DE69500534T2

DE69500534T2 - Regel- und Steuer-system eines elektrischen Motor, Tragvorrichtung des Systems und ihre Verwendung zur Verwirklichung einer Batterie mit Speicherzellen

Info

Publication number: DE69500534T2
Application number: DE69500534T
Authority: DE
Inventors: Joel Bouton
Original assignee: Automobiles Peugeot SA; Automobiles Citroen SA
Current assignee: Automobiles Peugeot SA; Automobiles Citroen SA
Priority date: 1994-02-28
Filing date: 1995-01-24
Publication date: 1998-03-19
Anticipated expiration: 2015-01-25
Also published as: FR2716769A1; EP0669796B1; DE69500534T4; EP0669796A1; US5633784A; DE69500534D1; FR2716769B1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Betätigung und zur Kontrolle eines elektrischen Motors, insbesondere für ein Kraftfahrzeug.
Die Betätigung und die Kontrolle eines elektrischen Motors werden über elektrischen Elemente, wie z.B. Zerhacker, Umwandler, Ladegeräte und Schaitschützen, die einerseits mit einer Energiequelle und andererseits mit anderen elektrischen Geräten verbunden sind, durchgeführt.
Patent Abstracts of Japan, Band 17, Nr. 75 [E-1320], 15.Februar 1993 offenbart einen Kühler fur Leistungswandlermittel eines elektrischen Fahrzeugs.
Man kennt bereits eine Betätigungs- und Kontrollvorrichtung, die es gestattet, auf einem selben Tragmittel eine Gesamtheit von miteinander verbundenen elektrischen Elementen, die geeignet sind, insbesondere an einen elektrischen Motor und an eine Energiequelle angeschloßen zu werden, zu gruppieren, wobei die besagten elektrischen Elemente ausserdem durch Kanäle mit einem Kühlungskreislauf verbunden sind.
Bei dieser bekannten Vorrichtung sind die hydraulischen Kühlungsleitungen an Elementen im allgemeinen durch Schellen oder Bügel befestigt und der elektrische Anschluß findet durch an den Elementen über Schrauben und Muttern befestigten elektrischen Verbindungen statt.
Jedoch ist die vorgenannte Befestigung der Kühlleitungen zwanghaft und teuer und Fließmittelundichtigkeiten können insbesondere wegen Schwingungen des Motors oder des Fahrzeugs vorkommen.
Andererseits weisen die vorgenannten Befestigungen der elektrischen Anschluße ebenfalls zahlreiche Nachteile auf, insbesondere eine Gefahr der Speisungsunterbrechung und des Kurzschlußes durch Lockern der Befestigungen wegen der Schwingungen des Fahrzeugs oder des Motors, sowie eine Gefahr der Erhitzung der elektrischen Verbindungen also von elektrischen Verlusten wegen eines schlechten Anziehens der Befestigungen.
Die vorliegende Erfindung hat also zum Ziel, die vorgenannten Nachteile zu vermeiden und eine Vorrichtung zur Betätigung und zur Kontrolle eines elektrischen Motors vorzuschlagen, die einen einfachen und schnellen Anschluß der elektrischen Elemente an einen Träger gestattet und die eine gute elektrische Isolierung sowie eine gute Dichtigkeit gegenüber dem Kühlmittel aufweist.
Zu diesem Zweck hat die vorliegende Erfindung eine Vorrichtung zur Betätigung und zur Kontrolle eines elektrischen Motors insbesondere für ein Kraftfahrzeug zum Gegenstand, wobei die besagte Vorrichtung ein Tragmittel für elektrische Elemente, die geeignet sind, an eine Energiequelle und an andere elektrischen Glieder über elektrische Verbindungen angeschloßen zu werden und ein Netz von ein fließfähiges Kühlmittel für die besagten elektrischen Elemente leitenden Kanälen aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß das besagte Tragmittel einen ersten metallischen Teil, in welchem das besagte Netz gebildet ist und einen zweiten Teil aus isolierendem Werkstoff, der die besagten elektrischen Verbindungen für deren Anschluß an die besagten elektrischen Elemente, an die besagte Energiequelle und an die anderen elektrischen Glieder aufnimmt, umfaßt.
