DE102022109797A1

DE102022109797A1 - Antriebssystem für ein wenigstens teilweise elektrisch angetriebenes Kraftfahrzeug

Info

Publication number: DE102022109797A1
Application number: DE102022109797.8A
Authority: DE
Inventors: Matthias Schork; Norman Wöckel; Nico Bieber
Original assignee: Dr Ing HCF Porsche AG
Current assignee: Dr Ing HCF Porsche AG
Priority date: 2022-04-22
Filing date: 2022-04-22
Publication date: 2023-10-26

Abstract

Antriebssystem (1) für ein wenigstens teilweise elektrisch angetriebenes Kraftfahrzeug, umfassend eine elektrische Antriebseinrichtung (2) und einen an der Antriebseinrichtung (2) befestigten Wechselrichter (3). Der Wechselrichter (3) ist flüssiggekühlt und weist eine Einlassöffnung (13) und eine Auslassöffnung (23) für ein Kühlmittel auf. Dabei ist der Wechselrichter (3) mittels einer als separates Bauteil ausgebildeten Konsoleneinrichtung (4) an der Antriebseinrichtung (2) befestigt. Die Konsoleneinrichtung (4) weist zwei integrierte Kühlmittelkanäle (5) mit jeweils einer Übergabeöffnung (15) auf. Wenn der Wechselrichter (3) an der Konsoleneinrichtung (4) befestigt ist, sind die Einlassöffnung (13) und die Auslassöffnung (23) gezielt zu jeweils einer Übergabeöffnung (15) ausgerichtet und direkt an die Kühlmittelkanäle (5) angeschlossen.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Antriebssystem für ein wenigstens teilweise elektrisch angetriebenes Kraftfahrzeug mit wenigstens einer elektrischen Antriebseinrichtung und wenigstens einem an der Antriebseinrichtung befestigten Wechselrichter. Der Wechselrichter ist flüssiggekühlt ausgebildet und weist wenigstens eine Einlassöffnung und wenigstens eine Auslassöffnung für ein Kühlmittel auf.
Die Unterbringung und Befestigung des Wechselrichters in einem Kraftfahrzeug muss sicher und betriebsfest und meist zugleich auch Bauraum sparend erfolgen. Als vorteilhaft hat sich die Befestigung des Wechselrichters an der Antriebseinrichtung erwiesen, sodass ein kompaktes Antriebssystem entsteht, welches als eine Einheit im Fahrzeug verbaut werden kann.
Die Befestigung des Wechselrichters an der Antriebseinrichtung hat sich jedoch als problematisch erwiesen, da aufgrund gesteigerter Anforderungen die Wechselrichter insgesamt größer geworden sind und konstruktiv andere Anschlüsse zur Kühlmittelversorgung aufweisen. Daher passen diese neuen Wechselrichter oft nicht mehr in den von der ursprünglich entwickelten Antriebseinrichtung zur Verfügung gestellten Bauraum und an deren Anschlüsse. Eine Umlagerung des Wechselrichters ist auch insofern problematisch, als dass dieser zur elektrischen Kontaktierung genau zu einem Anschlussgehäuse der Antriebseinrichtung positioniert werden muss. Das Anschlussgehäuse ist in der Regel fest in die Antriebseinrichtung und beispielsweise in deren Gehäuse integriert. So ergibt sich insgesamt, dass aufgrund weiterentwickelter Wechselrichter auch umfangreiche bauliche Veränderungen an der Antriebseinrichtung notwendig sind.
Demgegenüber ist es die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine verbesserte und zugleich konstruktiv und montagetechnisch unaufwendige Unterbringung des Wechselrichters im Antriebssystem zu ermöglichen.
Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Antriebssystem mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Eine erfindungsgemäße Konsoleneinrichtung ist Gegenstand des Anspruchs 13. Bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche. Weitere Vorteile und Merkmale der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der allgemeinen Beschreibung und der Beschreibung des Ausführungsbeispiels.
Das erfindungsgemäße Antriebssystem ist für ein wenigstens teilweise elektrisch angetriebenes Kraftfahrzeug vorgesehen. Das Antriebssystem umfasst wenigstens eine elektrische Antriebseinrichtung und wenigstens einen an der Antriebseinrichtung befestigten Wechselrichter. Der Wechselrichter ist flüssiggekühlt ausgebildet und weist wenigstens eine Einlassöffnung und wenigstens eine Auslassöffnung für ein Kühlmittel auf. Dabei ist der Wechselrichter mittels einer als separates Bauteil ausgebildeten Konsoleneinrichtung an der Antriebseinrichtung befestigt. Die Konsoleneinrichtung weist wenigstens zwei integrierte Kühlmittelkanäle mit jeweils einer Übergabeöffnung auf. Wenn der Wechselrichter an der Konsoleneinrichtung bestimmungsgemäß befestigt ist, sind die Einlassöffnung und die Auslassöffnung des Wechselrichters gezielt zu jeweils einer Übergabeöffnung der Konsoleneinrichtung ausgerichtet. Dadurch sind die Einlassöffnung und die Auslassöffnung direkt (also insbesondere ohne weitere Leitungen) an die Kühlmittelkanäle angeschlossen. Insbesondere liegen die Einlassöffnung und die Auslassöffnung dann abgedichtet bzw. abdichtbar an jeweils einer Übergabeöffnung an.
