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Gebiet der Erfindung
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Die Erfindung betrifft eine Komponente für ein Hochvoltsystem und ein Hochvoltsystem mit einer derartigen Komponente
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Stand der Technik
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Aus dem Stand der Technik, z.B. für Automobil-Anwendungen, sind z.B. elektronische Einheiten mit einem geschlossenen Gehäuse bekannt, wobei das Gehäuse ein Druckausgleichselement (DAE) aufweist. Das DAE soll einen Druckausgleich zwischen einem Innenraum des Gehäuses und einer Außenumgebung des Gehäuses ermöglichen, z.B. wenn sich infolge einer Erwärmung ein im Innenraum eingeschlossenes Gas ausdehnt.
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Offenbarung der Erfindung
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Die Erfindung geht aus von der Erkenntnis, dass auch bei Hochvoltsystemen (z.B. elektrischen Maschinen für elektrisch betriebene Fahrzeuge) ein Druckausgleichselement (DAE) in einem Gehäuse des Hochvoltsystems notwendig sein kann. Als Hochvoltsystem kann z.B. ein System betrachtet werden, in dem eine Hochvolt-Komponente mit Spannungen von mehr als z.B. 42V betrieben wird, z.B. mit mehr als 100V oder mit mehr als 120 V oder mit mehr als 200V, z.B. mit 400V oder mit 800V. Bei derartigen Hochvoltsystemen kann es erforderlich sein, dass die Hochvoltkomponente bzw. ein sie versorgender Hochvolt-Stromkreis sicher vor einer Berührung durch Menschen ist, solange an ihnen eine hohe Spannung anliegt bzw. dass die Hochspannung unterbrochen wird, sobald eine Berührung spannungsführender Teile möglich ist (z.B. beim Öffnen des Gehäuses).
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Zum Schutz von Menschen vor direktem und indirekten Kontakt mit berührgefährlicher Spannung (z.B. mehr als 42V) kann z.B. ein (separater) elektrischer Signalstromkreis eingesetzt werden. Dieser führt bei einer elektrischen Unterbrechung zu einer Abschaltung der Hochvolt-Quellen bzw. der Hochvolt-Spannungsversorgung des Hochvoltsystems. Besteht beispielsweise die Gefahr, dass bei einem geöffneten Gehäuse Hochspannung führende Teile angefasst werden können, so kann z.B. an dem öffenbaren Element des Gehäuses ein Steckverbinder angeordnet werden (z.B. an eine dem Innenraum zugewandte Seite eines Gehäuse-Deckels angeschraubt), der nur im geschlossenen Zustand des Gehäuses mit einem Gegensteckverbinder des Signalstromkreises im Innenraum des Gehäuses elektrisch kontaktiert ist und (ausschließlich) im kontaktierten Zustand den Signalstromkreis schließt.
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Ist das Gehäuse dagegen geöffnet, so sind Steckverbinder und Gegensteckverbinder nicht elektrisch kontaktiert, der Signalstromkreis ist unterbrochen und damit ist die Hochvolt-Quelle abgeschaltet.
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Die Anordnung des Steckverbinders und des DAEs im bzw. am Gehäuse oder einer Gehäusewand bewirkt jedoch Design- und Fertigungskosten, weiterhin kann das Vergessen eines der beiden Elemente bei der Montage Kosten bei der Nachmontage verursachen. Weiterhin sind mehrere Teile (zumindest ein DAE und ein Steckverbinder) einzeln zu fertigen, zur Fertigung zu transportieren, auf Lager zu halten und zu montieren. Dies erhöht die Komplexität der Fertigung des Hochvoltsystems.
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Es kann daher ein Bedarf bestehen, die Fertigung des Hochvoltsystems einfach und kostengünstig zu gestalten, Lagerkosten zu sparen, die Anzahl der zu montierenden Teile zu reduzieren und gleichzeitig einen Druckausgleich des Gehäuseinnenraums zur Außenumgebung zu ermöglichen und eine Berührsicherheit von Hochspannung führenden Teilen des Hochvoltsystems zu gewährleisten und gleichzeitig die beiden Funktionen auf möglichst engem Raum auszubilden.
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Vorteile der Erfindung
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Dieser Bedarf kann durch den Gegenstand der vorliegenden Erfindung gemäß der unabhängigen Ansprüche gedeckt werden. Vorteilhafte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen beschrieben.
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Gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung wird eine Komponente für ein Hochvoltsystem vorgesch lagen.
