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Stand der Technik
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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Stecker-Anordnung, eine elektrische Anordnung und ein Fahrzeug.
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Bekannt sind Anordnungen mit elektrischen Bauteilen, wie Wechselrichtern oder dergleichen, wobei elektrische Verbraucher mittels einer Steckverbindung mit dem elektrischen Bauteil verbunden sind. Eine gegebenenfalls erforderliche elektrische Sicherung ist dabei häufig in das elektrische Bauteil integriert, sodass ein Austausch oder eine Überprüfung häufig nur mit erhöhtem dem Demontageaufwand möglich ist.
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Offenbarung der Erfindung
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Die erfindungsgemäße Stecker-Anordnung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 zeichnet sich demgegenüber durch eine besonders einfache und kostengünstige Konstruktion aus, welche auf einfache Weise ein Wechseln einer elektrischen Sicherung erlaubt. Dies wird erreicht durch eine Stecker-Anordnung für eine elektrische Anordnung, umfassend ein erstes Steckerelement, ein zweites Steckerelement, und eine elektrische Sicherung. Das erste Steckerelement und das zweite Steckerelement sind mittels einer Steckverbindung lösbar miteinander verbindbar, insbesondere um eine elektrische Verbindung zwischen Komponenten der elektrischen Anordnung herstellen zu können. Die elektrische Sicherung ist dabei in unverbundenem Zustand der Steckverbindung im ersten Steckerelement oder im zweiten Steckerelement angeordnet.
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Mit anderen Worten sind das erste Steckerelement und das zweite Steckerelement mittels einer Steckverbindung elektrisch miteinander verbindbar, wobei sich die elektrische Sicherung im Bereich dieser Steckverbindung befindet. Vorzugsweise ist die elektrische Sicherung im verbundenen Zustand der Steckverbindung in beiden Steckerelementen angeordnet. Die elektrische Sicherung kann beispielsweise an einem der beiden Steckerelemente vorstehend angeordnet sein, sodass die elektrische Sicherung beim Herstellen der Steckverbindung zumindest teilweise in das andere Steckerelement eingreift. Alternativ kann die elektrische Sicherung im Inneren eines der beiden Steckerelemente angeordnet sein.
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Vorzugsweise kann im verbundenen Zustand der Steckverbindung eine Stromübertragung über die elektrische Verbindung zwischen den beiden Steckerelementen erfolgen.
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Als elektrische Sicherung wird eine Überstromschutzeinrichtung angesehen. Bevorzugt trennt die elektrische Sicherung bei Überschreiten eines vordefinierten Maximalstroms selbsttätig die elektrische Verbindung zwischen den beiden Steckerelementen.
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Dadurch, dass die elektrische Sicherung im unverbundenen Zustand der Steckverbindung in einem der beiden Steckerelemente angeordnet ist, kann eine besonders einfache Zugänglichkeit der elektrischen Sicherung ermöglicht werden. Zum Auswechseln der Sicherung muss somit lediglich die Steckverbindung getrennt werden, um Zugriff auf die elektrische Sicherung zu erhalten, und um diese entnehmen und austauschen zu können. Durch die Anordnung der elektrischen Sicherung im Bereich der Steckverbindung ergibt sich der weitere Vorteil, dass zusätzliche Maßnahmen zur Abdichtung von Schmutz oder Wasser im Bereich der elektrischen Sicherung entfallen können. Diese Dichtungsfunktion erfolgt vorzugsweise durch die beiden Steckerelemente, welche bevorzugt Dichtelemente aufweisen, um die elektrische Verbindung vor einem Eindringen von Wasser oder Schmutz zu schützen. Das heißt, die Dichtungsfunktion kann bei der vorliegenden elektrischen Anordnung durch die ohnehin bei der Steckverbindung vorhandene oder notwendige Möglichkeit zur Abdichtung bewirkt werden.
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Die Unteransprüche haben bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung zum Inhalt.
