DE202019100047U1 - High-voltage connector - Google Patents

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DE202019100047U1 DE202019100047.3U DE202019100047U DE202019100047U1 DE 202019100047 U1 DE202019100047 U1 DE 202019100047U1 DE 202019100047 U DE202019100047 U DE 202019100047U DE 202019100047 U1 DE202019100047 U1 DE 202019100047U1
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Abstract

Hochvoltsteckverbinder (100) für ein Fahrzeug, insbesondere ein Elektrofahrzeug, mit
- einem Grundkörper (103) mit einer Verbindungsgeometrie (104), die dazu ausgebildet ist, in einen Durchbruch (106) durch eine elektrisch leitende Wand (108) einer Komponente (110) eines Energiesystems des Fahrzeugs eingesetzt zu werden; und
- einer in den Grundkörper (103) integrierten Durchführeinrichtung (112), die dazu ausgebildet ist, zumindest einen elektrischen Leiter (114) einer Hochvoltleitung (116) des Energiesystems elektrisch isoliert durch den Durchbruch (106) zu führen, wobei die Durchführeinrichtung (112) eine im Grundkörper (103) ausgeführte Steckkontur (120) und eine Interlockeinrichtung (102) zum Erkennen eines Verbindungszustands der Steckkontur (120) aufweist, wobei ein feststehender Teil der Interlockeinrichtung (102) in die Steckkontur (120) integriert ist, wobei die Interlockeinrichtung (102) dazu ausgebildet ist, ein verbindungszustandsabhängiges elektrisches Signal für eine Auswerteelektronik zu erzeugen.

Figure DE202019100047U1_0000
High-voltage connector (100) for a vehicle, in particular an electric vehicle, with
- A base body (103) having a connection geometry (104) which is adapted to be inserted into an opening (106) through an electrically conductive wall (108) of a component (110) of an energy system of the vehicle; and
- An integrated into the base body (103) implementing means (112) which is adapted to at least one electrical conductor (114) of a high-voltage line (116) of the energy system electrically isolated through the opening (106) to lead, wherein the lead-through device (112) a plug contour (120) embodied in the main body (103) and an interlock device (102) for detecting a connection state of the plug contour (120), wherein a fixed part of the interlock device (102) is integrated into the plug contour (120), wherein the interlock device ( 102) is adapted to generate a connection state-dependent electrical signal for an evaluation.
Figure DE202019100047U1_0000

Description

Technisches GebietTechnical area

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Hochvoltsteckverbinder für ein Fahrzeug, insbesondere ein Elektrofahrzeug.The present invention relates to a high-voltage connector for a vehicle, in particular an electric vehicle.

Stand der TechnikState of the art

Die vorliegende Erfindung wird im Folgenden hauptsächlich in Verbindung mit Übertragungselementen für Fahrzeugbordnetze beschrieben. Die Erfindung kann aber in jeder Anwendung genutzt werden, in der elektrische Lasten übertragen werden.The present invention will be described below mainly in connection with transmission elements for vehicle electrical systems. However, the invention can be used in any application in which electrical loads are transmitted.

Elektrische Energie zum Antreiben eines Fahrzeugs kann im Fahrzeug über Kabel von einer Traktionsbatterie des Fahrzeugs zu einer Leistungselektronik des Fahrzeugs und weiter zu zumindest einer elektromotorisch betriebenen elektrischen Maschine des Fahrzeugs transportiert werden. In umgekehrter Richtung kann die elektrische Energie über die Kabel von der generatorisch betriebenen elektrischen Maschine zur Leistungselektronik und weiter zur Traktionsbatterie transportiert werden. Sowohl an der elektrischen Maschine als auch an einem Gehäuse der Leistungselektronik wie auch an einem Gehäuse der Traktionsbatterie können die Kabel über lösbare Steckverbinder angeschlossen sein.Electrical energy for driving a vehicle can be transported in the vehicle via cable from a traction battery of the vehicle to a power electronics of the vehicle and further to at least one electric motor driven electric machine of the vehicle. In the opposite direction, the electrical energy can be transported via the cable from the generator-operated electric machine to the power electronics and on to the traction battery. Both on the electric machine and on a housing of the power electronics as well as on a housing of the traction battery cables can be connected via detachable connectors.

Beschreibung der ErfindungDescription of the invention

Eine Aufgabe der Erfindung ist es daher, unter Einsatz konstruktiv möglichst einfacher Mittel eine Möglichkeit zum Überwachen eines Steckverbinders zu schaffen.An object of the invention is therefore to provide a means for monitoring a connector using structurally simple means possible.

Die Aufgabe wird durch den Gegenstand des unabhängigen Anspruchs gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen, der Beschreibung und den begleitenden Figuren angegeben.The object is solved by the subject matter of the independent claim. Advantageous developments of the invention are specified in the dependent claims, the description and the accompanying figures.