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Die Komponente weist ein Druckausgleichselement auf sowie einen elektrischen Steckverbinder. Das Druckausgleichselement weist wenigstens einen fluidleitenden Kanal auf, wobei der Steckverbinder mit einem Gegensteckverbinder des Hochvoltsystems verbindbar ist.
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Dadurch werden vorteilhaft in einer einzigen Komponente zwei Funktionen integriert (Druckausgleichselement und Berührschutzsicherung). Dies ermöglicht vorteilhaft eine einfachere und kostengünstigere Montage an einem Hochvoltsystem bzw. des Hochvoltsystems - denn es entfällt bei gleicher Funktionalität ein separates Bauteil. Es werden vorteilhaft Transport- und Lagerkosten gespart. Weiterhin wird das Risiko einer Verwechslung bzw. ein Vergessen von Teilen bei der Montage verringert.
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Das Druckausgleichelement (DAE) ist dazu ausgebildet, mittels des Kanals einen Innenraum eines Gehäuses des Hochvoltsystems mit einer Außenumgebung des Gehäuses fluidleitend zu verbinden. Auf diese Weise kann ein Druckausgleich zwischen dem Innenraum und der Außenumgebung geschaffen werden.
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Die Komponente ist insbesondere nicht als ein vollständiger Teil des Gehäuses zu verstehen, z.B. ist die Komponente nicht der gesamte Deckel eines Gehäuses. Vielmehr ist die Komponente als ein z.B. mit einem verlagerbaren bzw. öffenbaren Teilelement des Gehäuses verbindbares Element zu verstehen. Kann z.B. ein Gehäuse-Deckel des Gehäuses geöffnet werden und auf diese Weise ein Mensch Zugang zu Hochspannung führenden Teilen des Hochvoltsystems erlangen, so kann die Komponente als zunächst von diesem öffenbaren bzw. verlagerbaren Teil (hier: Gehäuse-Deckel) separates Element mit dem öffenbaren Teil verbunden sein.
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Die Komponente kann z.B. für verschiedene Gehäuse bzw. für verschiedene Hochvoltsysteme als eine Art Modul verwendet werden, wodurch eine besonders kostengünstige Herstellung in großen Stückzahlen möglich ist.
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Vorteilhaft ist die Komponente besonders klein bauend, um Transport und Lagerung zu vereinfachen. So kann die Komponente z.B. eine laterale Abmessung (entlang einer zur Steckrichtung senkrechten radialen Richtung betrachtet) der Komponente von z.B. maximal 15cm, bevorzugt maximal 10cm, besonders bevorzugt maximal 5cm und ganz besonders bevorzugt maximal 2cm oder sogar maximal 1cm aufweisen.
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Die Komponente kann z.B. genau einen Steckverbinder aufweisen. Sie kann z.B. maximal drei, bevorzugt maximal zwei Kontaktelemente aufweisen. Die Kontaktelemente können z.B. in bzw. an dem Steckverbinder ausgebildet sein. Dadurch kann die Komponente vorteilhaft besonders einfach, kostengünstig und klein ausgebildet werden und lässt sich einfach mit einem beweglichen bzw. öffenbaren bzw. verlagerbaren Element (z.B. einem Gehäuse-Deckel) des Gehäuses koppeln bzw. verbinden.
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Der Steckverbinder kann z.B. ein oder mehrere Kontaktelemente in Form von Kontaktmessern, Pins o.ä. aufweisen (male-Kontaktelemente). Der Gegensteckverbinder kann z.B. ein oder mehrere Buchsenkontaktelemente aufweisen sein (female-Gegenkontaktelemente). Grundsätzlich ist es auch denkbar, dass der Steckverbinder wenigstens ein female Kontaktelement aufweist und der Gegensteckverbinder wenigstens ein male-Gegenkontaktelement aufweist. Der Steckverbinder kann z.B. auch als Kurzschlussbrücke ausgebildet sein, der beim Einstecken in einen bzw. Zusammenstecken mit einem Gegensteckverbinder mehrere Gegenkontaktelemente des Gegensteckverbinders elektrisch miteinander verbindet. Auf diese Weise kann z.B. ein Signalstromkreis geschlossen werden.
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Die Verbindung von Steckverbinder und Gegensteckverbinder kann z.B. entlang einer Steckrichtung erfolgen.
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Das Hochvoltsystem kann ausgebildet sein für hohe Spannungen bzw. betrieben werden bei hohen Spannungen von z.B. wenigstens 40V, mehr als 60V, mehr als 100V, mehr als 200V oder mehr als 300V.
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Im Rahmen dieser Anmeldung wird der Ausdruck „aufweisend“ synonym zum Ausdruck „umfassend“ verwendet, sofern nichts anderes beschrieben ist.