Die Erfindung gestattet es also, das hydraulische Netz und die elektrischen Verbindungen zugleich in einen selben Träger einzugliedern.
Gemäß einem vorteilhaften Merkmal der Erfindung weist das Tragmittel an einer oberen Fläche in dem ersten Teil gebildete Austritt-und Eintrittöffnungen von Kanälen und in dem zweiten Teil gebildete elektrische Kontaktbereiche auf, welche es gestatten, die besagten Kanälen jeweils mit in elektrische Elemente tragenden Grundhaltern gebildeten Kühlkreisläufen hydraulisch zu verbinden und die besagten elektrischen Verbindungen an die an den besagten Grundhaltern angeordneten Elementen, an die besagte Energiequelle und an die anderen elektrischen Glieder elektrisch anzuschließen, wobei jeder Grundhalter zu einer Reihe von an die verschiedenen Öffnungen und Kontaktbereiche des Tragmittels angepaßten Modulen mit vorbestimmten Gestaltungen gehört.
Gemäß einem anderen Merkmal der Erfindung ist der zweite isolierende Teil auf dem ersten metallischen Teil übergeformt.
Gemäß noch einem anderen Merkmal der Erfindung weist jeder Grundhalter vorteilhaft Befestigungsmittel für wenigstens ein elektrisches Element und für wenigstens einen elektrischen Verbinder auf, der geeignet ist, mit dem einen der besagten Kontaktbereiche in Eingriff zu kommen, um die elektrische Verbindung zwischen den besagten elektrischen Elementen und den besagten elektrischen Anschlüßen zu gewährleisten.
Die Erfindung gestattet es also, eine einen schnellen und zuverlässigen Anschluß der elektrischen Elemente an einem selben Träger gewährleistende modulare Vorrichtung zu schaffen.
Die vorgenannten elektrischen Verbinder können ein über Leiter mit den elektrischen Elementen über Federn und Flechten elastisch verbundenes bewegbares Endstück aufweisen, um einen zuverläßigen und schnellen Kontakt zu gewährleisten, was die Beschädigung des Tragmittels oder der Verbinder vermeidet.
Gemäß einem anderen Merkmal der Erfindung liegt jeder Kontaktbereich in der Gestalt einer an einem Ende auf einem elektrischen Anschluß auemündenden Bohrung vor, wobei sein anderes Ende in der Weise z.B. eines Kegelstumpfes für die Führung der Endstücke der elektrischen Leiter wesentlich auseinanderläuft.
Metallstäbe bilden vorteilhaft die elektrischen Verbindungen und sind in Längsaufnahmen des zweiten Teiles vorzugsweise in an der unteren Außenfläche des Traguiittels gebildete Nuten wenigstens teilweise eingefaßt.
Das Tragmittel kann gegebenenfalls an seiner oberen Fläche Mittel, wie Stiftbolzen zur Befestigung der die elektrischen Elemente tragenden Grundhalter aufweisen.
Die Vorrichtung der Erfindung kBnn ebenfalls mechanische Mittel zur Befestigung des Tragmittels insbesondere an einem Kraftfahrzeug aufweisen.
Die vorliegende Erfindung hat ebenfalls einen Träger, wie derjenige, der soeben hieroben beschrieben worden ist, zum Gegenstand. Der Träger kann vorteilhaft zur Herstellung einer Batterie von elektrischen Stromsammlerelementen verwendet werden, wobei jedes Element an dem Träger in derselben Weise, wie die vorgenannten elektrischen Elemente angeordnet ist.