Es wird ein Hochvoltsteckverbinder für ein Fahrzeug, insbesondere ein Elektrofahrzeug vorgestellt, der einen Grundkörper mit einer Verbindungsgeometrie aufweist, die dazu ausgebildet ist, in einen Durchbruch durch eine elektrisch leitende Wand einer Komponente eines Energiesystems des Fahrzeugs eingesetzt zu werden. Weiterhin weist der Hochvoltsteckverbinder eine in den Grundkörper integrierte Durchführeinrichtung auf, die dazu ausgebildet ist, zumindest einen elektrischen Leiter einer Hochvoltleitung des Energiesystems elektrisch isoliert durch den Durchbruch zu führen. Die Durchführeinrichtung weist eine im Grundkörper ausgeführte Steckkontur und eine Interlockeinrichtung zum Erkennen eines Verbindungszustands der Steckkontur auf. Ein feststehender Teil der Interlockeinrichtung ist in die Steckkontur integriert. Die Interlockeinrichtung ist dazu ausgebildet, ein verbindungszustandsabhängiges elektrisches Signal für eine Auswerteelektronik zu erzeugen.The invention relates to a high-voltage connector for a vehicle, in particular an electric vehicle, which has a base body with a connection geometry that is designed to be inserted into an opening through an electrically conductive wall of a component of an energy system of the vehicle. Furthermore, the high-voltage connector has an integrated into the main body bushing, which is adapted to lead at least one electrical conductor of a high-voltage line of the energy system electrically isolated through the opening. The feedthrough device has a plug contour executed in the main body and an interlock device for detecting a connection state of the plug contour. A fixed part of the interlock device is integrated in the plug contour. The interlock device is designed to generate a connection state-dependent electrical signal for evaluation electronics.

Unter einem Energiesystem eines Fahrzeugs kann ein zum Bereitstellen und Übertragen von hohen elektrischen Leistungen ausgelegtes Leitungssystem mit zugehörigen Elektronikkomponenten verstanden werden. Dabei kann die elektrische Leistung unter Verwendung von Hochvoltspannung und hohen elektrischen Stromflüssen übertragen werden. Beispielsweise kann das Energiesystem eine Traktionsbatterie des Fahrzeugs mit zumindest einer elektrischen Maschine des Fahrzeugs verbinden und zumindest eine Schaltbox zum Ansteuern der Energieübertragung aufweisen.An energy system of a vehicle can be understood as a line system designed for providing and transmitting high electrical powers with associated electronic components. In this case, the electrical power can be transmitted using high voltage and high electrical current flows. For example, the energy system can connect a traction battery of the vehicle to at least one electric machine of the vehicle and have at least one switching box for controlling the energy transmission.

Ein Hochvoltsteckverbinder kann ein Schnittstellenbauteil sein, welches zumindest einen elektrischen Leiter zum Leiten der Hochvoltspannung durch einen Durchbruch aus einer Komponente des Energiesystems herausführt und dabei einen direkten elektrisch leitenden Kontakt zu einem Gehäuse der Komponente verhindert. Ein Grundkörper kann aus einem elektrisch isolierenden Material, beispielsweise einem Kunststoffmaterial ausgeführt sein. Am Hochvoltsteckverbinder kann der Leiter durch Trennen der Steckkontur und des Gegenstücks getrennt und durch Einstecken des Gegenstücks mit der Steckkontur wieder verbunden werden. Der Hochvoltsteckverbinder kann ein kabelseitiger Steckverbinder oder ein geräteseitiger Steckverbinder sein. Eine Verbindungsgeometrie kann ein Gegenstück zu dem Durchbruch sein bzw. komplementär zu diesem ausgebildet sein. Die Verbindungsgeometrie kann Anschlagflächen, Anlageflächen und/oder Befestigungspunkte zu dem Gehäuse bereitstellen. Der elektrische Kontakt wird durch eine Durchführeinrichtung verhindert. Die Durchführeinrichtung stellt zum Verhindern des Kontakts an die verwendete Hochvoltspannung angepasste elektrisch isolierende Wandstärken und Luft- und Kriechstrecken zu der Verbindungsgeometrie beziehungsweise der Wand der Komponente bereit.A high-voltage connector can be an interface component which leads out at least one electrical conductor for conducting the high-voltage voltage through an opening from a component of the energy system and thereby prevents a direct electrically conductive contact with a housing of the component. A base body may be made of an electrically insulating material, for example a plastic material. At the high-voltage connector, the conductor can be separated by separating the plug contour and the counterpart and re-connected by plugging the counterpart with the plug contour. The high-voltage connector may be a cable-side connector or a device-side connector. A connection geometry may be a counterpart to the breakthrough or may be complementary thereto. The connection geometry may provide abutment surfaces, abutment surfaces, and / or attachment points to the housing. The electrical contact is prevented by an implementation device. The feed-through device provides electrically insulating wall thicknesses and clearance and creepage distances adapted to prevent contact with the high-voltage voltage used, to the connection geometry or the wall of the component.

Dabei wird mit dem Begriff „Hochvolt“ eine Spannungslage größer 65 V bezeichnet. Im Kraftfahrzeug sind derartige (Steck-)verbinder für ein Spannungsniveau (HochvoltSpannung) von mindestens 400 V, typischerweise in etwa 480 V oder für einen Einsatz bei über 800 V, typischerweise in etwa 900 V bis 980 V, ausgelegt. Der zumindest eine Leiter ist eingerichtet, die Hochvoltspannung und entsprechende elektrische Stromflüsse zu leiten. Der Leiter kann auch als elektrische Leitung bezeichnet werden.The term "high voltage" refers to a voltage level greater than 65 V. In the motor vehicle, such connectors are designed for a voltage level (high voltage voltage) of at least 400 V, typically about 480 V or for use above 800 V, typically about 900 V to 980 V. The at least one conductor is arranged to conduct the high voltage and corresponding electrical current flows. The conductor can also be referred to as electrical line.