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Bevorzugt ist die elektrische Sicherung mittels einer kraftschlüssigen Verbindung im ersten Steckerelement oder zweiten Steckerelement befestigt, insbesondere im unverbundenen Zustand der Steckverbindung. Vorzugsweise kann die elektrische Sicherung beim Stecken der Steckverbindung zusätzlich eine kraftschlüssige Verbindung mit dem jeweils anderen Steckerelement eingehen.
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In diesem Fall ist der Kraftschluss vorzugsweise in einem der beiden Steckerelemente größer, sodass die elektrische Sicherung beim Ziehen der Steckverbindung definiert in nur einem der beiden Steckerelemente verbleibt. Durch die Befestigung der elektrischen Sicherung mittels einer kraftschlüssigen Verbindung in einem der beiden Steckerelemente kann ein besonders einfaches, beispielsweise werkzeugloses, Auswechseln der elektrischen Sicherung ermöglicht werden.
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Besonders bevorzugt ist die elektrische Sicherung ein elektrisches Kontaktelement des ersten Steckerelements oder des zweiten Steckerelements. Das heißt, beim Verbinden der beiden Steckerelemente erfolgt der elektrische Kontakt, mittels welchem eine elektrische Verbindung hergestellt werden kann, direkt mittels der elektrischen Sicherung. Vorzugsweise ersetzt die elektrische Sicherung hierdurch einen Kontaktpin oder Kontaktbolzen der Steckverbindung. Damit kann eine besonders einfache und kostengünstige Konstruktion der Stecker-Anordnung ermöglicht werden. Bevorzugt können jedoch zusätzlich zur elektrischen Sicherung noch weitere Kontaktelemente wie Kontaktpins oder Kontaktbolzen vorgesehen sein.
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Vorzugsweise liegt im unverbundenen Zustand der Steckverbindung zumindest ein Teilbereich der elektrischen Sicherung frei. Dadurch kann nach dem Ziehen der Steckverbindung die elektrische Sicherung besonders einfach per Hand, oder alternativ mittels eines Werkzeugs, aus dem entsprechenden Steckerelement entfernt und gegen eine neue Sicherung ersetzt werden. Weiterhin ist dadurch eine einfache Inaugenscheinnahme der elektrischen Sicherung zum Überprüfen der Funktion oder des Zustands möglich.
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Bevorzugt liegt im verbundenen Zustand der Steckverbindung eine Kontaktierung der elektrischen Sicherung radial oder axial bezüglich einer Steckachse, entlang welcher die Steckverbindung hergestellt wurde, vor. Als radiale oder axiale Kontaktierung wird dabei ein Berühr-Kontakt der elektrischen Sicherung, vorzugsweise mit einem Kontaktelement des entsprechenden anderen Steckerelements, angesehen, wobei eine den Berühr-Kontakt herstellende Kraft in radialer bzw. axialer Richtung der Steckachse ausgerichtet ist.
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Besonders bevorzugt ist die elektrische Sicherung im Inneren des zweiten Steckerelements angeordnet. Dabei weist das zweite Steckerelement einen abnehmbaren Deckel auf, über welchen die elektrische Sicherung zugänglich und auswechselbar ist. Das heißt, die elektrische Sicherung befindet sich innerhalb des zweiten Steckerelements. Beispielsweise wenn das zweite Steckerelement an einem Kabel angeordnet ist kann somit eine einfache und flexible Handhabung des zweiten Steckerelements ermöglicht werden, um die elektrische Sicherung zu überprüfen oder auszuwechseln. Durch das Anordnen der Sicherung im Inneren des zweiten Steckerelements kann zudem ein besonders guter Schutz der Sicherung, beispielsweise vor Nässe oder Schmutz, bereitgestellt werden.
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Vorzugsweise weist der Deckel einen Verriegelungsmechanismus auf, welcher eingerichtet ist, um ein Abnehmen des Deckels im verbundenen Zustand der Steckverbindung zu verhindern. Das heißt, der Deckel kann nur abgenommen werden, wenn das erste Steckerelement und das zweite Steckerelement unverbunden sind, also wenn die elektrische Verbindung unterbrochen ist. Beispielsweise kann dadurch ein Berührschutz der elektrischen Verbindung umgesetzt werden.