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Dadurch, dass der Steckverbinder beweglich an oder in der Komponente angeordnet ist wird vorteilhaft bewirkt, dass eine problemlose, beschädigungsfreie Montage an dem Gegensteckverbinder möglich ist, auch wenn Fertigungstoleranzen z.B. innerhalb des Hochvoltsystems oder innerhalb der Komponente auftreten oder wenn sich z.B. durch Temperaturschwankungen die Relativpositionen von Steckverbinder und Gegensteckverbinder verändern.
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Beispielsweise kann vorgesehen sein, dass sich der Steckverbinder relativ zum Druckausgleichselement bzw. zur Komponente um bis zu 2mm in lateraler Richtung und/oder um bis zu 2mm entlang der Steckrichtung bewegen kann. Beispielsweise kann der Steckverbinder ein reversibel elastisches Element aufweisen, z.B. aus Gummi, bzw. an oder auf einem reversibel elastischen Element montiert sein. Je nach Ausführungsform können auch größere Bewegungsstrecken möglich sein.
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Dadurch, dass der Steckverbinder ein Hochvolt-Interlock-Steckverbinder ist, der eingerichtet ist mit einem Hochvolt-Interlock-Gegensteckverbinder des Hochvoltsystems zusammengesteckt zu werden wird vorteilhaft sichergestellt, dass z.B. ein Signalstromkreis des Hochvoltsystems nur dann geschlossen ist, wenn der Steckverbinder mit dem Gegensteckverbinder elektrisch kontaktiert ist. Dadurch wird vorteilhaft bewirkt, dass die Hochspannungsversorgung des Hochvoltsystems bei nicht geschlossenem Signalstromkreis unterbrochen ist und keine Gefährdung von Menschen beim Berühren von potenziell Spannung führenden Teilen besteht.
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Der Hochvolt-Interlock-Steckverbinder bzw. das Hochvoltsystem kann dazu eingerichtet sein, im zusammengesteckten Zustand von Hochvolt-Interlock-Steckverbinder und Hochvolt-Interlock-Gegensteckverbinder einen Hochvoltkreis des Hochvoltsystems freizugeben (wodurch Hochspannung am Hochvoltkreis angelegt werden kann).
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Ein Hochvolt-Interlock-Steckverbinder kann z.B. zwei oder mehr Kontaktelemente aufweisen, die miteinander kurzgeschlossen sind. Die Spannung im Signalstromkreis kann eine niedrige Spannung sein, z.B. geringer als 60V oder geringer als 40V, z.B. kleiner oder gleich 12V oder kleiner oder gleich 5V.
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Dadurch, dass die Komponente eingerichtet ist, in einer Gehäusewandung eines Gehäuses des Hochvoltsystems oder an einem Gehäuse des Hochvoltsystems montiert zu werden wird eine besonders einfache Montage der Komponente ermöglicht. Weiterhin vorteilhaft wird dadurch sichergestellt, dass beide Funktionen (Druckausgleich und Berührschutzsicherheit) problemlos gewährleistet werden. Denn das geschlossene Gehäuse bietet in der Regel einen ausreichenden Berührschutz. Wird es geöffnet und dadurch die elektrische Verbindung zwischen Steckverbinder und Gegensteckverbinder getrennt, so wird die Hochspannungsversorgung unterbrochen und die normalerweise spannungsführenden Teile können gefahrlos berührt werden.
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Mit Vorteil kann vorgesehen sein, dass die Komponente lösbar in der Gehäusewandung des Gehäuses des Hochvoltsystems oder an dem Gehäuse des Hochvoltsystems montiert ist. Dabei ist unter dem Begriff lösbar zu verstehen, dass die Komponente zerstörungsfrei wieder entfernt werden kann. Auf diese Weise wird vorteilhaft ein einfacher Austausch der Komponente, z.B. im Wartungsfall ermöglicht.
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Die Komponente ist dabei - wie oben beschrieben - nicht als ein vollständiges Teilelement des Gehäuses (z.B. der komplette Gehäuse-Deckel oder ein vollständiges Gehäuse-Unterteil) zu verstehen. Vielmehr ist sie dazu eingerichtet in bzw. an einem solchen Element montiert zu werden.
