WO2009065672A1 - Elektrischer steckkontakt eines elektrischen antriebssystems - Google Patents

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WO2009065672A1
WO2009065672A1 PCT/EP2008/063674 EP2008063674W WO2009065672A1 WO 2009065672 A1 WO2009065672 A1 WO 2009065672A1 EP 2008063674 W EP2008063674 W EP 2008063674W WO 2009065672 A1 WO2009065672 A1 WO 2009065672A1
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plug
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housing
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PCT/EP2008/063674
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Volker Hartmann
Peter Bucher
Christian Kuschnarew
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Continental Automotive Gmbh
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    • H01R9/22—Bases, e.g. strip, block, panel
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
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    • Y02T90/14—Plug-in electric vehicles

Definitions

  • the present invention relates to an electrical plug contact of an electrical or electronic component, in particular of a power actuator, of an electric drive system of a motor vehicle, in particular of a hybrid vehicle.
  • the relatively high temperatures (ambient or surface temperatures) in the area of the power actuators have been found, to which the respective electrical connections are exposed.
  • the electrical connections should be quickly and easily connected to prevent obstruction of the production processes and to keep the cost of maintenance as low as possible.
  • the electrical connections should be producible and mountable at a reasonable cost.
  • screw connections and connections can be used which, however, do not meet the desired requirements with regard to time-saving contacting and cost-effective manufacturability as well as service and maintenance.
  • the invention is therefore based on the object to provide a suitable for high-voltage and / or high-current drive systems of motor vehicles plug contact.
  • One corresponding connector system with such a plug contact and a suitable pluggable mating contact should also be quick and easy to use or assemble and inexpensive to produce.
  • an electrical plug contact is provided with a plug housing and with a contactable from the outside connecting element.
  • the connection element is in electrically conductive connection with the electrical or electronic component of the drive system.
  • the plug housing surrounds an electrical connection line between the connection element and the component-side connection to form a heat sink for cooling the plug contact.
  • Plug-in contact is understood to mean both a plug contact (male) and a socket contact (female).
  • the invention is based on the consideration that, on the one hand, on the one hand, the current carrying capacity of a commercially available plug-in contact with a conventional surface condition decreases continuously with increasing temperature due to the temperature dependence of the current carrying capacity and always independent of the conductor cross-section at a certain temperature value, eg. B. typically about 170 0 C, drops to zero.
  • a certain temperature value eg. B. typically about 170 0 C
  • a targeted cooling of the plug contact in turn, its current carrying capacity to higher ambient temperatures of z. B. 200 0 C shifted or the surface or contact temperature can be reduced to a temperature level with increased current carrying capacity out. This in turn allows a reduction of the contact cross section of the plug contact.
  • those electrical components of a hybrid propulsion system whose high voltage terminals are exposed to high surface, contact or ambient temperatures are typically air or fluid cooled.
  • cooling will the dissipated in the range of power actuators as a result of occurring power losses heat (heat loss) dissipated.
  • heat loss heat
  • These cooling points are therefore particularly suitable for providing a heat sink for a connection provided or arranged there, which causes an increase in current carrying capacity.
  • the use of these heat sinks therefore not only makes it fundamentally possible to use comparatively easy-to-handle plug-in contacts, but also opens up the possibility of reducing the contact cross-section thereof.
  • heat sinks are therefore used as a high-voltage connection in electric drive systems of motor vehicles and hybrid vehicles in areas where operationally high temperatures prevail, electrical plug contacts or connection systems with relatively low or compared to conventional connections or contacts reduced conductor or contact cross section.
  • the plug housing is connected to a housing portion of a cooled electrical component.
  • the drive system is preferably at least one line section of the electrical connection line to the housing portion thermally coupled.
  • the component housing of the electrical or electronic component, in particular the actuator or converter housing is usually cooled by means of a fluid or by means of air.
  • the heat sink is created by a targeted heat dissipation within the plug housing along the connecting line in or to the cooled component housing.
  • the heat sink introduced into the plug housing and thus into the component-side plug-in contact already effects in a simple and reliable manner sufficient thermal decoupling of the externally contactable connection or connection element of the plug-in contact from the component-side connection.
  • a mating contact male or female
  • a mating contact which is electrically and / or mechanically mounted to complete the Steckitatissys- to the terminal or to the connection element of the plug contact, also thermally decoupled.
  • a thermally conductive connection element is arranged between the connection line and the component-side housing section.
  • the attachment element is electrically insulating and expediently elastic or plastically deformable. It is clamped within the plug-in housing of the plug-in contact between the connecting line or the corresponding line section and the component-side housing section.
  • connection line or its line section is therefore located in the connection element with deformation of the connection element.
