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VERWANDTE ANMELDUNGEN
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Die vorliegende Anmeldung beansprucht die Priorität der US-Patentanmeldung Nr. 13/344,079, eingereicht am 5. Januar 2012, deren vollständiger Inhalt durch Bezugnahme hierin eingebunden ist.
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HINTERGRUND
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Die Erfindung betrifft im Allgemeinen elektrische Anlagen für Fahrzeuge und speziell eine Vorrichtung und ein System zur Verringerung der Gefahr eines Kontakts mit im Fahrzeug vorliegender Hochspannung.
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Elektrofahrzeuge werden im Allgemeinen von einem oder mehreren Elektro- oder Fahrmotoren angetrieben, die mit Elektrizität allein oder in Kombination mit einem nichtelektrischen Antrieb, z. B. von einer Brennkraftmaschine bereitgestellter Triebkraft, betrieben werden. Eine Quelle derartiger elektrischer Leistung kann gespeicherte Elektrizität, z. B. von einer Batteriereihe, innerhalb des Fahrzeugs erzeugte Elektrizität und/oder von einer externen Quelle, wie einem mit Oberleitungen elektrisch kommunizierenden Stromabnehmer, erhaltene Elektrizität sein.
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Bei vielen Anwendungen kann die vorgesehene Leistungscharakteristik eines Elektrofahrzeugs nur durch Anlegen gefährlicher hoher Spannungen an ein Antriebssystem erzielt werden. Gleichspannung (DC) kann direkt an einen Gleichstrommotor angelegt werden oder sie kann von einer Wechselrichterschaltung, die Spannung an einen Wechselstrommotor anlegt, in Wechselspannung (AC) umwandelt werden. Ein Generator eines Fahrzeugs kann zur Ausgabe von Gleich- oder Wechselspannung konfiguriert sein. Ein Elektromotor kann als Generator betrieben werden. Elektrische Stromleitungen, die einen Motor eines Elektrofahrzeugs mit Elektrizität versorgen, können beliebig in Reihe und/oder parallel angeordnet sein. Ein Ein/Aus-Zustand von einer oder mehr derartigen elektrischen Stromleitungen wird gewöhnlich von einem oder mehreren Steuergeräten gesteuert.
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Ein oder mehrere Elektromotor(en) eines Elektrofahrzeugs kann/können in der Nähe eines Getriebes positioniert sein. In einem solchen Fall kann z. B. ein Elektromotor ein Motor des Kassettenmotortyps sein, der so aufgebaut ist, dass er aus einem größeren Gehäuse gleitend ausbaubar ist. Bei diesen und anderen Ausführungsformen kann ein den Motor wartender Arbeiter Schwierigkeiten haben, physisch auf die elektrischen Stromleitungen in beispielsweise in einem kleinen Motorraum eines Personenkraftwagens zuzugreifen.
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Um die Verletzungsgefahr für alle, die sich in der Nähe gefährlicher Hochspannung eines Elektrofahrzeugs befinden, zu verringern, wird üblicher Weise eine Verriegelung verwendet, um ein Steuergerät zu veranlassen, solche Hochspannung abzukoppeln. Das Steuergerät kann eine elektronische Steuereinheit sein, die mit einer von einer Fahrzeugbatterie bezogenen Niederspannung betrieben wird und zum Senden/Beziehen von Niederspannungssignalen zu/von verschiedenen Stellen des Fahrzeugs konstruiert ist. In einer üblichen Form ist ein mechanischer Grenztaster in einem Metallgehäuse befestigt, so dass ein vorspringender Teil einer Gehäuseabdeckung mit einem Arm des Grenztasters in Eingriff ist. Wenn die Abdeckung am Gehäuse angebracht wird, kommt der vorspringende Teil mit dem Arm in Eingriff und die Kontakte des Grenztasters werden dadurch geschlossen, was das Steuergerät veranlasst, die Versorgung der Stromleitungen mit Elektrizität zu ermöglichen. Wenn die Abdeckung abgenommen wird, wird der vorspringende Teil des Gehäuses aus seinem Eingriff mit dem Arm gezogen und die Kontakte des Grenztasters werden dadurch geöffnet, was das Steuergerät zur Versorgung der Stromleitungen mit Elektrizität veranlasst. Zum Abschalten oder Anlegen einer Hochspannung an Stromleitungen eines Elektrofahrzeugs gibt es viele verschiedene Varianten. Zum Beispiel kann eine Verbindung oder Trennung u. a. mechanische, elektrische, Halbleiter-, induktive und andere Vorrichtungen zum Anlegen oder Abschalten einer Spannung vorsehen. Zur Anbringung des Grenztasters wird eine starke tragende Konstruktion benötigt. Die Verdrahtung zum Grenztaster kann die Verwendung eines zusätzlichen Verbinders notwendig machen, der den verfügbaren Platz für Wartungsarbeiten innerhalb eines Motorraums weiter verringert. Zum Beispiel kann eine derartige tragende Konstruktion ein separates Grenztastergehäuse in schwerer Ausführung sein, das einen daran angebrachten, schweren, aus Metall hergestellten elektrischen Verbinder aufweist. Derartige Grenztaster und zugeordnete Anlagen sind kostspielig, schwer, sperrig, schwierig ein-/auszubauen und unterliegen Verunreinigungen, Hitze, Schwingungen und damit verbundenen Zuverlässigkeitsproblemen.
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Bezüglich der Verringerung einer Verletzungsgefahr für Personen, die in der Nähe von Hochspannung(en) eines Elektrofahrzeugs arbeiten, sind konventionelle Verriegelungsvorrichtungen und -systeme nicht für Wartung, Reparatur oder Herstellung von Elektrofahrzeugen optimiert.
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KURZDARSTELLUNG
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Die vorliegende Erfindung schafft ein Fahrzeugsubsystem und eine elektrische Maschine für Fahrzeuge, welche die Durchführung eines Wartungs- oder Reparaturvorgangs in der Nähe von Hochspannungsleitungen eines Elektrofahrzeugs vereinfachen und sicherer machen. Desgleichen werden die Fertigungskosten für Zeit- und Materialaufwand verringert.
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In einem Ausführungsbeispiel ist ein Fahrzeugsubsystem zur Verwendung in einem Fahrzeug mit wenigstens einem Rad vorgesehen. Das Subsystem beinhaltet eine elektrische Maschine, die funktionell mit dem Rad gekoppelt ist, wobei die elektrische Maschine ein Gehäuse hat. Das Subsystem beinhaltet auch eine elektrische Stromquelle zur Versorgung der elektrischen Maschine über mehrere Hochspannungsleitungen mit elektrischem Strom, mehrere elektrische Verbindungen, die in dem Gehäuse der elektrischen Maschine angeordnet sind, zum elektrischen Verbinden der Hochspannungsleitungen mit der elektrischen Maschine, ein Steuergerät, das zur Steuerung mit der Stromquelle gekoppelt ist, mehrere durch das Gehäuse verlaufende Zugangsöffnungen, wobei jede Zugangsöffnung Zugang zu jeweils einer der elektrischen Verbindungen bietet, und ein Abdeckelement, das abnehmbar am Gehäuse befestigt ist und abgenommen werden muss, um Zugang zu einer der mehreren Zugangsöffnungen zu erhalten, wobei das Abdeckelement einen versteckten Magneten in ihm umschließt. Das Subsystem beinhaltet auch einen in der Nähe des Abdeckelements montierten Reedschalter. Wenn die Abdeckung befestigt ist, befindet sich der Reedschalter innerhalb des Magnetfelds des Magneten, so dass der Reedschalter geschlossen ist, wenn das Abdeckelement befestigt ist, und offen ist, wenn das Abdeckelement abgenommen ist. Das Subsystem beinhaltet auch wenigstens eine Niederspannungs-Kommunikationsleitung, die vom Reedschalter zum Steuergerät verläuft, wobei das Steuergerät veranlasst, dass die elektrische Stromquelle die Versorgung mit elektrischem Strom abbricht, wenn das Abdeckelement vom Gehäuse abgenommen wird.