Die vorliegende Erfindung bietet viele Vorteile. Einen erheblichen Vorteil bietet die Konsoleneinrichtung mit ihrer Funktionsintegration der Kühlmittelversorgung für den Wechselrichter und der passgenauen Anbindung des Wechselrichters an die Antriebseinrichtung. Besonders vorteilhaft ist, dass die Konsoleneinrichtung eine direkte Kopplung des Kühlsystems des Wechselrichters mit ihren Kühlmittelkanälen ermöglicht. Dadurch können die Einlassöffnung und die Auslassöffnung des Wechselrichters auch dann zügig und unaufwendig angeschlossen werden, wenn sie direkt in einem Bereich liegen, welcher aufgrund der Befestigung an der Antriebseinrichtung unzugänglich ist. Das ist besonders dann von Vorteil, wenn neu entwickelte Wechselrichter mit speziellen Anschlussbedingungen an bereits entwickelten Antriebseinrichtungen befestigt werden müssen. Vorteilhaft ist auch die Ausführung der Konsoleneinrichtung als separates Bauteil, sodass geänderte Anforderungen an die Punkte zur Befestigung und an die Kühlmittelversorgung ohne bauliche Veränderungen an der Antriebseinrichtung angepasst werden können.
Es ist bevorzugt und vorteilhaft, dass die Konsoleneinrichtung und der Wechselrichter zu einem Vormontage-Zusammenbau aneinander befestigbar und vorzugsweise verschraubbar sind. Vorzugsweise weist der Vormontage-Zusammenbau jeweils eine kühlmitteldichte Verbindung zwischen der Einlassöffnung und der Auslassöffnung und der jeweiligen Übergabeöffnung auf. So kann eine geforderte Dichtheit zuverlässig und zugleich unaufwendig gewährleistet werden. Der Vormontage-Zusammenbau kann wenigstens ein Dichtmittel und vorzugsweise wenigstens ein Dichtelement aufweisen, welches die Einlassöffnung bzw. Auslassöffnung mit der jeweiligen Übergabeöffnung kühlmitteldicht abdichtet.
Vorzugsweise ist der Vormontage-Zusammenbau als eine Einheit handhabbar und insbesondere als eine Einheit an der Antriebseinrichtung montierbar. Insbesondere bleiben während der Montage des Vormontage-Zusammenbaus an der Antriebseinrichtung die Konsoleneinrichtung und der Wechselrichter fest miteinander verbunden. Insbesondere ist der Vormontage-Zusammenbau dazu geeignet und ausgebildet, an der Antriebseinrichtung montiert zu werden, ohne dass die Konsoleneinrichtung und der Wechselrichter (erneut) zueinander ausgerichtet oder voneinander getrennt werden müssen. Mit dem Vormontage-Zusammenbau kann die Montage am Fertigungsband im Prinzip so erfolgen, als ob der Wechselrichter passgenau für die Montage an der Antriebseinrichtung entwickelt worden wäre.
Es ist bevorzugt und vorteilhaft, dass der Wechselrichter im Vormontage-Zusammenbau auf einer Oberseite der Konsoleneinrichtung angeordnet ist. Insbesondere ist der Vormontage-Zusammenbau von der Oberseite der Konsoleneinrichtung aus an der Antriebseinrichtung befestigbar und vorzugsweise verschraubbar. Insbesondere ist der Wechselrichter wenigstens von seiner Oberseite aus an der Konsoleneinrichtung befestigbar. Insbesondere ist der Wechselrichter zudem auch von einer Unterseite der Konsoleneinrichtung aus an der Konsoleneinrichtung befestigbar. Insbesondere ragt die Konsoleneinrichtung wenigstens abschnittsweise über den Wechselrichter hinaus, sodass die Oberseite der Konsoleneinrichtung abschnittsweise freilegt und für die Befestigung an der Antriebseinrichtung zugänglich ist.
Insbesondere umfasst die Antriebseinrichtung wenigstens ein Anschlussgehäuse zur elektrischen Kontaktierung des Wechselrichters mit der Antriebseinrichtung und/oder einem Hochvoltbordnetz. Vorzugsweise ist der Wechselrichter zusätzlich zur Befestigung über die Konsoleneinrichtung auch noch an dem Anschlussgehäuse befestigt und insbesondere verschraubt. Dadurch ergibt sich für die Befestigung des Wechselrichters die Problematik einer verlängerten Toleranzkette, welche aber durch die hier vorgestellte Erfindung besonders vorteilhaft gelöst werden kann.
Insbesondere ist das Anschlussgehäuse fest und vorzugsweise einstückig mit wenigstens einem Teil der übrigen Antriebseinrichtung verbunden. Insbesondere ist das Anschlussgehäuse an einer Antriebsgehäuseanordnung befestigt und vorzugsweise einstückig mit der Antriebsgehäuseanordnung ausgebildet. Das Anschlussgehäuse ist insbesondere durch einen Deckel verschließbar. Der Deckel ist insbesondere separat zum Anschlussgehäuse ausgebildet.