  • the line section i. H. at least this region of the connecting line is pressed by means of a pressure element against or against the connecting element.
  • the connection element can also be designed in the form of a solid encapsulation or encapsulation of the connection line or its line section.
  • the connecting line is at least over part of its cable length from the plug housing. se encased.
  • the plug housing forms practically even the thermal connection to the cooled component-side housing portion.
  • FIG. 1 schematically shows a drive system of a hybrid vehicle with electrical high-voltage components
  • FIG. 2 shows a schematic sectional view of the structure of an electrical plug-in contact with incorporated heat sink
  • FIG. 3 shows a view according to FIG. 2 of the electrical plug-in contact with a plug-in housing directly thermally connected to a cooled component of the drive system.
  • FIG. 1 shows schematically a drive system 20, also referred to below as a hybrid drive system or hybrid drive, of a motor vehicle having an internal combustion engine 21, which is connected via a transmission 22, which is connected to a first electric machine 23, to a drive axle 24, for example a drive motor.
  • B. the front axle of the hybrid drive system 20 coupled.
  • a second electric machine 25 is analogous via a gear 26 with a further drive shaft 27, z. B. with the rear axle of the hybrid vehicle or hybrid drive 20 coupled.
  • the electrical machines 23, 25 are, for example, synchronous or asynchronous machines.
  • the hybrid drive system 20 in addition to the electric machines 23, 25, essentially comprises a cooled power actuator In the form of a converter unit 30, a relay or contactor (main contactor) 32 associated with a high-voltage battery (eg 300V battery) 31, an electrical air conditioning system 33 and a heater 34 and a portable 230V AC connection 35.
  • Low-voltage lines 36 connect a 12V battery 37 and low-voltage or low-voltage loads 38 to the converter unit 30 and to a central vehicle or vehicle control section 39 which is connected via low-voltage signal lines 40 to the converter unit 30 and to the combustion engine 21 and to the high-voltage battery 31 is connected to integrated contactor 32.
  • the converter unit 30, which is connected to the two electrical machines 23, 25 via corresponding signal lines 40, comprises in particular a discharge unit 41, one or more inverters 42 and, in general, one Power converter
  • the vehicle or vehicle control part 39 comprises a higher-level vehicle control or regulation (vehicle control).
  • the electrical or electronic components are connected via high-voltage terminals, which are designed as plug contacts 1.
  • the first electric machine 23 is electrically connected via a high-voltage or high-voltage line 28 to a converter unit 30.
  • a machine-side plug contact 1 'and a converter-side plug contact 1 are provided.
  • the second electrical machine 25 is electrically connected via a high-voltage line 28 to the inverter unit 30, to which in turn a machine-side plug contact 1 'and a converter-side plug contact 1 are provided.
  • Other component-side plug contacts 1 are for connection or for electrical connection in particular of the components 31,32 (high-voltage battery or contactor), 33 (air conditioning) and 34 (heating) provided.
  • FIG. 2 and 3 illustrate such an electrical plug-in contact 1, which allows contacting of a particular operationally thermally loaded electrical component or an electrical assembly by means of a plug connection.
  • a housing section section of a component or assembly housing 2 which is air or fluid cooled and for this purpose has, for example, a number of fluid channels 3.
  • a connecting line 4 is guided, which is realized in the embodiment shown by a breakthrough 5 suitable size.
  • the inverter unit 30 may have a plurality of electrical connections 6, of which only a single line is visible.
  • the connecting line 4 connected to the respective component or converter-side terminal 6 and electrically contacted opens into a cavity 7, which is formed by a preferably shielded plug-in or plug housing 8.
  • the plug housing 8 surrounds the electrical connecting line 4 between the converter-side terminal 6 and a connecting element 9.
  • the connection between the terminal 6 and the connecting line 4 is designed as a screw connection, wherein other types of connection are conceivable.
  • the screw is accessible from the outside via the opening 5 before the housing assembly of the plug housing 8.
  • the connection element 9 is formed by a socket 10 with a contact lug or a conductor contact 11. This is designed in the form of a round or flat conductor contact and may be part of the connecting line 4 or connected to this electrically conductive.
  • the contact lug or the conductor contact 11 is arranged in the socket 10 touch-proof (finger-safe).
  • the connecting line 4 is also designed as an electrical flat conductor, which is guided on the one hand via the conductor or terminal contact 11 of the socket 10 to the outside and on the other hand largely over its entire, hereinafter referred to as line section 12 length within the plug housing 8 is arranged.
  • line section 12 of the connecting line 4 with a flat side on a connection element 13 on. This in turn can lie flat on the outside of the converter-side housing 2 facing the plug housing 8-and thus the cavity 7 enclosed thereby-or be applied there.