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In einer Weiterbildung ist vorgesehen, dass die Komponente wenigstens ein Befestigungselement zur Befestigung in der Gehäusewandung oder an dem Gehäuse des Hochvoltsystems aufweist, wobei das Befestigungselement insbesondere ausgewählt ist aus der Gruppe: Rasthaken, Clip, Hinterschnitt, Bajonettverschluss, Schraubgewinde. Dadurch wird vorteilhaft eine besonders einfache und kostengünstige Befestigung der Komponente am Hochvoltsystem bzw. einem insbesondere verlagerbaren bzw. öffenbaren Teil des Gehäuses ermöglicht. Besonders vorteilhaft ermöglicht das Befestigungselement ein zerstörungsfreies Lösen der Komponente vom Hochvoltsystem, z.B. im Wartungsfall.
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Dadurch, dass das Druckausgleichselement eine gasdurchlässige Membran aufweist wird vorteilhaft ein Innenraum des Gehäuses vor dem Eindringen von Schmutz, Dreck und Flüssigkeit (z.B. Spritzwasser) aus der Außenumgebung des Gehäuses geschützt.
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Die Membran kann z.B. am oder im Kanal angeordnet sein.
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Die Membran kann z.B. aus einem Kunststoff ausgebildet sein. Sie kann z.B. eine Dicke von weniger als 1mm aufweisen, bevorzugt von weniger als 100µm.
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In einer Weiterbildung ist vorgesehen, dass der Steckverbinder entlang der Steckrichtung betrachtet mit dem Druckausgleichselement zumindest teilweise überlappt. Dadurch kann vorteilhaft eine bezüglich einer Breite bzw. eine zur Steckrichtung radialen Richtung (laterale Richtung) besonders kompakt bauende Komponente bereitgestellt werden.
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Druckausgleichselement und Steckverbinder sind - mit anderen Worten - übereinander angeordnet.
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Es versteht sich, dass ein geringer radialer Versatz von DAE und Steckverbinder möglich ist, so dass keine vollständige Überlappung vorliegt (also z.B. der Steckverbinder nicht vollständig innerhalb einer Projektionsfläche des DAEs entlang der Steckrichtung liegt).
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Es kann jedoch auch z.B. vorgesehen sein, dass DAE und Steckverbinder - entlang der Steckrichtung betrachtet - fluchten.
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In einer Weiterbildung ist vorgesehen, dass der Steckverbinder entlang einer zur Steckrichtung senkrechten radialen Richtung von dem Druckausgleichselement beabstandet ist. Dadurch wird vorteilhaft ein besonders kompakter bzw. flacher Aufbau der Komponente entlang der Steckrichtung ermöglicht.
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Mit anderen Worten: DAE und Steckverbinder sind nebeneinander angeordnet, sie überlappen nicht.
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Weiterhin vorteilhaft kann auf diese Weise auch ein optimaler Ort für die DAE und ein optimaler Ort für die Platzierung des Gegensteckverbinders gleichzeitig im Hochvoltsystem verwirklicht werden und dennoch können beide Funktionalitäten (Druckausgleich und Berührschutzsicherung) in einem einzigen Bauteil, der Komponente, realisiert werden.
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Es versteht sich, dass ein Versatz von DAE und Steckverbinder entlang der Steckrichtung möglich ist. Dies kann z.B. durch die Lage des Gegensteckverbinders im Gehäuse bedingt sein.
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Dadurch, dass die Komponente einstückig ausgebildet ist wird vorteilhaft ein besonders einfacher und kostengünstiger Aufbau und eine besonders einfache Herstellung der Komponente ermöglicht.
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Unter dem Begriff „einstückig“ ist hierbei zu verstehen, dass die Komponente als ein einziges Element handhabbar ist. Sie kann insbesondere alle Teilelemente (DAE und Steckverbinder) integral miteinander verbinden. Es kann vorgesehen sein, dass die Komponente nicht zerstörungsfrei in ihre Einzelteile (DAE, Steckverbinder) zerlegbar ist.
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Dadurch, dass die Komponente als Spritzgussteil gefertigt ist wird vorteilhaft eine besonders einfache und kostengünstige Herstellung der Komponente ermöglicht.
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Die Komponente kann als Material z.B. einen Kunststoff aufweisen, insbesondere zum überwiegenden Teil (mehr als 50%).
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Möglicherweise als Kontaktelemente in der Komponente vorgesehene Metallteile und/oder eine zunächst separat bereitgestellte Membran aus Kunststoff oder einem Metall können im Spritzgussprozess bei der Fertigung der Komponente umspritzt werden. Sie können als zunächst separate Einlegeteile bereitgestellt werden.
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Gemäß einem zweiten Aspekt der Erfindung wird ein Hochvoltsystem vorgeschlagen.
