente 70 zunächst in spezieller Umgebung, wenn beispielsweise die Sauberkeit dies erfordert, zusammengebaut werden können und als abgeschlossene Einheit auf die elektrische Maschine 10 montiert werden.
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In diesem Fall werden zunächst die elektrische Maschine 10 und das Getriebe 20 zusammengeführt.
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Anschließend oder gleichzeitig werden die Leistungselektronik 30 mit dem Grundgehäuseteil 41 und die mindestens eine weitere elektrische Komponente 70 mit den jeweiligen Aufsatzteilen 42 sowie das Deckelteil 44 oder gegebenenfalls die Deckteile 44 zusammengeführt. Dabei werden elektrische Verbindungen zwischen der Leistungselektronik 30 und der mindestens einen weiteren elektrischen Komponente 70 hergestellt. Werden mehrere weitere elektrische Komponente 70 in das modulare Gehäuse 40 installiert, werden gegebenenfalls auch elektrische Verbindungen zwischen den mehreren weiteren elektrischen Komponenten 70 hergestellt.
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Danach werden das modulare Gehäuse 40 mit der Leistungselektronik 30 und der mindestens einen weiteren elektrischen Komponente 70 auf die elektrische Maschine 10 bzw. das Getriebe 20 angeordnet. Dabei wird die Leistungselektronik 30 mit der elektrischen Maschine 10 elektrisch Verbunden.
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Die Erfindung ist nicht auf die hier beschriebenen Ausführungsbeispiele und die darin hervorgehobenen Aspekte beschränkt. Vielmehr ist innerhalb des durch die Ansprüche angegebenen Bereichs eine Vielzahl von Abwandlungen möglich, die im Rahmen fachmännischen Handelns liegen.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102011016624 B4 [0011]
- DE 102013013020 A1 [0012]
- DE 102007024567 A1 [0013]