Der zumindest eine Leiter kann einen Mantel, auch als Leitungsmantel bezeichnet, als Kabelschirm aufweisen. Wenn eine Vielzahl von (zumindest zwei) Leitern vorgesehen ist, so können diese von einem Gesamtschirm oder Gesamtmantel umschlossen sein. der Hochvoltsteckverbinder kann zumindest einen zweiten Leiter aufweisen. Die Leiter können jeweils einen den jeweiligen Leiter umfassenden Leitungsmantel aufweisen. Die Leiter können ein Kabel mit einem die Leiter umhüllenden Gesamtschirm ausbilden. Der Gesamtschirm kann ausgebildet sein, mit dem Gehäuse der Komponente, in das die Hochvoltdurchführung beziehungsweise der Hochvoltsteckverbinder als geräteseitiger Steckverbinder montiert ist, über eine Masseanbindung angebunden zu werden oder angebunden zu sein.The at least one conductor may have a jacket, also referred to as a cable jacket, as a cable shield. When a variety of ( At least two) ladders is provided, so they can be enclosed by a total screen or overall coat. the high-voltage connector may have at least one second conductor. The conductors may each have a cable jacket comprising the respective conductor. The conductors may form a cable with a total screen enveloping the conductors. The overall screen can be designed to be connected or connected to the housing of the component in which the high-voltage leadthrough or the high-voltage connector is mounted as a device-side connector via a ground connection.

Das verbindungszustandsabhängige Signal kann signalisieren, ob ein Gegenstück zur Steckkontur bestimmungsgemäß in die Steckkontur eingesteckt ist oder nicht. An der Interlockeinrichtung kann durch das Einstecken beispielsweise ein Stromkreis geschlossen werden und so das Signal erzeugt werden. Dazu kann beispielsweise eine Interlockbrücke in das Gegenstück integriert sein. Beim Trennen der Steckkontur und des Gegenstücks kann der Stromkreis unterbrochen werden.The connection state-dependent signal can signal whether a counterpart to the plug contour is inserted as intended in the plug contour or not. By plugging in, for example, a circuit can be closed at the interlock device and thus the signal is generated. For this purpose, for example, an interlock bridge can be integrated into the counterpart. When disconnecting the plug contour and the counterpart, the circuit can be interrupted.

Ein elektrischer Pol der Interlockeinrichtung kann elektrisch leitend mit einer Masseanbindung des Grundkörpers verbunden sein. Eine Auswerteelektronik der Interlockeinrichtung kann ebenfalls einen Massekontakt aufweisen. Ein Teil des Stromkreises zur Signalübertragung kann so über die elektrisch leitende Wand der Komponente erfolgen. So kann eine Ader einer Signalleitung von der Interlockeinrichtung zur Auswerteelektronik eingespart werden.An electrical pole of the interlock device can be electrically connected to a ground connection of the base body. An evaluation of the interlock device may also have a ground contact. A part of the circuit for signal transmission can thus take place via the electrically conductive wall of the component. Thus, a wire of a signal line can be saved from the interlock device to the transmitter.

Die Interlockeinrichtung kann ein in den Grundkörper integriertes Piezoelement zum Erzeugen eines verbindungszustandsabhängigen Spannungssignals aufweisen. Das Piezoelement kann so im Grundkörper angeordnet sein, dass es beim Einstecken des Gegenstücks verformt bzw. unter mechanische Spannung gesetzt wird. Durch den piezoelektrischen Effekt reagiert das Piezoelement auf die Verformung bzw. die mechanische Spannung mit einer an gegenüberliegenden Polen anliegenden elektrischen Spannung. Das Piezoelement ist damit eine Spannungsquelle. Das Spannungssignal kann ausgewertet werden.The interlock device can have a piezo element integrated into the main body for generating a connection state-dependent voltage signal. The piezoelectric element may be arranged in the base body such that it is deformed or placed under mechanical tension when the counterpart is inserted. Due to the piezoelectric effect, the piezo element reacts to the deformation or the mechanical stress with an electrical voltage applied to opposite poles. The piezo element is thus a voltage source. The voltage signal can be evaluated.

Ein elektrischer Pol des Piezoelements kann elektrisch leitend mit dem Leiter verbunden sein. Das Piezoelement leitet keinen Strom, reagiert jedoch auf die Hochvoltspannung mit einer Verformung. Am anderen Pol des Piezoelements liegt die Hochvoltspannung nicht an. Das durch die Verformung beim Einstecken des Gegenstücks erzeugte Spannungssignal überlagert die Hochvoltspannung und kann an dem Leiter abgegriffen werden. Der andere Pol kann über eine einzelne Ader einer Signalleitung oder über den Massekontakt angeschlossen sein.An electrical pole of the piezoelectric element may be electrically conductively connected to the conductor. The piezoelectric element does not conduct current, but reacts to the high voltage with a deformation. At the other pole of the piezo element, the high-voltage is not applied. The voltage signal generated by the deformation when inserting the counterpart superimposed on the high voltage and can be tapped on the conductor. The other pole may be connected via a single wire of a signal line or via the ground contact.

Figurenlistelist of figures

Nachfolgend wird ein vorteilhaftes Ausführungsbeispiel der Erfindung unter Bezugnahme auf die begleitenden Figuren erläutert. Es zeigen:

  • 1 eine Darstellung eines Hochvoltsteckverbinders mit einer Interlockeinrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel; und
  • 2 eine Darstellung eines Hochvoltsteckverbinders mit einem Piezoelement gemäß einem Ausführungsbeispiel.
Hereinafter, an advantageous embodiment of the invention will be explained with reference to the accompanying figures. Show it:
  • 1 an illustration of a high-voltage connector with an interlock device according to an embodiment; and
  • 2 an illustration of a high-voltage connector with a piezoelectric element according to an embodiment.