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Das Hochvoltsystem weist ein Gehäuse und einen elektrischen Gegensteckverbinder auf sowie eine Komponente wie oben beschrieben. Die Komponente ist in einer Gehäusewandung des Gehäuses oder an dem Gehäuse montiert.
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Dadurch wird vorteilhaft eine besonders einfache Montage des Hochvoltsystems mit wenigen Teilen ermöglicht und gleichzeitig werden mittels der Komponente zwei Funktionen, nämlich Druckausgleich und Berührsicherheit für das Hochvoltsystem bereitgestellt.
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Es kann z.B. vorgesehen sein, dass in einem geschlossenen Zustand des Gehäuses der Steckverbinder mit dem Gegensteckverbinder verbunden ist. Dadurch kann vorteilhaft z.B. das Schließen eines Signalstromkreises des Hochvoltsystems bewirkt werden, der - wenn er geschlossen ist - eine Freigabe der Hochvoltversorgung bewirkt (z.B. mittels eines separaten Steuergeräts oder Steuerelements oder einer Auswerteeinrichtung).
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Es kann vorgesehen sein, dass in einem geschlossenen Zustand des Gehäuses der Kanal des Druckausgleichselements einen Innenraum des Gehäuses mit einer Außenumgebung des Gehäuses fluidleitend verbindet. Dadurch wird vorteilhaft ein Druckausgleich des Innenraums relativ zur Außenumgebung ermöglicht.
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Der Gegensteckverbinder kann z.B. in dem Innenraum des Gehäuses angeordnet sein. Er kann in Richtung der Gehäusewandung gerichtet sein.
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Wie oben beschrieben ist die Komponente nicht als vollständiges Gehäuseelement (wie z.B. ein vollständiger Gehäuse-Deckel oder ein vollständiges Gehäuse-Unterteil) zu verstehen. Die Komponente ist vielmehr ein relativ kleines, zunächst separat vom Gehäuse handhabbares und vorliegendes Element, welches an einem Gehäuseteil montiert ist. Insbesondere kann die Komponente an einem öffenbaren bzw. verlagerbaren Gehäuseelement montiert sein.
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In einer Weiterbildung ist vorgesehen, dass das Hochvoltsystem einen Hochvoltstromkreis aufweist, wobei das Hochvoltsystem derart eingerichtet ist, dass der Hochvoltstromkreis in einen spannungsfreien Zustand gesetzt ist, wenn der Steckverbinder und der Gegensteckverbinder nicht elektrisch miteinander verbunden sind.
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Dadurch wird vorteilhaft eine Berührsicherheit gewährleistet.
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Es kann z.B. vorgesehen sein, dass der Hochvoltstromkreis Spannung führen kann, wenn der Steckverbinder und der Gegensteckverbinder elektrisch miteinander verbunden sind.
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In einer vorteilhaften Weiterbildung kann vorgesehen sein, dass das Hochvoltsystem ausgewählt ist aus der Gruppe: E-Achse für ein elektrisch angetriebenes Fahrzeug, elektrische Maschine, Inverter, Brennstoffzellensystem, Hochvolt-Steckverbinderanordnung, Ladegerät, DC-DC-Wandler, elektrische Heizung, Kompressor, Energieverteiler, Transformator, Steuergerät.
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Dadurch werden für die genannten Hochvoltsysteme vorteilhaft gleichzeitig durch ein einziges Bauteil (die Komponente) ein Druckausgleich und eine Berührsicherheit gewährleistet.
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Zeichnungen
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Weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden dem Fachmann aus der nachfolgenden Beschreibung beispielhafter Ausführungsformen, die jedoch nicht als die Erfindung beschränkend auszulegen sind, unter Bezugnahme auf die beigelegten Zeichnungen ersichtlich.
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Es zeigen
- 1a: einen schematischen Querschnitt einer Ausführungsform eines Hochvoltsystems mit einer Komponente;
- 1b: eine Aufsicht auf die Komponente aus 1a;
- 2a: einen schematischen Querschnitt einer weiteren Ausführungsform eines Hochvoltsystems mit einer Komponente;
- 2b: eine Aufsicht auf die Komponente aus 2a.
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1a zeigt ein Hochvoltsystem 100 mit einem Gehäuse 103, einem elektrischen Gegensteckverbinder 101 und einer Komponente 1. Die Komponente 1 ist hier in einer Gehäusewandung 112 des Gehäuses 103 bzw. an dem Gehäuse 103 montiert.
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Das Gehäuse 103 weist hier ein Gehäuse-Unterteil 107 sowie einen Gehäuse-Deckel 108 auf und ist z.B. fluiddicht geschlossen. Das Gehäuse 103 umschließt hier einen Innenraum 104, der durch das Gehäuse 103 von einer Außenumgebung 105 des Gehäuses 103 getrennt ist.