  • the connecting element 13 is in particular a highly thermally conductive and electrically insulating silicone polymer film which is clamped within the plug housing 8 of the plug contact 1 between the connecting line 4 or the corresponding line section 12 and the machine-side housing section 2.
  • a connection element (Gap Päd) 13 is deformable and thus compensates occurring tolerances, height differences and gaps. It nestles optimally against the surface of the connecting line 4 or of the converter-side housing section 2.
  • the connecting element 13 can in principle also be realized as an electrically insulating thermal paste, in particular flexible or deformable, non-conductive heat-conducting disk or as a casing, encapsulation or coating of the connecting line 4.
  • a pressure element 14 is introduced in the formed between the plug housing 8 and the inverter-side housing portion 2 cavity 7 of the plug contact 1.
  • the connecting line 4 or its line section 12 is pressed into the connecting element 13 and can thus be submerged in this almost completely ,
  • connection element 9 and the conductor contact 11 of the plug-in contact 1 is largely shielded from the thermal load.
  • the connecting element 13 and the pressure element 14 may also be made in one piece or in one piece and thus as part of a combined connection and pressure element.
  • the thermal connection element and the pressure element are practically an integral part of the plug housing 8.
  • the connection line 4 between the converter-side connection 6 and the connection element 9 is approximately parallel to the cooled housing section 2 of the electrical component - here Inverter unit 30 - extending line section 12 completely encased by the plug housing 8 itself, including the housing material suitably again high thermal conductivity and electrically insulating.
  • the electrical connection line 4 or its line section 12 is suitably injected into the plug-in housing 8.
  • the screw connection between the terminal 6 and the connecting line 4 takes place in this embodiment, following the housing assembly of the plug contact housing
  • suitable plug contacts 1 at the same time relatively small or small contact surfaces and reduced conductor cross-section for the special application with high adjacent or ambient temperature (thermal load) use.
  • the elevated temperature can be lowered so far and thus reduce the heat input into the plug contact 1 accordingly or avoid that the plug contacts 1 are no longer exposed to an inadmissibly high temperature.
  • the heat sink is therefore formed on a housing section 2, which must be cooled anyway due to the high temperatures of the electrical component.
  • a housing section 2 which must be cooled anyway due to the high temperatures of the electrical component.
  • it is customary and / or necessary in particular for hybrid vehicles to cool the electric drive units and power components or actuators 30, in particular by means of cooled housing areas.
  • the plug-in contact 1 or in the connector system with such a plug contact 1 and the associated plug mating contact (not shown) resulting heat due to the invention created heat sink also - at least partially - dissipated.

Abstract

Die Erfindung betrifft einen elektrischen Steckkontakt (1) einer Komponente (30), insbesondere einer Umrichtereinheit, eines elektrischen Antriebssystems (20) eines Kraft- oder Hybridfahrzeugs, mit einem Steckgehäuse (8) mit einem von außen kontaktierbaren Anschlusselement (9, 11), das in elektrisch leitender Verbindung mit der elektrischen Komponente (30) steht, wobei das Steckgehäuse (8) eine elektrische Verbindungsleitung (4) zwischen dem Anschlusselement (9, 11) und der elektrischen Komponente (30) unter Ausbildung einer Wärmesenke zumindest teilweise umgibt.

Description

Beschreibung
Elektrischer Steckkontakt eines elektrischen Antriebssystems
Die vorliegende Erfindung betrifft einen elektrischen Steckkontakt einer elektrischen oder elektronischen Komponente, insbesondere eines Leistungsstellgliedes, eines elektrischen Antriebssystems eines Kraftfahrzeugs, insbesondere eines Hybridfahrzeugs .
Bei elektrischen Verbindungen von elektrischen Antriebssystemen in Hybridfahrzeugen sind Versorgungsanschlüsse notwendig, die für hohe Spannungen von derzeit beispielsweise 300 Volt und für hohe Ströme geeignet sind. Dies betrifft auch Leis- tungsstellglieder, wie insbesondere Umrichter, Stromrichter und/oder Wandler, die bei hybriden Antriebskonfigurationen (Hybridantrieben) in Kraftfahrzeugen eingesetzt werden.
Als zentrales Problem haben sich die relativ hohen Temperatu- ren (Umgebungs- oder Oberflächentemperaturen) im Bereich der Leistungsstellglieder herausgestellt, denen die jeweiligen elektrischen Anschlüsse ausgesetzt sind. Dennoch sollen die elektrischen Verbindungen schnell und einfach anschließbar sein, um eine Behinderung der Fertigungsabläufe zu vermeiden und den Aufwand bei Wartungsarbeiten möglichst gering zu halten. Gleichzeitig sollten die elektrischen Anschlüsse zu vertretbaren Kosten herstellbar und montierbar sein.