Die Erfindung wird besser verstanden werden und weitere Ziele, Merkmale, Einzelheiten und Vorteile derselben werden deutlicher im Laufe der erlauternden Beschreibung, die folgt, von zwei nur veranschaulichenden und nicht beschränkenden Beispiele angegebenen zur Zeit bevorzugten Sonderausführungsformen der Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügten schematischen Zeichnungen, erscheinen, in welchen:
Die Figur 1 eine Draufsicht auf das Tragmittel der Vorrichtung der Erfindung ist;
Die Figur 2 eine Seitenansicht im Aufriß der Vorrichtung der Erfindung ist ;
Die Figur 3 eine schaubildliche Ansicht einer ersten Ausführungsform eines Moduls der Vorrichtung der Erfindung ist ;
Die Figur 4 eine Ansicht im Querschnitt der Vorrichtung der Erfindung entlang der Linie IV-IV der Figur 2 ist ;
Die Figur 5 eine Teilansicht im Querschnitt einer zweiten Ausführungsform der Vorrichtung der Erfindung entlang der Linie V-V der Figur 2 ist ;
Die Figur 6 eine Teilansicht im Querschnitt der Vorrichtung der Erfindung entlang der Linie VI-VI der Figur 2 ist ;
Die Figur 7 ein Übersichtsblockschaltwirkbild der Vorrichtung der Erfindung für ein Kraftfahrzeug ist.
Gemäß der auf der Figur 1 dargestellten Ausführungstorm weist die Vorrichtung der Erfindung eine Trägerplatte bzw. Bettplatte 1 auf, die aus einem ersten metallischen Teil 2 z.B. aus Aluminium, auf welchem ein zweiter Teil aus isolierendem Werkstoff 3 übergetormt worden ist, gebildet wird.
Selbstverständlich kann der zweite isolierende Teil durch Spritzen oder durch ein anderes Verfahren als das Überformen hergestellt werden.
Auf der Figur 1 hat man im Vordergrund die obere Fläche 1a der Trägerplatte 1 dargestellt.
Der erste metallische Teil 2 weist einen mittleren Längskörper 2a auf, von welchem Ansätze 2b seitwärts in der Höhe der oberen Fläche 1a hervorstehen, wobei diese letzteren in der Längsrichtung der Platte 1 gemäß einem Abstand, der eine veränderliche Länge haben kann, voneinander entfernt sind.
Der zweite isolierende Teil 3 weist eine komplementäre Gestalt auf, die sich teilweise unterhalb des ersten metallischqn Teiles 2 anpaßt Dieser zweite isolierende Teil 3 weist zwei Endteile 3a auf, die den ersten metallischen Teil 2 in Längsrichtung umschließen, wobei die besagten Endteile 3a durch zwei Seitenzwischenteile 3b verbunden sind, die den mittleren Körper 2a des ersten metallischen Teiles 2 seitwhrts umschließen Die Seitenzwischenteile 3b weisen Auskragungen 3c, die zur oberen Fläche 1a hin zwischen den vorgenannten Ansätzen 2b vorspringen, auf.
Ein hydraulisches Netz von Leitungen 4 ist in dem mittleren Körper 2a des besagten ersten metallischen Teiles 2 z.B. während des Formen oder der Bearbeitung desselben gebildet.
Diese Leitungen 4 münden an der oberen Fläche 1a über Austritt-und Eintrittöffnungen 5 für ein Kühlungsmittel aus, wobei die besagten Austritt-und Eintrittöffnungen jeweils an jedem Ende der Leitungen angeordnet sind.
Auf der Figur 1 hat man als veranschaulichendes und nicht beschränkendes Beispiel den Weg und die umlaufsrichtung des Kühlmittels innerhalb des Netzes von durch pfeile angedeuteten Leitungen 4 dargestellt.
Längsnuten 6 sind in den Seitenteilen 3b des zweiten isolierenden Teiles 3 in der Höhe der Unterseite ib gebildet. Weitere Längsnuten 7 sind in derri einen der Endteile 3a des zweiten isolierenden Teiles 3 in der Höhe der oberen Fläche 1a gebildet.
Diese Längsnuten 6 und 7 sind dazu bestimmt, Stäbe 6 für die Energiespeisungszufuhr und für die Leitung des elektrischen Stromes, dessen Stärke veränderlich ist und bis 300 A betragen kann (siehe Figuren 4 bis 6) aufzunehmen.
Die Stäbe 8 können in den besagten Nuten eingefaßt sein oder in dem zweiten isolierenden Teil 3 während des Überformens eingegliedert werden.