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Die Komponente 1 weist ein Druckausgleichselement (DAE) 2 und einen elektrischen Steckverbinder 3 auf. Das Druckausgleichselement 2 weist hier genau einen fluidleitenden Kanal 4 auf (es sind auch mehrere fluidleitende Kanäle 4 möglich).
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In dem hier dargestellten geschlossenen Zustand des Gehäuses 103 verbindet der Kanal 4 des Druckausgleichselements 2 den Innenraum 104 des Gehäuses 103 mit der Außenumgebung 105 fluidleitend. Dadurch wird bei Druckunterschieden zwischen Innenraum 104 und Außenumgebung 105 mittels des Kanals 4 ein Druckausgleich ermöglicht.
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Das DAE 2 weist hier lediglich beispielhaft eine gasdurchlässige Membran 7 auf. Diese Membran 7 ist - lediglich beispielhaft - im Kanal 4 angeordnet. Sie erstreckt sich vollständig durch den Kanalquerschnitt. Somit muss ein Gasstrom, welcher vom Innenraum 104 zur Außenumgebung 105 gelangen will zwingend die Membran 7 passieren (siehe die Strömungspfeile) bzw. umgekehrt ein Gasstrom, der von der Außenumgebung 105 in den Innenraum 104 gelangen will muss zwingend die Membran 7 passieren. Die Membran 7 kann den Innenraum 104 vorteilhaft z.B. gegen Dreck, Schmutz, Spritzwasser, etc. aus der Außenumgebung 105 schützen.
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Der Steckverbinder 3 ist im hier dargestellten geschlossenen Zustand des Gehäuses 103 (der Gehäuse-Deckel 108 ist auf dem Gehäuse-Unterteil 107 montiert) mit dem Gegensteckverbinder 101 des Hochvoltsystems 100 entlang einer Steckrichtung Z verbunden. Der Steckverbinder 3 weist hier zwei Kontaktelemente 8 auf, die hier z.B. als Kontaktmesser bzw. Pins ausgebildet sein. Die beiden Kontaktelemente 8 sind durch eine Kurzschlussbrücke 9 des Steckverbinders 3 elektrisch miteinander verbunden und damit kurzgeschlossen. Der Steckverbinder 3 bzw. die Kontaktelemente 8 sind dem Innenraum 104 des Gehäuses 103 zugewandt.
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Die Steckrichtung Z, die einer Einsteckrichtung bzw. Zusammensteckrichtung des Steckverbinders 3 in den bzw. mit dem Gegensteckverbinder 101 entspricht weist in 1a nach unten. Eine radiale Richtung R erstreckt sich senkrecht zur Steckrichtung Z.
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Das Hochvoltsystem 100 kann lediglich beispielhaft eine E-Achse für ein elektrisch angetriebenes Fahrzeug oder eine elektrische Maschine oder ein Inverter oder ein Brennstoffzellensystem oder eine Hochvolt-Steckverbinderanordnung (z.B. bestehend aus einem Hochvolt-Steckverbinder und einem Hochvolt-Gegensteckverbinder) oder ein Ladegerät oder ein DC-DC-Wandler oder eine elektrische Heizung oder ein Kompressor oder ein Energieverteiler oder ein Transformator oder ein Steuergerät, etc. sein.
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Im Innenraum 104 ist eine Hochvoltkomponente 110 mit einem Hochvolt-Stromkreis 106 verbunden. Im dargestellten Ausführungsbeispiel kann die Hochvolt-Komponente z.B. ein Stator einer z.B. dreiphasigen elektrischen Maschine sein, der mit drei Phasenleitungen 109a, 109b, 109c elektrisch leitend verbunden ist. Er kann beispielsweise mit einer Spannung von wenigstens 40V, bevorzugt wenigstens 100V und besonders bevorzugt wenigstens 300V betrieben werden.