In der elektrischen Antriebstechnik, insbesondere in der Hyb- ridtechnik für Kraftfahrzeuge, können Schraubanschlüsse und - Verbindungen zum Einsatz kommen, die jedoch nicht den gewünschten Anforderungen hinsichtlich zeitsparender Kontaktie- rung und kostengünstiger Herstellbarkeit sowie Service und Wartung genügen.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zu Grunde, einen für Hochvolt- und/oder Hochstrom-Antriebssysteme von Kraftfahrzeugen geeigneten Steckkontakt zur Verfügung zu stellen. Ein entsprechendes Steckverbindungssystem mit einem solchen Steckkontakt und einem geeigneten, steckbaren Gegenkontakt soll zudem schnell und einfach einsetzbar oder montierbar sowie kostengünstig herstellbar sein.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch die Merkmale des Anspruch 1. Dazu ist ein elektrischer Steckkontakt mit einem Steckgehäuse und mit einem von außen kontaktierbaren Anschlusselement vorgesehen. Das Anschlusselement steht in elektrisch leitender Verbindung mit der elektrischen oder e- lektronischen Komponente des Antriebssystems. Das Steckgehäuse umgibt eine elektrische Verbindungsleitung zwischen dem Anschlusselement und dem komponentenseitigen Anschluss unter Ausbildung einer Wärmesenke zur Kühlung des Steckkontaktes. Unter Steckkontakt wird sowohl ein Steckerkontakt (male) als auch ein Buchsenkontakt (female) verstanden.
Die Erfindung geht von der Überlegung aus, dass zwar einerseits erkanntermaßen die Stromtragfähigkeit eines handelsüb- liehen Steckkontaktes mit herkömmlicher Oberflächenbeschaffenheit aufgrund der Temperaturabhängigkeit der Stromtragfähigkeit mit zunehmender Temperatur kontinuierlich abnimmt und unabhängig vom Leiterquerschnitt stets bei einem bestimmten Temperaturwert, z. B. typisch ca. 1700C, auf Null absinkt. Andererseits besteht bei einer gezielten Kühlung des Steckkontaktes die Möglichkeit einer thermische Entkopplung des Steckkontaktes von den lokalen Heißpunkten (Hotspots) . Durch eine gezielte Entwärmung des Steckkontaktes wiederum kann dessen Stromtragfähigkeit zu höheren Umgebungstemperaturen von z. B. 2000C verschoben bzw. die Oberflächen- oder Kontakttemperatur auf ein Temperaturniveau mit erhöhter Stromtragfähigkeit hin reduziert werden. Dies wiederum ermöglicht ein Reduzierung des Kontaktquerschnitt des Steckkontaktes.
Nun sind diejenigen elektrischen Komponenten eines Hybridantriebssystems, deren Hochvoltanschlüsse hohen Oberflächen-, Kontakt- oder Umgebungstemperaturen ausgesetzt sind, typischerweise luft- oder fluidgekühlt . Durch die Kühlung wird die im Bereich von Leistungsstellgliedern infolge auftretender Leistungsverluste entstehende Wärme (Verlustwärme) abgeführt. Diese Kühlstellen sind daher besonders geeignet, um für einen dort vorgesehenen oder angeordneten Anschluss eine Wärmesenke bereit zu stellen, die eine Erhöhung der Stromtragfähigkeit bewirkt. Die Nutzung dieser Wärmesenken wiederum ermöglicht daher nicht nur grundsätzlich den Einsatz von vergleichsweise einfach handhabbaren Steckkontakten, sondern eröffnet vielmehr auch die Möglichkeit, dessen Kontaktquer- schnitt zu reduzierten.
Durch die Schaffung einer solchen Wärmesenken sind als Hochvoltverbindung in elektrischen Antriebssystemen von Kraftfahrzeugen und Hybridfahrzeugen daher auch in Bereichen, in denen betriebsbedingt hohe Temperaturen herrschen, elektrische Steckkontakte oder -Verbindungssysteme mit vergleichsweise geringem oder gegenüber herkömmlichen Verbindungen oder Kontakten reduziertem Leiter- bzw. Kontaktquerschnitt einsetzbar .