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Bevorzugt ist die elektrische Sicherung eine Schmelzsicherung. Bei Überschreiten eines vordefinierten maximalen Stromes, welcher durch die Schmelzsicherung fließt, trennt diese die elektrische Verbindung. Nach einem solchen Auslösen der Sicherung ist somit ein Auswechseln der Sicherung erforderlich, um die elektrische Verbindung wieder herstellen zu können.
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Weiterhin führt die Erfindung zu einer elektrischen Anordnung, welche ein elektrisches Bauteil, ein Anschlusselement und die beschriebene Stecker-Anordnung umfasst. Das erste Steckerelement der Stecker-Anordnung ist dabei am elektrischen Bauteil angeordnet und das zweite Steckerelement der Stecker-Anordnung ist am Anschlusselement angeordnet. Zudem ist die Stecker-Anordnung eingerichtet, im verbundenen Zustand der Steckverbindung eine elektrische Verbindung zwischen dem elektrischen Bauteil und dem Anschlusselement herzustellen. Als Anschlusselement können dabei beliebige mit dem elektrischen Bauteil zu verbindende Komponenten, wie beispielsweise Kabel, oder beliebige elektrische Verbraucher, angesehen werden. Die Stecker-Anordnung erlaubt dabei eine besonders einfache Zugänglichkeit der elektrischen Sicherung, um beispielsweise ein schnelles und einfaches Überprüfen und Auswechseln der Sicherung zu ermöglichen.
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Besonders bevorzugt umfasst das elektrische Bauteil einen Wechselrichter. Der Wechselrichter kann vorzugsweise über die Steckverbindung und das Anschlusselement weiteren elektrischen Bauteilen eine vorbestimmte Stromversorgung bereitstellen.
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Vorzugsweise umfasst die elektrische Anordnung ferner einen elektrischen Neben-Verbraucher, wobei der Neben-Verbraucher mittels des Anschlusselements mit dem elektrischen Bauteil verbunden ist. Insbesondere ist der Neben-Verbraucher dabei über das Anschlusselement direkt mit dem zweiten Steckerelement verbunden. Beispielsweise kann das Anschlusselement in diesem Fall ein Kabel sein. Durch Anschluss des Neben-Verbrauchers über die Steckverbindung mit der Sicherung kann beispielsweise auf besonders einfache und kostengünstige Weise eine Erweiterung der durch den Wechselrichter vorgenommenen Bereitstellung elektrischer Energie für verschiedene Neben-Verbraucher ermöglicht werden.
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Weiter bevorzugt umfasst die elektrische Anordnung ferner einen Elektromotor. Der Elektromotor ist dabei sicherungslos, das heißt ohne elektrische Sicherung, mit dem elektrischen Bauteil verbunden. Vorzugsweise ist der Elektromotor dabei direkt mittels einer Motorleitung mit dem elektrischen Bauteil verbunden, wobei die Motorleitung vorzugsweise mittels einer Schraubverbindung oder mittels einer weiteren Steckverbindung mit dem elektrischen Bauteil verbunden ist.
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Vorzugsweise umfasst die elektrische Anordnung ferner eine Batterie, welche mit dem elektrischen Bauteil verbunden ist. Insbesondere ist die Batterie sicherunglos, also direkt, beispielsweise mittels einer Batterieleitung, mit dem elektrischen Bauteil verbunden. Das elektrische Bauteil ist bevorzugt eingerichtet, eine von der Batterie bereitgestellte Spannung umzuwandeln und einem oder mehreren elektrischen Verbrauchern bereitzustellen.
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Weiterhin führt die Erfindung zu einem Fahrzeug, welches die beschriebene elektrische Anordnung umfasst. Das Fahrzeug ist vorzugsweise ein Elektro-Kraftfahrzeug.