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Der Gegensteckverbinder 102 ist hier z.B. an der Hochvolt-Komponente 110 angeordnet und dem Gehäuse-Deckel 108 zugewandt. Er weist hier beispielhaft zwei als Buchsenkontaktelemente ausgebildete Gegenkontaktelemente 110 auf. Der Gegensteckverbinder 102 kann z.B. Teil eines Signalstromkreises sein. Solange die beiden Gegenkontaktelemente 110 nicht kurzgeschlossen sind ist dieser Signalstromkreis nicht geschlossen und es fließt demnach auch kein Strom. Dies ist beispielsweise der Fall, wenn der Gehäuse-Deckel 108 nicht (korrekt) an dem Gehäuse-Unterteil 107 montiert ist und deshalb zu befürchten ist, dass ein Mensch Berührkontakt zu Hochspannung führenden Teilen des Hochvoltsystems 100 haben könnte. Eine hier nicht dargestellte Auswerteeinheit kann z.B. erfassen, ob der Signalstromkreis unterbrochen ist und in diesem Fall die Hochspannungsversorgung unterbrechen. Ist der Gehäuse-Deckel 108 dagegen - wie hier dargestellt - korrekt montiert (das Gehäuse 103 also geschlossen), so ist der Steckverbinder 3 mit dem Gegensteckverbinder 101 verbunden. In dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel ist jeweils eines der Kontaktelemente 8 in eines der Gegenkontaktelemente 111 eingesteckt. Damit ist z.B. der Signalstromkreis geschlossen und die Auswerteeinheit kann den Hochvoltstromkreis 106 freigeben, d.h.: es kann Hochspannung anliegen.
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Mit anderen Worten: das Hochvoltsystem 100 weist einen Hochvoltstromkreis 106 auf, wobei das Hochvoltsystem 100 derart eingerichtet ist, dass der Hochvoltstromkreis 106 in einen spannungsfreien Zustand gesetzt ist, wenn der Steckverbinder 3 und der Gegensteckverbinder 101 nicht elektrisch miteinander verbunden sind. An dem Hochvoltstromkreis 106 kann dagegen (Hoch)Spannung anliegen bzw. er kann Spannung führen, wenn der Steckverbinder 3 und der Gegensteckverbinder 101 elektrisch miteinander verbunden sind.
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Der Steckverbinder 3 ist im hier dargestellten Ausführungsbeispiel als ein Hochvolt-Interlock-Steckverbinder 5 ausgebildet und der Gegensteckverbinder 101 ist als Hochvolt-Interlock-Gegensteckverbinder 102 ausgebildet. Der Hochvolt-Interlock-Steckverbinder 5 ist hier mit einem Hochvolt-Interlock-Gegensteckverbinder 102 des Hochvoltsystems 100 zusammengesteckt. Die Hochvolt-Interlock-Steckverbindung ist somit elektrisch leitend verbunden.
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Die Komponente 1 ist hier beispielhaft in einer Gehäusewandung 112 des Gehäuses 103 (hier des Gehäuse-Deckels 108) montiert. Dazu ist hier beispielhaft in der Gehäusewandung 112 eine Aussparung 11 vorgesehen, in die die Komponente 1 eingesetzt bzw. eingesteckt bzw. allgemein montiert werden kann. Besonders vorteilhaft ist eine lösbare Montage vorgesehen, so dass die Komponente 1 zerstörungsfrei wieder von dem Gehäuse 103 gelöst werden kann. Weiterhin vorteilhaft kann die Komponente 1 fluiddicht an dem Gehäuse 103 bzw. in der Gehäusewandung 112 montiert sein. Das bedeutet, dass es keinen Leckagepfad zwischen der Komponente 1 und der Aussparung 11 gibt. Dazu kann z.B. ein Dichtelement, z.B. eine Dichtschnur oder ein O-Ring, etc. zwischen der Komponente 1 und dem Gehäuse 103 bzw. der Aussparung 11 vorgesehen sein.
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Die Komponente 1 weist hier z.B. als Rasthaken 10 bzw. Clips ausgebildete Befestigungselemente 6 zur Befestigung in der Gehäusewandung 112 bzw. an dem Gehäuse 103 des Hochvoltsystems 100 auf. Diese Rasthaken 10 (von denen hier zwei dargestellt sind) hintergreifen einen Rand der Aussparung 11. Die Rastverbindung kann zum Auswechseln der Komponente 1 zerstörungsfrei gelöst werden.
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Es versteht sich, dass das Befestigungselement 6 alternativ oder zusätzlich auch ausgebildet sein kann als Hinterschnitt (z.B. für einen gehäuseseitigen Rasthaken bzw. Clip), als Bajonettverschluss, als Schraubgewinde, etc.
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Die Komponente 1 ist hier beispielhaft einstückig ausgebildet. Die Komponente 1 ist hier beispielhaft nicht zerstörungsfrei in ihre einzelnen Komponenten (DAE 2 und Steckverbinder 3) zerlegbar. Hier sind beispielhaft alle Elemente der Komponente 1 integral miteinander verbunden.
