-
Die vorliegende Erfindung betrifft eine elektrische Kontakteinrichtung und ein Verfahren zum Verwenden einer elektrischen Kontakteinrichtung.
-
Stand der Technik
-
Um Sicherheitskonzepte bei stromführenden Komponenten in Fahrzeugen und Antriebseinrichtungen wenigstens ansatzweise umzusetzen, kann aus Gründen der Hochvoltsicherheit in aktuellen Designs für elektrische Motoren und e-Achsen, oder bei Leistungselektronik oder Hochvoltbatterien (oder spannungs- bzw. stromführenden Teilen die durch Demontage eines Deckels berührt werden können) ein sogenannter HV-Interlock als Sicherheitsfunktion zur Erkennung eines geöffneten Deckels vorgesehen sein. Es kann dadurch eine Unterbrechung der Stromführung zumindest in Teilen der stromführenden Komponenten im Fahrzeug erzielt werden.
-
Solche HV-Interlocks können typischerweise aus einem zweiteiligen Steckerpaar bestehen, wobei ein Teil an den zu schützenden Deckel vormontiert wird und der andere Teil über eine Signalleitung und einem weiteren Stecker an eine Steuerelektronik angeschlossen wird, beispielsweise an eine Leiterplatte.
-
Eine Montage des männlichen Steckerteils an einem zu sichernden Deckel kann dafür einen Vormontageschritt erfordern, wobei Strukturen zur Montage in dem Deckeldesign vorzusehen sind, etwa ein Gewinde für eine Schraubverbindung.
-
Es kann für die HV-Interlock-Funktionalität nötig sein, aufgrund der mechanischen Toleranzkette, eine Feinzentrierung des Steckerkontakts im Design zu berücksichtigen.
-
-
Offenbarung der Erfindung
-
Die vorliegende Erfindung schafft eine elektrische Kontakteinrichtung nach Anspruch 1 und ein Verfahren zum Verwenden einer elektrischen Kontakteinrichtung nach Anspruch 9.
-
Bevorzugte Weiterbildungen sind Gegenstand der Unteransprüche.
-
Vorteile der Erfindung
-
Die der vorliegenden Erfindung zugrundeliegende Idee besteht darin, eine elektrische Kontakteinrichtung und ein Verfahren zum Verwenden einer elektrischen Kontakteinrichtung anzugeben, mit welcher vorteilhaft einfach erkannt werden kann, ob eine stromführende Komponente geöffnet oder geschlossen ist und dann im Falle einer geöffneten Komponente ein Strom unterbrochen werden kann.
-
Erfindungsgemäß umfasst die elektrische Kontakteinrichtung zur Montage an einem Abdeckbereich einer stromführenden Komponente, eine erste Halterung, welche einen ersten elektrischen Kontakt aufweist oder mit diesem verbunden ist; einen beweglichen Kontakt; eine Federeinrichtung, wobei der bewegliche Kontakt über dem ersten elektrischen Kontakt angeordnet ist und mittels der Federeinrichtung mit der ersten Halterung mechanisch verbunden ist und durch die Federeinrichtung in einer ersten Richtung zwischen einer offenen Position und einer geschlossenen Position beweglich gegenüber dem ersten elektrischen Kontakt angeordnet ist, wobei die erste Richtung in Richtung zum Abdeckbereich ausrichtbar ist, wobei die erste Halterung dazu ausgelegt ist, an der stromführenden Komponente befestigt zu werden derart, dass die erste Halterung gegenüber der stromführenden Komponente unbeweglich angeordnet ist und der bewegliche Kontakt von einem geschlossenen Abdeckbereich in die geschlossene Position gedrückt ist und bei einem offenen Abdeckbereich in die offene Position geschoben ist.