Wenn der Wechselrichter an der Konsoleneinrichtung und die Konsoleneinrichtung an der Antriebseinrichtung und der Wechselrichter an dem Anschlussgehäuse befestigt sind, ist der Wechselrichter vorzugsweise gezielt zum Anschlussgehäuse ausgerichtet. Bevorzugt ist auch, dass der Wechselrichter dann mit dem Anschlussgehäuse unter Zusammenpressen einer Schnittstellendichtung abdichtend verbunden ist. Die Schnittstellendichtung dient insbesondere zur Abdichtung einer Schnittstelle zwischen Anschlussgehäuse und Wechselrichter. Insbesondere ist der Wechselrichter dann auch bestimmungsgemäß elektrisch kontaktiert.
In einer bevorzugten und vorteilhaften Ausgestaltung ist die Konsoleneinrichtung im Vormontage-Zusammenbau über wenigstens ein ausrichtbares Verbindungsmittel an der Antriebseinrichtung befestigt. Vorzugsweise ist das Verbindungsmittel dazu geeignet und ausgebildet, den Vormontage-Zusammenbau an der Antriebseinrichtung zu fixieren und dabei wenigstens eine Ausrichtbewegung des Vormontage-Zusammenbaus relativ zur Antriebseinrichtung zuzulassen. Zudem ist das Verbindungsmittel insbesondere dazu geeignet und ausgebildet, den Vormontage-Zusammenbau nach erfolgter Ausrichtung dauerhaft an der Antriebseinrichtung zu befestigen. Besonders bevorzugt umfasst das Verbindungsmittel wenigstens ein Langloch (insbesondere mehrere Langlöcher) oder ist als ein solches ausgebildet. Die Verbindungsmittel und vorzugsweise die Langlöcher sind insbesondere in der Konsoleneinrichtung ausgebildet.
Insbesondere wird das wenigstens eine Verbindungsmittel durch jeweils wenigstens ein Verschraubungsmittel und vorzugsweise eine Schraube ergänzt. Insbesondere ist Verschraubungsmittel während der Ausrichtbewegung nicht fest und vorzugsweise nur handfest angezogen. Für die dauerhafte Befestigung ist das Verschraubungsmittel insbesondere mit dem Endanzugsmoment angezogen.
Die Ausrichtbewegung ist vorzugsweise so ausgebildet, dass der Wechselrichter im Zuge seiner Befestigung an dem Anschlussgehäuse in Richtung des Anschlussgehäuses bewegbar ist, um eine Schnittstellendichtung (insbesondere die zuvor beschriebene Schnittstellendichtung) zu verpressen. Insbesondere erfolgt das Verpressen durch Anziehen eines Verschraubungsmittels, welches sich insbesondere vom Anschlussgehäuse aus in den Wechselrichter erstreckt. Insbesondere sind die Verschraubungsmittel vom Anschlussgehäuse aus zugänglich. Insbesondere ist der Wechselrichter von einer dem Wechselrichter abgewandten Seite des Anschlussgehäuses aus an dem Anschlussgehäuse verschraubbar. Es ist möglich, dass durch die Ausrichtbewegung auch die Kontaktierung hergestellt und/oder fixiert wird.
In einer vorteilhaften und bevorzugten Ausgestaltung sind die Kühlmittelkanäle unterschiedlich lang ausgebildet.
Es ist vorteilhaft und bevorzugt, dass die Konsoleneinrichtung als ein Gussbauteil und besonders bevorzugt als ein Sandgussbauteil ausgebildet ist. Insbesondere ist das Gussbauteil einstückig ausgebildet. Insbesondere sind im Gussbauteil die Kühlmittelkanäle und/oder die Befestigungsmittel ausgebildet. Insbesondere ist die Konsoleneinrichtung durch ein Gussverfahren und vorzugsweise ein Sandgussverfahren hergestellt. Dabei ist wenigstens einer der wenigstens zwei Kühlmittelkanäle, vorzugsweise der längere Kühlmittelkanal, im Zuge der Herstellung des Gussbauteils geformt. Insbesondere ist der Kühlmittelkanal durch ein Sandgussverfahren hergestellt. Es können auch beide Kühlmittelkanäle derart hergestellt sein.
Bevorzugt und vorteilhaft ist auch, dass wenigstens ein anderer der wenigstens zwei Kühlmittelkanäle, vorzugsweise der kürzere Kühlmittelkanal, durch eine mechanische Bearbeitung erzeugt ist. Insbesondere ist dazu ein Zerspanungsverfahren vorgesehen. Es können auch beide Kühlmittelkanäle derart hergestellt sein.
Die Übergabeöffnungen sind insbesondere an einer dem Wechselrichter zugewandten Oberseite der Konsoleneinrichtung angeordnet. Vorzugsweise sind die Einlassöffnung und die Auslassöffnung an einer der Konsoleneinrichtung zugewandten Unterseite des Wechselrichters angeordnet.