In vorteilhafter Ausgestaltung ist daher das Steckgehäuse mit einem Gehäuseabschnitt einer gekühlten elektrischen Komponente verbunden. Bei Einsatz des Steckkontaktes an einem elektrischen oder elektronischen Leistungsteil oder Leistungs- Stellglied, insbesondere einem Umrichter, des Antriebssystems ist bevorzugt zumindest ein Leitungsabschnitt der elektrischen Verbindungsleitung an dem Gehäuseabschnitt thermisch angekoppelt. Das Komponentengehäuse der elektrischen oder e- lektronischen Komponente, insbesondere das Stellglied- oder Umrichtergehäuse, ist üblicherweise mittels eines Fluids oder mittels Luft gekühlt. Infolge der thermischen Anbindung der Verbindungsleitung bzw. deren Leitungsabschnitts an den Gehäuseabschnitt des gekühlten Komponentengehäuses ist in besonders einfacher sowie zuverlässiger Art und Weise die Wär- mesenke in das Steckergehäuse eingebracht.
Die Wärmesenke entsteht durch eine gezielte Wärmeableitung innerhalb des Steckgehäuses entlang der Verbindungsleitung in bzw. an das gekühlte Komponentengehäuse. Die in das Steckgehäuse und somit in den komponentenseitigen Steckkontakt eingebrachte Wärmesenke bewirkt bereits in einfacher und zuverlässiger Weise eine ausreichende thermische Entkopplung des von außen kontaktierbaren Anschlusses oder Anschlusselementes des Steckkontaktes vom komponentenseitigen Anschluss.
Hierdurch wiederum ist ein Gegenkontakt (male beziehungsweise female) , der zur Vervollständigung des Steckverbindungssys- tems an den Anschluss bzw. an das Anschlusselement des Steckkontaktes elektrisch und/oder mechanisch montiert ist, ebenfalls thermisch entkoppelt. Mit anderen Worten wird in Folge der Einbringung der Wärmesenke in den Steckkontakt eine Wärmeleitung der betriebsbedingt hohen Temperaturen über den entsprechenden komponentenseitigen Anschluss an das Steckverbindungssystem bzw. an den jeweiligen Steck- oder Gegenkontakt vermieden.
In zweckmäßiger Weiterbildung ist zwischen der Verbindungs- leitung und dem komponentenseitigen Gehäuseabschnitt ein thermisch leitfähiges Anbindungselement angeordnet. Das An- bindungselement ist elektrisch isolierend sowie zweckmäßigerweise elastisch oder plastisch verformbar. Es ist innerhalb des Steckgehäuses des Steckkontaktes zwischen die Verbin- dungsleitung bzw. des entsprechenden Leitungsabschnitts und den komponentenseitigen Gehäuseabschnitt eingespannt.
In dem Anbindungselement liegt somit die Verbindungsleitung bzw. deren Leitungsabschnitt unter Verformung des Anbindungs- elementes ein. Vorzugsweise ist der Leitungsabschnitt, d. h. zumindest dieser Bereich der Verbindungsleitung mittels eines Andruckelementes gegen oder an das Anbindungselement ge- presst. Alternativ kann das Anbindungselement auch in Form einer festen Umspritzung oder Umhüllung der Verbindungslei- tung bzw. deren Leitungsabschnitt ausgebildet sein.
Gemäß einer vorteilhaften Variante ist die Verbindungsleitung zumindest über einen Teil deren Leitungslänge vom Steckgehäu- se ummantelt. In dieser Ausführungsform des elektrischen Steckkontaktes bildet das Steckgehäuse praktisch selbst die thermische Anbindung zum gekühlten komponentenseitigen Gehäuseabschnitt .
Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand einer Zeichnung näher erläutert. Darin zeigen:
FIG 1 schematisch ein Antriebssystem eines Hybridfahr- zeugs mit elektrischen Hochvoltkomponenten,
FIG 2 in einer schematischen Schnittdarstellung den Aufbau eines elektrischen Steckkontaktes mit eingebrachter Wärmesenke, und
FIG 3 in einer Darstellung gemäß FIG 2 den elektrischen Steckkontakt mit einem an eine gekühlte Komponente des Antriebssystems unmittelbar thermisch angebun- dem Steckgehäuse.
Einander entsprechende Teile sind in allen Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
FIG 1 zeigt schematisch ein nachfolgend auch als Hybridantriebssystem oder Hybridantrieb bezeichnetes Antriebssystem 20 eines Kraftfahrzeugs mit einem Verbrennungsmotor 21, der über ein Getriebe 22, das mit einer ersten elektrischen Maschine 23 verbunden ist, mit einer Antriebsachse 24, z. B. der Vorderachse des Hybridantriebssystems 20, gekoppelt. Eine zweite elektrische Maschine 25 ist analog über ein Getriebe 26 mit einer weiteren Antriebsachse 27, z. B. mit der Hinter- achse des Hybridfahrzeugs oder Hybridantriebs 20, gekoppelt. Die elektrischen Maschinen 23,25 sind beispielsweise Synchron- oder Asynchronmaschinen.