-
Die elektrische Kontakteinrichtung kann einen Stecker umfassen, welcher bei einem Öffnen eines Deckels an einem Gehäuse einen elektrischen Kontakt in dem Stecker unterbrechen kann, vorteilhaft nur durch eine mechanische Bewegung von erstem elektrischen Kontakt und einem beweglichen Kontakt. Der Abdeckbereich kann daher einen Deckel an einem Gehäuse umfassen. Die erste Halterung kann derart an einer Innenseite des Gehäuses angeordnet sein, dass sich die Kontakteinrichtung, etwa der Schalter, in einer geöffneten Position über einen oberen Rand einer oberen Öffnung des Gehäuses hinaus erstrecken kann, wenn dieses ohne Abdeckung (Deckel) offen ist. Wenn die obere Öffnung dann durch den Abdeckbereich geschlossen wird, kann der Deckel des Abdeckbereichs dann den oberen Teil und damit den beweglichen Kontakt herunterdrücken, so dass dieser den ersten elektrischen Kontakt berühren kann. Dies kann gegen eine Federkraft der Federeinrichtung erfolgen. Die Federeinrichtung kann eine oder mehrere Federn umfassen, welche in ausgedehnter Position die Kontakteinrichtung in die geöffnete Position schieben können und bei zusammengedrückter Position sich die Kontakteinrichtung in der geschlossenen Position befinden kann. Das Ausrichten in Richtung des Abdeckbereichs kann dabei bedeuten, dass eine Verbindungslinie zwischen erstem elektrischen Kontakt und beweglichen Kontakt weiterführend in Richtung des Abdeckbereichs, etwa eines Deckels, verlaufen kann. Die unbewegliche Befestigung der ersten Halterung an der stromführenden Komponente kann mit anderen Worten einer Befestigung der ersten Halterung an einer Innenseite eines Gehäuses entsprechen, welches die stromführende Komponente umfasst oder umgibt. Bei der elektrischen Kontakteinrichtung kann es sich um einen Hochvolt-Interlock bei einer elektrischen Achse oder einer elektrischen Antriebseinrichtung oder bei einer Leistungselektronik oder Hochvoltbatterie generell handeln.
-
Nach der Ausführung der Erfindung können gegenüber üblichen Interlock-Konfigurationen die Material- als auch Montagekosten für die Vormontage verringert werden.
-
Die elektrische Kontakteinrichtung kann einen einteiligen Hochvolt-Interlock mit einem Federelement darstellen.
-
Der erste elektrische Kontakt und der bewegliche Kontakt können einen fixen Stecker und einen Gegenstecker darstellen, wobei die Rollen auch vertauscht sein können. Es kann also eine Integration beider Kontakte, ähnlich wie Stecker und Gegenstecker in ein gemeinsames Gehäuse stattfinden. Dies kann eine Funktionsintegration des Gegensteckers in ein gemeinsames Gehäuse verkörpern und es kann ein Teil des herkömmlichen Stecksystems inklusive dessen Vormontage in den Deckel entfallen, da anstatt des Gegensteckers ein Kontakt benutzt werden kann, welcher flächig ausgebildet sein kann und in einem beliebigen Bereich den anderen Kontakt berühren kann.
-
Die Funktionsintegration ist durch die Wirkung der Federeinrichtung erzielbar, da diese ein teleskopisches Steckergehäuse mit beiden Kontakten von einer geschlossenen Position in eine offene Position schieben kann.
-
Es kann auch eine dauerhafte Verbindung der Kontakte in einem laufenden Betrieb durch die Flexibilität der Federeinrichtung gewährleistet sein.
-
Anwendungsbezogen kann somit ein Deckel im Zuge einer Reparatur oder anderer Wartung geöffnet werden und dann kann die Federeinrichtung automatisch die Öffnung des elektrischen Kontakts bewirken.
-
Da ein typischer Gegenstecker entfallen kann, ist es möglich, die Halterung, mit anderen Worten den ersten elektrischen Kontakt, beliebig an einem Gehäuse einer stromführenden Komponente zu positionieren, wobei eine üblicherweise erforderliche Toleranzbetrachtung für dessen Positionierung des Gegensteckers entfallen kann.
-
Durch den Entfall des Gegensteckers kann sich der Lösungsraum für die technische Umsetzung des Deckels für kostengünstige Herstellverfahren vergrößern, wie etwa bei Stanz-Biege-Technologien, Kunststoffspritzguss und weiteren.
-
Das Design der elektrischen Kontakteinrichtung kann eine freie Positionierung des Steckers ermöglichen und maximiert die Designflexibilität in deren Umsetzung.
-
Mit der Anbindung an eine Steuereinrichtung kann bei Trennung der Kontakte eine frühe Erkennung der Öffnung des HV-kritischen Funktionsbereichs, also der stromführenden Komponente, etwa bei der e-Achse, dem E-Motor oder auch der Leistungselektronik erzielt werden.
-
Auf einen Gegenstecker, dessen Montageaufwand und Strukturen für diesen in einem Deckel und deren Positionstoleranzen kann vorteilhaft gänzlich verzichtet werden, wodurch die elektrische Kontakteinrichtung kostengünstiger und einfacher in deren Bauweise und Handhabe werden kann.
-
Es kann durch die in einem Gehäuse integrierte Federeinrichtung ein unmittelbarer Ausgleich der Montage und Bauteiltoleranzen während der Montage sowie auch im Betrieb des Motors bzw. der Achse erfolgen.
-
Es kann eine üblicherweise nötige Positionstoleranz für das herkömmliche Fügen beider Steckerteile entfallen.
-
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der elektrischen Kontakteinrichtung steht in der geschlossenen Position der bewegliche Kontakt in einem elektrischen Kontakt mit dem ersten elektrischen Kontakt und in der offenen Position sind der bewegliche Kontakt und der erste elektrische Kontakt über die Federeinrichtung elektrisch getrennt.
-
Die Federeinrichtung kann somit den ersten elektrischen Kontakt und den beweglichen Kontakt auseinander drücken, etwa bis zu einer vorgegebenen offenen Position.
-
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der elektrischen Kontakteinrichtung ist diese dazu ausgestaltet, in einem Hochvoltbereich eines Fahrzeugantriebs angeordnet zu werden.
-
Die elektrische Kontakteinrichtung kann in einem elektrisch angetriebenen Fahrzeug als ein Hochvolt-Interlock dienen, und bei Wartungsarbeiten oder anderen notwendigen Öffnungen der stromführenden Komponente die Öffnung des Abdeckbereichs erkennen, wodurch der Hochvolt-Betrieb unterbrochen werden kann.
-
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der elektrischen Kontakteinrichtung umfasst diese eine Steuereinrichtung, oder ist mit einer Steuereinrichtung verbindbar, wobei die Steuereinrichtung dazu eingerichtet ist, zu erkennen ob der erste elektrische Kontakt und der bewegliche Kontakt elektrisch getrennt sind und dadurch auf einen geöffneten Abdeckbereich rückzuschließen.
-
An die elektrische Kontakteinrichtung kann ein Überwachungssignal angelegt sein, mit welchem identifiziert werden kann, ob sich der Abdeckbereich in einer offenen oder geschlossenen Position befindet, oder von einem Strom des Hochvolt-Betriebs durchflossen sein (dabei elektrisch isoliert vom Gehäuse und dem Abdeckbereich), welchen das Öffnen des Abdeckbereichs dann direkt beeinflussen kann. Die Steuereinrichtung kann in einem Gehäuse der elektrischen Kontakteinrichtung angeordnet sein oder nur mit dieser extern verbunden sein. Bei der Steuereinrichtung kann es sich um eine bereits im Fahrzeugantrieb vorhandenen Steuereinrichtung handeln.
-
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der elektrischen Kontakteinrichtung ist die erste Halterung dazu ausgelegt, an einem Gehäuse befestigt zu werden, und der Abdeckbereich weist einen Deckel für das Gehäuse auf.
-
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der elektrischen Kontakteinrichtung erstreckt sich der erste elektrische Kontakt von der ersten Halterung zumindest bereichsweise in einer ersten Richtung zum beweglichen Kontakt hin und der bewegliche Kontakt ist durch die Federeinrichtung bei einem Öffnen des Abdeckbereichs in die erste Richtung vom ersten elektrischen Kontakt in eine offene Position wegbewegbar.
-
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der elektrischen Kontakteinrichtung umfasst diese ein teleskopisch ausfahrbares Gehäuse, welches in Richtung einer Kraftwirkung der Federeinrichtung zwischen einer offenen Position und einer geschlossenen Position des beweglichen Kontakts ausfahrbar ist, und in welchem der erste elektrische Kontakt, die Federeinrichtung und der bewegliche Kontakt angeordnet sind.
-
Das Gehäuse kann beispielsweise zylindrisch ausgeformt sein, aber auch andere Formen sind möglich.
-
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der elektrischen Kontakteinrichtung ist die Steuereinrichtung mit einer Hochvoltversorgung eines Fahrzeugantriebs verbindbar und dazu eingerichtet, einen Hochvoltbetrieb in der stromführenden Komponente bei einer offenen Position des beweglichen Kontakts zu unterbrechen.
-
Durch das Unterbrechen kann die Sicherheit bei einem Zugriff, etwa einer Wartung, Reparatur oder anderer Aktionen, verbessert werden.
-
Erfindungsgemäß erfolgt bei dem Verfahren zum Verwenden einer elektrischen Kontakteinrichtung ein Bereitstellen einer erfindungsgemäßen elektrischen Kontakteinrichtung; ein Anordnen der ersten Halterung an einem Gehäuse der stromführenden Komponente derart, dass sich der bewegliche Kontakt in der offenen Position über einen Rand des Gehäuses in der ersten Richtung hinaus erstreckt und/oder derart, dass mit dem Abdeckbereich die geschlossene Position des beweglichen Kontakts einnehmbar ist; ein Erkennen einer elektrischen Trennung des beweglichen Kontakts und des ersten elektrischen Kontakts und Rückschließen auf die offene Position und somit auf einen geöffneten Abdeckbereich durch eine Steuereinrichtung; oder ein Erkennen einer elektrischen Verbindung des beweglichen Kontakts und des ersten elektrischen Kontakts und Rückschließen auf die geschlossene Position und somit auf einen geschlossenen Abdeckbereich durch eine Steuereinrichtung.
-
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens wird bei der erkannten offenen Position ein Hochvoltbetrieb in der stromführenden Komponente unterbrochen oder bei der erkannten geschlossenen Position der Hochvoltbetrieb fortgesetzt oder eingeschaltet.
-
Die elektrische Kontakteinrichtung kann sich auch durch die in Verbindung mit dem Verfahren genannten Merkmale und dessen Vorteile auszeichnen und umgekehrt.
-
Weitere Merkmale und Vorteile von Ausführungsformen der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen.
-
Figurenliste
-
Die vorliegende Erfindung wird nachfolgend anhand der in den schematischen Figuren der Zeichnung angegebenen Ausführungsbeispiele näher erläutert.
-
Es zeigen:
- 1 eine schematische Darstellung einer elektrischen Kontakteinrichtung zur Montage an einem Abdeckbereich einer stromführenden Komponente gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung in einer offenen Position;
- 2 eine schematische Darstellung einer elektrischen Kontakteinrichtung zur Montage an einem Abdeckbereich einer stromführenden Komponente gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung in einer geschlossenen Position;
- 3 eine schematische Darstellung einer elektrischen Kontakteinrichtung mit einem teleskopisch ausfahrbaren Gehäuse gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
- 4 eine Blockdarstellung von Verfahrensschritten des Verfahrens zum Verwenden einer elektrischen Kontakteinrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
-
In den Figuren bezeichnen gleiche Bezugszeichen gleiche bzw. funktionsgleiche Elemente.
-
1 zeigt eine schematische Darstellung einer elektrischen Kontakteinrichtung zur Montage an einem Abdeckbereich einer stromführenden Komponente gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung in einer offenen Position.
-
Die elektrische Kontakteinrichtung 10 zur Montage an einem Abdeckbereich AB einer stromführenden Komponente SK, umfasst eine erste Halterung HE1, welche einen ersten elektrischen Kontakt KE aufweist oder mit diesem verbunden ist; einen beweglichen Kontakt BK; eine Federeinrichtung Fed, wobei der bewegliche Kontakt BK über dem ersten elektrischen Kontakt angeordnet ist und mittels der Federeinrichtung Fed mit der ersten Halterung mechanisch verbunden ist und durch die Federeinrichtung Fed in einer ersten Richtung R1 zwischen einer offenen Position OP und einer geschlossenen Position beweglich gegenüber dem ersten elektrischen Kontakt KE angeordnet ist, wobei die erste Richtung R1 in Richtung zum Abdeckbereich AB ausrichtbar ist, wobei die erste Halterung HE1 dazu ausgelegt ist, an der stromführenden Komponente SK befestigt zu werden derart, dass die erste Halterung HE1 gegenüber der stromführenden Komponente SK unbeweglich angeordnet ist und der bewegliche Kontakt von einem geschlossenen Abdeckbereich AB in die geschlossene Position gedrückt ist und bei einem offenen Abdeckbereich AB in die offene Position OP geschoben ist. Die geschlossene Position wird in der 2 gezeigt, wenn der Deckel geschlossen ist. Die 1 zeigt die offene Position mit einem geöffneten Deckel der stromführenden Komponente SK, wobei die erste Halterung HE1, der erste elektrische Kontakt KE, die Federeinrichtung Fed und der bewegliche Kontakt BK in einem Gehäuse eingekapselt sein können, etwa wie in der 3 gezeigt. Ein derartiges Gehäuse ist in der 1 aus Gründen der Übersichtlichkeit nicht gezeigt.
-
Die erste Halterung HE1 kann mit einer Befestigung B an der Innenwand eines Gehäuses H der stromführenden Komponente angeordnet sein. Diese Befestigung B kann sich aus einem Gehäuse für die erste Halterung hinaus erstrecken.
-
Es kann eine Steuereinrichtung SE vorhanden sein mit welcher die beiden Kontakte KE und BK verbunden sein können, wobei die Steuereinrichtung SE dazu eingerichtet sein kann, zu erkennen ob der erste elektrische Kontakt KE und der bewegliche Kontakt BK elektrisch getrennt sind und dadurch auf einen geöffneten Abdeckbereich AB rückzuschließen.
-
Die Steuereinrichtung SE kann mit einer Hochvoltversorgung eines Fahrzeugantriebs verbunden sein und dazu eingerichtet sein, einen Hochvoltbetrieb in der stromführenden Komponente SK bei einer offenen Position OP des beweglichen Kontakts BK zu unterbrechen.
-
Der bewegliche Kontakt BK kann auf einer Platte P angeordnet sein, welche elektronische Verbindungsmittel umfassen kann, etwa zur Steuereinrichtung.
-
2 zeigt eine schematische Darstellung einer elektrischen Kontakteinrichtung zur Montage an einem Abdeckbereich einer stromführenden Komponente gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung in einer geschlossenen Position.
-
Bei einem Aufliegen des Abdeckbereichs AB, also eines Deckels auf dem Gehäuse H, kann die Steuereinrichtung die geschlossene Position GP erkennen und einen Strombetrieb an der stromführenden Komponente betreiben oder fortsetzen.
-
Es kann sich der erste elektrische Kontakt KE (in der 1 und in der 2) von der ersten Halterung HE1 zumindest bereichsweise in einer ersten Richtung R1 zum beweglichen Kontakt BK hin erstrecken und der bewegliche Kontakt durch die Federeinrichtung (aus Gründen der Übersichtlichkeit nicht gezeigt) bei einem Öffnen des Abdeckbereichs AB in die erste Richtung R1 vom ersten elektrischen Kontakt in eine offene Position wegbewegbar sein.
-
Der Deckel AB kann auch bei vorhandener elektrischen Kontakteinrichtung 10 vollständig schließen.