Die Figuren sind lediglich schematische Darstellungen und dienen nur der Erläuterung der Erfindung. Gleiche oder gleichwirkende Elemente sind durchgängig mit den gleichen Bezugszeichen versehen.The figures are merely schematic representations and serve only to illustrate the invention. Identical or equivalent elements are consistently provided with the same reference numerals.

Detaillierte BeschreibungDetailed description

Zum leichteren Verständnis werden in der folgenden Beschreibung die Bezugszeichen zu den 1-2 als Referenz beibehalten.For ease of understanding, reference numerals will be used in the following description 1-2 retained as a reference.

1 zeigt eine Darstellung eines Hochvoltsteckverbinders 100 mit einer Interlockeinrichtung 102 gemäß einem Ausführungsbeispiel. Der Hochvoltsteckverbinder 100 weist einen Grundkörper 104 aus einem elektrisch isolierenden Material auf. Der Grundkörper 103 weist eine Verbindungsgeometrie 104 auf. Die Verbindungsgeometrie 104 ist dazu ausgebildet, in einen Durchbruch 106 durch eine elektrisch leitende Wand 108 einer Komponente 110 eines Energiesystems eines Elektrofahrzeugs eingesetzt zu werden und an dem Durchbruch 106 abzudichten. 1 shows a representation of a high-voltage connector 100 with an interlock device 102 according to an embodiment. The high-voltage connector 100 has a basic body 104 made of an electrically insulating material. The main body 103 has a connection geometry 104 on. The connection geometry 104 is trained to be in a breakthrough 106 through an electrically conductive wall 108 a component 110 an energy system of an electric vehicle to be used and at the breakthrough 106 seal.

Der Grundkörper 103 bildet eine Durchführeinrichtung 112 zum Durchführen zumindest eines elektrischen Leiters 114 einer Hochvoltleitung 116 des Energiesystems durch den Durchbruch 106 aus. Der elektrische Leiter 114 kann beispielsweise eine Stromschiene oder ein Draht sein. Die Durchführeinrichtung 112 stellt eine Durchschlagfestigkeit zur Wand 108 durch eine an die Hochvoltspannung des Leiters 114 angepasste Wandstärke des elektrisch isolierenden Materials zwischen dem elektrischen Leiter 114 und der Wand 108 sicher. Ferner stellt die Durchführeinrichtung 112 durch der Hochvoltspannung angepasste Luft- und Kriechstrecken zur Wand 108 eine Überschlagfestigkeit des Hochvoltsteckverbinders 100 sicher. Die Luft- und Kriechstrecken können beispielsweise durch Kragen beziehungsweise Tüllen am Leiter 114 bereitgestellt werden.The main body 103 forms an implementation device 112 for performing at least one electrical conductor 114 a high-voltage line 116 of the energy system through the breakthrough 106 out. The electrical conductor 114 may be, for example, a bus bar or a wire. The implementation facility 112 provides a dielectric strength to the wall 108 by a to the high voltage of the conductor 114 adapted wall thickness of the electrically insulating material between the electrical conductor 114 and the wall 108 for sure. Furthermore, the implementation device 112 Air and creepage distances adapted to the wall by the high-voltage voltage 108 a rollover resistance of the high-voltage connector 100 for sure. The air and creepage distances, for example, by collar or spouts on the head 114 to be provided.

Die Hochvoltleitung 116 ist hier durch einen Schirm 118 geschirmt ausgeführt. Der Schirm 118 ist über eine Masseanbindung 120 des Grundkörpers 103 elektrisch leitend mit der Wand 108 verbunden. Schirm 118 und Leiter 114 sind durch Isolationsmaterial voneinander elektrisch isoliert. Die Hochvoltleitung 116 kann als Hochvoltkabel bezeichnet werden.The high-voltage line 116 is here through a screen 118 shielded executed. The screen 118 is about a ground connection 120 of the basic body 103 electrically conductive with the wall 108 connected. umbrella 118 and ladder 114 are electrically isolated from each other by insulation material. The high-voltage line 116 can be referred to as high-voltage cable.

Die Durchführeinrichtung 112 weist eine Steckkontur 120 und ein passendes Gegenstück 122 auf. Die Hochvoltleitung 116 weist hier zwei elektrische Leiter 114 auf, die voneinander isoliert durch die Durchführeinrichtung 112 geführt sind. Die Leiter 114 sind in der Steckkontur 120 geteilt und werden beim Einstecken verbunden beziehungsweise beim Entfernen des Gegenstücks 122 getrennt. An dem Gegenstück 122 ist dabei die mehradrige Hochvoltleitung 116 befestigt. Auch der Schirm 118 wird an der Steckkontur 120 geteilt.The implementation facility 112 has a plug contour 120 and a matching counterpart 122 on. The high-voltage line 116 here has two electrical conductors 114 on, isolated from each other by the implementation device 112 are guided. The ladder 114 are in the plug contour 120 divided and are connected when plugged in or when removing the counterpart 122 separated. At the counterpart 122 is the multi-wire high-voltage line 116 attached. Also the screen 118 is at the plug contour 120 divided.