Durch die Dicke des zweiten isolierenden Teiles 3 hindurch gebildete Bohrungen 9 münden in der Höhe ihres unteren Endes in die Längsnuten 6 ein und weisen ein auseinanderlaufendes oberes Ende z.B. in der Gestalt eines Kegelstumpfes 9a in der Höhe der oberen Fläche 1a auf.
Die obere Fläche 1a der Tragplatte 1 weist Gewindebohrungen 10 auf, um die unteren Enden von Stiftbolzen 11 zur Befestigung von Modulen 12 an der Tragplatte 1 aufzunehmen.
Jeder Modul 12 wird durch einen senkrecht auf die Muster gerichteten Grundhalter oder ein Plättchen 13 etwa in der Gestalt einer Platte gebildet, wobei die besagten Stiftbolzen 11 aus einem die besagten Grundhalter 13 in der Richtung der Höhe durchsetzenden länglichen Stab bestehen.
Die Stittbolzen 11 können selbstverständlich durch jedes andere angepaßte Befestigungsmittel, wie Schrauben oder dergleichen ersetzt werden.
Bezugnehmend jetzt auf die Figur 4 sieht man, daß die Kanäle 14 in dem Grundhalter 13 gebildet sind und geeignet sind, mit den Eintritt-und Austrittöffnungen 5 der vorgenannten Leitungen 4 hydraulisch verbunden zu werden, um einen geschloßenen Kreislauf für das Umfliessen des Kühlmittels zu bilden. Auf der Figur 4 hat man ebenfalls beispielsweise die Richtung und die Umlaufbahn des Kühlmittels Innerhalb der Kanäle 14 gemäß der Figur 1 dargestellt (durch die Pfeile angedeutet).
Dichtungen 15 sind zwischen dem Grundhalter 13 und den Öffnungen 5 vorgesehen, um jede Fließmittelundichtigkeit in der Höhe deren zusammenfügungsbereiche zu vermeiden.
Auf der Figur 4 sind die Kanäle 14 derart angeordnet, um einen U-förmigen Kreislauf zu bilden, dessen Zwischenkanal 14 durch Bearbeitung erhalten und durch einen Stopfen 16 verschloßen wird.
Das in den Kanälen 14 umlaufende Kühlmittel ist dazu bestimmt, die Module 12 und insbesondere die auf den besagten Grundhaltern 13 gelagerten elektrischen Elemente 17 Abzukühlen. Diese elektrische Elemente 17 sind in strichpunktierten Linien auf der Figur 2 schematisch dargestellt.
Diese elektrischen Elemente sind austauschbar und können an die verschiedenen Module angepaßt werden. Beispielsweise kann man Zerhacker, Umwandler und Ladegeräte als elektrische Elemente angeben.
Auf der Figur 3 sieht man, daß diese elektrischen Elemente beiderseits des Grundhalters 13 angeordnet werden können und mit den anderen elektrischen Gliedern durch gegebenenfalls als Befestigungsmittel dienende leitende Stäbe 18 verbunden werden.
Auf den Figuren 3 und 5, die zwei Ausführungsformen eines Moduls der Erfindung darstellen, sieht man, daß jeder Modul 12 mehrere zur Einführung in die Bohrungen 9 der Tragplatte 1 geeignete elektrische Verbinder 19 aufweist, wobei das kegelstumpfförmige Ende 9a dieser Bohrungen 9 die Führung dieser Verbinder 19 gewährleisten.
Diese Verbinder 19 sind durch eine elektrische Leitungslinie 18a und durch einen leitenden Stab 18 mit den elektrischen Elementen 17 verbunden und gewährleisten den elektrischen Anschluß zwischen den elektrischen Elementen 17 und den Energiezufuhrstäben 8.
Auf der Figur 3 hat man verbinder der "Maréchal" Bauart dargestellt, die ein eine Wendelfeder 19c axial durchsetzendes Geflechtstromband 19b aufweisen, welche Feder zusammen mit dem Geflechtstromband ein bewegbares Endstück 19a des Verbinders 19 mit einem der vorgenannten elektrischen Elemente elastisch verbindet. Der Verbinder 19 ist an einem ortsfesten und isolierenden Endstück 21 befestigt und durchsetzt dieses durch ein Zentrierloch 20.