Als elektrische und/oder elektronische Komponenten, die über Hochvoltleitungen 28,29 untereinander und mit den elektrischen Maschinen 23,25 verbunden sind, weist das Hybridantriebssystem 20 zusätzlich zu den elektrischen Maschinen 23,25 im Wesentlichen ein gekühltes Leistungsstellglied in Form einer Umrichtereinheit 30, ein einer Hochvoltbatterie (z. B. 300V-Batterie) 31 zugeordnetes Relais oder Schütz (Hauptschütz) 32, eine elektrische Klimaanlage 33 und eine Heizung 34 sowie einen portablen 230V-Wechselstromanschluss 35 auf. Über Niedervoltleitungen 36 sind eine 12V-Batterie 37 und Niederspannungs- oder Niedervoltlasten 38 mit der Umrichtereinheit 30 sowie mit einem zentralen Fahrzeug- oder Bordnetzsteuerteil 39 verbunden, das über Niedervoltsignalleitungen 40 mit der Umrichtereinheit 30 und mit dem Verbrennungs- motor 21 sowie mit der Hochvoltbatterie 31 mit integriertem Schütz 32 verbunden ist.
Die Umrichtereinheit (converter unit) 30, die über entsprechende Signalleitungen 40 mit den beiden elektrischen Maschi- nen 23,25 verbunden ist, umfasst insbesondere eine Entladeeinheit (discharge unit) 41, einen oder mehrere Wandler (In- verter) 42 und im allgemeinen einen Stromrichter (converter)
43, insbesondere einen DCDC-Stromrichter .
Das Fahrzeug- oder Bordnetzsteuerteil 39 umfasst eine übergeordnete Fahrzeugsteuerung oder -regelung (vehicle control)
44, der eine Motorsteuerung (motor contol unit) 45, ein Energiemanagement (energy management System) 46 und eine Antriebssteuerung bzw. -regelung drive control unit) 47 unter- lagert sind.
Mit den elektrischen Maschinen 23,25 sind die elektrischen bzw. elektronischen Komponenten über Hochvoltanschlüsse verbunden, die als Steckkontakte 1 ausgeführt sind. So ist die erste elektrische Maschine 23 über eine Hochvolt- oder Hochvoltleitung 28 mit einer Umrichtereinheit 30 elektrisch verbunden. Hierzu sind ein maschinenseitiger Steckkontakt 1' und ein umrichterseitiger Steckkontakt 1 vorgesehen. Analog ist die zweite elektrische Maschinen 25 über eine Hochvoltleitung 28 mit der Umrichtereinheit 30 elektrisch verbunden, wozu wiederum ein maschinenseitiger Steckkontakt 1' und ein umrichterseitiger Steckkontakt 1 vorgesehen sind. Weitere kom- ponentenseitige Steckkontakte 1 sind zum Anschluss bzw. zur elektrischen Verbindung insbesondere der Komponenten 31,32 (Hochvoltbatterie bzw. Schütz), 33 (Klimaanlage) und 34 (Heizung) vorgesehen.
Die schematische Darstellung der Figuren 2 und 3 veranschaulichen einen solchen elektrischen Steckkontakt 1, der eine Kontaktierung einer insbesondere betriebsbedingt thermisch belasteten elektrischen Komponente oder einer elektrischen Baugruppe mittels einer Steckverbindung ermöglicht. Von der teilweise dargestellten elektrischen Komponente 30 bis 34 des elektrischen Antriebssystems 20, für die in den Figuren 2 und 3 repräsentativ die Umrichtereinheit 30 bezeichnet ist, ist ein nachfolgend als Gehäuseabschnitt bezeichneter Ausschnitt eines Komponenten- oder Baugruppengehäuses 2 erkennbar, das luft- oder fluidgekühlt ist und hierzu beispielsweise eine Anzahl von Fluidkanälen 3 aufweist.
In den Gehäuseabschnitt 2 ist eine Verbindungsleitung 4 geführt, was im gezeigten Ausführungsbeispiel durch einen Durchbruch 5 geeigneter Größe realisiert ist. Die Umrichtereinheit 30 kann mehrere elektrische Anschlüsse 6 aufweisen, von denen lediglich eine einzelne Leitung sichtbar ist. Die mit dem jeweiligen komponenten- oder umrichterseitiger An- schluss 6 verbundene und elektrisch kontaktierte Verbindungs- leitung 4 mündet in einen Hohlraum 7, der durch ein vorzugsweise abgeschirmtes Steck- oder Steckergehäuse 8 gebildet ist .