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Figurenliste
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Im Folgenden wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen in Verbindung mit den Figuren beschrieben. In den Figuren sind funktional gleiche Bauteile jeweils mit gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet. Dabei zeigt:
- 1 eine vereinfachte schematische Ansicht einer elektrischen Anordnung gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung,
- 2 ein Detail der elektrischen Anordnung der 1, und
- 3 ein Detail einer elektrischen Anordnung gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung.
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Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung
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1 zeigt eine vereinfachte schematische Ansicht einer elektrischen Anordnung 10 gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung. In 2 ist ein Detail der elektrischen Anordnung der 1 dargestellt.
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Die elektrische Anordnung 10 umfasst ein elektrisches Bauteil 11, welches einen Wechselrichter aufweist. Das elektrische Bauteil 11 ist mit einer Batterie 15 verbunden. Weiterhin ist das elektrische Bauteil 11 mit einem Elektromotor 14 und mit einem elektrischen Neben-Verbraucher 13 verbunden. Die elektrische Anordnung 10 kann vorzugsweise in einem Fahrzeug, wie beispielsweise einem Elektrokraftfahrzeug, eingesetzt werden.
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Die Verbindung des elektrischen Bauteils 11 mit der Batterie 15 und mit dem Elektromotor 14 erfolgt jeweils direkt sicherungslos mittels jeweils eines Kabels 16. Diese Kabel 16 können beispielsweise mittels Stecker oder mittels Schraubverbindungen mit dem elektrischen Bauteil 11 verbunden sein.
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Die Verbindung des elektrischen Bauteils 11 mit dem Neben-Verbraucher 13 erfolgt mittels eines Anschlusselements 12, welches ebenfalls als Kabel ausgebildet ist. Das Anschlusselement 12 ist lösbar mit dem elektrischen Bauteil 11 verbindbar.
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Um die lösbare Verbindung zu ermöglichen, umfasst die elektrische Anordnung 10 eine Stecker-Anordnung 1 mit einem ersten Steckerelement 2 am elektrischen Bauteil 11 und mit einem zweiten Steckerelement 3 am Anschlusselement 12. Die Stecker-Anordnung 1 ist detaillierter in 2 dargestellt.
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Das erste Steckerelement 2 und das zweite Steckerelement 3 sind dabei mittels einer Steckverbindung 5 lösbar miteinander verbindbar. Das Verbinden und Lösen der Steckverbindung 5 erfolgt dabei durch zusammenstecken bzw. auseinanderziehen der beiden Steckerelemente 2, 3 entlang einer Steckachse 50. Bei verbundener Steckverbindung 5 ist eine elektrische Verbindung des elektrischen Bauteils 11 und des Neben-Verbrauchers 13 miteinander hergestellt.
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Die Stecker-Anordnung 1 weist dabei eine elektrische Sicherung 4 auf, welche als Schmelzsicherung ausgebildet ist und eine Überstromschutzeinrichtung bildet. Bei Überschreiten eines vordefinierten Stromes wird die elektrische Verbindung zwischen elektrischen Bauteil 11 und elektrischem Neben-Verbraucher 13 somit durch Auslösen der Sicherung 4 automatisch getrennt.
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Die elektrische Sicherung 4 ist so in der Stecker-Anordnung 1 angeordnet, dass diese in verbundenem Zustand der Steckverbindung 5 im ersten Steckerelement 2 und im zweiten Steckerelement 3 gleichzeitig angeordnet ist. Dabei ist die elektrische Sicherung 4 im zweiten Steckerelement 3 mittels einer kraftschlüssigen Verbindung 6 befestigt. Hierfür ist ein Ende der zylinderförmigen elektrischen Sicherung 4 innerhalb des zweiten Steckerelements 3 mittels eines Klammerelements 35 gehalten.