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In einem weiteren Ausführungsbeispiel ist eine elektrische Maschine vorgesehen, die Folgendes beinhaltet: ein Gehäuse, das einen Kommunikationsverbinder hat, einen in dem Gehäuse angeordneten Elektromotor und wenigstens eine elektrische Verbindung in dem Gehäuse, wobei die elektrische Verbindung zum sicheren Aufnehmen einer Hochspannungsleitung von einer Stromquelle außerhalb des Gehäuses ausgelegt ist. In dem Gehäuse ist wenigstens eine Zugangsöffnung für Zugang zu der elektrischen Verbindung vorgesehen. Die elektrische Maschine beinhaltet auch einen Reedschalter und ein einstückiges Abdeckelement, das abnehmbar am Gehäuse angebracht ist, wobei das Abdeckelement die Zugangsöffnung vollständig bedeckt, so dass das Abdeckelement entfernt werden muss, um über die Zugangsöffnung Zugang zu der elektrischen Verbindung zu erhalten, wobei das einstückige Abdeckelement einen Magneten aufweist, der den Reedschalter schließt, wenn das einstückige Abdeckelement am Gehäuse befestigt ist. Die elektrische Maschine beinhaltet auch eine Kommunikationsleitung, die elektrisch an den Reedschalter und den Kommunikationsverbinder angeschlossen ist. Ein externes Steuergerät kann über den Kommunikationsverbinder an den Reedschalter angeschlossen werden. Der Reedschalter wird geöffnet, wenn das Abdeckelement abgenommen wird. In verschiedenen Ausführungsbeispielen kann die elektrische Maschine einen abnehmbaren Zugangsöffnungsstopfen beinhalten, der in der Zugangsöffnung sitzt. In verschiedenen Ausführungsbeispielen kann das Abdeckelement vom abnehmbaren Öffnungselement getrennt sein. In verschiedenen Ausführungsbeispielen kann die elektrische Maschine mehrere elektrische Verbindungen, Zugangsöffnungen und Zugangsöffnungsstopfen beinhalten.
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In noch einem weiteren Ausführungsbeispiel ist eine elektrische Maschine vorgesehen, die ein Gehäuse beinhaltet, das in einem Innenteil einen Rotor und einen Stator mit wenigstens einer Spule einschließt, wobei der Rotor zum Ausgeben eines mechanischen Drehmoments an einen Antriebsstrang eines Elektrofahrzeugs ausgelegt ist. Innerhalb des Innenteils ist wenigstens eine elektrische Verbindung bereitgestellt, wobei die elektrische Verbindung zur sicheren Aufnahme einer Hochspannungsleitung ausgelegt ist, damit die Spule an eine externen Stromquelle angeschlossen werden kann. In dem Gehäuse ist wenigstens eine Zugangsöffnung ausgebildet, um Zugang zu der Verbindung zu erhalten. Die elektrische Maschine beinhaltet auch einen einzelnen Reedschalter, der in der Nähe der elektrischen Verbindung angeordnet ist, ein Abdeckelement, das abnehmbar an dem Gehäuse angebracht ist, um einen die Zugangsöffnung und den Reedschalter abdeckenden Bereich zu definieren, so dass das Abdeckelement für Zugang zur Zugangsöffnung abgenommen werden muss, wobei das Abdeckelement mehrere Abdeckteile hat, die jeweils einen Magneten aufweisen, wobei die Gesamtfeldstärke der mehreren Magnete den Reedschalter schließt, wenn das Abdeckelement angebracht wird, wobei der einzelne Reedschalter sich öffnet, wenn wenigstens eines der mehreren Abdeckteile abgenommen wird. Erfassen des Öffnens des einzelnen Reedschalters unterbricht die von der externen Stromquelle an die Hochspannungsleitung angelegte Hochspannung.
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Die vorangehende Kurzdarstellung und die Zusammenfassung der Offenlegung beschränken die Erfindung nicht, sie wird stattdessen von den angehängten Ansprüchen definiert.
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KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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Durch Bezugnahme auf die folgende Beschreibung der Ausführungsbeispiele der Erfindung in Verbindung mit den dazu gehörenden Zeichnungen werden die oben erwähnten und andere Merkmale offensichtlicher und die Erfindung wird besser verständlich. Dabei zeigt:
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1 eine schematische Darstellung eines beispielhaften Elektrofahrzeugs;
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2 eine perspektivische Ansicht eines Gehäuses, der Lage von in das Gehäuse eintretenden Hochspannungsleitungen, zugeordneter Zugangsöffnungen und einer Abdeckung gemäß einem Ausführungsbeispiel;
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3 eine weitere perspektivische Ansicht des Gehäuses von 2;
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4 eine perspektivische Ansicht des Gehäuses mit einem Warnschild gemäß einem Ausführungsbeispiel;
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5 eine perspektivische Ansicht einer elektrischen Maschine mit einer Klemmleiste und einem Verbinder gemäß einem Ausführungsbeispiel;
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6 eine perspektivische Ansicht einer elektrischen Maschine mit einer Klemmleiste, einem Verbinder und einer Endplatte gemäß einem Ausführungsbeispiel;
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7 einen Aufriss einer elektrischen Maschine und zugeordneter Hochspannungs- und Niederspannungsverbindungen gemäß einem Ausführungsbeispiel;
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8 eine Querschnittansicht eines Teils einer elektrischen Maschine und dazu gehörender Hochspannungs- und Niederspannungsverbindungen gemäß einem Ausführungsbeispiel;
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9 eine Querschnittansicht eines Teils einer elektrischen Maschine mit mehreren Abdeckteilen und einer dazu gehörenden Hochspannungsverbindung gemäß einem Ausführungsbeispiel;
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10 eine perspektivische Ansicht einer Abdeckplatte, die mit drei angeformten Zugangsöffnungsstopfen ausgebildet ist, gemäß einem Ausführungsbeispiel und
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11 eine Draufsicht, die die Abdeckplatte von 10 in einen Teil eines Gehäuses eingebaut zeigt, so dass Zugangsöffnungsstopfen der Abdeckplatte in elektrische Anschlusszugangsöffnungen, die im Gehäuse ausgebildet sind, eingesetzt sind, gemäß einem Ausführungsbeispiel.