Auf der Figur 3 hat man zwei Verbinder 19 verhältnismäßig großer Abmessung in bezug auf drei kleine Verbinder 19' mit Endstück 19'a verhältnismäßig kleiner Abmessung dargestellt, welche letztere dazu dienen, jeweils die Ströme starker Stromstärke und die schwachen Betätigungsströme durchzulassen.
Man kann ebenfalls einen anderen Verbinder 19 vorsehen, der abnehmbar ist, um jeden Modul 12 an die verschiedenen elektrischen Elemente 17 anpassen zu können.
Auf der Figur 3 sieht man ebenfalls den Grundhalter 13 durchsetzende und den Durchgang der Stiftbolzen 11 gestattende Löcher 11a.
Auf den Figuren 2 und 4 hat man in den Seitenansätzen 2b gebildete Gewindebohrungen 22 für die mechanische Befestigung der Tragplatte 1 insbesondere an einem Kraftfahrzeug dargestellt.
Bezugnehmend jetzt auf die Figur 2 sieht man ein an dem einen der Endteilen 3a des zweiten isolierenden Teiles 3 im Bereich der Bohrungen 9 angeordnetes Ladeanschlußglied 23, um die verschiedenen elektrischen Elemente 17 sowie andere elektrische Glieder über die metallischen Stäbe 8 mit Energie zu speisen.
Ein Hauptschaltschütz 24 ist an dem anderen Endteil 3a im Bereich der Längsnuten 7 angeordnet.
An der Tragplatte 1 hat man ebenfalls Meßwertgeber 25 vorgesehen, um die Stärke des in den metallischen Speisestäben 9 umlaufenden Stromes zu messen, wobei diese Meßwertgeber 25 an dem Austritt der besagten Stäbe 8 im Bereich der oberen Fläche 1a angeordnet sind.
Eine elektrische Anschlußübergangsschnittstellenfläche 26 ist an diesem letzteren Endteil 3a vorgesehen, um die verschiedenen Stäbe 8 mit anderen elektrischen Gliedern zu verbinden.
Eine hydraulische Anschlußübergangsschnittstellenfläche 27 ist gegenüber der Haupteintritt-und Austrittöffnungen 5 angeordnet, die zur Speisung der Vorrichtung der Erfindung mit fließfähigem Kühlmittel dienen.
Man wird jetzt die Arbeitsweise der Vorrichtung der Erfindung unter Bezugnahme auf das auf der Figur 7 veranschaulichte Betriebsblockschaltbild beschreiben.
Auf der Figur 7 hat man drei jeweils Zerhacker, einen Umwandler und ein Ladegerät darstellende elektrische Elemente 17a, 17b und 17c dargestellt.
Die hydraulische Anschlußübergangsschnittstellenfläche 27 ist durch eine Leitung 2ba mit einem Kühlstrahlergerät 29 verbunden, das seinerseits durch eine Leitung 2bb mit einer Hilfspumpe 30 verbunden ist, wobei eine Leitung 28c die besagte Hilfspumpe 30 mit der hydraulischen Anschlußübergangsschnittstellenfläche 27 verbindet.
Die Leitungen 28a und 29c sind jeweils mit einer Eintrittöffnung und einer Austrittöffnung 5 des besagten hydraulischen Netzes von Leitungen 4 hydraulisch verbunden.
Der Strahler 29 wird durch einen Motor-Gebläsesatz 31 gekühlt.
Das Ladeanschlußgerät 23 wird mit Spannung z.B. mit 220 V gespeist. Es kann zwei Speisungen, die eine mit starkem Strom z.B. von 200 A und die andere mit schwachem Strom z.B. von 16 A gruppieren.
Die elektrische Anschlußübergangsschnittstellenfläche 26 ist mit weiteren Gliedern, z.B. Gliedern eines Kraftfahrzeugs, wie einem Motor 32, einem Hauptleistungsstromsammler 33 und einem Hilfsstromsammler 34 verbunden.