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Die Komponente 1 ist hier beispielhaft als Spritzgussteil gefertigt. Sie weist hier beispielhaft zum überwiegenden Teil einen Kunststoff auf.
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In der Ausführungsform nach 1a ist der Steckverbinder 3 entlang der radialen Richtung R von dem Druckausgleichselement 2 beabstandet ausgebildet.
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Mit anderen Worten: in der Ausführungsform der 1a sind DAE 2 und Steckverbinder 3 nebeneinander angeordnet. Dabei kann der Steckverbinder 3 direkt an der bzw. mit der DAE 2 verbunden bzw. ausgebildet sein. Es kann jedoch auch - wie hier dargestellt - ein Träger 12 vorgesehen sein, an dem DAE 2 und der Steckverbinder 3 gemeinsam angeordnet sind. DAE 2 und Steckverbinder 3 sind dabei zwar beabstandet, jedoch nicht weit voneinander entfernt. Beispielsweise beträgt der radiale Abstand zwischen DAE 2 und Steckverbinder 3 maximal dem fünffachen Durchmesser der DAE 2, bevorzugt maximal dem dreifachen Durchmesser der DAE 2 bzw. maximal 10cm, bevorzugt maximal 5cm und ganz besonders bevorzugt maximal 1cm.
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Der Steckverbinder 3 kann z.B. beweglich an oder in der Komponente 1 montiert bzw. angeordnet sein. Auf diese Weise kann er auch bei Temperaturschwankungen und/oder Fertigungstoleranzen stets sicher und beschädigungsfrei mit dem Gegensteckverbinder 101 zusammengesteckt werden bzw. verbunden bleiben. Der Steckverbinder 3 kann z.B. an der Verbindungsstelle zum Träger 12 an ein hier nicht dargestelltes elastisches Zwischenelement montiert sein Er kann auch mittels einer Kulissenführung oder einem Gelenk an den Träger 12 montiert sein. Er kann auch in sich elastisch bzw. mit einem elastischen Material gestaltet sein bzw. ein elastisches Zwischenelement aufweisen.
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Durch die Anordnung von DAE 2 und Steckverbinder 3 nebeneinander kann eine entlang der Einsteckrichtung Z betrachtet besonders flache Komponente 1 realisiert werden, die nur eine geringe Einbauhöhe erfordert. Außerdem kann dadurch den räumlichen Gegebenheiten des Gehäuses 103 sowie der Anordnung der Hochvolt-Komponente 110 im Gehäuse 103 Rechnung getragen werden: die Funktion des Druckausgleichs kann so in lateraler bzw. radialer Richtung R von der Funktion der Berührsicherung räumlich in gewissem Umfang entkoppelt werden, ohne dabei den modularen Charakter der Komponente 1 aufzugeben (Handhabung von nur einem einzigen Teil).
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1b zeigt eine Aufsicht auf die Komponente 1 aus 1a. Es ist gut zu erkennen, dass die Komponente in die Gehäusewandung 112 eingesetzt bzw. eingesteckt ist.
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2a zeigt einen schematischen Querschnitt einer weiteren Ausführungsform eines Hochvoltsystems 100 mit einer Komponente 1.
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In der Ausführungsform nach 2a überlappt der Steckverbinder 3 entlang der Steckrichtung Z betrachtet mit dem Druckausgleichselement 2. Hier fluchten DAE 2 und Steckverbinder 3 sogar.
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Mit anderen Worten: in der Ausführungsform der 2a sind DAE 2 und Steckverbinder 3 übereinander bzw. hintereinander angeordnet. Dabei kann der Steckverbinder 3 direkt an der bzw. mit der DAE 2 verbunden bzw. ausgebildet sein - wie hier dargestellt. Es kann jedoch auch ein Träger vorgesehen sein, an dem DAE 2 und der Steckverbinder 3 gemeinsam angeordnet sind.
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Dadurch wird eine bezüglich der radialen Richtung R besonders kompakt bauende Komponente 1 bereitgestellt.
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Auch in dieser Ausführungsform kann der Steckverbinder 3 beweglich an bzw. in der Komponente 1 angeordnet sein. Beispielsweise kann der Steckverbinder 3 durch ein Gelenk oder ein elastisches Zwischenstück mit dem DAE 2 gekoppelt bzw. verbunden sein.
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Die Hochvolt-Komponente 110 ist hier lediglich mit zwei Phasenleitungen 109a, 109b verbunden.
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2b zeigt eine Aufsicht auf die Komponente aus 2a. Hier wird der besonders geringe Footprint bzw. die geringe Abmessung entlang der radialen Richtung R ersichtlich.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102008054577 A1 [0003]