In einer besonders vorteilhaften Weiterbildung ist der Wechselrichter mittels der Konsoleneinrichtung gezielt schräggestellt an der Antriebseinrichtung befestigt. Insbesondere ist die Konsoleneinrichtung dazu geeignet und ausgebildet, den Wechselrichter schräg an der Antriebseinrichtung zu befestigen. Dadurch kann zur Unterbringung des Wechselrichters auch der Bauraum einer Antriebseinrichtung genutzt werden, welche ursprünglich für kleinere Wechselrichter entwickelt wurde.
Bevorzugt und vorteilhaft ist, dass die Konsoleneinrichtung den Wechselrichter in einem Winkel zwischen 17° und 28° und vorzugsweise zwischen 20° und 25° und besonders bevorzugt zwischen 21° und 24° zu einer Ebene schrägstellt. Besonders bevorzugt ist ein Winkel von 22,4° +/- 1 ° und insbesondere 22,4° vorgesehen. Ein solcher Winkel bietet Vorteile hinsichtlich Bauraumnutzung und Kühlmittelströmung. Möglich sind auch andere geeignete Winkel. Dabei verläuft die Ebene in einer bestimmungsgemäßen Montageposition des Antriebssystems parallel zur Fahrzeuglängsachse und parallel zur Fahrzeugquerachse.
Die erfindungsgemäße Konsoleneinrichtung ist für ein Antriebssystem geeignet und ausgebildet, wie es hier beschrieben ist. Auch eine solche Konsoleneinrichtung löst die zuvor gestellte Aufgabe besonders vorteilhaft.
Die Anmelderin behält sich vor, ein Verfahren zur Montage eines erfindungsgemäßen Antriebssystems zu beanspruchen. Insbesondere ist das Verfahren so ausgebildet, dass das hier beschriebene Antriebssystem hergestellt bzw. zusammengebaut werden kann und vorzugsweise an einem wenigstens teilweise elektrisch angetriebenen Kraftfahrzeug montiert werden kann.
Der Wechselrichter ist insbesondere als ein Pulswechselrichter ausgebildet. Bei einer solchen Ausgestaltung können im Rahmen der vorliegenden Erfindung die Begriffe Wechselrichter und Pulswechselrichter ausgetauscht werden. Der Wechselrichter ist insbesondere Teil einer Leistungselektronik zur Energieversorgung und Ansteuerung der Antriebseinrichtung.
Die Antriebseinrichtung umfasst insbesondere wenigstens einen Antriebsmotor und insbesondere wenigstens eine Getriebeeinrichtung und wenigstens ein Anschlussgehäuse. Der Antriebsmotor und die Getriebeeinrichtung und/oder das Anschlussgehäuse können im Rahmen einer Vormontage fest miteinander gekoppelt sein. Insbesondere umfasst die Antriebseinrichtung wenigstens eine Antriebsgehäuseanordnung. Die Antriebsgehäuseanordnung dient insbesondere als Tragstruktur für den Antriebsmotor und/oder die Getriebeeinrichtung. Wenn im Rahmen der vorliegenden Erfindung von einer Befestigung an der Antriebseinrichtung die Rede ist, ist vorzugsweise eine Befestigung an der Antriebsgehäuseanordnung gemeint.
Die Antriebsgehäuseanordnung kann wenigstens ein Gehäuse für den Antriebsmotor und/oder wenigstens ein Gehäuse für die Getriebeeinrichtung umfassen. Diese Gehäuse sind insbesondere miteinander koppelbar und vorzugsweise aneinander befestigbar. Die Antriebsgehäuseanordnung kann auch wenigstens ein gemeinsames Gehäuse für den Antriebsmotor und die Getriebeeinrichtung umfassen
Insbesondere ist die Konsoleneinrichtung an der Antriebseinrichtung montierbar. Insbesondere ist der Wechselrichter an der Konsoleneinrichtung montierbar. Die Konsoleneinrichtung hat insbesondere für die Antriebseinrichtung und für den Wechselrichter jeweils wenigstens einen Anbindungsabschnitt. Die Anbindungsabschnitte sind jeweils korrespondierend zu den Montageanforderungen an der Antriebseinrichtung und an dem Wechselrichter ausgebildet. Die Anbindungsabschnitte sind insbesondere auf gegenüberliegenden Seiten (insbesondere Oberseite und Unterseite) ausgebildet.
Zur Befestigung ist die Konsoleneinrichtung insbesondere mit Befestigungsmitteln ausgestattet. Die Befestigungsmittel umfassen beispielsweise Durchgangslöcher und/oder Sacklöcher (jeweils mit und/oder ohne Gewinde) und/oder Langlöcher. Beispielsweise können Gewindebohrungen als Befestigungsmittel vorgesehen sein. Die Befestigungsmittel sind insbesondere im Werkstoff der Konsoleneinrichtung ausgebildet. Die Befestigungsmittel der Konsoleneinrichtung werden insbesondere durch Verschraubungsmittel oder dergleichen mit der Antriebseinrichtung bzw. dem Wechselrichter fest verbunden.