Das Steckgehäuse 8 umgibt die elektrische Verbindungsleitung 4 zwischen dem umrichterseitigen Anschluss 6 und einem Anschlusselement 9. Die Verbindung zwischen dem Anschluss 6 und der Verbindungsleitung 4 ist als Schraubverbindung ausgeführt, wobei auch andere Verbindungsarten denkbar sind. Bei dem Steckkontakt 1 gemäß der Ausführungsform nach FIG 2 ist die Schraubverbindung vor der Gehäusemontage des Steckgehäuses 8 von außen über den Durchbruch 5 zugänglich. Das Anschlusselement 9 ist durch eine Steckbuchse 10 mit einer Kontaktfahne oder einem Leiterkontakt 11 gebildet. Dieser ist in Form eines Rund- oder Flachleiterkontaktes ausgeführt und kann Teil der Verbindungsleitung 4 oder mit dieser elekt- risch leitend verbunden sein. Die Kontaktfahne bzw. der Leiterkontakt 11 ist in der Steckbuchse 10 berührsicher (fingersicher) angeordnet.
Die Verbindungsleitung 4 ist ebenfalls als elektrischer Flachleiter ausgeführt, der einerseits über den Leiter- oder Anschlusskontakt 11 der Steckbuchse 10 nach außen geführt und andererseits weitgehend über seine gesamte, nachfolgend als Leitungsabschnitt 12 bezeichnete Länge innerhalb des Steckgehäuses 8 angeordnet ist. Dort liegt der Leitungsabschnitt 12 der Verbindungsleitung 4 mit einer Flachseite auf einem An- bindungselement 13 auf. Dieses kann wiederum flächig auf der dem Steckergehäuse 8 - und somit dem hiervon umschlossenen Hohlraum 7 - zugewandten Außenseite des umrichterseitigen Gehäuses 2 anliegen oder dort aufgebracht sein.
Das Anbindungselement 13 ist insbesondere eine hoch thermisch leitfähige und elektrisch isolierende Silikonpolymer-Folie, die innerhalb des Steckgehäuses 8 des Steckkontaktes 1 zwischen die Verbindungsleitung 4 bzw. des entsprechenden Lei- tungsabschnitts 12 und den maschinenseitigen Gehäuseabschnitt 2 eingespannt ist. Ein solches Anbindungselement (Gap Päd) 13 ist verformbar und gleicht somit auftretende Toleranzen, Höhenunterschiede und Spalte aus. Es schmiegt sich optimal an die Oberfläche der Verbindungsleitung 4 bzw. des umrichter- seitigen Gehäuseabschnitts 2 an. Das Anbindungselement 13 kann prinzipiell auch als elektrisch isolierende Wärmeleitpaste, insbesondere flexible bzw. verformbare, nicht-leitende Wärmeleitscheibe oder als Ummantelung, Umspritzung oder Umhüllung der Verbindungsleitung 4 realisiert sein.
In den zwischen dem Steckgehäuse 8 und dem umrichterseitigen Gehäuseabschnitt 2 gebildeten Hohlraum 7 des Steckkontaktes 1 ist ein Andruckelement 14 eingebracht. Mittels des Andruck- elements 14 erfolgt eine kontrollierte Andrückung der Verbindungsleitung 4 bzw. dessen Leitungsabschnitt 12 in das nachgiebige Material des mechanisch verformbaren Anbindungsele- ments 13. Die Verbindungsleitung 4 bzw. dessen Leitungsab- schnitt 12 wird in das Anbindungselement 13 hineingedrückt und kann in dieses somit praktisch vollständig eintauchen.
Hierdurch ist eine besonders gute Wärmeübertragung zwischen der Verbindungsleitung 4 und dem betriebsbedingt gekühlten Gehäuseabschnitt 2 gewährleistet und somit eine zuverlässige Wärmesenke in das Steckgehäuse 8 bzw. in den Steckkontakt 1 eingebracht. Auf diese Weise wird das nach außen geführte Anschlusselement 9 und insbesondere der Leiterkontakt 11 des Steckkontaktes 1 weitgehend von der thermischen Belastung ab- geschirmt. Im Falle einer teilweisen Umspritzung der Verbindungsleitung 4 bzw. dessen Leitungsabschnitt 12 können das Anbindungselement 13 und das Andruckelement 14 auch einteilig oder einstückig und somit als Bestandteil eines kombinierten Anbindungs- und Andruckelementes ausgeführt sein.
Bei der Ausführungsform nach FIG 3 sind das thermische Anbindungselement und das Andruckelement praktisch integraler Bestandteil des Steckgehäuses 8. Hierzu ist die Verbindungsleitung 4 zwischen dem umrichterseitigen Anschluss 6 und dem An- Schlusselement 9 über den etwa parallel zum gekühlten Gehäuseabschnitt 2 der elektrischen Komponente - hier der Umrichtereinheit 30 - verlaufenden Leitungsabschnitt 12 vollständig vom Steckgehäuse 8 selbst ummantelt, wozu dessen Gehäusematerial geeigneterweise wiederum hoch thermisch leitfähig und elektrisch isolierend ist.