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In den verschiedenen Darstellungen beziehen sich einander entsprechende Bezugszeichen durchgehend auf einander entsprechende Teile. Die gezeigten Ausführungsbeispiele dienen der Erläuterung und dürfen weder als umfassend angesehen noch als den Umfang der Erfindung auf genauen die offengelegten Formen oder Anwendungen beschränkend ausgelegt werden.
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AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
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Es ist nicht vorgesehen, dass die unten beschriebenen Ausführungsbeispiele umfassend sind oder die Erfindung auf genau die Formen beschränken, die in der folgenden ausführlichen Beschreibung offengelegt werden. Vielmehr sind bzw. werden die Ausführungsformen so gewählt und beschrieben, dass andere Fachleute die Grundsätze und Ausführungen der vorliegenden Erfindung erkennen und verstehen können.
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1 zeigt eine schematische Darstellung eines beispielhaften Fahrzeugs 1 mit einer elektrischen Maschine 2, die über ein Getriebe 4 mit einer Antriebsachse 3 gekoppelt ist. Ein Verbrennungsmotor 5 ist ebenfalls über das Getriebe 4 mit der Antriebsachse 3 gekoppelt. Es ist in Bezug auf verschiedene Ausführungsformen zu beachten, dass das Fahrzeug 1 ohne Getriebe 4 (z. B. Direktantrieb) und/oder Verbrennungsmotor 5 (z. B. vollelektrisch) konstruiert und gebaut sein kann. Wenn das Fahrzeug 1 ein Hybrid ist, wird von der elektrischen Maschine 2, dem Verbrennungsmotor 5 oder einer Kombination der beiden Leistung an die Antriebsachse 3 angelegt. Hierbei wird mit „Elektrofahrzeug” ein Fahrzeug bezeichnet, das als Teil seines Antriebstrangs eine elektrische Maschine beinhaltet. An distalen Enden der Antriebsachse 3 und einer zweiten Achse (nicht gezeigt) sind Räder 6 befestigt. Ein Hochspannungs-Batteriepack 7 legt über Gleichstromleitungen 9 eine Gleichstrom-Hochspannung an den Wechselrichter 8 an. Der Wechselrichter 8 legt über drei Wechselstrom-Hochspannungsleitungen 10 eine dreiphasige Wechselstrom-Hochspannung an die elektrische Maschine 2 an. Elektrisches Massepotential ist über ein Fahrgestell (nicht gezeigt) des Fahrzeugs 1 mit der elektrischen Maschine 2 verbunden. Ein Steuergerät 11 sendet und empfängt Daten, wie z. B. mittels elektrischer Niederspannungssignale, in Kommunikation mit den vielen Betriebs- und Sensorvorrichtungen des Fahrzeugs 1. Das Steuergerät 11 kann als eine beliebige Anzahl von einzelnen und/oder modularen Steuergeräten ausgebildet sein. In diesem Beispiel sendet und empfängt das Steuergerät Niederspannungssignale über Kommunikationsleitungen 12.
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Das Beispiel von 1 zeigt zwar nur eine einzige elektrische Maschine 2, das Fahrzeug 1 kann aber eine beliebige Anzahl von Elektromotoren, Generatoren und Motor/Generatoren haben, die mit Wechsel- oder Gleichstrom arbeiten, um mechanische Leistung und/oder elektrische Leistung zu erzeugen. Zum Beispiel kann die elektrische Maschine 2 einen Motor/Generator (einen „Fahrmotor”) beinhalten, der beim Erzeugen von mechanischer Leistung zum Antreiben der Räder 6, wenn benötigt, als Motor fungiert und der beim Erzeugen einer Spannung zum Aufladen des Batteriepacks 7 als Generator fungiert, wie durch Nutzen der Motorbremse. In einem weiteren Beispiel kann das Fahrzeug 1 eine einem einzelnen Rad 6 gewidmete elektrische Maschine 2 haben.
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Desgleichen kann der Batteriepack 7 eine beliebige Anzahl von einzelnen Batteriezellen beinhalten, die in einer beliebigen Konfiguration angeordnet sind. Zum Beispiel können zum Erreichen gewünschter Fahrzeugleistungsvorgaben einzelne Zellen an verschiedenen Stellen des Fahrzeugs, je nach verfügbarem Platz, Temperatur- und Sicherheitsbedingungen und Gewichtsverteilung angeordnet sein. Gewöhnlich sind einzelne Zellen zum Erhalten einer Gleichstrom-Hochspannung in Reihe geschaltet, obwohl Teile des Batteriepacks 7 parallel geschaltet oder in einer Kombination aus Reihen- und Parallelschaltung angeordnet sein können, z. B. mithilfe eines Schaltsystems. Einzelne Batteriezellen können vom Blei-Säure-, Lithium-Ionen-, Nickel-Metallhydrid- oder einem anderen wiederaufladbaren Typ sein. Der Batteriepack 7 kann auch eine Brennstoffzelle, eine Kondensatorreihe oder eine beliebige andere Spannungsquelle beinhalten. Der Batteriepack 7 kann unterteilt sein, um eine Gleichstrom-Hochspannung zur Umsetzung in Wechselstrom-Hochspannung im Wechselrichter 8 bereitzustellen und um eine Gleichstrom-Niederspannung für den Betrieb von Leuchten, Soundsystem, Steuer- und Sensorschaltungsanordnung und anderen Fahrzeugsystemen bereitzustellen. Die Gleichstrom-Niederspannungsschaltung kann einen oder mehrere DC-DC-Wandler beinhalten.
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Beispielsweise hat der Wechselrichter 8 drei zwischen positiven und negativen Enden der Gleichstromleitungen 9 parallel geschaltete separate Phasenarme. Jeder Phasenarm enthält Schaltelemente und Dioden, die mithilfe von Pulsweitenmodulationssignalen vom Steuergerät 11 gesteuert werden. Zwischenpunkte der drei Phasenarme werden zum Ausgeben von Wechselstrom-Hochspannung auf jeweils eine der drei Wechselstromleitungen 10 verwendet. Wenn die elektrische Maschine 2 ein Fahrmotor ist, hat der Wechselrichter 8 ein Schaltsystem zum Bewirken der bidirektionalen Wandlung von elektrischem Strom zwischen der elektrischen Maschine 2 und dem Batteriepack 7. Zum Beispiel setzt der Wechselrichter 8 Gleichstrom-Batteriespannung in dreiphasige Wechselstrom-Hochspannung um, die zum Antreiben der Antriebsachse 3 mit einem vorgegebenen Drehmoment an die elektrische Maschine 2 angelegt wird. Die elektrische Maschine 2 erzeugt einen dreiphasigen elektrischen Wechselstrom und der Wechselrichter 38 setzt diese Wechselstrom-Elektrizität in Gleichstrom zum Laden des Batteriepacks 7, z. B. während Nutzbremsen, um. In einem derartigen Fall beinhaltet der Wechselrichter 8 eine Batterieladeschaltung (nicht gezeigt) oder greift auf eine zu. Der Verbrennungsmotor 5 kann ebenfalls Energie zum Laden des Batteriepacks 7 bereitstellen. Es ist zu beachten, dass einige Fahrzeuganwendungen Hochspannung zum Betreiben eines anderen Systems als eines Antriebsstrangs, wie einen elektrischen Hochspannungskompressor einer Klimaanlage, verwenden können.
