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Die Erfindung betrifft eine Anordnung wenigstens einer Schmutzfalle in einem Aufnahmeraum eines Gehäuses einer Antriebskomponente zum elektrischen Antreiben eines Kraftfahrzeugs.
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Der
DE 203 11 463 U1 ist ein Schmutzroller als bekannt zu entnehmen, mit einer Klebe- oder Haftrolle.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Anordnung zu schaffen, so dass eine besonders hohe Robustheit einer Antriebskomponente zum elektrischen Antreiben eines Kraftfahrzeugs geschaffen werden kann.
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Diese Aufgabe wird durch eine Anordnung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und zweckmäßige Weiterbildungen der Erfindung sind in den übrigen Ansprüchen angegeben.
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Die Erfindung betrifft eine Anordnung wenigstens einer Schmutzfalle in einem Aufnahmeraum eines Gehäuses einer Antriebskomponente zum, insbesondere reinen, elektrischen Antreiben eines Elektrofahrzeugs. Dies bedeutet, dass das beispielsweise als batterieelektrisches Fahrzeug (BEV) ausgebildete Elektrofahrzeug in seinem vollständig hergestellten Zustand die Antriebskomponente aufweist, mittels welcher das Elektrofahrzeug, insbesondere rein, elektrisch angetrieben werden kann. Die Antriebskomponente weist das Gehäuse auf, welches den Aufnahmeraum, insbesondere direkt, begrenzt beziehungsweise bildet. Beispielsweise ist in dem Aufnahmeraum wenigstens ein elektrisches oder elektronisches Bauelement angeordnet. Insbesondere ist das Bauelement dazu ausgebildet, elektrische Energie beziehungsweise elektrischen Strom zu übertragen. Vorzugweise ist die Antriebskomponente eine Hochvolt-Komponente, deren elektrische Spannung, insbesondere elektrische Betriebs- oder Nennspannung, vorzugsweise größer als 50 Volt, insbesondere größer als 60 Volt, ist und ganz vorzugsweise mehrere hundert Volt beträgt. Dadurch können besonders große elektrische Leistungen zum, insbesondere reinen, elektrischen Antreiben des Elektrofahrzeugs realisiert werden. Somit ist das Bauelement beispielsweise dazu ausgebildet, die elektrische Spannung bereitzustellen und/oder elektrische Energie beziehungsweise elektrischen Strom mittels der genannten, elektrischen Spannung zu übertragen.
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Bei der erfindungsgemäßen Anordnung ist die Schmutzfalle gezielt dazu ausgebildet, im Aufnahmeraum angeordnete und in, insbesondere direktem, Kontakt mit der Schmutzfalle gelangende Schmutzpartikel wie beispielsweise Späne, insbesondere metallische Späne, rückzuhalten. Insbesondere ist die Schmutzfalle dazu ausgebildet, die in, insbesondere direkten, Kontakt mit der Schmutzfalle gelangenden und beispielsweise elektrisch leitfähigen Schmutzpartikel, welche auch einfach als Partikel bezeichnet werden, beispielsweise mechanisch und dabei beispielsweise durch einen Hinterschnitt oder eine Tasche, und/oder durch Adhäsion oder beispielsweise durch Kleben an sich zu binden und somit rückzuhalten. Hierdurch verhindert die Schmutzfalle, dass sich die Partikel übermäßig stark und unkontrolliert in dem Aufnahmeraum umherbewegen können, wodurch eine besonders hohe Robustheit der Antriebskomponente geschaffen werden kann. Insbesondere kann mittels der Schmutzfalle die beispielsweise als Hochvolt-Komponente ausgebildete Antriebskomponente und somit beispielsweise ein die Antriebskomponente umfassendes Hochvoltsystem des Elektrofahrzeugs effektiv geschützt werden, insbesondere vor unerwünschten Kurzschlüssen und/oder Kriechströmen. Daraus kann eine besonders lange