Die Vorrichtung der Erfindung ist also besonders an Fahrzeuge mit elektrischem Motor angepaßt.
Die Vorrichtung der Erfindung wird derart geschaffen, um den Durchgang von Strömen starker Stromstärke in den metallischen Stäben 8 ertragen zu können.
Es erscheint deutlich aus dem Vorangehenden, daß die verschiedenen Module und also die elektrischen Elemente schnell und leicht ein-und ausgebaut werden können.
Ausserdem gewährleistet die Vorrichtung der Erfindung eine gute elektrische Isolierung gegenüber den äusseren Elementen, da die Stäbe 8 zur elektrischen Speisung in einem isolierenden Werkstoff eingegliedert sind.

Claims

1. Vorrichtung zur Betätigung und zur Kontrolle eines elektrischen Motors, insbesondere für ein Kraftfahrzeug, wobei die besagte Vorrichtung ein Tragmittel (1) für elektrische Elemente (17), die geeignet sind, an eine Energiequelle und an andere elektrischen Glieder über elektrische Verbindungen (8) angeschloßen zu werden und ein Netz von ein fließfähiges Kühlmittel für die besagten elektrischen Elemente leitenden Kanälen (4) aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß das besagte Tragmittel (1) einen ersten metallischen Teil (2), in welchem das besagte Netz (4) gebildet ist und einen zweiten Teil aus isolierendem Werkstoff (3), der die besagten elektrischen Verbindungen (8) für deren Anschluß an die besagten elektrischen Elemente (17), an die besagte Energiequelle (23) und an die anderen elektrischen Glieder (32, 33, 34) umfaßt.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Tragmittel (1) an einer oberen Fläche (1a) in dem ersten Teil (2) gebildete Austritt- und Eintrittöffnungen (5) von Kanälen und in dem zweiten Teil (3) gebildete elektrische Kontaktbereiche (9) aufweist, welche es gestatten, die besagten Kanäle (4) jeweils mit in elektrische Elemente tragenden Grundhaltern (13) gebildeten Kühlkreislaufschaltungen (14) hydraulisch zu verbinden und die besagten elektrischen Anschlilße (8) mit den an den besagten Grundhaltern (13) angeordneten Elementen (17), mit der besagten Energiequelle (23) und mit den anderen elektrischen Gliedern (32, 33, 34) elektrisch zu verbinden, wobei jeder Grundhalter (13) zu einer Reihe von an die verschiedenen Öffnungen (5) und Kontaktbereiche (9) des Tragmittels (1) angepaßten Modulen (12) mit vorbestimmten Gestaltungen gehört.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Grundhalter (13) Befestigungsmittel (21) für wenigstens ein elektrisches Element (17) und für wenigstens einen elektrischen Verbinder (19, 19'), der geeignet ist, mit dem einen der besagten Kontaktbereiche (9) in Eingriff zu kommen, uni die elektrische Verbindung zwischen den besagten elektrischen Elementen (17) und den besagten elektrischen Anschlüßen (8) zu gewährleisten, aufweist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrischen Verbinder (19, 19') ein über Leiter (16, 18a) mit den Elementen (17) jiber Federn (19c) und Flechten (19b) elastisch verbundenes bewegbares Endstück (19a) aufweisen.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Bereich (9) in der Gestalt einer an einem Ende auf einen elektrischen Anschluß (8) ausmündenden Bohrung vorliegt, wobei sein anderes Ende (9a) z.B. in der Weise eines Kegelstumpfes für die Führung der Endstücke (19a, 19'a) der elektrischen Leiter (19, 19') wesentlich auseinanderläuft.

6. Vorrichtung nach irgendeinem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Tragmittel (1) an seiner oberen Fläche (1a) Mittel (10, 11), wie Stiftbolzen zur Befestigung der die elektrischen Elemente tragenden Grundhalter (13) aufweist.

7. Vorrichtung nach irgendeinem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite isolierende Teil (3) auf dem ersten metallischen Teil (2) übergeformt ist.