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In Anwendungen wie einem Golfmobil kann die Gleichstrom-Hochspannung nur 48 Volt betragen, aber für Fahrzeuge des vollelektrischen oder Hybridtyps, die eine große Anzahl von Batteriezellen haben, kann die Gleichstrom-Hochspannung an den Gleichstromleitungen 9 200 bis 1000 Volt oder mehr betragen. Nach der Umsetzung durch den Wechselrichter 8 kann dies zu einer Wechselstrom-Hochspannung an den Wechselstromleitungen 10 von 200 bis 1000 Volt oder mehr führen. Einige Anwendungen können 3000 Volt und 5000 Ampere nutzen. Eine solche Hochspannung ist zum Betreiben der elektrischen Maschine 2 notwendig, sie ist aber gefährlich und kann bei Berührung der Wechselstromleitungen 10 zu schweren Verletzungen oder zum Tod führen. Der Hochspannungsbatteriepack 7 und die Stellen innerhalb des Fahrzeugs 1, an denen die Stromleitungen 9, 10 verlaufen, können Hochspannungs-Warnschilder beinhalten, diese Schilder reichen aber nicht als Schutz vor Verletzungen oder Tod bei Berührung der Wechselstromleitungen 10 aus. Die Schilder können mit der Zeit abgenutzt und schmutzig werden, was sie weniger wirksam werden lässt. Ferner ignorieren viele Menschen Warnschilder einfach. Mit einer zunehmenden Zahl von Elektrofahrzeugen 1 auf unseren Straßen sind mehr dieser Fahrzeuge an Verkehrsunfällen beteiligt und enden in eine Werstätten. Mehr Elektrofahrzeuge 1 werden schließlich von ungeschultem Personal repariert, gewartet und instandgehalten, das möglicherweise die OEM-Wartungsabläufe nicht einhält. Selbst geschultes Wartungspersonal, das in der Nähe von Hochspannungen arbeitet, kann Fehler machen, indem es z. B. Metallschmuck trägt, keine isolierende(n) Handschuhe und Kleidung trägt oder nicht mithilfe eines Voltmeters nachprüft, ob eine Stromleitung „berührungsgefährlich” ist. Das Elektrofahrzeug 1 beinhaltet elektrische Trennvorrichtungen (nicht gezeigt), die durch steuerbares Schalten der Verbindung von elektrischem Strom mit der elektrischen Maschine 2 zusätzliche Sicherheit für Personal gewähren. Das Steuergerät 11 beinhaltet Firmware oder dergleichen zum Steuern des Abtrennens von Wechselstrom-Hochspannung von den Wechselstromleitungen 10 bei Stattfinden eines vorbestimmten Sensorzustands oder eines anderen Fahrzeugereignisses.
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2 zeigt ein Außengehäuse 21 für die elektrischen Maschine 2. Das Gehäuse 21 kann mit einem Gießvorgang hergestellt werden und hat einen Verbindungsflansch 22 zum passenden Anschluss an ein Getriebe 4. Das Gehäuse 21 hat einen Wesentlichen zylindrischen Innenteil 23 zur Aufnahme der elektrischen Maschine 2, zugeordneter Verkabelung und Verbindungen und anderer Vorrichtungen mit Bezug auf einen Antriebsstrang. Drei Wechselstromleitungen 10 sind in jeweils einer der drei in 3 gezeigten Hochspannungskabeleinführungsöffnungen 24 installiert. Je nach der erforderlichen Stromtragfähigkeit kann jede Wechselstromleitung 10 ein isoliertes Kabel aus Standard-Kupferdraht der American Wire Gauge-(AWG)-Stärke #8 bis #0000 mit kreisförmigem Querschnitt sein. Im Gehäuse 21 sind drei Hochspannungskabelanschlusszugangsöffnungen 33 ausgebildet, um Wartungsfachleuten Zugang zum Anschließen von Wechselstromleitungen 10 an die elektrischen Maschine 2 zu ermöglichen, wie z. B. bei Verwendung eines Schraubendrehers zum Befestigen von Wechselstromleitungen 10 an zugeordneten Anschlusspunkten im Inneren des Gehäuse 21. Nach Durchführung von Wartungsarbeiten oder Installation können die Zugangsöffnungsstopfen 34 in die Anschlusszugangsöffnungen 33 eingesetzt werden. Der Batteriepack 7 ist nicht angeschlossen, wenn das Fahrzeug 1 im Werk zusammengebaut wird. Nach Einbau des Batteriepacks 7 verhindert das Steuergerät 11, dass an den Wechselstromleitungen 10 „berührungsgefahrliche” Spannungen anliegen, wenn unqualifizierte Wartungspersonen, die möglicherweise nicht in Sicherheit und Schutz bezüglich Kontakt mit hohen Spannungen geschult sind, versuchen, in Anschlusszugangsöffnungen 33 einzudringen, wie unten weiter besprochen wird.
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Jeder Zugangsöffnungstopfen 34 kann eine im Wesentlichen zylindrische Form haben und ist aus nichtleitendem hochfestem temperaturbeständigem Harzmaterial hergestellt. Bei der Herstellung des Verbindungsöffnungsstopfens 24 können verschiedene andere Materialien wie Aluminium oder Stahl verwendet werden. Der Zugangsöffnungsstopfen 34 kann mit einem Gewinde versehen sein, das mit einem entsprechenden Innengewinde von Teilen der Zugangsöffnungen 33 zusammenpasst, oder die Verbindungsöffnungsstopfen 34 können auf eine beliebige andere geeignete Weise zum Einfügen in die Zugangsöffnungen 33 ausgebildet sein. Nach der Installation der Wechselstromleitungen 10 werden Zugangsöffnungsstopfen 34 in jeweils eine der Anschlusszugangsöffnungen 33 eingebaut. In einer Oberfläche am oberen Ende des Zugangsöffnungsstopfens 34 ist eine Werkzeugaufnahmeaussparung 36 ausgebildet, die es einem Wartungsfachmann erlaubt, ein Werkzeug (nicht gezeigt) in die Aussparung 36 einzuführen und dann das Werkzeug zum Einbauen/Entfernen des Zugangsöffnungsstopfens 34 in eine/aus einer der Anschlusszugangsöffnungen 33 zu ziehen/zu drücken oder zu drehen. Eine Dichtung des O-Ring-Typs 37 kann eingesetzt werden, um eng am Umfang der Außenwand des Zugangsöffnungsstopfens 34 anzuliegen. Zum Beispiel kann der O-Ring 37 in einer Umfangsnut, die in einer solchen Außenwand des Zugangsöffnungsstopfens 34 ausgebildet ist, befestigt werden. Wenn eingebaut, dichtet der Zugangsöffnungsstopfen 34 dadurch den entsprechenden Hochspannungsanschlusspunkt der elektrischen Maschine 2 gegen Verschmutzung von außen und/oder Öllecks von innen ab. Verschiedene andere Abdichtungsgebilde, -materialien und -verfahren können alternativ in den Zugangsöffnungsstopfen 34 integriert sein. Alternative Verriegelungsvorrichtungen für Zugangsöffnungen einer elektrischen Maschine werden von Chamberlin et al. in der US-Patentanmeldung der Seriennummer 13/344,013 mit dem Titel „Housing Assembly With Reed Switch and Magnet”, angemeldet am 5. Januar 2012, und durch Bezugnahme in ihrer Gesamtheit hierin eingebunden, offengelegt.
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Eine Abdeckplatte 80 ist am Gehäuse 21 befestigt, um die Anschlusszugangsöffnungen 33 nach der Installation der Wechselstromleitungen 10 abzudecken. Die Abdeckplatte 80 kann zum Beispiel mithilfe von Befestigungselementen wie Schrauben 81, die in mit Gewinde versehene Aufnahmen 82, die im Gehäuse 21 ausgebildet sind, eingeschraubt werden, oder durch andere geeignete Befestigungsgebilden wie Nieten sicher befestigt werden. Wenn die Abdeckplatte 80 und die Zugangsöffnungsstopfen 34 später entfernt werden, ermöglicht der Eingriff über die Anschlusszugangsöffnungen 33 geschulten Wartungsfachleuten den Zugang zu den elektrischen Hochspannungsverbindungen mit der elektrischen Maschine 2, z. B. zur Durchführung von Reparaturen.
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4 zeigt ein zusammengebautes Gehäuse 21 mit daran befestigter Abdeckplatte 80. An einer Außenseite der Abdeckplatte 80 ist ein aus wärmebeständigem und reißfestem Material hergestelltes Warnschild 90 fixiert. Das Warnschild 90 weist den Warnhinweis „Danger High Voltage” in großen Buchstaben auf und beinhaltet vorzugsweise rote und/oder leuchtendgelbe Teile, die dafür ausgelegt sind, ihm maximale Sichtbarkeit zu verleihen. Indem das Warnschild 90 auf der Abdeckplatte 80 platziert wird, sieht eine Person, die auf den Hochspannungsanschlussteil der elektrischen Maschine 2 zugreifen will, zwangsweise den Warnhinweis.
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5 zeigt eine Klemmleiste 28, die einen isolierenden Teil 30 zur Abtrennung von Kabelaufnahmeteilen 29 voneinander und zum elektrischen Isolieren der Hochspannung von verschiedenen leitfähigen Teilen der elektrischen Maschine 2 hat. Die Klemmleiste 28 beinhaltet drei Metalleinsätze 31 zur Anbringung jeweiliger der Wechselstromleitungen 10 an ihnen. Die Metalleinsätze 31 können mit Innenteilen 32, die mit Gewinde versehen sind, ausgebildet sein, so dass Schrauben oder andere Befestigungselemente daran befestigt werden können. Wie oben angegeben, können die Metalleinsätze 32 alternativ als Verbinder des Stellschraubentyps (nicht gezeigt) ausgebildet sein, bei denen zum Beispiel der Metalleinsatz 31 als Schraubklemme ausgebildet ist, die ein blankes Hochspannungskabel aufnimmt, das dann mit einer als Stellschraube ausgebildeten Schraube am Metalleinsatz 31 befestigt wird. Zur Anbringung der Wechselstromleitungen 10 an den Metalleinsätzen 31 kann ein beliebiges geeignetes Anschlusssystem verwendet werden. Die Klemmleiste 28 ist an einem axialen Ende der elektrischen Maschine 2 positioniert. Jeder Metalleinsatz 31 ist elektrisch mit einem jeweiligen Ende der drei Phasenspulen 41, 42, 43 eines Stators 44 verbunden. Wenn die elektrische Maschine 2 innerhalb des Innenteils 23 des Außengehäuses 21 eingebaut ist, sind die drei Kabelaufnahmeteile 29 der Klemmleiste 28 auf jeweilige der Kabeleinführungsöffnungen 24 des Gehäuses 21 ausgerichtet. Das ermöglicht das Einziehen der Wechselstromleitungen 10 durch die Kabeleinführungsöffnungen 24 zur Klemmleiste 28 und dann die elektrische Verbindung mit jeweiligen der Phasenspulen 41, 42, 43 an ihren Spulenenden. Die anderen drei Spulenenden der Phasenspulen 41, 42, 43 können zum Beispiel an einem neutralen Punkt innerhalb des Stators 44 miteinander verbunden werden.
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Wie in 6 gezeigt, hat die elektrische Maschine 2 ein im Wesentlichen zylindrisches Schutzgehäuse 45 zum Abdecken innerer Bauteile und zum Bereitstellen einer Stützkonstruktion. Ein ringförmiger hinterer Deckel 49 hat den gleichen Durchmesser wie das Schutzgehäuse 45 und ist mithilfe von Schrauben 47 daran befestigt, die durch jeweilige Durchgänge (nicht gezeigt) des ringförmigen hinteren Deckels 49 verlaufen, um mit jeweiligen, am Umfang einer Endseite der Schutzabdeckung 45 ausgebildeten, mit Gewinde versehenen Aufnahmen (nicht gezeigt) in Eingriff zu kommen. Der hintere Deckel 49 beinhaltet Löcher zum Positionieren leitfähiger Teile der jeweiligen Verbindungen der Metalleinsätze 31 der Klemmleiste 28 mit den Phasenspulen 41, 42, 43, so dass sie vom Kontakt mit anderen leitfähigen Oberflächen beabstandet sind, und kann auch ein anderes Montagegebilde (nicht gezeigt) wie mit Gewinde versehene Befestigungselemente zur Anbringung der Klemmleiste 28 an ihm beinhalten. Niederspannungssteuerdrähte werden von der Klemmleiste 28 zum Führungselement 51, zum Kommunikationskabel 52 und zum Steuerungsverbinder 50 gespeist. Das Führungselement 51 nimmt eine beliebige Anzahl von Drähten oder anderen Kommunikationsmitteln von verschiedenen Sensoren der elektrischen Maschine 2 auf und überträgt derartige Drähte/Signale über das Kabel 52 zum Steuerungsverbinder 50. Das Führungselement 51 kann ein Abdichtungsgebilde und/oder eine Zugentlastung beinhalten, um Schutz und strukturelle Unterstützung für durch den hinteren Deckel 49 verlaufende Drähte bereitzustellen und um die Verunreinigung der elektrischen Maschine 2 zu verhindern. Das Führungselement 51 kann die Drähte einfach durch es hindurchführen oder es kann als einer oder mehrere Mehrleiterverbinder mit einem Abdichtungsgebilde ausgebildet sein. Das Kommunikationskabel 52 hat eine wärme- und korrosionsbeständige äußere Isolierungsumhüllung, die dichtend an das Führungselement 51 und an den Steuerungsverbinder 50 angefügt sein kann. Der Steuerungsverbinder 50 hat eine beliebige Anzahl von Signalkontakten 53, eine Verkeilungskonstruktion und eine oder mehrere Laschen 54 oder dergleichen zur Befestigung des Steuerungsverbinders 50 am Außengehäuse 21. Die Verkeilungskonstruktion und die Kontakte 53 des Steuerungsverbinders 50 sind ausgebildet, um formschlüssig mit entsprechenden Teilen eines externen Kommunikationsverbinders 13, in 7 gezeigt, zusammengepasst zu werden.
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7 veranschaulicht ein zusammengebautes Gehäuse 91 schematisch. Der Kommunikationsverbinder 13 kommuniziert über die Kommunikationsleitungen 14 mit dem Steuergerät 11. Zur zusammenpassenden Anbringung am Flansch 22 des Gehäuses 91 ist eine Gehäuseendplatte 15 vorgesehen. Eine Abtriebswelle 16 überträgt mechanische Leistung und Drehmoment von der elektrischen Maschine 2 auf die Antriebsachse 3.
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8 zeigt einen Querschnitt eines elektrischen Verbindungsteils eines Gehäuses 91, das die elektrische Maschine 2 umschließt. Die Wechselstromleitungen 10 sind durch die Kabeleinführungsöffnungen 24 des Gehäuses 91 verlegt. Ringkabelschuhe 26 sind jeweils an blanken Drahtenden der Wechselstromleitungen 10 fixiert und jeweils an einem der Metalleinsätze 31 befestigt. Zum Beispiel können die Schrauben 27 in Ringkabelschuhe 26 eingesetzt und dann durch Anziehen der Schrauben 27 in den mit Gewinde versehenen inneren Teilen 32 befestigt werden. Der Kabelschuh 26 kann einen Isolator beinhalten, der den Kontakt mit Hochspannung minimiert und einem gegebenen Kabelabschluss mehr strukturellen Halt verleiht. Jeder beliebige geeignete Kabelschuh kann verwendet werden oder die Wechselstromleitungen 10 können alternativ ohne die Verwendung von Kabelschuhen, z. B. mithilfe von Stellschrauben, sicher mit der elektrischen Maschine 2 verbunden werden. Die elektrische Maschine 2 kann in das Gehäuse 91 eingebaut werden, so dass drei im Gehäuse 91 ausgebildete Hochspannungskabelanschlusszugangsöffnungen 33 mit Schrauben 27 und mit Gewinde versehenen Teilen 32 jeweiliger Kabelaufnahmeteile 29 der Klemmleiste 28 konzentrisch sind, oder sie können wie gezeigt versetzt sein. Zur Verhinderung der Verschmutzung des Innenraums 18 nach der Installation der Wechselstromleitung 10 können die Hochspannungskabeleinführungsöffnungen 24 Dichtungselemente (nicht gezeigt), z. B. Gummidurchführungen oder andere geeignete Gebilde, die um jede der Wechselstromleitungen 10 eingepasst sind, beinhalten. Der Kommunikationsverbinder 13 kommuniziert über die Kommunikationsleitungen 14 mit dem Steuergerät 11. Die Kommunikationsleitungen 14 beinhalten Drähte und andere Kommunikationsmedien (nicht gezeigt), die Signale zwischen dem Steuergerät 11 und verschiedenen Sensoren/Steuerelementen der elektrischen Maschine 2, z. B. denen zur Erfassung von Temperaturen, elektrischen Strömen, elektrischen Spannungen, Drehzahlen, Drehwinkeln, Schaltstatus, logischen Zuständen usw. und denen zum Bewirken von Schalt- oder anderen Steuerfunktionen, übertragen.
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An einer Innenfläche 93 des Gehäuses 91 ist an einer Stelle der Innenfläche 93, die von der Abdeckplatte 80 bedeckt ist, wenn diese am Gehäuse 91 angebracht worden ist, ein Reedschalter 88 fest angebracht. Der Reedschalter 88 ist vorzugsweise für Betrieb bei hoher Umgebungstemperatur ausgelegt, insbesondere hinsichtlich einer Plattierung von sich von ihm weg erstreckenden Anschlüssen. Ein Magnet 85 ist in der Abdeckplatte 80 eingeschlossen und darin so positioniert, dass er sich mit dem Reedschalter 88 deckt, wenn die Abdeckplatte 80 am Gehäuse 91 montiert ist. Die Abdeckplatte 80 kann aus Kunststoff ausgebildet sein, um ein einfaches Einschließen des Magneten 85 zu ermöglichen. Alternativ kann jedes andere geeignete Material verwendet werden. Der Reedschalter 88 wird aktiviert, wenn das Magnetfeld des Magneten 85 sich in seiner Nähe befindet, z. B. innerhalb von 0,75 Zoll oder weniger. Der Reedschalter 88 ist hermetisch gekapselt und hat korrosionsbeständige Niederspannungsadern 39, 40, so dass der Reedschalter 88 an der Oberfläche 93 des Gehäuses 91 freiliegen und in jeder beliebigen Lage innerhalb des Anzugsempfindlichkeitsbereichs zum Magneten 85 positioniert sein kann. Der Reedschalter 88 kann vollständig in dem Gehäuse 91 gekapselt sein, um seine Beschädigung zu verhindern. Der Reedschalter 88 ist an einer vorbestimmten Stelle innerhalb des Gehäuses 91 platziert, die gegen jedwedes äußere elektromagnetische Feld geschirmt ist, das die vorgesehene Wechselwirkung mit dem Magnet 85 stören könnte. Zum Beispiel kann ein Abschirmungssockel (nicht gezeigt) zur Platzierung des Reedschalters 88 entlang der Innenfläche 93 vorgesehen werden, wo Magnetfelder wie die durch den Betrieb des Stators 44 und/oder einer Magnetanordnung und dem Rotor einer elektrischen Maschine 2 erzeugten nicht stören. Elektromagneten und Sensoren, die in dem Gehäuse 91 in der Nähe angeordnet sein können, wie z. B. Sensoren mit Aufnehmerspulen zur Erfassung der Stellung und Richtung, müssen berücksichtigt werden wegen zusätzlicher Magnetfelder, die potentiell die richtige Funktionsweise des Reedschalters 88 stören könnten. Wenn die elektrische Maschine 2 ein Motor des Kassettenmotortyps ist, der in das Gehäuse 91 eingesetzt werden kann, kann der Reedschalter 88 an einem solchen Kassettenmotor befestigt werden, bevor er eingebaut wird, so dass der Reedschalter 88 dadurch in eine gewünschte Lage in Anlage an der Innenfläche 93 gebracht wird. Alternativ kann der Reedschalter 88 in eine als Teil des Gehäuses 91 ausgebildete oder daran angebrachte Tasche (nicht gezeigt) gesetzt werden. In einem solchen Fall kann das Gehäuse 91 so ausgebildet sein, dass eine Abdeckplatte und in ihr eingeschlossener Magnet 85 an der Tasche angebracht oder anderweitig mit ihr in Eingriff gebracht werden können. In einem Ausführungsbeispiel ist ein eisenhaltiges Element 78 in der Nähe des Magnets 85 an das Gehäuse 91 angrenzend oder angeformt, wodurch es eine magnetische Verriegelung zum Festhalten der Abdeckplatte 80 in einer geschlossenen Stellung bildet. Das eisenhaltige Element 78 kann in jeder geeigneten Größe und Form ausgebildet sein, kann an einer Innen- oder Außenfläche des Gehäuses 91 oder einem angrenzenden Gebilde platziert sein, kann in das Gehäuse 91 oder ein Hilfsgebilde wie eine tragende Stützkonstruktion aus Stahl oder einen Stahleinsatz eingegossen oder anderweitig integriert sein, kann als ein oder mehr einzelne Stücke aus eisenhaltigem Material ausgebildet sein, kann aus Eisenspänen ausgebildet sein, die mit ausgewählten Teilen des Gehäuses 91 oder eines Hilfsgebildes einstückig ausgebildet sind, kann mit verschiedenen Materialien wie einem Rostschutzmittel beschichtet sein und kann in eine in der Nähe des Reedschalters 88 eingearbeitete oder anderweitig ausgebildete Tasche gesetzt sein. Dies kann eine zweifache Wechselwirkungsfunktion für einen einzelnen Magneten 85 oder eine Gruppe von Magneten bewirken, nämlich die Aktivierung des Reedschalters 88, während die Abdeckplatte 80 durch magnetische Anzugskraft an dem eisenhaltigen Element 78 befestigt wird. In verschiedenen Ausführungsformen können ein oder mehrere Hilfsmagnet(en) (nicht gezeigt) in ausgewählten Teilen der Abdeckplatte 80 vorgesehen werden und entsprechende eisenhaltige Elemente 78 können an geeigneten Stellen zum Anziehen derartiger Hilfsmagnete vorgesehen werden, wodurch eine zusätzliche Abdeckplattensicherung bereitgestellt wird. Gewöhnlich wird, wenn der Magnet 85 eine ausreichende Magnetfeldstärke hat, um eine starke Befestigung der Abdeckplatte 80 zu gewährleisten, der Reedschalter 88 aktiviert, wenn er sich innnerhalb von 0,75 Zoll Abstand zum Magneten 85 befindet. Der Magnet 85 kann aus beliebigen geeigneten Materialien und in jeder beliebigen Form und Größe ausgebildet sein. Zum Beispiel haben Neodymmagnete allgemein eine hohe Koerzitivfeldstärke und eine hohe Sättigungsmagnetisierung und können in einer kleinen Größe ausgebildet sein, während sie eine starke Befestigung der Abdeckplatte 80 ergeben. In Legierungen mit Dysprosium oder einem anderen geeigneten Material behalten Neodymmagnete ihre magnetischen Eigenschaften bei hoher Temperatur. In einem weiteren Beispiel ist die Abdeckplatte 80 an einer Seite von ihr mittels einem oder mehr Gelenk(en) (nicht gezeigt) permanent am Gehäuse 91 angebracht, so dass der Magnet 85 in einen bzw. aus einem Aktivierungsbereich des Reedschalters 88 hinein bzw. herausgebracht wird, wenn eine solche angelenkte Abdeckplatte 80 in eine bzw. aus einer Abdeckposition über den Zugangsöffnungen 33 geschlossen bzw. geöffnet wird. In einem weiteren Beispiel können eine oder mehr Schrauben oder Einschnappgebilde (nicht gezeigt) zur Befestigung einer derartigen angelenkten Abdeckplatte 80 in einer geschlossenen Stellung am Gehäuse 91 verwendet werden.
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Niederspannungsadern 39, 40 sind über das Führungselement 51 und das Kommunikationskabel 52 elektrisch mit dem Steuerungsverbinder 50 verbunden und stehen über Kommunikationsleitungen 14 mit dem Steuergerät 11 in Verbindung. Eine Niederspannung kann z. B. 5 Volt Gleichspannung bis 24 Volt Gleichspannung sein und von einem Teil des Batteriepacks 7 geliefert werden. Der Reedschalter 88 arbeitet als Schließer, der sich schließt, wenn er in der Nähe des Magneten 85 ist. Eine derartige Aktivierung des Reedschalters 88 verbindet die Adern 39, 40 elektrisch miteinander, wodurch ein Niederspannungsschaltkreis in Kommunikation mit dem Steuergerät 11 geschlossen wird, der dementsprechend das Anlegen einer hohen Spannung an die Wechselstromleitungen 10 ermöglicht. Wie oben angegeben, beinhaltet das Steuergerät 11 Firmware oder dergleichen zum Steuern des Abschaltens von Wechselstrom-Hochspannung von den Wechselstromleitungen 10, wenn ein vorbestimmter Sensorzustand oder ein anderes Fahrzeugereignis stattfindet. Das Abnehmen der Abdeckplatte 80 öffnet den Reedschalter 88 und stellt dadurch einen solchen Sensorzustand her.
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In dem in 9 gezeigten Ausführungsbeispiel kann nach Befestigung der Wechselstromleitungen 10 an den Schrauben 27 und dem richtigen Einbauen der Zugangsöffnungsstopfen 34 ein erstes Abdeckungsteil 86 und dann ein zweites Abdeckungsteil 87 am Gehäuse 91 befestigt werden. Das erste und das zweite Abdeckungsteil 86, 87 können mit einander ergänzenden Formen ausgebildet sein, die gut passend überlappen. Das erste und das zweite Abdeckungsteil 86, 87 können Eingriffsteile (nicht gezeigt) haben, die miteinander in Eingriff stehen. Das erste und das zweite Abdeckungsteil 86, 87 umschließen jeweils einen Magneten 85, der in dem ersten bzw. dem zweiten Abdeckungsteil 86, 87 positioniert ist, so dass die Magnete 85 in der Nähe des Reedschalters 88 sind, wenn das erste und das zweite Abdeckungsteil 86, 87 sicher in Solllage befestigt sind. Die zwei Magnete 85 können so gewählt sein, dass sie eine Magnetfeldstärke innerhalb einer engen Toleranz haben und können unter Berücksichtigung des Reedschalters 88 positioniert sein, so dass der Reedschalter 88 geöffnet wird, wenn das erste oder das zweite Abdeckungsteil 86, 87 entfernt wird, wenn das erste und das zweite Abdeckungsteil 86, 87 entfernt werden oder wenn ein vorbestimmter Anzahl von mehrerer Abdeckungsteile, die jeweils einen Magneten 85 haben, entfernt wird. Die kumulative Magnetfeldstärke einer Anzahl von Magneten 85 kann dadurch genutzt werden, um einen einzelnen Reedschalter 88 als Teil einer Niederspannungsperrschaltung zum Abschalten der Hochspannung von einer elektrischen Maschine 2 zu aktivieren. Es kann eine beliebige Anzahl von Abdeckungsteilen vorgesehen sein und sie können in jeder beliebigen Form ausgebildet sein. Zum Beispiel können das erste und das zweite Abdeckungsteil 86, 87 jeweils einen Abdeckungsbereich mit einer Grundfläche definieren, die die Zugangsöffnung 33 beinhaltet. Die ersten und die zweiten Abdeckungsteile 86, 87 können jeweils am Gehäuse 91 und/oder aneinander befestigt sein. Ein oder mehr eisenhaltige Element(e) 79 können ähnlich der für 8 beschriebenen Weise ausgebildet und angeordnet sein. Wenigstens ein eisenhaltiges Element 79 kann eine oder mehrer Anziehungssfläche(n) für mehrere Magneten 85 bereitstellen, wodurch eine magnetische Verriegelung zum sicheren Festhalten der Abdeckplatten 86, 87 in einer geschlossenen Stellung am Gehäuse 91 gebildet wird. Ein derartiger Aufbau bewirkt dadurch eine zweifache Wechselwirkungsfunktion für eine Gruppe von Magneten 85, nämlich die Aktivierung des Reedschalters 88, während die Abdeckplatten 86, 87 durch magnetische Anziehung auf dem/die eisenhaltige(n) Element(e) 79 befestigt werden. In verschiedenen Elementen können ein oder mehrere Hilfsmagnet(e) (nicht gezeigt) an ausgewählte Teile der Abdeckungsteile 86, 87 angrenzend oder angeformt sein und entsprechende eisenhaltige Elemente 79 können in geeigneten entgegengesetzten Stellen innerhalb des Gehäuses 91 vorgesehen und/oder an ihm angebracht sein, wodurch für zusätzliche Abdeckplattenbefestigung gesorgt wird. Alternativ können Befestigungselemente oder andere Gebilde zur Befestigung der Abdeckplatten 86, 87, z. B. mit Gewindeschrauben (nicht gezeigt) oder einem anderen geeigneten Befestigungselement vorgesehen sein. Zum Abdichten von jeweiligen Teilen der Abdeckplatten 86, 87 gegen das Gehäuse 91 oder einander können eine oder mehr Flachdichtung(en), O-Ringe oder andere Dichtungsgebilde/-materialien (nicht gezeigt) vorgesehen sein.
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10 und 11 veranschaulichen eine Ausführungsform, bei der eine Abdeckplatte 20 einstückig mit drei Zugangsöffnungsstopfen 62, 63, 64 ausgebildet ist. Jeder Zugangsöffnungsstopfen 62, 63, 64 hat ein im Wesentlichen zylindrisches Körperstück 67, das sich von einer unteren Oberfläche 70 der Abdeckplatte 20 weg erstreckt, um mehrere Laschen 66 zu bilden, die dergestalt sind, dass sie Stopfen 62, 63, 64 in jeweilige der Zugangsöffnungen 33 einschnappen lassen, wenn die Abdeckplatte 20 vollständig am Gehäuse 21 angebracht wird. Die Laschen 66 sind am Umfang voneinander beabstandet angeordnet, um die freie Bewegung der Laschen 66 während Einbau/Entfernen der Stopfen 62, 63, 64 in Bezug auf die Zugangsöffnungen 33 zu ermöglichen. Zum Beispiel kann zwischen benachbarten Laschen 66 ein Zwischenraum 68 definiert sein und sich von einem distalen Ende 69 des Stopfens 66 zu einer Stelle am zylindrischen Körperstück 67 entlang erstrecken. Jede Lasche 66 hat eine Eingriffsfläche 71 und alle Eingriffsflächen 71 der Zugangsöffnungsstopfen 62, 63, 64 sind miteinander komplanar, so dass alle Eingriffsflächen 71 in Bezug auf jeweilige Gegenteile 74 einer Innenfläche 19 des Gehäuses 21 bündig sind, wenn die Abdeckplatte 20 am Gehäuse 21 angebracht ist. Eine nach außen gekehrte Oberfläche jeder Lasche 66 ist vom distalen Ende 69 zur Eingriffsfläche 71 abgeschrägt, so dass jede Lasche 66 sich während des Einbaus biegen und dann wieder nach außen in Eingriff schnappen kann. In der Abdeckplatte 20 ist ein Magnet 65 positioniert. Die Abdeckplatte 20 kann aus hochfestem flexiblem Kunststoff hergestellt sein, um das Einformen des Magneten 65 darinnen zu ermöglichen und um den Einbau/das Entfernen der Stopfen 62, 63, 64 zu ermöglichen. An einer Stelle, die an eine Innenfläche 19 des Gehäuses 21 anstößt, ist ein einzelner Reedschalter 38 positioniert, so dass der Magnet 65 in der Nähe zum Reedschalter 38 ist und ihn dadurch betätigt, wenn die Abdeckplatte 20 vollständig angebracht ist. Eine derartige Stelle wird vorzugsweise so gewählt, dass die Möglichkeit einer Beschädigung des Reedschalters 38 und/oder der Adern 56, 57 vermieden wird, z. B. wenn während eines Wartungsvorgangs nach Abnehmen der Abdeckplatte 20 Werkzeuge in eine der Zugangsöffnungen 33 eingeführt werden.
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Die Betätigung des Reedschalters 38 verbindet die Adern 56, 57 elektrisch miteinander, wodurch ein mit dem Steuergerät 11 in Kommunikation stehender Niederspannungsschaltkreis geschlossen wird, der dementsprechend das Anlegen von Hochspannung an die Wechselstromleitungen 10 ermöglicht. Die Abdeckplatte 20 kann so ausgebildet sein, dass während des Entfernens der Abdeckplatte 20 ein Ausbauwerkzeug (nicht gezeigt) eingesetzt werden kann, um die Laschen 66 außer Eingriff zu bringen. Die jeweilige Position des Magneten 65 bzw. des Reedschalters 38 ist aber so zu wählen, dass jede Möglichkeit, dass ein Wartungszugang erfolgen könnte, ohne zuerst den Magneten 65 zu bewegen, um den Reedschalter 38 zu deaktivieren, verhindert wird. Ein Griff 73 kann vorgesehen werden, so dass ein Wartungsfachmann die Abdeckplatte 20 während Einbau/Ausbau ergreifen kann. Der Griff 73 kann an die Abdeckplatte 20 angeformt oder alternativ mithilfe von Befestigungselementen wie mit Gewinde versehenen Schrauben (nicht gezeigt) an einer oberen Oberfläche 72 davon befestigt sein. Zugangsöffnungsstopfen 62, 63, 64 können beliebig ohne Laschen 66 ausgebildet sein. Zum Beispiel kann, wenn nur ein mittleres der Zugangsöffnungsstopfen 62, 63, 64 mit Laschen 66 ausgebildet ist, ein außenliegendes der Zugangsöffnungsstopfen 62, 63, 64 von einem Wartungsfachmann hochgezogen werden, wodurch der Magnet 65 bewegt und der Reedschalter 38 deaktiviert wird, was veranlasst, dass das Steuergerät 11 die Wechselstrom-Hochspannung von den Stromleitungen 10 abschaltet. Eine Rücksetzfunktion des Steuergeräts 11 verhindert nach einer ersten Deaktivierung des Reedschalters 38 die versehentliche Wiederaktivierung des Reedschalters 38 und/oder das versehentliche Wiederanlegen von Wechselstrom-Hochspannung an die Stromleitungen 10. Wenn der Wechselstrom abgeschaltet worden ist, kann der Wartungsfachmann dann das Laschenauslösewerkzeug zum Entfernen des mittleren der Zugangsöffnungsstopfen 62, 63, 64 und Abziehen der Abdeckplatte 20 vom Gehäuse 21 einführen.
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Für eine Niederspannungssteuerschaltung können verschiedene Modifikationen implementiert werden, z. B. mithilfe von Parallel- oder Reihen-/Parallel-Architektur unter Beachtung von Wechselwirkung und Kommunikation zwischen wenigstens verschiedenen von mehreren Reedschaltern und einem Steuergerät, wobei fakultativ separate Widerstände zur Überwachung einzelner Bauteile und elektrischer Wege konfiguriert sein können.
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Es wurden zwar verschiedene Ausführungsformen ausführlich beschrieben, Fachleuten können aber weitere Modifikationen und Adaptionen einfallen. Es versteht sich aber ausdrücklich, dass derartige Modifikationen und Adaptionen innerhalb des Sinns und Umfangs der vorliegenden Erfindung liegen.