Insbesondere ist der Wechselrichter über die Kühlmittelkanäle der Konsoleneinrichtung mit Kühlmittel versorgbar. Die Antriebseinrichtung ist insbesondere auch flüssiggekühlt ausgebildet. Insbesondere werden die Antriebseinrichtung und der Wechselrichter über den gleichen Kühlmittelkreislauf versorgt. Es ist möglich, dass die Konsoleneinrichtung über Leitungen und insbesondere Schläuche mit dem Kühlmittelkreislauf der Antriebseinrichtung verbunden ist. Die Konsoleneinrichtung kann direkt und/oder über andere Komponenten an den Kühlmittelkreislauf angebunden sein.
Die Konsoleneinrichtung ist insbesondere separat zum Wechselrichter und zu Antriebseinrichtung ausgebildet. Die Konsoleneinrichtung selbst ist insbesondere nur ein Bauteil oder zumindest als ein einziges Bauteil während der Montage handhabbar. Insbesondere ist die Konsoleneinrichtung einstückig ausgebildet.
Insbesondere sind die Übergabeöffnungen auf einer gemeinsamen Hauptseite und insbesondere an einer Unterseite ausgebildet. Insbesondere sind die Übergabeöffnungen an demjenigen Anbindungsabschnitt angeordnet, welcher für den Wechselrichter dient. Insbesondere verläuft wenigstens einer der Kühlmittelkanäle, vorzugsweise beide Kühlmittelkanäle, wenigstens abschnittsweise parallel zu einer Haupterstreckungsebene der Konsoleneinrichtung und/oder quer zur Längsachse der Übergabeöffnung. Die Längsachse der Übergabeöffnung verläuft insbesondere quer zu deren Öffnungsquerschnitt. Insbesondere verlaufen die Kühlmittelkanäle wenigstens abschnittsweise parallel zur Längsachse der Übergabeöffnung.
Insbesondere ist an der Konsoleneinrichtung für die Kühlmittelkanäle jeweils wenigstens eine Anschlusseinheit ausgebildet. Insbesondere sind an den Anschlusseinheiten Kühlmittelleitungen und beispielsweise Schläuche montierbar. Dazu kann vorgesehen sein, dass die Anschlusseinheiten jeweils mit wenigstens einem Stutzen ausgestattet werden. Insbesondere sind die Kühlmittelleitungen und/oder Stutzen Teil des Vormontage-Zusammenbaus.
Die Kühlmittelkanäle sind insbesondere im Werkstoff der Konsoleneinrichtung ausgebildet. Insbesondere sind die Kühlmittelkanäle einstückig (werkstoffeinstückig) in der Konsoleneinrichtung ausgebildet. Zur kühlmitteldichten Abdichtung der direkten Anschlüsse zwischen Wechselrichter und Konsoleneinrichtung ist insbesondere wenigstens ein Dichtmittel vorgesehen. Das Dichtmittel kann wenigstens ein Dichtelement umfassen oder als ein formloses Dichtmittel ausgebildet sein. Das Dichtelement ist insbesondere als ein Dichtring ausgebildet. Das Dichtmittel ist insbesondere keine Leitung und beispielsweise kein Schlauch.
Weitere Vorteile und Merkmale der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus den Ausführungsbeispielen, die im Folgenden mit Bezug auf die beiliegenden Figuren erläutert werden.
In den Figuren zeigen:

1 eine rein schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Antriebssystems in einer Draufsicht;
2 das Antriebssystem der 1 in einer Draufsicht ohne Wechselrichter;
3 das Antriebssystem in einer perspektivischen Ansicht schräg von der Seite;
4 das Antriebssystem in einer Seitenansicht;
5 eine Detaildarstellung einer Konsoleneinrichtung in einer teiltransparenten Draufsicht;
6 die Konsoleneinrichtung der 5 in einer perspektivischen Ansicht schräg von unten;
7 eine Detaildarstellung eines Wechselrichters in einer Ansicht von unten;
8 ein Vormontage-Zusammenbau in einer Explosionsdarstellung;
9 der Vormontage-Zusammenbau der 8 in einer Ansicht von unten; und
10a-c rein schematische Detaildarstellungen des erfindungsgemäßen Antriebssystems zur Veranschaulichung eines Montageablaufs.

Die 1 zeigt ein erfindungsgemäßes Antriebssystem 1 für ein rein elektrisch oder teilweise elektrisch angetriebenes Kraftfahrzeug. Das Antriebssystem 1 umfasst eine elektrische Antriebseinrichtung 2 mit einem Antriebsmotor 22 und einer Getriebeeinheit 32, welche hier fest verbunden und in einer gemeinsamen Antriebsgehäuseanordnung 42 untergebracht sind. Die Antriebsgehäuseanordnung 42 wird hier rein beispielhaft durch ein Gehäuse für den Antriebsmotor 22 und ein Gehäuse für die Getriebeeinheit 32 bereitgestellt und kann auch als ein Antriebs- und Getriebegehäuseverbund bezeichnet werden.