Bei dem Steckkontakt 1 gemäß der Ausführungsform nach FIG 3 ist die elektrische Verbindungsleitung 4 bzw. deren Leitungsabschnitt 12 geeigneterweise in das Steckgehäuse 8 einge- spritzt. Die Schraubverbindung zwischen dem Anschluss 6 und der Verbindungsleitung 4 erfolgt bei dieser Ausführungsform im Anschluss an die Gehäusemontage des Steckkontaktgehäuses Es wird mittels der Wärmesenke ermöglicht, in mechanischer und in elektrischer Hinsicht geeignete Steckkontakte 1 bei gleichzeitig vergleichsweise geringen oder kleinen Kontakt- flächen sowie reduziertem Leiterquerschnitt auch für den besonderen Anwendungsfall mit hoher Nachbar- oder Umgebungstemperatur (thermische Belastung) einzusetzen. Innerhalb des Steckkontaktes 1 lässt sich die erhöhte Temperatur so weit absenken und somit der Wärmeeintrag in den Steckkontakt 1 entsprechend reduzieren oder vermeiden, dass die Steckkontakte 1 nicht mehr einer unzulässig hohen Temperatur ausgesetzt sind.
Vorzugsweise wird die Wärmesenke daher an einem Gehäuseab- schnitt 2 gebildet, der aufgrund der hohen Temperaturen der elektrischen Komponente ohnehin gekühlt werden muss. So ist es insbesondere bei Hybridfahrzeugen üblich und/oder erforderlich, die elektrischen Antriebsaggregate und Leistungskomponenten oder -Stellglieder 30 zu kühlen, insbesondere mit- tels gekühlter Gehäusebereiche. Zudem wird im Steckkontakt 1 bzw. im Steckverbindungssystem mit einem solchen Steckkontakt 1 und dem zugehörigen Steckgegenkontakt (nicht dargestellt) entstehende Wärme infolge der erfindungsgemäß geschaffenen Wärmesenke ebenfalls - zumindest teilweise - abgeführt.
Aufgrund der infolge der Kühlung bzw. Schaffung einer Wärmesenke erhöhten Stromtragfähigkeit des Steckkontaktes 1 kann dieser zu dem gewünschten Zweck des Hochvolt- oder Hochstromanschlusses bei vergleichsweise geringem Kontaktquerschnitt eingesetzt werden.

Claims

Patentansprüche
1. Elektrischer Steckkontakt (1) einer Komponente (30) eines elektrischen Antriebssystems (20) eines Kraftfahrzeugs, mit einem Steckgehäuse (8) mit einem von außen kontaktierbaren Anschlusselement (9,11), das in elektrisch leitender Verbindung mit der elektrischen Komponente (30) steht, wobei das Steckgehäuse (8) eine elektrische Verbindungsleitung (4) zwischen dem Anschlusselement (9,11) und der elektrischen Kompo- nente (30) unter Ausbildung einer Wärmesenke zumindest teilweise umgibt.
2. Elektrischer Steckkontakt (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Steckgehäuse (8) mit einem Gehäuseabschnitt (2) der elektrischen Komponente (30) des Antriebssystems (20) verbunden ist.
3. Elektrischer Steckkontakt (1) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Leitungsabschnitt (12) der elektrischen Verbindungsleitung (4) an dem Gehäuseabschnitt (2) thermisch angekoppelt ist.
4. Elektrischer Steckkontakt (1) nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der Verbindungsleitung (4) und dem Gehäuseabschnitt (2) ein thermisch leitfähiges und elektrisch isolierendes Anbindungselement (13) angeordnet ist .
5. Elektrischer Steckkontakt (1) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest der Leitungsabschnitt
(12) der Verbindungsleitung (4) mittels eines Andruckelementes (14) gegen das Anbindungselement (13) gepresst ist.
6. Elektrischer Steckkontakt (1) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Anbindungselement (13) verformbar ist, und dass der Leitungsabschnitt (12) der Verbindungsleitung (4) unter Verformung des Anbindungselementes
(13) in diesem einliegt.
7. Elektrischer Steckkontakt (1) nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindungsleitung (4) zumindest über einen Teil deren Leitungslänge vom Steckgehäuse (8) ummantelt ist.
8. Elektrischer Steckkontakt (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Anschlusselement
(10,12) durch einen Leiterkontakt (12), insbesondere durch einen Flachleiter- oder Rundkontakt, gebildet ist.
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