Die Interlockeinrichtung 102 weist zwei Pole auf, die bei eingestecktem Gegenstück 122 durch eine in das Gegenstück 122 integrierte Interlockbrücke 124 kurzgeschlossen werden. Durch die Interlockbrücke 124 kann somit ein Stromkreis einer Überwachungselektronik der Komponente geschlossen werden, über den erkannt werden kann, ob der Hochvoltsteckverbinder 100 verbunden ist.The interlock device 102 has two poles, those with plugged counterpart 122 through one in the counterpart 122 integrated interlock bridge 124 be shorted. Through the interlock bridge 124 Thus, a circuit of a monitoring electronics of the component can be closed, can be detected by the, whether the high-voltage connector 100 connected is.

In einem Ausführungsbeispiel ist einer der Pole mit einer Masseanbindung 126 verbunden. So kann der Stromkreis über die Wand der Komponente geschlossen werden und eine Signalleitung eingespart werden.In one embodiment, one of the poles is a ground connection 126 connected. Thus, the circuit can be closed via the wall of the component and a signal line can be saved.

Mit anderen Worten wird ein Interlock über einen Gehäuseschluss vorgestellt. Dabei erfolgt eine vereinfachte Interlockdetektion durch Nutzung des Gehäuses beziehungsweise masseführender Bauteile.In other words, an interlock is presented via a case closure. In this case, a simplified interlock detection by use of the housing or mass-leading components.

An Hochvoltbatterien (HV-Batterien) und/oder Hochvolt-Schaltboxen (HV-Schaltboxen) werden Leistungsleitungen mithilfe von HV-Stecksystemen angebunden. Diese HV-Stecksysteme werden mit einem Hochvolt-Interlock (HV-Interlock) auf offene Kontaktierungen überwacht, um damit verbundene Gefahren zu verhindern. So wird beispielsweise bei einer ungewollten Öffnung der Interlockschleife die Batterie allpolig getrennt. Beispielsweise können zu jedem HV-Stecksystem zwei NV-Leitungen (Niedervolt-Leitungen) geführt werden und als Signalschleife verschaltet werden. Mit einem Signalgenerator kann ein Signal von beispielsweise 10 mA erzeugt und über die erste Leitung ausgesendet werden. Bei gestecktem HV-Gegenstecker mit passender HV-Interlockbrücke kann mit einem Signaldetektor das Signal über die zweite Leitung empfangen werden. Liegt das Signal an, ist die Interlockschleife geschlossen und das System kann sicher zuschalten. Durch die hier vorgestellte Überwachung können Materialkosten und Produktionskosten verringert werden sowie EMV-Probleme durch beispielsweise HV/LV-Kopplung am Header von HV-Potential auf Interlock und somit auf die NV-Elektronik bzw. den NV- Leitungssatz vermieden werden.Power cables are connected to high-voltage batteries (HV batteries) and / or high-voltage switch boxes (HV switch boxes) using HV plug-in systems. These HV plug-in systems are monitored with a high-voltage interlock (HV-Interlock) for open contacts in order to prevent associated dangers. For example, in the event of an unwanted opening of the interlock loop, the battery is disconnected on all poles. For example, two LV lines (low-voltage lines) can be routed to each HV plug-in system and interconnected as a signal loop. With a signal generator, a signal of, for example, 10 mA can be generated and transmitted via the first line. When plugged HV mating connector with matching HV-Interlock bridge can be received with a signal detector, the signal via the second line. If the signal is present, the interlock loop is closed and the system can safely switch on. Through the monitoring presented here, material costs and production costs can be reduced and EMC problems due to, for example, HV / LV coupling at the header from HV potential to interlock and thus to the NV electronics or the NV cable set can be avoided.

Durch den hier vorgestellten Ansatz ergibt sich ein Einsparpotential durch den Entfall einer Leitung. Weiterhin ergibt sich ein weiteres Einsparpotential durch den Entfall der Verdrillung der Leitungen.The approach presented here results in a savings potential due to the omission of a line. Furthermore, there is a further potential savings by eliminating the twist of the lines.

Am HV-Header wird die zweite Interlock-Leitung für einen Gehäuseschluss direkt mit den Schirmanschluss zum Schaltboxgehäuse verbunden. So wird der Interlockkreis über die schon vorhandene Verbindung der NV-Elektronik mit dem Schaltboxgehäuse geschlossen. Der bestehende HV-Gegenstecker kann weiter verwendet werden.At the HV header, the second interlock line for a case termination is connected directly to the shield connection to the switch box housing. Thus, the interlock circuit is closed via the already existing connection of the NV electronics with the switch box housing. The existing HV mating connector can still be used.

Die Materialkosten durch Entfall der zweiten Interlockleitung und der notwendigen Verdrillung der Leitungen reduzieren sich so.The material costs by eliminating the second Interlockleitung and the necessary twisting of the lines are reduced.

Der hier vorgestellte Ansatz kann auch für mehrere zu überwachende HV-Stecksysteme an der gleichen HV-Schaltbox verwendet werden.The approach presented here can also be used for several to be monitored HV plug-in systems on the same HV switch box.