Zudem weist die Antriebseinrichtung 2 ein Anschlussgehäuse 12 zur elektrischen Kontaktierung eines Wechselrichters 3 auf. Das Anschlussgehäuse 12 ist hier einstückig mit der Antriebsgehäuseanordnung 42 verbunden. Das Anschlussgehäuse 12 ist mittels eines Deckels 52 verschlossen.
Der Wechselrichter 3 ist hier als flüssig gekühlter Pulswechselrichter ausgebildet. Wie in der Detaildarstellung der 7 gut zu erkennen, weist der Wechselrichter 3 an seiner Unterseite eine Einlassöffnung 13 und eine Auslassöffnung 23 für das Kühlmittel auf. Der Wechselrichter 3 ist hier mittels einer Konsoleneinrichtung 4 an der Antriebsgehäuseanordnung 42 befestigt. Zudem ist der Wechselrichter 3 an dem Anschlussgehäuse 12 befestigt. Zur besseren Übersichtlichkeit ist das Antriebssystem 1 in der 2 noch einmal ohne den Wechselrichter 3 dargestellt.
Mit Bezug zu den 1 bis 7 wird nun die Konsoleneinrichtung 4 und ihre Funktionsintegration im erfindungsgemäßen Antriebssystem 1 näher beschrieben. Die Konsoleneinrichtung 4 ist als separates Bauteil und hier als ein Gussbauteil 24 und vorzugsweise als ein Sandgussbauteil ausgebildet. Die Konsoleneinrichtung 4 weist zwei integrierte Kühlmittelkanäle 5 mit jeweils einer Übergabeöffnung 15 auf.
Wenn der Pulswechselrichter 3 bestimmungsgemäß an der Konsoleneinrichtung 4 montiert ist, sind die Kühlmittelkanäle 5 über die Übergabeöffnungen 15 mit der Einlassöffnung 13 bzw. der Auslassöffnung 23 des Wechselrichters 3 direkt verbunden. Zur kühlmitteldichten Abdichtung sind zwischen Einlassöffnung 13 bzw. Auslassöffnung 23 und den Übergabeöffnungen 15 Dichtelemente 25 vorgesehen, wie sie in der 8 gut zu erkennen sind.
An einem Ende sind die Kühlmittelkanäle 5 jeweils mit einer Anschlusseinheit 54 ausgebildet. Die Anschlusseinheiten 54 sind in die Konsoleneinrichtung 4 integriert. Wie in der 3 gut zu erkennen, können an den Anschlusseinheiten 54 Schläuche 35 angeschlossen werden, welche mit dem Kühlmittelkreislauf strömungsverbunden sind. Um die Schläuche 35 an den Anschlusseinheiten 54 anschließen zu können, sind hier Stutzen 8 vorgesehen. Die Stutzen 8 können in die Anschlusseinheiten 54 eingesteckt werden, wie es in der 9 gezeigt ist.
Die Kühlmittelkanäle 5 sind hier unterschiedlich lang ausgebildet. Dabei ist der längere Kühlmittelkanal 5 im Zuge der Herstellung des Gussbauteils 24 geformt. Beispielsweise wird der längere Kühlmittelkanal 5 durch ein Sandgussverfahren zusammen mit dem Gussbauteil 24 gegossen. Der kürzere der Kühlmittelkanäle 5 ist hier durch ein mechanisches Verfahren hergestellt.
In den 5 und 6 sind die Kühlmittelkanäle in der teiltransparenten Darstellung der Konsoleneinrichtung 4 gut zu erkennen. Dabei ist deren Verlauf durch Pfeile markiert. Die Übergabeöffnungen 15 liegen hier an einer dem Wechselrichter 3 zugewandten Oberseite der Konsoleneinrichtung 4. Zwischen den Übergabeöffnungen 15 und den Anschlusseinheiten 54 verlaufen die Kühlmittelkanäle 5 hier im Wesentlichen parallel zur Haupterstreckungsebene der Konsoleneinrichtung 4.
Mit der Konsoleneinrichtung 4 wird der Wechselrichter 3 hier schräggestellt an der Antriebseinrichtung 2 befestigt. In dem hier gezeigten Beispiel stellt die Konsoleneinrichtung 4 den Wechselrichter 3 in einem Winkel 34 von 22,4° zu einer Ebene 44 schräg. Die Ebene 44 verläuft parallel zur Fahrzeuglängsachse und zur Fahrzeugquerachse, wie es in der 4 gut zu erkennen ist.
Die Konsoleneinrichtung 4 und der Pulswechselrichter 3 bilden hier einen Vormontage-Zusammenbau 6. Dabei ist der Pulswechselrichter 3 auf einer Oberseite der Konsoleneinrichtung 4 angeordnet und über die Befestigungsmittel 7 fest damit verbunden. So kann der Vormontage-Zusammenbau 6 als eine Einheit gehandhabt werden. In dem hier gezeigten Beispiel ist die Konsoleneinrichtung 4 mit vier als Gewindebohrungen 70 ausgebildeten Befestigungsmitteln 7 ausgestattet.
Zur Befestigung an der Antriebsgehäuseanordnung 42 ist die Konsoleneinrichtung 4 hier mit weiteren Befestigungsmitteln 17 ausgestattet. Diese sind hier als Langlöcher 170 ausgebildet.