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Um die elektrische Verbindung herzustellen, ist die elektrische Sicherung 4 in verbundenen Zustand der Steckverbindung 5 im ersten Steckerelement 2 mittels eines Kontakts 25 elektrisch kontaktiert. Der Kontakt 25 ist mittels einer Schraube 28 mit einem Leitungselement 29 verschraubt, über welches die Stromversorgung erfolgt. Der Kontakt 25 weist ebenfalls ein klammerähnliches Kontaktelement 26 auf, welches mittels einer kraftschlüssigen Verbindung eine radiale Kontaktierung bezüglich der Steckachse 50 bewirkt. Der Kraftschluss des klammerähnlichen Kontaktelements 26 ist dabei deutlich kleiner, vorzugsweise maximal halb so groß, wie der Kraftschluss des Klammerelements 35, sodass beim Trennen der Steckverbindung 5 die elektrische Sicherung im zweiten Steckerelement 3 verbleibt.
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Durch die spezielle Anordnung der Sicherung 4 im zweiten Steckerelement 3 kann eine besonders einfache Überprüfung sowie ein einfaches und schnelles Auswechseln der Sicherung 4 durchgeführt werden. Hierfür ist lediglich ein Abziehen des zweiten Steckerelements 3 vom ersten Steckerelement 2 notwendig, wodurch die elektrische Sicherung 4 unmittelbar zugänglich wird, da diese anschließend im Bereich des zweiten Steckerelements 3 teilweise frei zugänglich liegt.
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Ein weiterer Vorteil ist dabei, dass durch die spezielle Anordnung der Sicherung 4 eine besonders einfache Konstruktion der elektrischen Verbindung möglich ist. Im Detail bildet die elektrische Sicherung 4 hierfür im ersten Ausführungsbeispiel ein elektrisches Kontaktelement des zweiten Steckerelements 3. Das heißt, die elektrische Sicherung 4 ersetzt einen ansonsten vorhandenen Kontaktpin oder Kontaktbolzen der Steckverbindung 5.
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3 zeigt ein Detail einer elektronischen Anordnung 10 gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung, wobei, analog der 2, nur die Stecker-Anordnung 1 im Detail dargestellt ist. Das zweite Ausführungsbeispiel entspricht im Wesentlichen dem ersten Ausführungsbeispiel mit dem Unterschied, dass die elektrische Sicherung 4 vollständig innerhalb des zweiten Steckerelements 3 angeordnet ist. Um eine Zugänglichkeit der elektrischen Sicherung 4, zum Überprüfen und Auswechseln zu ermöglichen, weist das zweite Steckerelement 3 im zweiten Ausführungsbeispiel der 3 einen abnehmbaren Deckel 30 auf.
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Der abnehmbare Deckel 30 weist einen Verriegelungsmechanismus 31 auf, welcher eingerichtet ist, zu verhindern, dass der Deckel 30 im verbundenen Zustand der Steckverbindung 5 abgenommen werden kann. Das heißt, der Verriegelungsmechanismus 31 gibt den Deckel 30 erst frei, wenn die Steckverbindung 5 gelöst und somit auch die elektrische Verbindung zwischen dem elektrischen Bauteil 11 und dem Neben-Verbraucher 13 getrennt ist.
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Zudem weist der abnehmbare Deckel 30 ein Dichtelement 33 auf, welches vorzugsweise als umlaufender O-Ring ausgebildet ist, und welches eine Abdichtung des zweiten Steckerelements 3 zum Schutz der elektrischen Sicherung 4 vor Nässe und Schmutz bietet.
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Die Anordnung der elektrischen Sicherung 4 innerhalb des zweiten Steckerelements 3 bietet dabei ähnlich der Anordnung gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der 1 und 2 eine vereinfachte Handhabung beim Überprüfen und Auswechseln der Sicherung 4. Insbesondere kann hierfür die Steckverbindung 5 getrennt werden und das zweite Steckerelement 3 aufgrund des flexiblen Kabels als Anschlusselement 12 für eine optimale Zugänglichkeit einfach positioniert werden.