Bei dem hier vorgestellten Ansatz wird der Interlock am HV-Header so geändert, dass die zweite Interlock-Leitung direkt mit den Schirmanschluss an dem Schaltboxgehäuse verbunden wird. So wird der Interlockkreis über die schon vorhandene Verbindung der NV-Elektronik mit dem Schaltboxgehäuse geschlossen. Der HV-Gegenstecker muss nicht geändert werden. Das Signal des Signalgenerators kann eine bestimmt Form bzw. Grundfrequenz haben, damit der Signaldetektor es eindeutig erkennt, da im Material des Schaltboxgehäuses noch andere einfachere Signale (Ströme) und sich ausgleichende Wirbelströme wirken, welche durch die abschirmende und potentialausgleichende Wirkung des Gehäuses in ihm induziert werden.In the approach presented here, the interlock at the HV header is changed so that the second interlock line is connected directly to the shield terminal on the switch box housing. Thus, the interlock circuit is closed via the already existing connection of the NV electronics with the switch box housing. The HV mating connector does not need to be changed. The signal of the signal generator may have a certain shape or fundamental frequency, so that the signal detector recognizes it clearly, as in the material of Schaltboxgehäuses other simpler signals (currents) and compensating eddy currents act, which induced by the shielding and potential equalization effect of the housing in it become.

2 zeigt eine Darstellung eines Hochvoltsteckverbinders 100 mit einem Piezoelement 200 gemäß einem Ausführungsbeispiel. Der Hochvoltsteckverbinder 100 entspricht dabei im Wesentlichen dem Hochvoltsteckverbinder in 1. Im Gegensatz dazu weist das Gegenstück 122 hier anstatt einer Interlockbrücke eine Druckstruktur 202 zum Verformen des Piezoelements 200 auf. Die Druckstruktur 202 kollidiert beim Einstecken des Gegenstücks 122 in die Steckkontur 120 mit dem Piezoelement 200 und verformt es aus einer Ruhelage heraus. Durch die Verformung wird das Piezoelement 200 unter mechanische Spannung gesetzt und ein elektrisches Spannungssignal 204 erzeugt. 2 shows a representation of a high-voltage connector 100 with a piezo element 200 according to an embodiment. The high-voltage connector 100 corresponds essentially to the high-voltage connector in 1 , In contrast, the counterpart has 122 here instead of an interlock bridge a printing structure 202 for deforming the piezoelectric element 200 on. The print structure 202 collides when inserting the counterpart 122 in the plug contour 120 with the piezo element 200 and deforms it from a rest position. The deformation causes the piezo element 200 placed under tension and an electrical voltage signal 204 generated.

In einem Ausführungsbeispiel ist ein Pol des Piezoelements 200 mit einem der Leiter 114 elektrisch leitend verbunden. Das Piezoelement 200 ist elektrisch isolierend. Daher ist die Hochvoltspannung auf dem Leiter 114 sicher von der Signalleitung am anderen Pol des Piezoelements 200 getrennt. Das Spannungssignal 204 wird der Hochvoltspannung überlagert und kann innerhalb der Komponente zwischen der Signalleitung und dem Leiter 114 abgegriffen werden.In one embodiment, one pole of the piezoelectric element 200 with one of the ladder 114 electrically connected. The piezo element 200 is electrically insulating. Therefore, the high voltage is on the ladder 114 safely from the signal line at the other pole of the piezoelectric element 200 separated. The voltage signal 204 is superimposed on the high voltage voltage and can be within the component between the signal line and the conductor 114 be tapped.

Mit anderen Worten wird ein Interlock unter Verwendung eines Piezoelements vorgestellt.In other words, an interlock is introduced using a piezoelectric element.

Bei dem hier vorgestellten Ansatz ist am HV-Header ein Piezoelement angebracht, das bei gestecktem HV-Gegenstecker betätigt wird. Durch das Betätigen des Piezoelements entsteht abhängig vom Material des Piezoelements eine elektrische Spannung. Ist der HV-Gegenstecker gesteckt und wirkt mit der Kraft F auf das Piezoelement, prägt sich eine definierte Spannung ein. Diese Spannung kann je nach Höhe der erzeugten Spannung über nur eine Leitung von der NV-Elektronik oder vom dlUS ausgewertet werden. Durch eine Auswertung auf dlUS kann die HV/LV-Kopplung am HV-Header eliminiert werden, da der dlUS sowieso im „verschmutzen“ EMV-Bereich angeordnet ist. Die Auswertung kann über einen Signaldetektor analog zu den schon vorhandenen Spannungsmessungen erfolgen. Durch die Integration des Piezoelements in den HV-Header kann der Signalgenerator eingespart werden. Weiterhin kann auf ein Verdrillen der zwei Interlockleitungen aus EMV-Gründen verzichtet werden.In the approach presented here, a piezo element is attached to the HV header, which is actuated when plugged HV mating connector. By actuating the piezoelectric element, an electrical voltage is generated depending on the material of the piezoelectric element. If the HV mating connector is inserted and acts with the force F on the piezo element, a defined voltage is impressed. Depending on the amount of voltage generated, this voltage can be evaluated by the NV electronics or the dlUS via just one cable. By an evaluation on dlUS the HV / LV coupling can be eliminated at the HV header, since the dlUS is arranged anyway in the "dirty" EMC range. The evaluation can be done via a signal detector analogous to the already existing voltage measurements. By integrating the piezo element into the HV header, the signal generator can be saved. Furthermore, it is possible to dispense with twisting the two interlock lines for EMC reasons.

Das vorgestellte Messprinzip ist passiv. Dabei wird aktiv kein Messsignal erzeugt. Somit ist das System weniger fehleranfällig.The presented measuring principle is passive. In this case, no measurement signal is actively generated. Thus, the system is less error prone.

Der HV-Header kann um das Piezoelement eine Störkontur aufweisen, in die nur die Gegenkontur des HV-Gegensteckers passt. Bei dem vorgestellten Ansatz kann die Interlockbrücke entfallen.The HV header may have an interference contour around the piezo element into which only the mating contour of the HV mating connector fits. In the presented approach, the interlock bridge can be omitted.

Die Spannung kann über eine Leitung zum dlUS geführt werden, wo die Spannung gemessen und ausgewertet wird. Der dlUS kommuniziert periodisch mit der NV-Elektronik und kann diese zusätzlichen Daten problemlos über den CAN-Bus mit übertragen. Um die Spannung des Piezoelements zu messen, kann das Piezoelement mit dem Schaltboxgehäuse verbunden werden. Dies kann einfach über die bestehende HV-Header-Masseanbindung erfolgen, da der Schirm der externen HV-Leitung über den HV-Gegenstecker an den HV-Header und dann auf das Schaltboxgehäuse übergeben wird. Der dlUS (UI-Sensor, Spannungs-Strom-Sensor) ist ebenfalls mit dem Gehäuse der Schaltbox verbunden, somit liegt das gleiche Bezugspotential vor.The voltage can be led via a line to the dlUS, where the voltage is measured and evaluated. The dlUS communicates periodically with the NV electronics and can easily transfer this additional data via the CAN bus. In order to measure the voltage of the piezoelectric element, the piezoelectric element can be connected to the switchbox housing. This can easily be done via the existing HV header ground connection, since the shield of the external HV line is transferred via the HV mating connector to the HV header and then to the switch box housing. The dlUS (UI sensor, voltage-current sensor) is also connected to the housing of the switch box, so there is the same reference potential.

Ferner wird ein alternativer HV-Interlock über den Wellenwiderstand vorgestellt.Furthermore, an alternative HV-Interlock is presented on the characteristic impedance.

Bei dem hier vorgestellten Ansatz wird durch Ermittlung des Wellenwiderstands bestehender Leitungen/Stromschienen bestimmt. ob der HV-Gegenstecker gesteckt ist. Die zusätzlichen Leitungen vom/zum Signalgenerator/-detektor können entfallen. Die Ermittlung des Steckzustands des HV-Steckers erfolgt über den Wellenwiderstand des Leitungsendes. Je nach Steckzustand liegt ein anderes Reflexionsverhalten am Leitungsende vor.In the approach presented here is determined by determining the characteristic impedance of existing lines / busbars. whether the HV mating connector is plugged. The additional lines from / to the signal generator / detector can be omitted. The determination of the plug-in state of the HV connector via the characteristic impedance of the line end. Depending on the plug state, there is another reflection behavior at the end of the line.

An Materialkosten kann beispielsweise der Interlockleitungssatz, Befestigungselemente und dazugehörige Bohrungen eingespart werden. Weiterhin können Logistik- und Produktionskosten eingespart werden, da kein Interlockleitungssatz gesteckt und befestigt werden muss. Zusätzliche Einsparungen ergeben sich, wenn der herkömmliche Interlockleitungssatz nochmal unterteilt ist, und zusätzliche Trennstellen entfallen können. Auf Ferritkerne als teure Gegenmaßnahme gegen EMV-Probleme durch die HV/LV-Kopplung kann ebenso verzichtet werden.On material costs, for example, the Interlockleitungssatz, fasteners and associated holes can be saved. Furthermore, logistics and production costs can be saved because no Interlockleitungssatz must be plugged and fixed. Additional savings arise when the conventional interlock line set is divided again, and additional separation points can be omitted. Ferrite cores as an expensive countermeasure against EMC problems due to HV / LV coupling can also be dispensed with.

Der hier vorgestellte Ansatz kann an HV-Schaltboxen, HV-Kontaktiersystem und dlUS verwendet werden. Manuelle Montageprozesse bei der Endmontage sowie Logistik- und Handlingskosten von Hochvoltschaltboxen reduzieren sich durch den Entfall des Interlockleitungssatzes. Außerdem wird die HV/LV-Kopplung an den Headern eliminiert.The approach presented here can be used on HV switch boxes, HV contacting system and dlUS. Manual assembly processes during final assembly as well as logistics and handling costs of high-voltage switch boxes are reduced by the omission of the interlock line set. In addition, the HV / LV coupling on the headers is eliminated.

Für den hier vorgestellten Ansatz werden ein Signalgenerator und ein Signaldetektor auf HV-Elektronik verwendet. Über die schon vorhandenen Shunts und den Spannungsabgriff vor dem Hauptschütz „Plus“ wird vom dlUS der Wellenwiderstand über die Stromschienen/Leitungen bis zum HV-Header gemessen. Der Verbindungszustand wird unter Verwendung der Reflexion der Strom- und Spannungswellen am Leitungsabschluss überwacht. Falls der Gegenstecker nicht gesteckt ist, ist das Leitungsende offen (ZL => ∞) und es erfolgt eine Totalreflexion (Spannungsverdopplung) und der Reflexionsfaktor r beträgt eins.For the approach presented here, a signal generator and a signal detector on HV electronics are used. With the existing shunts and the voltage tap in front of the main contactor "Plus", the dlUS measures the characteristic impedance across the busbars / conductors up to the HV header. The connection state is monitored using the reflection of the current and voltage waves at the line termination. If the mating connector is not plugged in, the cable end is open (ZL => ∞) and total reflection occurs (voltage doubling) and the reflection factor r is one.

Ist der Gegenstecker gesteckt, ist über den angeschlossenen Wechselrichter, Gleichstrommotor oder ähnliches das Leitungsende nicht offen und ZL (Wellenwiderstand) ist endlich. Im Idealfall kann ZL auf den Leitungswellenwiderstand Zw angeglichen werden und ZL = Zw (r = 0, es wird nichts reflektiert, da gesamte Energie in ZL absorbiert wird).If the mating connector is inserted, the line end is not open via the connected inverter, DC motor or similar and ZL (characteristic impedance) is finite. Ideally, ZL can be matched to the line impedance Zw and ZL = Zw (r = 0, nothing is reflected since all energy is absorbed in ZL).

Die Bedingung für den gesteckten HV-Gegenstecker am HV-Header ist also ∞ > ZL > Zw und somit 0 < r < 1.The condition for the inserted HV mating connector on the HV header is thus ∞> ZL> Zw and thus 0 <r <1.

Da es sich bei den vorhergehend detailliert beschriebenen Vorrichtungen um Ausführungsbeispiele handelt, können sie in üblicher Weise vom Fachmann in einem weiten Umfang modifiziert werden, ohne den Bereich der Erfindung zu verlassen. Insbesondere sind die mechanischen Anordnungen und die Größenverhältnisse der einzelnen Elemente zueinander lediglich beispielhaft gewählt.Since the devices described in detail above are embodiments, they can be modified in the usual way by those skilled in the art to a large extent without departing from the scope of the invention. In particular, the mechanical arrangements and the size ratios of the individual elements are selected by way of example only.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

100100
HochvoltsteckverbinderHigh-voltage connector
102102
InterlockeinrichtungInterlockeinrichtung
103103
Grundkörperbody
104104
Verbindungsgeometriejoint geometry
106106
Durchbruchbreakthrough
108108
Wandwall
110110
Komponentecomponent
112112
DurchführeinrichtungImplementing means
114114
Leiterladder
116116
HochvoltleitungHigh-voltage line
118118
Schirmumbrella
120120
Steckkonturmale profile
122122
Gegenstückcounterpart
124124
InterlockbrückeInterlockbrücke
126126
Masseanbindungground connection
200200
Piezoelementpiezo element
202202
Druckstrukturprint Layout
204204
Spannungssignalvoltage signal

Claims (4)

Hochvoltsteckverbinder (100) für ein Fahrzeug, insbesondere ein Elektrofahrzeug, mit - einem Grundkörper (103) mit einer Verbindungsgeometrie (104), die dazu ausgebildet ist, in einen Durchbruch (106) durch eine elektrisch leitende Wand (108) einer Komponente (110) eines Energiesystems des Fahrzeugs eingesetzt zu werden; und - einer in den Grundkörper (103) integrierten Durchführeinrichtung (112), die dazu ausgebildet ist, zumindest einen elektrischen Leiter (114) einer Hochvoltleitung (116) des Energiesystems elektrisch isoliert durch den Durchbruch (106) zu führen, wobei die Durchführeinrichtung (112) eine im Grundkörper (103) ausgeführte Steckkontur (120) und eine Interlockeinrichtung (102) zum Erkennen eines Verbindungszustands der Steckkontur (120) aufweist, wobei ein feststehender Teil der Interlockeinrichtung (102) in die Steckkontur (120) integriert ist, wobei die Interlockeinrichtung (102) dazu ausgebildet ist, ein verbindungszustandsabhängiges elektrisches Signal für eine Auswerteelektronik zu erzeugen.High-voltage connector (100) for a vehicle, in particular an electric vehicle, with - A base body (103) having a connection geometry (104) which is adapted to be inserted into an opening (106) through an electrically conductive wall (108) of a component (110) of an energy system of the vehicle; and - An integrated into the base body (103) implementing means (112) which is adapted to at least one electrical conductor (114) of a high-voltage line (116) of the energy system electrically isolated through the opening (106) to lead, wherein the implementing means (112) a plug contour (120) embodied in the main body (103) and an interlock device (102) for detecting a connection state of the plug contour (120), wherein a fixed part of the interlock device (102) is integrated into the plug contour (120), wherein the interlock device ( 102) is adapted to generate a connection state-dependent electrical signal for an evaluation. Hochvoltsteckverbinder (100) gemäß Anspruch 1, bei der ein elektrischer Pol der Interlockeinrichtung (102) elektrisch leitend mit einer Masseanbindung (126) des Grundkörpers (103) verbunden ist.High-voltage connector (100) according to Claim 1 in which an electrical pole of the interlock device (102) is electrically conductively connected to a ground connection (126) of the main body (103). Hochvoltsteckverbinder (100) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der die Interlockeinrichtung (102) ein in den Grundkörper (103) integriertes Piezoelement (200) zum Erzeugen eines verbindungszustandsabhängigen Spannungssignals (204) aufweist.High-voltage connector (100) according to one of the preceding claims, wherein the interlock device (102) has a piezoelectric element (200) integrated in the main body (103) for generating a connection state-dependent voltage signal (204). Hochvoltsteckverbinder (100) gemäß Anspruch 3, bei der ein elektrischer Pol des Piezoelements (200) elektrisch leitend mit dem Leiter (114) verbunden ist.High-voltage connector (100) according to Claim 3 in which an electrical pole of the piezoelectric element (200) is electrically conductively connected to the conductor (114).
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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