Der Ablauf einer beispielhaften Montage des erfindungsgemäßen Antriebssystems 1 wird nun mit Bezug zu den 8 bis 10c beschrieben.
Die 8 zeigt die Montage des Vormontage-Zusammenbaus 6. Dazu wird der Wechselrichter 3 auf einer Oberseite der Konsoleneinrichtung 4 angeordnet. Dabei werden die Übergabeöffnungen 15 mit den Dichtelementen 25 ausgestattet und abgedichtet. Sodann wird der Wechselrichter 3 von seiner Oberseite aus mit Schrauben 101 an den als Gewindelöcher 70 ausgebildeten Befestigungsmitteln 7 der Konsoleneinrichtung 4 verschraubt.
Anschließend wird der Wechselrichter 3 mit einer Schraube 102 von der Unterseite der Konsoleneinrichtung 4 aus an einer weiteren Gewindebohrung 70 verschraubt (siehe 9). Zudem werden die Stutzen 8 in die Anschlusseinheiten 54 eingesetzt.
Nun ist der Vormontage-Zusammenbau 6 fertig und die Einlassöffnung 13 bzw. Auslassöffnung 23 sind mit den Übergabeöffnungen 15 kühlmitteldicht verbunden. Für den Vormontage-Zusammenbau 6 können zudem noch die Schläuche 35 an den Stutzen 8 montiert werden.
Sodann wird der Vormontage-Zusammenbau 6 auf der Antriebsgehäuseanordnung 42 abgesetzt. Aufgrund von Dichtigkeitsanforderungen erfolgt die Montage des Vormontage-Zusammenbaus 6 auf der Antriebsgehäuseanordnung 42 hier mittels einer seitlichen Schiebebewegung. Dazu wird der Vormontage-Zusammenbau 6 auf der Antriebsgehäuseanordnung 42 aufliegend über Kontaktflächen (in der 10a gestrichelt umrandet) auf Anlage zu einer Schnittstellendichtung 120 am Anschlussgehäuse 12 geschoben.
Anschließend werden die in der 10a nicht dargestellten Schrauben 104 (siehe auch 10c) durch die Langlöcher 170 in die Antriebsgehäuseanordnung 42 eingedreht und handfest angezogen. Hier sind drei Langlöcher 170 vorgesehen.
Im nächsten Schritt erfolgt die Befestigung des Wechselrichters 3 an dem Anschlussgehäuse 12. Dazu werden die in der 10b gezeigten Schrauben 103 vom Anschlussgehäuse 12 aus in den Wechselrichter 3 eingeschraubt. Dadurch erfolgt eine gleichmäßige Verpressung der Schnittstellendichtung 120 und damit eine zuverlässige Abdichtung der Schnittstelle „Anschlussgehäuse 12 zu Wechselrichter 3“.
Um die gleichmäßige Dichtungsverpressung sicherzustellen, lassen die Langlöcher 170 hier eine Ausrichtbewegung 16 zu. Mit anderen Worten, durch das Anziehen der Schrauben 103 bewegt sich der Vormontage-Zusammenbau 6 in Richtung der Ausrichtbewegung 16 auf das Anschlussgehäuse 12 zu und verpresst dadurch die Schnittstellendichtung 120. Die Länge der Ausrichtbewegung 16 und somit die Länge der Langlöcher 170 ist hier so bemessen, dass der Vormontage-Zusammenbau 6 auf die gewünschte Position gebracht werden kann und die Schrauben 103 fest angezogen werden könne. Im Anschluss daran werden die Schrauben 104 in den Langlöchern 170 mit einem Endanzugsmoment fixiert. Dadurch wird die Konsoleneinrichtung 4 zusammen mit dem Wechselrichter 3 dauerhaft fest an der Antriebseinrichtung 2 befestigt.
Bezugszeichenliste:

1: Antriebssystem
2: Antriebseinrichtung
3: Wechselrichter
4: Konsoleneinrichtung
5: Kühlmittelkanäle
6: Vormontage-Zusammenbau
7: Befestigungsmittel
8: Stutzen
12: Anschlussgehäuse
13: Einlassöffnung
15: Übergabeöffnung
16: Ausrichtbewegung
17: Befestigungsmittel
22: Antriebsmotor
23: Auslassöffnung
24: Gussbauteil
25: Dichtelement
32: Getriebeeinheit
34: Winkel
35: Schlauch
42: Antriebsgehäuseanordnung
44: Ebene
52: Deckel
54: Anschlusseinheit
70: Gewindebohrung
101: Schraube
102: Schraube
103: Schraube
104: Schraube
120: Schnittstellendichtung
170: Langloch

Claims

Antriebssystem (1) für ein wenigstens teilweise elektrisch angetriebenes Kraftfahrzeug, umfassend wenigstens eine elektrische Antriebseinrichtung (2) und wenigstens einen an der Antriebseinrichtung (2) befestigten Wechselrichter (3), wobei der Wechselrichter (3) flüssiggekühlt ausgebildet ist und dazu wenigstens eine Einlassöffnung (13) und wenigstens eine Auslassöffnung (23) für ein Kühlmittel aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass der Wechselrichter (3) mittels einer als separates Bauteil ausgebildeten Konsoleneinrichtung (4) an der Antriebseinrichtung (2) befestigt ist und dass die Konsoleneinrichtung (4) wenigstens zwei integrierte Kühlmittelkanäle (5) mit jeweils einer Übergabeöffnung (15) aufweist und dass, wenn der Wechselrichter (3) an der Konsoleneinrichtung (4) befestigt ist, die Einlassöffnung (13) und die Auslassöffnung (23) gezielt zu jeweils einer Übergabeöffnung (15) ausgerichtet sind und direkt an die Kühlmittelkanäle (5) angeschlossen sind.