Lebensdauer der Antriebskomponente realisieren. Der Erfindung liegen insbesondere die folgenden Erkenntnisse und Überlegungen zugrunde: Üblicherweise wird eine auch als Design oder Layout bezeichnete, technische Konstruktion oder Auslegung von Hochvolt-Komponenten nach der Norm EC 60664 ausgeführt. Hier sind Mindestabstände für Luft- und Kriechstrecken zwischen beispielsweise als Hochvoltpotentiale ausgebildeten, elektrischen Potentialen und einer beispielsweise als Fahrzeugmasse oder Gehäusemasse ausgebildeten Masse der jeweiligen Hochvolt-Komponente definiert. Berechnungen für die Luftstrecke basieren zum Beispiel auf einer maximalen Höhe über normal Null (NN). Ein Korrekturfaktor für eine Höhenanpassung beispielsweise dann, wenn das auch als Kraftfahrzeug bezeichnete oder als Kraftfahrzeug ausgebildete Elektrofahrzeug nicht bei maximal 2.000 Metern Höhe betrieben werden sollte, sondern beispielsweise bei 5.000 Metern über NN ist ebenfalls in der Norm EC 60664 beschrieben. So ergibt sich zum Beispiel bei einer definierten Höhe von 5.000 Metern über NN, einer Isolierstoffgruppe 1, einem Verschmutzungsgrad von 2 und einer Bemessungsstoßspannung von 2.500 Volt als Ergebnis eine Mindest-Luftstrecke von 2,4 mm. Dem entsprechend werden Abstände und somit Längen von Luftstrecken beispielsweise einem elektrischen Pluspol gegen Masse, insbesondere Gehäusemasse, und einem elektrischen Minuspol gegen Masse, insbesondere Gehäusemasse, ausgelegt. Die Abstände bilden hier eine Basisisolierung. Eine Auslegung zwischen elektrischen Polen, das heißt zwischen einem elektrischen Pluspol und einem elektrischen Minuspol erfolgt auf die gleiche Weise, wobei hier die Bemessungsstoßspannung geringer sein kann, so dass sich geringere Abstände ergeben. Ein jeweiliger Abstand zwischen einem elektrischen Pluspol und einem elektrischen Minuspol, zwischen welchen eine Spannung anliegt, welche insbesondere dann, wenn die Antriebskomponente eine Hochvolt-Komponente ist, größer als 50 Volt, insbesondere größer als 60 Volt, ist, und ganz vorzugsweise mehrere hundert Volt beträgt, nennt man Funktionsisolierung. Ähnlich läuft eine Auslegung einer Basis- und Funktionsisolierung für Kriechstrecken ab. Die Norm hierfür ist ebenfalls EC 60664. Durch diese Auslegung kann eine gegenüber Lichtbögen und Kurzschlüssen robuste Auslegung realisiert werden. Negativ beeinträchtigt werden kann diese Auslegung jedoch durch etwaig vorkommende Verunreinigungen wie beispielsweise Schmutzrückstände, das heißt Schmutzpartikel, die insbesondere elektrisch leitfähig sind. Derartige Schmutzpartikel können gegebenenfalls in den zuvor beschriebenen Abstand zwischen den elektrischen Polen beziehungsweise dem elektrischen Pol und der Masse gelangen und mit anderen Worten können Schmutzpartikel gegebenenfalls in die zuvor beschriebene Luft- oder Kriechstrecke gelangen. Falls keine entsprechenden Gegenmaßnahmen getroffen sind, kann dies gegebenenfalls insbesondere dann zu unerwünschten Effekten führen, wenn die Schmutzpartikel elektrisch leitfähig sind. Dies kann insbesondere dann der Fall sein, wenn die Schmutzpartikel metallische Späne sind.
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Derartige Verunreinigungen, das heißt derartige Schmutzpartikel können gegebenenfalls durch eine Fertigung der Hochvolt-Komponenten in diese und somit in das zuvor beschriebene Gehäuse eingetragen werden. Ferner kann es beispielsweise innerhalb der Antriebskomponente während ihres Betriebs und dabei beispielsweise durch Vibrationseffekte zu Abrieb und somit zu Schmutzpartikeln innerhalb des Aufnahmeraums und somit innerhalb der Hochvolt-Komponente (Antriebskomponente) kommen.
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Um nun eine besonders hohe Robustheit der Antriebskomponente insbesondere gegenüber Kriechströme und/oder Kurzschlüsse und/oder gegen andere, unerwünschte Effekte realisieren zu können, ist erfindungsgemäß die Schmutzfalle innerhalb des Aufnahmeraums angeordnet. Somit ist die Schmutzfalle in die vorzugsweise als Hochvolt-Komponente ausgebildete Antriebskomponente integriert. Die Schmutzfalle kann ein Eindringen, das heißt eine Einlagerung von Verunreinigungen wie beispielsweise Schmutzpartikeln in oder zwischen Luft- und Kriechstrecken vermeiden, wodurch etwaig resultierende Effekte vermieden werden können. Insbesondere können dadurch, dass die Schmutzfalle die Schmutzpartikel rückhält, Kurzschlüsse und Lichtbögen vermieden werden. Somit können ein übermäßiger Verschleiß sowie Beschädigungen der Antriebskomponente vermieden werden, so dass auch unerwünscht frühe Wartungen, Reparaturen oder früher Austausch der Antriebskomponente vermieden werden können.
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Die Antriebskomponente ist beispielsweise ein elektrischer Antriebsstrang oder Bestandteil eines elektrischen Antriebsstrangs. Beispielsweise umfasst die Antriebskomponente einen auch als Motorinverter bezeichneten Inverter, eine elektrische Maschine zum, insbesondere reinen, elektrischen Antreiben des Elektrofahrzeugs und/oder einer Getriebe. Mit anderen Worten umfasst die Antriebskomponente wenigstens zwei Bauteile, die in dem Aufnahmeraum angeordnet sein können. Bei den Bauteilen kann es sich um den zuvor genannten Inverter, die elektrische Maschine und das Getriebe handeln. Dabei ist es denkbar, dass die Bauteile in dem den Bauteilen gemeinsamen Aufnahmeraum angeordnet sind. Eines der Bauteile ist beispielsweise in einem ersten Teilbereich des Aufnahmeraums angeordnet, wobei das andere Bauteil beispielsweise in einem zweiten Teilbereich des Aufnahmeraums angeordnet ist. Der eine Teilbereich ist beispielsweise ein Maschinenraum, insbesondere dann, wenn das eine Bauteil die elektrische Maschine ist. Der andere Teilbereich ist beispielsweise ein Leistungselektronikraum, insbesondere dann, wenn das andere Bauteil eine Leistungselektronik oder der zuvor genannte Inverter ist. Dabei sind die Teilbereiche miteinander verbunden, das heißt nicht voneinander getrennt. Mit anderen Worten sind die Teilbereiche offen, so dass der eine Teilbereich zum anderen Teilbereich offen ist und umgekehrt. Somit schließt beispielsweise eine Gehäusekontur des Gehäuses eine insbesondere durch die Bauteile gebildete Kompletteinheit nach außen hin ab. Hierdurch kann eine besonders kostengünstige Bauweise der Antriebskomponente geschaffen werden. Dadurch, dass die Teilbereiche jeweils zueinander hin offen sind, können jedoch beispielsweise Schmutzpartikel wie insbesondere Späne von dem Maschinenraum in den Leistungselektronikraum gelangen. Um dies zu vermeiden und/oder um eine übermäßige Bewegung der Schmutzpartikel in dem Aufnahmeraum, insbesondere in dem Leistungselektronikraum, zu vermeiden, ist auch die Schmutzfalle in dem Aufnahmeraum angeordnet. Beispielsweise wird die Schmutzfalle in dem Aufnahmeraum so angebracht, dass sie als eine Art Magnet wirkt, mittels welchem die Schmutzpartikel rückgehalten werden können. Es ist denkbar, dass mehrere, insbesondere voneinander beabstandete, Schmutzfallen in dem Aufnahmeraum angeordnet sind. Die Schmutzfalle wird vorzugsweise in einem Bereich oder Teilbereich angebracht, in dem sich die Schmutzpartikel insbesondere vorwiegend sammeln. Dies kann von einer Einbaulage der Antriebskomponente abhängen, die ihre Einbaulage beispielsweise in vollständig hergestelltem Zustand des Elektrofahrzeugs einnimmt. Ferner kann die Anordnung der Schmutzfalle in dem Aufnahmeraum von einer Vibration einer Eigenanregung beziehungsweise Straßenanregung der Antriebskomponente abhängen.
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Die Schmutzfalle kann beispielsweise wenigstens eine, insbesondere durch einen Klebestreifen gebildete Klebeschicht aufweisen, mittels welcher die in, insbesondere direkten, Kontakt mit der Klebeschicht gelangenden Schmutzpartikel rückzuhalten sind. Die Klebeschicht beziehungsweise der Klebestreifen hat vorzugsweise die Fähigkeit, über eine sehr lange Zeit von beispielsweise 15 Jahren Schmutzpartikel wie beispielsweise Späne an sich zu binden, das heißt anzuhaften und somit die Gefahr zu unterbinden, dass sich zwischen Kontakten, elektrischen Polen oder dergleichen Bauteile oder Bauelemente übermäßige Mengen an Schmutzpartikeln anreichern können.
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Als Alternative oder zusätzlich kann die Schmutzfalle eine konstruktive Lösung aufweisen, um die Partikel rückzuhalten. Beispielsweise ist die Schmutzfalle derart ausgebildet, dass die Schmutzpartikel in die Schmutzfalle eintauchen, fallen oder sich auf andere Weise in die Schmutzfalle hineinbewegen können, woraufhin die Schmutzpartikel mittels der Schmutzfalle rückgehalten und somit daran gehindert werden, in den Aufnahmeraum zurück zu gelangen. Hierzu ist es insbesondere denkbar, dass die Schmutzfalle eine aus einem Kunststoff gebildete Schicht zum Rückhalten der insbesondere im direkten Kontakt mit der Schicht gelangenden Schmutzpartikel aufweist. Beispielsweise ist die Schicht durch eine Folie gebildet. Beispielsweise ist der Kunststoff ein Polypropylen (PP), so dass die Folie vorzugsweise eine PP-Folie sein kann.
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Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels sowie anhand der Zeichnung. Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in den Figuren alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.
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Die Zeichnung zeigt in:
- 1 eine schematische Seitenansicht einer als Hochvolt-Komponente ausgebildeten Antriebskomponente zum elektrischen Antreiben eines Kraftfahrzeugs; und
- 2 ausschnittsweise eine schematische Perspektivansicht eines Gehäuses der Antriebskomponente.
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In den Figuren sind gleiche oder funktionsgleiche Elemente mit gleichen Bezugszeichen versehen.
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1 zeigt in einer schematischen Seitenansicht eine auch als Antriebsstrang oder elektrischer Antriebsstrang bezeichnete Antriebskomponente zum, insbesondere reinen, elektrischen Antreiben eines Elektrofahrzeugs. Die Antriebskomponente 10 ist eine Hochvolt-Komponente, deren elektrische Spannung, insbesondere elektrische Betriebs- oder Nennspannung vorzugsweise größer als 50 Volt, insbesondere größer als 60 Volt, ist, und ganz vorzugsweise mehrere hundert Volt beträgt. Dies bedeutet insbesondere, dass die Antriebskomponente 10 mittels der genannten elektrischen Spannung betreibbar ist oder betrieben wird, um das Elektrofahrzeug elektrisch anzutreiben. Wieder mit anderen Worten ausgedrückt, wird beispielsweise bei einem Betrieb der Antriebskomponente 10, welche bei dem Betrieb das Elektrofahrzeug elektrisch antreibt, ein elektrischer Strom zum Betreiben der Antriebskomponente 10 mittels der genannten elektrischen Spannung übertragen.
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Wie in Zusammenschau mit 2 erkennbar ist, weist die Antriebskomponente 10 ein Gehäuse 12 auf, durch welches ein Aufnahmeraum 14 der Antriebskomponente 10, insbesondere direkt, begrenzt beziehungsweise gebildet ist. In dem Aufnahmeraum 14 können elektrische oder elektronische Bauteile der Antriebskomponente 10 aufgenommen sein. Ein erstes der Bauteile ist beispielsweise eine elektrische Maschine, mittels welcher das Elektrofahrzeug elektrisch antreibbar ist. Hierzu wird die elektrische Maschine mit dem zuvor genannten, elektrischen Strom versorgt, welcher mittels der genannten, elektrischen Spannung übertragen wird. Ein zweites der Bauteile kann eine Leistungselektronik oder eine Komponente der Leistungselektronik sein. Insbesondere kann es sich bei dem zweiten Bauteil um einen auch als Motorinverter bezeichneten Inverter 16 handeln, über welchen beispielsweise die elektrische Maschine mit dem genannten elektrischen Strom versorgbar ist. Es ist erkennbar, dass die Bauteile in dem Aufnahmeraum 14 angeordnet sind. Dabei ist beispielsweise das erste Bauteil in einem ersten Teilbereich und das zweite Bauteil in einem zweiten Teilbereich des Aufnahmeraums 14 angeordnet, wobei die Teilbereiche jeweils zueinander hin offen sind. Dies bedeutet, dass die Teilbereiche miteinander verbunden sind. Wieder mit anderen Worten ausgedrückt sind die Teilbereiche nicht voneinander getrennt.
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Um nun eine besonders hohe Robustheit der Antriebskomponente 10, insbesondere gegenüber Kriechströmen und/oder Kurzschlüssen und/oder Lichtbögen, realisieren zu können, weist die Antriebskomponente 10 eine Anordnung 18 wenigstens einer Schmutzfalle 20 in dem Aufnahmeraum 14 auf. Bei der Anordnung 18 ist die Schmutzfalle 20 innerhalb des Aufnahmeraums 14 angeordnet, wobei die Schmutzfalle 20 dazu ausgebildet ist, im Aufnahmeraum 14 angeordnete und im, insbesondere direkten, Kontakt mit der Schmutzfalle 20 gelangende Schmutzpartikel rückzuhalten.
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Bei dem in den Figuren gezeigten Ausführungsbeispiel weist die Schmutzfalle 20 eine durch einen Klebestreifen 22 der Schmutzfalle 20 gebildete Klebeschicht 24 auf, welche in vollständig hergestelltem Zustand der Antriebskomponente 10 frei, das heißt nicht überdeckt ist. Somit können Schmutzpartikel, die beispielsweise aufgrund von Vibrationen und/oder Bewegungen der Antriebskomponente 10 in dem Aufnahmeraum 14 umherbewegt werden, in direktem Kontakt mit der Klebeschicht 24 kommen, das heißt die Klebeschicht 24 direkt berühren. Kommen die Schmutzpartikel in direkten Kontakt mit der Klebeschicht 24, so bleiben die Schmutzpartikel an der Klebeschicht 24 haften, das heißt kleben, wodurch die Schmutzfalle 20 die Schmutzpartikel durch Adhäsion an sich bindet und rückhält. In der Folge werden die Schmutzpartikel daran gehindert, sich weiter unkontrolliert und übermäßig im Aufnahmeraum 14 umher zu bewegen.
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1 zeigt die Antriebskomponente 10 in deren Einbaulage, wobei die Antriebskomponente 10 ihre Einbaulage in vollständig hergestelltem Zustand des Kraftfahrzeugs einnimmt. Aus 1 und 2 ist erkennbar, dass die Schmutzfalle 20 in Einbaulage der Antriebskomponente 10 an der in Fahrzeughochrichtung tiefsten Stelle S des Aufnahmeraums 14, insbesondere die Antriebskomponente 10, angeordnet ist. Dies ist insbesondere deswegen vorgesehen, da es an der tiefsten Stelle S insbesondere schwerkraftbedingt zu einer Anreicherung von Schmutz beziehungsweise von Schmutzpartikeln kommen kann. Die sich an der Stelle S beziehungsweise in einem die Stelle S umfassenden Bereich ansammelnden Schmutzpartikel können dann in direktem Kontakt mit der Klebeschicht 24 gelangen, wodurch die Schmutzpartikel effektiv und effizient rückgehalten werden. Dadurch kann vermieden werden, dass die Schmutzpartikel zwischen Kontaktelemente und somit beispielsweise zwischen elektrische Potentiale, elektrische Pole oder einen elektrischen Pol und einer korrespondierenden, elektrischen Masse gelangen, so dass eine besonders hohe Robustheit der Antriebskomponente 10 dargestellt werden kann.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Antriebskomponente
- 12
- Gehäuse
- 14
- Aufnahmeraum
- 16
- Inverter
- 18
- Anordnung
- 20
- Schmutzfalle
- 22
- Klebestreifen
- 24
- Klebeschicht
- S
- Stelle
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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