-
3 zeigt eine schematische Darstellung einer elektrischen Kontakteinrichtung mit einem teleskopisch ausfahrbaren Gehäuse gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
-
Nach der Ausführungsform der 3 kann die elektrische Kontakteinrichtung 10 ein teleskopisch ausfahrbares Gehäuse SH umfassen, welches in Richtung einer Kraftwirkung der Federeinrichtung zwischen einer offenen Position OP und einer geschlossenen Position (nicht gezeigt) des beweglichen Kontakts BK ausfahrbar ist, und in welchem der erste elektrische Kontakt KE, die Federeinrichtung und der bewegliche Kontakt BK angeordnet sein können.
-
Das Gehäuse SH kann beispielsweise zylindrisch ausgeformt sein, aber auch andere Formen sind möglich.
-
Der erste elektrische Kontakt KE kann sich von der ersten Halterung HE1 zumindest bereichsweise in einer ersten Richtung R1 zum beweglichen Kontakt BK hin erstrecken und der bewegliche Kontakt BK kann durch die Federeinrichtung bei einem Öffnen des Abdeckbereichs in die erste Richtung R1 vom ersten elektrischen Kontakt in eine offene Position OP wegbewegt sein. Die erste Halterung HE1 kann mit einer externen elektrischen Leitung L verbunden sein (diese ist nur bis zum Gehäuse gezeigt, kann sich aber bis zur ersten Halterung erstrecken), welche zur Steuereinrichtung führen kann.
-
Der bewegliche Kontakt BK kann an einer Platte P angeordnet sein, welche an einer Oberseite des Gehäuses SH befestigt sein kann. Die erste Halterung HE1 kann in dem Gehäuse SH und an deren unteren Boden angeordnet sein.
-
4 zeigt eine schematische Darstellung einer elektrischen Kontakteinrichtung mit einem teleskopisch ausfahrbaren Gehäuse gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
-
Bei dem Verfahren zum Verwenden einer elektrischen Kontakteinrichtung erfolgt ein Bereitstellen S1 einer erfindungsgemäßen elektrischen Kontakteinrichtung; ein Anordnen S2 der ersten Halterung an einem Gehäuse der stromführenden Komponente derart, dass sich der bewegliche Kontakt in der offenen Position über einen Rand des Gehäuses in der ersten Richtung hinaus erstreckt, oder zumindest derart, dass mit dem Abdeckbereich die geschlossene Position des beweglichen Kontakts einnehmbar ist; ein Erkennen S3a einer elektrischen Trennung des beweglichen Kontakts und des ersten elektrischen Kontakts und S3b Rückschließen auf die offene Position und somit auf einen geöffneten Abdeckbereich durch eine Steuereinrichtung; oder ein Erkennen S4a einer elektrischen Verbindung des beweglichen Kontakts und des ersten elektrischen Kontakts und S4b Rückschließen auf die geschlossene Position und somit auf einen geschlossenen Abdeckbereich durch eine Steuereinrichtung.
-
Der bewegliche Kontakt kann auch an einer innenliegenden Stelle des Gehäuses angebracht werden. Es kann stets ein Fügespalt der Kontaktpartner (beweglicher Kontakt und erster elektrischer Kontakt) innerhalb des Funktions- / Toleranzbereichs der Kontakteinrichtung liegen. Diese müssen sich dabei nicht über den Rand hinaus erstrecken. Es kann dann mit dem Abdeckbereich die geschlossene Position des beweglichen Kontakts einnehmbar sein, wenn der Abdeckbereich über dem Gehäuse und dem beweglichen Kontakt angeordnet wird. Dier Abdeckbereich (Deckel) kann sich dann teilweise in das Gehäuse hinein erstrecken, vorteilhaft bis zum beweglichen Kontakt in seiner offenen Position und diese dann in die geschlossene Position drücken.
-
Obwohl die vorliegende Erfindung anhand des bevorzugten Ausführungsbeispiels vorstehend vollständig beschrieben wurde, ist sie darauf nicht beschränkt, sondern auf vielfältige Art und Weise modifizierbar.
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
-
Zitierte Patentliteratur
-
- DE 102019100227 A1 [0006]