Antriebssystem (1) nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei die Konsoleneinrichtung (4) und der Wechselrichter (3) zu einem Vormontage-Zusammenbau (6) aneinander befestigbar sind und wobei der Vormontage-Zusammenbau (6) bereits jeweils eine kühlmitteldichte Verbindung der Einlassöffnung (13) und der Auslassöffnung (23) mit der jeweiligen Übergabeöffnung (15) aufweist.
Antriebssystem (1) nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei der Wechselrichter (3) im Vormontage-Zusammenbau (6) auf einer Oberseite der Konsoleneinrichtung (4) angeordnet ist und wobei der Vormontage-Zusammenbau (6) von der Oberseite der Konsoleneinrichtung (4) aus an der Antriebseinrichtung (2) befestigbar und vorzugsweise verschraubbar ist.
Antriebssystem (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Antriebseinrichtung (2) ein Anschlussgehäuse (12) zur elektrischen Kontaktierung des Wechselrichters (3) mit der Antriebseinrichtung (2) und/oder einem Hochvoltbordnetz und wobei der Wechselrichter (3) zusätzlich zur Befestigung über die Konsoleneinrichtung (4) auch noch an dem Anschlussgehäuse (12) befestigt ist.
Antriebssystem (1) nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei, wenn der Wechselrichter (3) an der Konsoleneinrichtung (4) und die Konsoleneinrichtung (4) an der Antriebseinrichtung (2) und der Wechselrichter (3) an dem Anschlussgehäuse (12) befestigt sind, der Wechselrichter (3) gezielt zum Anschlussgehäuse (12) ausgerichtet ist und mit dem Anschlussgehäuse (12) unter Zusammenpressen einer Schnittstellendichtung (120) abdichtend verbunden ist.
Antriebssystem (1) nach Anspruch 2, wobei die Konsoleneinrichtung (4) im Vormontage-Zusammenbau (6) über wenigstens ein ausrichtbares Befestigungsmittel (17) an der Antriebseinrichtung (2) befestigt ist und wobei das Befestigungsmittel (17) dazu geeignet und ausgebildet ist, den Vormontage-Zusammenbau (6) an der Antriebseinrichtung (2) zu fixieren und dabei wenigstens eine Ausrichtbewegung (16) des Vormontage-Zusammenbaus (6) gegenüber der Antriebseinrichtung (2) zuzulassen und den Vormontage-Zusammenbau (6) nach erfolgter Ausrichtung dauerhaft an der Antriebseinrichtung (2) zu befestigen.
Antriebssystem (1) nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei die Ausrichtbewegung (16) so ausgebildet ist, dass der Wechselrichter (3) im Zuge seiner Befestigung an dem Anschlussgehäuse (12) in Richtung des Anschlussgehäuses (12) zur Verpressung einer Schnittstellendichtung (120) bewegbar ist.
Antriebssystem (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Kühlmittelkanäle (5) unterschiedlich lang ausgebildet sind.
Antriebssystem (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Konsoleneinrichtung (4) als ein Gussbauteil (24), vorzugsweise als Sandgussbauteil, ausgebildet ist und wobei wenigstens einer der wenigstens zwei Kühlmittelkanäle (5), vorzugsweise der Längere, im Zuge der Herstellung des Gussbauteils (24) geformt ist.
Antriebssystem (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei wenigstens ein anderer der wenigstens zwei Kühlmittelkanäle (5), vorzugsweise der Kürzere, durch mechanische Bearbeitung erzeugt ist.
Antriebssystem (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Übergabeöffnungen (15) an einer dem Wechselrichter (3) zugewandten Oberseite der Konsoleneinrichtung (4) angeordnet sind und wobei die Einlassöffnung (13) und die Auslassöffnung (23) an einer der Konsoleneinrichtung (4) zugewandten Unterseite des Wechselrichters (3) angeordnet sind.
Antriebssystem (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Wechselrichter (3) mittels der Konsoleneinrichtung (4) gezielt schräggestellt an der Antriebseinrichtung (2) befestigt ist und wobei die Konsoleneinrichtung (4) den Wechselrichter (3) insbesondere in einem Winkel (34) zwischen 17° und 28° zu einer Ebene (44) schrägstellt, welche in einer bestimmungsgemäßen Montageposition parallel zur Fahrzeuglängsachse und Fahrzeugquerachse verläuft.
Konsoleneinrichtung (4) für ein Antriebssystem (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche.