WO2015078459A2 - Leistungselektronikmodul und hybridmodul mit einem e-motorstromanschluss - Google Patents

Leistungselektronikmodul und hybridmodul mit einem e-motorstromanschluss Download PDF

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WO2015078459A2
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Andreas Trinkenschuh
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Schaeffler Technologies AG & Co. KG
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    • H02K2203/03—Machines characterised by the wiring boards, i.e. printed circuit boards or similar structures for connecting the winding terminations

Definitions

  • the invention relates to a power electronics module and a hybrid module for hybrid
  • Powered machines in particular for hybrid vehicles, which have a combination of an electric motor and an internal combustion engine.
  • the inventors have set themselves the task of further improving the present state of the art. In particular, costs and / or assembly costs should be reduced and / or reliability increased.
  • a power electronics module for operating a hybrid module for a hybrid drive unit, wherein the hybrid module has an electric motor, by means of which a drive torque of the hybrid drive unit can be generated, wherein the power electronics module has a power electronics module side electric motor power connection, which one to the power electronics module connected, power electronics module-side contact device for direct connection to an existing on the hybrid module hybrid module side contact means of a hybrid module side electric motor power connector has.
  • the object is further achieved, in particular, by a hybrid module for a hybrid drive unit, wherein the hybrid module has an electric motor, by means of which a drive torque of the hybrid drive unit can be generated, and wherein the hybrid module has a hybrid module-side electric motor connection which connects a hybrid module side connected to the hybrid module Contact device for direct connection to an existing power electronics module power electronic module side contact device of a power electronics module side electric motor power connector has.
  • the object is further achieved in particular by a method for mounting or
  • Assembly of a hybrid module for a hybrid drive unit wherein the hybrid module comprises an electric motor, by means of which a drive torque of the hybrid drive unit can be generated, wherein connected to a power electronics module, power electronics module side contact means of a power electronics module side electric motor connection directly to a present on the hybrid module hybrid module side contact device of a hybridmo - Dul professionen E-motor power connection is connected.
  • a hybrid module is preferably a coupling module which contains as electric drive unit an electric motor (electric motor) and preferably a clutch, preferably a separating clutch, particularly preferably with an additional damper system. It is or is preferably axially between an internal combustion engine and the output side, e.g. Wheels, preferably arranged with a hybrid module and the output side intermediate transmission.
  • the hybrid module is preferably a motor vehicle hybrid module.
  • the hybrid module preferably has a hybrid module housing.
  • a hybrid module housing is preferably a casing which at least partially surrounds the electric drive unit and / or at least partially surrounds the coupling of the hybrid module. Particularly preferably, the hybrid module housing surrounds the electric drive unit and / or the coupling sealingly against a fluid, e.g.
  • Cooling fluid One or more cooling fluid passages are preferably present in the hybrid module housing in which fluid flows, preferably circulates.
  • the hybrid module preferably has an electric motor power connection and / or an electrical signal and / or coupling actuator connection and / or a coolant connection, wherein at least one, preferably two, particularly preferably all of these connections are directly connected to a corresponding power electronics module-side connection ,
  • the electric motor power connection preferably also the electrical signal and / or clutch actuator port, particularly preferably also the coolant connection with a corresponding power electronics module side connection directly connected.
  • An e-motor power connection is preferably a connection which conducts current for the operation of the electric drive motor (e-motor) of the hybrid module, for example to the stator and / or rotor of the e-motor.
  • the E-motor connection is preferably a high-performance interface.
  • The- It is preferred to transmit electrical power with a peak power, preferably continuous power, of at least 10 W, preferably at least 100 W, particularly preferably at least 1000 W or more.
  • it is an e-motor power connector.
  • the power for operating the electric motor is preferably transmitted via the high-performance interface, with a high-performance interface being preferred for peak voltages, preferably alternating voltages, of at least 48 V, particularly preferably at least 100 V, particularly preferably at least 350 V or more, in each case at currents up to 400 A, is designed.
  • An electrical signal and / or clutch actuator connection is preferably a connection which has at least one signal line (eg for control and / or measuring signals, such as rotor position sensor signal, rotor speed sensor signal, temperature sensor signal, position sensor signal of the clutch actuator, control signal for the clutch actuator) and / or at least one power supply for the clutch actuator conducts.
  • This connection is preferably a low-power interface. This is preferably set up to transmit control signals and / or electrical power with a peak power, preferably continuous power, up to 100 W, preferably up to 10 W, particularly preferably up to 5 W. Control signals and / or sensor signals for the clutch or the electric motor and / or supply power for the actuating device of the clutch of the hybrid module are preferably transmitted via the low-power interface.
  • a hybrid drive unit is preferably a combined drive unit with two
  • various drive units e.g. an internal combustion engine and an electric motor.
  • a power electronics module is preferably a composite of various components which control or regulate a current to the electric motor of the hybrid module, preferably including required peripheral components such as cooling elements or power supplies.
  • the power electronics module contains power electronics or one or more power electronics components, which are aligned to control or regulate a current. These are particularly preferably one or more power switches, eg power transistors.
  • the power electronics particularly preferably have more than two, particularly preferably three, separate phases or current paths with at least one respective power electronic component.
  • the power electronics are preferably designed to control or regulate a power with a peak power, preferably continuous power, of at least 10 W, preferably at least 100 W, particularly preferably at least 1000 W, per phase.
  • the power electronics module is preferably arranged on a component of the hybrid module, for example on the hybrid module housing, preferably on a module located in the hybrid module housing Component of the hybrid module, eg a stator plate.
  • the power electronics module is preferably preassembled on the component of the hybrid module before the hybrid module is mounted in the hybrid drive unit, for example before the hybrid module is mounted in the engine area of a motor vehicle.
  • the power electronics module additionally has control electronics and / or
  • Sensor electronics for the hybrid module e.g. a controller (e.g., ACU - actuator control unit) for the clutch actuator, e.g. electrical central release.
  • the power electronics module preferably has an electrical signal and / or clutch actuator connection and / or a coolant connection, which are each directly connected to a corresponding hybrid module-side connection.
  • the hybrid module is operable by means of the power electronics module, preferably by the power electronics module conducting power into the hybrid module, e.g. to a stator winding of the electric motor.
  • Hybrid module side preferably means that the so-called component is in relation to the interface between the hybrid module and power electronics module on the side of the hybrid module and that it is assigned to the hybrid module.
  • Power electronics module side preferably means that the so-called component is located in relation to the interface between the hybrid module and power electronics module on the side of the power electronics module and that it is insofar associated with the power electronics module.
  • a contact device is preferably a device which, in interaction with another contact device, forms galvanic contact by direct connection to the other contact device, ie preferably without interposed cable between the contact devices.
  • a contact device is preferably designed as a plug-in device.
  • a plug-in device preferably forms a plug connection.
  • a plug-in device preferably has at least one plug-in element and / or at least one socket element.
  • the respective contact device is wirelessly connected to the power electronics module or the hybrid module.
  • the contact device preferably has at least one current conducting element.
  • the power electronics housing has a cutout for the power electronics module-side and / or the hybrid module-side power conducting element.
  • the hybrid module housing preferably has a recess for the power electronics module-side and / or the hybrid module-side power conducting element.
  • For direct connection means preferably that touch the connected terminals or parts (eg contact devices) of the connected terminals, preferably with an intermediate bearing seal member, more preferably exclusively with an intermediate mounted sealing element or entirely without intermediate component / element.
  • a “respective” unit is mentioned in the context of a module (e.g., hybrid module), reference will be made to the unit of the corresponding other module (e.g., power electronics module).
  • the power electronics module-side contact device preferably directly, more preferably wireless, attached to the power electronics module.
  • the hybrid module-side contact device preferably directly, particularly preferably wireless, attached to the hybrid module.
  • the power electronics module-side contact device is attached to the power electronics module and / or the hybrid module-side contact device is attached to the hybrid module - preferably directly, more preferably wirelessly - before the contact devices are connected to each other.
  • the contact device is preferably screwed to the respective module and / or glued or integrally formed with the housing of the respective module.
  • the respective contact device is e.g. rigid or at least elastically a component, e.g. Housing, attached to the respective module.
  • the power electronics module can be arranged on a component of the hybrid module and by placing the power electronics module on the component, the power electronics module-side contact device is in contact, preferably engagement, with the hybrid module-side contact device can be brought.
  • the power electronics module can be arranged on a component of the hybrid module, and the power electronics module-side contact device can be brought into contact with the hybrid module-side contact device by arranging the power electronics module on the component.
  • the arrangement of the power nikmoduls to the component, the power electronics module side contact device in contact, preferably brought engagement with the hybrid module side contact device.
  • the stability of the connection between the hybrid module and the power electronics module by the mutual engagement e.g. in training the contact device as a plug-in device increases.
  • the power electronics module is arranged on the hybrid module, so that there is a mutual engagement of the contact devices.
  • a component of the hybrid module to which the power electronics module is or will be located is e.g. the hybrid module housing, preferably a component of the hybrid module located in the hybrid module housing, e.g. a stator plate.
  • the power electronics module-side contact device has at least one power electronics module-side power conducting element, which is attached directly to the power electronics module, which is galvanically coupled to a power electronic element of the power electronics module and which is directly contactable to a current-conducting element hybridmodul crampes.
  • the hybrid module-side contact device has at least one hybrid module-side Stromleitelement which is attached directly to the hybrid module and which is galvanically coupled to a stator winding of the hybrid module and which can be contacted directly to a dresselektronikmodul mades Stromleitelement.
  • a current-conducting element on the hybrid module side is contacted directly with a power-conducting module-side current-conducting element.
  • a Stromleitelement is preferably a current lance or busbar.
  • it has an opening for receiving a fastening means, in particular screw.
  • a fastening means in particular screw.
  • it is a, preferably angled, sheet metal (especially copper), a pin (eg hollow pin or solid pin) or a sleeve which receives a pin conductive.
  • a current-conducting element is elastic at least in one region, such that it exerts pressure on the other current-conducting element, for example, solely by virtue of its elastic intrinsic deformation when engaging in the other current-conducting element.
  • a plurality of hybrid module-side Stromleitieri are electrically coupled via a Verschaltungsring to the stator windings.
  • the hybrid module-side Stromleitelement is at least partially sealed and / or plastic encapsulated.
  • the power electronics module-side Stromleitele- ment screwed to a circuit board of the power electronics module and / or soldered.
  • a Stromleitelement is preferably designed to direct the required for the generation of the drive torque electric motor current.
  • the stator of the hybrid module preferably has the hybrid module-side contact device, preferably with three current-conducting elements, which, particularly preferably connected by means of connecting rings, are connected to the coils of the stator.
  • the power electronics module also has three current-conducting elements as a counter-interface, preferably coming from radially from below from the power electronics module.
  • a plug connection preferably a screw connection. At higher currents / powers a screw connection is preferred, as this ensures an even better contact.
  • the power electronics module-side power conducting element and the hybrid module-side power conducting element can be pressed against one another by means of a fastening means.
  • the power electronics module-side current-carrying element and the hybrid module-side current conducting element can be pressed against one another by means of a fastening means.
  • the two current-conducting elements are pressed against each other.
  • a fastening means is preferably a means which exerts a pressure on one or both of the Stromleitiata. It is, for example, a screw, which is simultaneously feasible through an opening in both Stromleitmaschinen and by means of a nut or a thread (eg M8) in which the screw rotates, a double-sided pressure on the Stromleitmaschine is exercised. Or it is for example a spring or an elastic element of a snap mechanism or latching mechanism or a bolt, preferably with a regional conical outer contour. Particularly preferably, the fastening element causes a molding conclusion between itself and the respective module and / or the Stromleitmaschinen.
  • a pressure which causes the fastening element on the Stromleitiata a pressure in the axial direction (with respect to the axis of the rotor of the electric motor), particularly preferably in a direction perpendicular to the axial direction (eg, a radial direction).
  • the contact device preferably has one or more threads, preferably one thread per electric motor phase, for screwing in a screw guided through an opening of a current-conducting element.
  • the screwed screw is arranged radially with respect to the rotor of the electric motor or perpendicular to an axial direction.
  • this has a
  • the hybrid module housing has a sealing opening sealable by means of a sealing cover, via which the fastening means with a tool for the application of the fastening means can be reached.
  • the fastening means is applied through a mounting opening in the housing of the hybrid or power electronics module by means of a tool and the mounting opening is then sealed by means of a sealing cover.
  • power electronics is preferably arranged.
  • the power electronics housing is set up to completely enclose the power electronics.
  • a sealing cap is e.g. a cap.
  • the sealing cover preferably has a sealing element, e.g. a rubber coating or a plugged sealing ring.
  • the attachment or activation of the fastening means is preferably understood. For example, this is the screwing of a screw by means of a screwing tool or the biasing of a spring or pressing a snap or locking mechanism.
  • the power electronics module-side power conducting element and / or the current-conducting element on the hybrid module extends through an opening formed by a sealing contact, wherein the sealing contact represents a sealing of the power electronics module with respect to an outside space surrounding the hybrid module and / or with respect to an interior of the hybrid module.
  • the power electronics module-side Stromleitelement and / or the hybrid module-side Stromleitelement extends through an opening formed by a sealing contact, wherein the sealing contact is a sealing of the power electronics module relative to an outer space surrounding the hybrid module and / or with respect to an interior of the hybrid module.
  • at least one Stromleitelement is passed through an opening formed by a sealing contact.
  • a sealing contact preferably a sealing surface
  • the sealing contact is made with an intermediate sealing element, e.g. a sealing ring / bead or a sealing sleeve with one or more sealing surfaces.
  • An opening formed by a sealing contact is e.g. the area within a sealing contact.
  • the opening formed by the sealing contact overlaps with a housing opening of the respective module.
  • the hybrid module housing has a wall region for arranging the power electronics housing.
  • the wall region preferably has a cutout into which the power electronics module-side power conducting element, preferably several, more preferably three power electronics module-side power conducting elements can be inserted and contacted to the hybrid module-side power conducting element, preferably several, more preferably three hybrid module-side power conducting elements.
  • a sealing sleeve is preferably used, which has at least one, preferably several, more preferably two circumferential sealing elements on its outer side.
  • the sealing sleeve preferably has an inner opening, preferably a longitudinal gap, into which at least one, preferably a plurality of, preferably three, power electronics module-side current-conducting elements can be carried out.
  • a first circumferential sealing element seals the sleeve against the wall region, particularly preferably a further circumferential sealing element seals the sleeve against a hybrid module-side electric motor power connection which is preferably integrated in a stator jacket.
  • the sealing sleeve is preferably fastened to the wall region, preferably by means of screws.
  • the wall region forms a termination of the power electronics housing.
  • the power electronics housing preferably has an opening, the opening edge of which is arranged and preferably fastened to the wall area, preferably with a sealing element inserted therebetween, preferably the opening.
  • the sealing contact is produced by means of a sealing element which can be prestressed or prestressed by means of a latching mechanism and / or by means of a securing means and / or by means of a screwing against a wall of the hybrid module housing or a power electronics housing.
  • the sealing contact is produced by means of a sealing element which can be prestressed or prestressed by means of a latching mechanism and / or by means of a securing means and / or by means of a screwing against a wall of the hybrid module housing or a power electronics housing is.
  • a sealing contact is produced by a sealing element is biased by means of a latching mechanism and / or by means of a securing means and / or by means of a screw against a wall of the hybrid module housing or a power electronics housing.
  • a sealing element is e.g. a sealing ring / bead or a sealing sleeve with one or more sealing surfaces. It is e.g. made of plastic or rubber. It is particularly preferably elastic at least in certain areas. It has e.g.
  • securing means eg tension spring or safety hooks / rings / -splints
  • securing means eg tension spring or safety hooks / rings / -splints
  • the power electronics module-side power conducting element is an electrically conductive metal sheet or an electrically conductive, rigid pin.
  • the hybrid module-side Stromleitelement is an electrically conductive sheet or an electrically conductive, rigid pin.
  • the sheet is at least partially elastic.
  • this is arranged on a component of the hybrid module, preferably a hybrid module according to the invention.
  • a power electronics module preferably a power electronics module according to the invention, is arranged on a component of the hybrid module.
  • a power electronics module and a hybrid module are arranged against each other, wherein at least one of the modules is a module according to the invention.
  • FIG. 1 is a schematic diagram of a hybrid module according to the invention and a power electronics module according to the invention, each with an electric motor power connection and associated contact devices,
  • FIG. 2 is a schematic diagram of a hybrid module according to the invention and a power electronics module according to the invention, based on FIG. 1, with respective current-conducting elements which are contacted to one another according to a first variant,
  • Fig. 3 is a perspective view of such a stator, which could be used according to the principle shown in Fig. 2.
  • FIG. 4 is a sectional view of a hybrid module according to the invention and a power electronics module according to the invention, based on FIG. 2, prior to mutual assembly, FIG.
  • FIG. 5 is a sectional view of a hybrid module according to the invention and a power electronics module according to the invention, based on FIG. 4 after the connection of the contact devices and before the application of the fastening means,
  • FIG. 6 is a detail view of a detail from FIG. 5, wherein, in contrast to FIG. 5, a variant with flat gaskets is shown, FIG.
  • FIG. 7 is a schematic diagram of a hybrid module according to the invention and a
  • FIG. 8 is a perspective view of a stator of FIG. 7,
  • FIG. 7 is a sectional view of a hybrid module according to the invention and a power electronics module according to the invention, based on FIG. 7 according to FIG connecting the contact means and after applying the fastener,
  • Fig. 12 is a detail view of the seal on the example of the shown in Fig. 7 to 1 1
  • sealing elements wherein the sealing elements are biased by means of screwing against walls of the hybrid module housing
  • Fig. 13 is a detail view similar to FIG. 12, wherein a sealing element by means of a
  • Locking mechanism is biased against a wall of the hybrid module housing
  • FIG. 14 is a plan view of the lower seal member of FIG. 13 without showing the
  • Fig. 15 is a detail view similar to FIG. 12, wherein a sealing element by means of a
  • Tension spring is biased against a wall of the hybrid module housing
  • FIG. 16 variants of the securing means according to FIG. 15 with and without assembly / disassembly tubes, FIG.
  • FIG. 17 shows a plan view of the hybrid module-side contact device with sealing elements according to FIG. 15 and a securing element according to the third version in FIG. 16, FIG.
  • FIG. 18 is a plan view of the sealing elements of FIG. 17 without showing the
  • FIG. 19 is a perspective view of a hybrid module according to the invention before
  • FIG. 20 shows a perspective view of a power electronics module according to the invention, preferably for the hybrid module according to FIG. 19.
  • FIG. 1 shows a schematic diagram of a hybrid module 10 according to the invention and a power electronics module 20 according to the invention, each having an electric motor power connection 1 10 or 210 and associated contact devices 1 1 1 and 21 1 for an electric motor 17.
  • the contact devices 21 1 and 1 1 1 are mutually contactable.
  • at least one, preferably two of the contact means 1 1 1, 21 1 are attached to the associated module, e.g. rigidly or at least elastically attached to the respective housing or integrally formed with the respective housing.
  • the contact between the contact devices 121, 221 is located on the side of the hybrid module. Dashed lines show a variant in which this contact is located on the side of the power electronics module 22.
  • the contact devices 1 1 1 and 21 1 contacted each other, preferably by the power electronics module 20 arranged on the hybrid module 10, for example, is fixed.
  • a safe, electrically reliable and easy to install contact for the electric motor current between the power electronics module 20 and the hybrid module 10 is achieved, the high-voltage and / or high-current wiring is reduced to a minimum or completely (eg when attached to the modules contact devices ) can be abolished.
  • FIG. 2 shows a schematic representation of a hybrid module 10 according to the invention and a power electronics module 20 according to the invention, based on FIG. 1, with respective current-conducting elements 1 12 and 212, which are contacted to one another according to a first variant.
  • the hybrid module-side e-motor power connector 1 10 is at least partially integrated in the stator 17.2.
  • the hybrid module housing 12.1 has a recess 16 or housing opening for the via.
  • the hybrid module-side current conducting element 12 and the power electronics module-side current conducting element 212, here designed as current lugs, have a common contact surface which is tangent to the rotor axis of the E-motor, i. preferably in a tangential space.
  • the power electronics module 10 has a power electronics housing 22, which is optionally sealed to the hybrid module housing 12.1 by means of one or more, preferably circumferential, sealing elements 30.
  • the hybrid module has a cooling channel 18 between the stator 17.2 and a wall of the hybrid module housing 12.1.
  • the hybrid module-side Stromleitelement 212 extends through an opening of the hybrid module housing 12.1, here the recess 16.
  • it also extends through an opening formed by a sealing contact.
  • the sealing contact is between sealing elements 30 and the hybrid module housing 12.1.
  • the sealing elements 30 are sealing lips of a sealing sleeve 30.1.
  • the power-electronics housing 22 optionally has a sealing cover 32 with one or more sealing elements 30, which is removable for mounting the power electronics module 20 to the hybrid module 10 and a Mounting opening 22.1 covers, which is the examelektronikmodulsei- term Stromleitelement 212 opposite, preferably (radially) opposite to below.
  • the sealing cover 32 is preferably placed on the power electronics housing 22.
  • the sealing sleeve 30.1 as Abde- Sealing including 30 pre-assembled to the hybrid module housing 12.1 before the power electronics module 20 is flanged to the hybrid module 10.
  • the sealing elements 30 on the sealing sleeve 30.1 seal on the one hand against the hybrid module housing wall and on the other hand against the contact unit 1 10 of the stator 17.2.
  • Fig. 3 shows a perspective view of such a stator 17.2, which could be used according to the principle shown in Fig. 2. It has an e-motor power connection 1 10 with a contact device 1 1 1.
  • the contact device 1 1 1 is integrated into the Statorummantelung and has two, preferably three or more Stromleitium 1 12, each having a radially outwardly directed or lying in a tangent space contact surface to which a elektronikmodul turnedes Stromleitelement 212 is contacted.
  • the Stromleitieri 1 12 are galvanically coupled to the coils of the stator 17.2, preferably by means of Verschaltungsringen.
  • the Stromleitium 1 12, 212 here each have an opening 1 12.1 and 212.1, by means of which the Stromleitium 1 12, 212 are fastened to each other.
  • the hybrid module-side electric motor power connection 210 has a hole, preferably a blind hole 12.2, in which a thread is preferably introduced. Alternatively or additionally, a thread in the opening 1 12.1 is present.
  • the blind hole 1 12.2 overlaps with the opening 1 12.1.
  • the Stromleitmaschine 1 12, 212 are angled sheets.
  • the hybrid module-side Stromleitelement 1 12 may alternatively represent a blind hole enclosing the sleeve 1 12.2 or be formed by the blind hole 1 12.2 surrounding material.
  • the power electronics module-side Stromleitelement 212 is attached to a circuit board 26 and galvanically connected to the power electronics 21, which preferably also has a cooling device 27 connected.
  • a further board 26 is provided, is arranged on the control and / or measuring electronics 28.
  • the power electronics housing 22 has a mounting opening 22.1 on the underside.
  • FIG. 5 shows a sectional view of a hybrid module 10 according to the invention and a power electronics module according to the invention according to FIG. 4 after the contact devices 1 10, 210 have been connected to one another and before the attachment means 31 is used.
  • the components of FIG. 4 are identical here. The reference numerals are not repeated for clarity.
  • a screw is performed as a fastener 31 through the mounting hole 22.1 in the openings 1 12.1 and 212.1 and tightened by a tool, so that the screw is taken at the end for the most part in the blind hole 1 12.2 and the Stromleitmaschine 1 12 and 212 their contact surfaces together - resst.
  • the mounting opening 22.1 is closed by means of a sealing cover 32 with a sealing elements 30.
  • FIG. 6 shows a detailed representation of a detail from FIG. 5, wherein, in contrast to FIG. 5, a variant with flat gaskets is shown as sealing elements 30.
  • the flat gaskets are mounted on a sealing sleeve 30.1, alternatively, they may also be integrally formed with the sealing sleeve 30.1.
  • the alternative already mentioned with reference to FIG. 4 is shown, in which the hybrid module-side current-conducting element 12 is formed by the material surrounding the blind hole 12.2.
  • the galvanic contact is particularly advantageous over a large area over the fastener used (such as screw or bolt).
  • FIG. 7 shows a schematic representation of a hybrid module 10 according to the invention and a power electronics module 20 according to the invention, based on FIG. 1, with respective current-conducting elements 1 12 and 212, which are contacted to one another according to a second variant.
  • the contact surface between the Stromleitimplantationn 1 12 and 212 is in a plane with the mounting direction of the power electronics module 20 to the hybrid module 10, here approximately in a plane perpendicular to the axial direction (with respect to the rotor axis of the electric motor).
  • the power electronics module-side current-conducting element 212 is plugged into a gap which is present next to the hybrid-module-side current-conducting element 12. Shown here is a straight gap (not tapered).
  • Both Stromleitieri 1 12 and 212 each have openings and are pressed together by means of a screw as a fastening means 31 in the axial direction.
  • a sealing cover 32 closes the mounting opening 12.2.
  • a conical (tapering) gap is present and an axial pressure of the Stromleitide 1 12, 212 against each other already created by an insertion of the power electronics module side Stromleitelements 212 in the gap.
  • the other components are already described in connection with FIG. been written.
  • the gap is conical (with or without fastening by fastening means), so that it forms an insertion bevel.
  • the screwing of the Stromleit implant 1 12, 212 axially, preferably axially from behind. This is more advantageous in terms of dirt entry into the power electronics module when screwing, because only the current lugs 212 (and no other parts) of the power electronics module 20 are open. These are introduced into the hybrid module-contact unit 11.
  • the optional insertion bevel facilitates the process and preferably already provides for a mutual pressure of the Stromleitide 1 12, 212. After screwing the Stromleitiata 1 12, 212, the contact by means of the sealing cover 32 including sealing elements 30 is closed.
  • FIG. 8 shows a perspective view of a stator 17. 2 from FIG. 7 similar to FIG. 3, and FIG. 9 shows a detailed view of the hybrid module-side contact device of the stator 17. 2 from FIG. 8.
  • this stator has current-conducting elements 12 which have contact surfaces which are perpendicular to the axial direction.
  • the contact device 1 10 has in a casing on a mounting opening 12.2, in which via an axial direction coming fastening means 31 can be introduced. Furthermore, it has recesses 16 in the casing, into which the power electronics module-side current-conducting elements 212 can be introduced via a direction perpendicular to the axial direction (for example in the radial direction). Furthermore, it has optional holes 12.3 for fastening a sealing element 30 or a sealing sleeve 30.1. There are three Stromleitmaschine 1 12 available.
  • FIG. 10 shows a detailed representation of the contacting of the current-conducting elements according to FIGS. 7-10.
  • a void or gap next to the hybrid module-side Stromleitelement 1 12 for the power electronics-side Stromleitelement 212 via the recess 16 can be achieved.
  • 11 shows a sectional illustration of a hybrid module 10 according to the invention and a power electronic module 20 according to the invention according to FIG. 7 after the contact devices 11 1, 21 1 have been connected to one another and after the attachment means 31 has been applied.
  • the same components are shown as well as in Fig. 7 and partly Fig. 4.
  • the Stromleitmaschine 1 12 and 212 openings 1 12.1 and 212.1 these are shown in dashed lines and not provided with a reference numerals for clarity.
  • a injected into the stator 17.2 nut 1 12.3 is present.
  • the sealing cover 32 can be mounted in any variant, in particular from the bottom radially, in many ways. Here are screw, clip or clamp connections by means of a snap spring conceivable (see slides 1 1 and 12).
  • FIG. 12 shows a detailed illustration of the seal using the example of the variant shown in FIGS. 7 to 11 by means of sealing elements 30, wherein the sealing elements 30 are prestressed by means of screw connections against walls of the hybrid module housing 12.
  • the sealing cover 32 has as sealing elements 30 two circumferential sealing lips, which form a radial seal of the Stromleitelement screw connection, and bores 33.1 for a corresponding screw.
  • the integrally formed, circumferential sealing elements 30 of the sealing sleeve 30.1 are marked with arrows, which are consequently mirrored on the other side of the sealing sleeve 30.1.
  • the lowermost three sealing elements form at least one sealing contact to the hybrid module housing 12.1 and / or at least one sealing contact, which seals against the interior of the power electronics module 20.
  • the uppermost two sealing elements of the sealing sleeve 30.1 form at least one sealing contact with the housing of the hybrid-module-side contact device 110.
  • the upper four sealing elements form a radia- le seal, the lowest sealing element forms an axial seal.
  • This axial sealing is advantageously pronounced by means of screws through the holes 33.1 of the sealing sleeve 30.1, while the radial seals are more or less pronounced depending on the tolerances.
  • FIG. 13 shows a detailed representation similar to that in FIG. 12, wherein a sealing element 30 is prestressed by means of a latching mechanism against a wall of the hybrid module housing 12.
  • FIG. 14 is a plan view of the lower seal member 30 of FIG. 13 without showing the stator. Instead of screwing the bias of the sealing sleeve 30.1 is achieved by means of six snap hooks 33.2, which face each other in pairs, whereby a uniform over the circumference of the sealing sleeve 30.1 bias is exerted on the axial seal.
  • FIG. 15 shows a detailed representation similar to that in FIG. 12, wherein a sealing element is prestressed against a wall of the hybrid module housing 12. 1 by means of a tensioning spring existing as securing means 33.
  • the tension spring is applied to a projection of the sealing sleeve 30.1.
  • FIG. 16 shows variants of the securing means 33.3 according to FIG. 15 with and without assembly / disassembly tubes.
  • the biasing spring 33.3 according to the first variant does not have, according to the second variant, a disassembly tube, according to the third variant on two disassembly ears.
  • FIG. 17 shows a plan view of the hybrid module-side contact device 110 with sealing elements according to FIG. 15 and a securing device 33.3 according to the third version from FIG. 16 with two dismantling tubes.
  • FIG. 18 shows a plan view of the sealing elements present on the sealing sleeve 30.1 according to FIG. 17 without depiction of the stator.
  • FIG. 19 shows a perspective view of a hybrid module 10 according to the invention based on FIG. 1 or another of the previous figures prior to assembly.
  • a hybrid module interior sealed connections to the wall portion 14 There are provided to the hybrid module interior sealed connections to the wall portion 14: a hyb- rid module e-motor power connector 1 10 and a hybrid module side, electrical signal and / or clutch actuator port 120.
  • the hybrid module 10 has two hybrid module on coolant side 130 connections.
  • the rotor 17.1 and the stator 17.2 of the hybrid module 10 are shown in this figure.
  • a power electronics module 20 e.g. shown in Fig. 2, 4, 5, 7 or 1 1, radially outside the rotor 17.1 and stator 17.2 space-saving can be arranged.
  • FIG. 20 shows a perspective view of a power electronics module 20 according to the invention, based on FIG. 1 or another of the previous figures, preferably for the hybrid module 10 according to FIG. 19 prior to assembly. It has a cooling device 27, which is arranged between two cooling connections 230 within the power electronics housing 22, on a side facing the hybrid module board side. The power electronics is covered by the cooling device 27.
  • a direct contacting of the high-voltage connection of the power electronics to the hybrid module is thus presented for the first time with the present invention.
  • recesses are provided on the stator and on the side of the power electronics module current lugs, which can engage in the recesses.
  • the current lugs are preferably screwed.
  • the screw is then sealed.
  • a seal in the case of radial screwing on the housing of the power electronics, preferably a seal, in the case of axial screw connection, a corresponding seal or a sealing cover is preferably present in the region of the hybrid module.
  • corresponding seals are provided in the area of the power electronics housing and around the contact point. LIST OF REFERENCES

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Leistungselektronikmodul zum Betreiben eines Hybridmoduls für eine Hybridantriebseinheit, wobei das Hybridmodul einen E-Motor aufweist, mittels dessen ein Antriebsmoment der Hybridantriebseinheit erzeugbar ist, wobei das Leistungselektronikmodul einen leistungselektronikmodulseitigen E-Motorstromanschluss aufweist, welcher eine an das Leistungselektronikmodul angebundene, leistungselektronikmodulseitige Kontakteinrichtung zum direkten Anschluss an eine an dem Hybridmodul vorhandene hybridmodulseitige Kontakteinrichtung eines hybridmodulseitigen E-Motorstromanschlusses aufweist. Die Erfindung betrifft weiterhinein Hybridmodul für eine Hybridantriebseinheit und ein Verfahren zur Montage bzw. Zusammenbau eines Hybridmoduls für eine Hybridantriebseinheit.

Description

Leistungselektronikmodul und Hvbridmodul mit einem E-Motorstromanschluss
Die Erfindung betrifft ein Leistungselektronikmodul und ein Hybridmodul für hybrid
angetriebene Maschinen, insbesondere für Fahrzeuge mit Hybridantrieb, die eine Kombination aus Elektro- und Verbrennungsmotor aufweisen.
Der wertvolle Beitrag zum Stand der Technik DE 10 2012 222 1 10 A1 zeigt eine Kupplungseinrichtung mit einer Betatigungseinrichtung für einen Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs aufweisend eine Brennkraftmaschine, eine elektrische Maschine mit einem Stator und einem Rotor und eine Getriebeeinrichtung, wobei die Kupplungseinrichtung in dem Antriebsstrang zwischen der Brennkraftmaschine einerseits und der elektrischen Maschine sowie der Getriebeeinrichtung andererseits angeordnet ist, wobei die Kupplungseinrichtung und die Betatigungseinrichtung in den Rotor der elektrischen Maschine integriert sind, um die Kupplungseinrichtung baulich und/oder funktional zu verbessern.
Die Erfinder haben sich die Aufgabe gestellt, den vorliegenden Stand der Technik noch weiter zu verbessern. Insbesondere sollen Kosten und/oder Montageaufwand verringert und/oder Betriebssicherheit erhöht werden.
Die Aufgabe wird insbesondere gelöst durch ein Leistungselektronikmodul zum Betreiben eines Hybridmoduls für eine Hybridantriebseinheit, wobei das Hybridmodul einen E-Motor aufweist, mittels dessen ein Antriebsmoment der Hybridantriebseinheit erzeugbar ist, wobei, das Leistungselektronikmodul einen leistungselektronikmodulseitigen E-Motorstromanschluss aufweist, welcher eine an das Leistungselektronikmodul angebundene, leistungselektronik- modulseitige Kontakteinrichtung zum direkten Anschluss an eine an dem Hybridmodul vorhandene hybridmodulseitige Kontakteinrichtung eines hybridmodulseitigen E- Motorstromanschlusses aufweist.
Die Aufgabe wird weiterhin insbesondere gelöst durch ein Hybridmodul für eine Hybridantriebseinheit, wobei das Hybridmodul einen E-Motor aufweist, mittels dessen ein Antriebsmoment der Hybridantriebseinheit erzeugbar ist, und wobei das Hybridmodul einen hybridmodulseitigen E-Motorstromanschluss aufweist, welcher eine an das Hybridmodul angebundene, hybridmodulseitige Kontakteinrichtung zum direkten Anschluss an eine an einem Leistungselektronikmodul vorhandene leistungselektronikmodulseitige Kontakteinrichtung eines leis- tungselektronikmodulseitigen E-Motorstromanschlusses aufweist. Die Aufgabe wird weiterhin insbesondere gelöst durch ein Verfahren zur Montage bzw.
Zusammenbau eines Hybridmoduls für eine Hybridantriebseinheit, wobei das Hybridmodul einen E-Motor aufweist, mittels dessen ein Antriebsmoment der Hybridantriebseinheit erzeugbar ist, wobei eine an ein Leistungselektronikmodul angebundene, leistungselektronikmodulseitige Kontakteinrichtung eines leistungselektronikmodulseitigen E-Motorstromanschlusses direkt an eine an dem Hybridmodul vorhandene hybridmodulseitige Kontakteinrichtung eines hybridmo- dulseitigen E-Motorstromanschlusses angeschlossen wird.
Hierdurch wird eine einfache Kontaktierung für den E-Motor zwischen dem Leistungselektronikmodul und dem Hybridmodul geschaffen. Dies spart teure Hochvoltkabel ein, was einerseits Kosten senkt und andererseits (da Kabel störanfällig sind, z.B. bei einem Unfall oder versehentlicher Manipulation) Sicherheit erhöht.
Ein Hybridmodul ist bevorzugt ein Kopplungsmodul, welches als elektrische Antriebseinheit einen E-Motor (Elektromotor) und bevorzugt eine Kupplung, bevorzugt eine Trennkupplung, besonders bevorzugt mit einem zusätzlichen Dämpfersystem enthält. Es wird oder ist bevorzugt axial zwischen einem Verbrennungsmotor und der Abtriebsseite, z.B. Räder, bevorzugt mit einem dem Hybridmodul und der Abtriebsseite zwischengeschalteten Getriebe angeordnet. Das Hybridmodul ist bevorzugt ein Kraftfahrzeug-Hybridmodul. Bevorzugt weist das Hybridmodul ein Hybridmodulgehäuse auf. Ein Hybridmodulgehäuse ist bevorzugt eine zumindest teilweise die elektrische Antriebseinheit und/oder zumindest teilweise die Kupplung des Hybridmoduls umgebende Hülle. Besonders bevorzugt umschließt das Hybridmodulgehäuse die elektrische Antriebseinheit und/oder die Kupplung dichtend gegenüber einem Fluid, z.B. Kühl- fluid. In dem Hybridmodulgehäuse ist/sind bevorzugt ein oder mehrere Kühlfluidkanäle vorhanden, in denen Fluid fließt, bevorzugt zirkuliert. Das Hybridmodul weist bevorzugt einen E- Motorstromanschluss und/oder einen elektrischen Signal- und/oder Kupplungsaktorik- anschluss und/oder einen Kühlmittelanschluss auf, wobei zumindest eine, bevorzugt zwei, besonders bevorzugt alle dieser Anschlüsse mit einem entsprechenden leistungselektronikmo- dulseitigen Anschluss direkt verbunden ist. Z.B. ist der E-Motorstromanschluss, bevorzugt auch der elektrischen Signal- und/oder Kupplungsaktorikanschluss, besonders bevorzugt auch der Kühlmittelanschluss mit einem entsprechenden leistungselektronikmodulseitigen Anschluss direkt verbunden.
Ein E-Motorstromanschluss ist bevorzugt ein Anschluss, welcher Strom für den Betrieb des elektrischen Antriebsmotors (E-Motor) des Hybridmoduls leitet, z.B. zu dem Stator und/oder Rotor des E-Motors. Der E-Motoranschluss ist bevorzugt eine Hochleistungsschnittstelle. Die- se ist bevorzugt eingerichtet, elektrische Leistung mit einer Spitzenleistung, bevorzugt Dauerleistung, von mindestens 10 W, bevorzugt mindestens 100 W, besonders bevorzugt mindestens 1000 W oder mehr zu übertragen. Bevorzugt ist sie ein E-Motorstromanschluss. Bevorzugt wird die Leistung zum Betrieb des E-Motors über die Hochleistungsschnittstelle übertragen, wobei Hochleistungsschnittstelle bevorzugt für Spitzenspannungen, bevorzugt Wechselspannungen, von mindestens 48 V, besonders bevorzugt mindestens 100 V, besonders bevorzugt mindestens 350 V oder mehr, jeweils bei Strömen bis zu 400A, ausgelegt ist.
Ein elektrischer Signal- und/oder Kupplungsaktorikanschluss ist bevorzugt ein Anschluss, welcher mindestens eine Signalleitung (z.B. für Steuer- und/oder Messsignale, wie z.B. Rotorlagesensorsignal, Rotordrehzahlsensorsignal, Temperatursensorsignal, Positionssensorsignal des Kupplungsaktors, Steuersignal für den Kupplungsaktor) und/oder mindestens eine Spannungsversorgung für den Kupplungsaktor leitet. Dieser Anschluss ist bevorzugt eine Nieder- leistungsschnittstelle. Diese ist bevorzugt eingerichtet, Steuersignale und/oder elektrische Leistung mit einer Spitzenleistung, bevorzugt Dauerleistung, bis zu 100 W, bevorzugt bis zu 10 W, besonders bevorzugt bis zu 5 W zu übertragen. Bevorzugt werden Steuersignale und/oder Sensorsignale für die Kupplung oder den E-Motor und/oder Versorgungsleistung für die Betätigungseinrichtung der Kupplung des Hybridmoduls über die Niederleistungsschnitt- stelle übertragen.
Eine Hybridantriebseinheit ist bevorzugt eine kombinierte Antriebseinheit mit zwei
verschiedenen Antriebseinheiten, z.B. einem Verbrennungsmotor und einem Elektromotor.
Ein Leistungselektronikmodul ist bevorzugt ein Verbund verschiedener Komponenten, welche einen Strom an den E-Motor des Hybridmoduls steuern oder regeln, bevorzugt inklusive hierzu benötigter peripherer Bauteile wie Kühlelemente oder Netzteile. Insbesondere enthält das Leistungselektronikmodul Leistungselektronik bzw. ein oder mehrere Leistungselektronikbauteile, welche zur Steuerung oder Regelung eines Stroms einsgerichtet sind. Dabei handelt es sich besonders bevorzugt um einen oder mehrere Leistungsschalter, z.B. Leistungstransistoren. Besonders bevorzugt weist die Leistungselektronik mehr als zwei, besonders bevorzugt drei voneinander getrennte Phasen bzw. Strompfade mit mindestens je einem eigenen Leistungselektronikbauteil auf. Die Leistungselektronik ist bevorzugt ausgelegt, pro Phase eine Leistung mit einer Spitzenleistung, bevorzugt Dauerleistung, von mindestens 10 W, bevorzugt mindestens 100 W besonders bevorzugt mindestens 1000 W zu steuern oder regeln. Bevorzugt ist das Leistungselektronikmodul an einem Bauteil des Hybridmoduls angeordnet, z.B. an dem Hybridmodulgehäuse, bevorzugt an einem in dem Hybridmodulgehäuse befindlichen Bauteil des Hybridmoduls, z.B. ein Statorblech. Bevorzugt wird das Leistungselektronikmodul an das Bauteil des Hybridmoduls vor der Montage des Hybridmoduls in die Hybridantriebseinheit, z.B. vor der Montage des Hybridmoduls in den Motorbereich eines Kraftfahrzeugs, vormontiert.
Bevorzugt weist das Leistungselektronikmodul zusätzlich Steuerelektronik und/oder
Sensorelektronik für das Hybridmodul auf, z.B. ein Steuergerät (z.B. ACU - actuator control unit) für den Kupplungsaktor, z.B. elektrischer Zentralausrücker. Das Leistungselektronikmodul weist bevorzugt einen elektrischen Signal- und/oder Kupplungsaktorikanschluss und/oder einen Kühlmittelanschluss auf, welche jeweils mit einem entsprechenden hybridmodulseitigen Anschluss direkt verbunden sind.
Das Hybridmodul ist mittels des Leistungselektronikmoduls betreibbar, bevorzugt indem das Leistungselektronikmodul Strom in das Hybridmodul leitet, z.B. an eine Statorwicklung des E- Motors.
Hybridmodulseitig bedeutet bevorzugt, dass sich das derart bezeichnete Bauteil in Bezug auf die Schnittstelle zwischen Hybridmodul und Leistungselektronikmodul auf der Seite des Hybridmoduls befindet und dass es insofern dem Hybridmodul zugeordnet ist. Leistungselektro- nikmodulseitig bedeutet bevorzugt, dass sich das derart bezeichnete Bauteil in Bezug auf die Schnittstelle zwischen Hybridmodul und Leistungselektronikmodul auf der Seite des Leistungselektronikmoduls befindet und dass es insofern dem Leistungselektronikmodul zugeordnet ist.
Eine Kontakteinrichtung ist bevorzugt eine Einrichtung, welche im Zusammenspiel mit einer anderen Kontakteinrichtung galvanischen Kontakt durch direkten Anschluss an die andere Kontakteinrichtung, d.h. bevorzugt ohne zwischen die Kontakteinrichtungen zwischengeschaltetes Kabel, bildet. Eine Kontakteinrichtung ist bevorzugt als Steckeinrichtung ausgebildet. Eine Steckeinrichtung bildet bevorzugt eine Steckverbindung aus. Eine Steckeinrichtung weist bevorzugt mindestens ein Steckelement und/oder mindestens ein Buchsenelement auf. Bevorzugt ist die jeweilige Kontakteinrichtung kabellos an das Leistungselektronikmodul oder das Hybridmodul angebunden. Die Kontakteinrichtung weist bevorzugt mindestens ein Stromleitelement auf. Bevorzugt weist das Leistungselektronikgehäuse eine Aussparung für das leistungselektronikmodulseitige und/oder das hybridmodulseitige Stromleitelement auf. Bevorzugt weist das Hybridmodulgehäuse eine Aussparung für das leistungselektronikmodulseitige und/oder das hybridmodulseitige Stromleitelement auf. Zum direkten Anschluss bedeutet bevorzugt, dass sich die angeschlossenen Anschlüsse oder Teile (z.B. Kontakteinrichtungen) der angeschlossenen Anschlüsse berühren, bevorzugt mit einem zwischengelagerten Dichtungselement, besonders bevorzugt ausschließlich mit einem zwischengelagerten Dichtungselement oder gänzlich ohne zwischengelagertes Bauteil/Element.
Sofern im Folgenden im Zusammenhang eines Moduls (z.B. Hybridmodul) eine„jeweilige" Einheit genannt ist, wird damit auf die Einheit des entsprechenden anderen Moduls (z.B. Leistungselektronikmodul) Bezug genommen.
Bei einem weiteren erfindungsgemäßen Leistungselektronikmodul ist die leistungselektronik- modulseitige Kontakteinrichtung, bevorzugt direkt, besonders bevorzugt kabellos, an dem Leistungselektronikmodul befestigt. Bei einer zweiten Variante eines erfindungsgemäßen Hybridmoduls ist die hybridmodulseitige Kontakteinrichtung, bevorzugt direkt, besonders bevorzugt kabellos, an dem Hybridmodul befestigt. Bei einem weiteren erfindungsgemäßen Verfahren wird die leistungselektronikmodulseitige Kontakteinrichtung an dem Leistungselektronikmodul befestigt und/oder die hybridmodulseitige Kontakteinrichtung wird an dem Hybridmodul befestigt - jeweils bevorzugt direkt, besonders bevorzugt kabellos - bevor die Kontakteinrichtungen aneinander angeschlossen werden.
Hierdurch wird es möglich, einen Kontaktierungspunkt z.B. integral in das jeweilige Modul einzubauen oder eine feste Schnittstelle zu schaffen, die automatisch beim Zusammenfügen der Module einen Kontakt herstellt. Die Kontakteinrichtung ist bevorzugt an das jeweilige Modul angeschraubt und/oder angeklebt oder integral mit dem Gehäuse des jeweiligen Moduls ausgebildet. Die jeweilige Kontakteinrichtung ist z.B. starr oder zumindest elastisch einem Bauteil, z.B. Gehäuse, des jeweiligen Moduls befestigt.
Bei einem weiteren erfindungsgemäßen das Leistungselektronikmodul ist das Leistungselektronikmodul an ein Bauteil des Hybridmoduls anordenbar und durch ein Anordnen des Leistungselektronikmoduls an das Bauteil ist die leistungselektronikmodulseitige Kontakteinrichtung in Kontakt, bevorzugt Eingriff, mit der hybridmodulseitigen Kontakteinrichtung bringbar. Bei einer dritten Variante eines erfindungsgemäßen Hybridmoduls ist an ein Bauteil des Hybridmoduls das Leistungselektronikmodul anordenbar und durch ein Anordnen des Leistungselektronikmoduls an das Bauteil die leistungselektronikmodulseitige Kontakteinrichtung in Kontakt, bevorzugt Eingriff, mit der hybridmodulseitigen Kontakteinrichtung bringbar. Bei einem weiteren erfindungsgemäßen Verfahren wird durch das Anordnen des Leistungselektro- nikmoduls an das Bauteil die leistungselektronikmodulseitige Kontakteinrichtung in Kontakt, bevorzugt Eingriff mit der hybridmodulseitigen Kontakteinrichtung gebracht.
Hierdurch ist eine einfache Montage und sichere Kontaktierung möglich. Bevorzugt wird weiterhin die Stabilität der Verbindung zwischen Hybridmodul und Leistungselektronikmodul durch den gegenseitigen Eingriff, z.B. bei Ausbildung der Kontakteinrichtung als Steckeinrichtung, erhöht. Bevorzugt ist das Leistungselektronikmodul an das Hybridmodul angeordnet, so dass ein gegenseitiger Eingriff der Kontakteinrichtungen vorliegt. Ein Bauteil des Hybridmoduls, an dem das Leistungselektronikmodul angeordnet ist oder wird, ist z.B. das Hybridmodulgehäuse, bevorzugt ein in dem Hybridmodulgehäuse befindliches Bauteil des Hybridmoduls, z.B. ein Statorblech.
Bei einem weiteren erfindungsgemäßen Leistungselektronikmodul weist die leistungselektro- nikmodulseitige Kontakteinrichtung mindestens ein leistungselektronikmodulseitiges Stromleitelement auf, das direkt an das Leistungselektronikmodul befestigt ist, das mit einem Leistungselektronikelement des Leistungselektronikmoduls galvanisch gekoppelt ist und das direkt an ein hybridmodulseitiges Stromleitelement kontaktierbar ist. Bei einer vierten Variante eines erfindungsgemäßen Hybridmoduls weist die hybridmodulseitige Kontakteinrichtung mindestens ein hybridmodulseitiges Stromleitelement auf, das direkt an das Hybridmodul befestigt ist und das mit einer Statorwicklung des Hybridmoduls galvanisch gekoppelt ist und das direkt an ein leistungselektronikmodulseitiges Stromleitelement kontaktierbar ist. Bei einem weiteren erfindungsgemäßen Verfahren wird ein hybridmodulseitiges Stromleitelement direkt an ein leis- tungselektronikmodulseitiges Stromleitelement kontaktiert.
Hierdurch wird eine stabile galvanische Verbindung zwischen Leistungselektronik und
Statorwicklung ermöglicht. Bevorzugt liegt ein Kontakt zwischen den beiden Stromleitelementen vor. Ein Stromleitelement ist bevorzugt eine Stromfahne oder Stromschiene. Bevorzugt weist es eine Öffnung zur Aufnahme eines Befestigungsmittels, insbesondere Schraube auf. Z. B. ist es ein, bevorzugt gewinkeltes, Blech (insbesondere aus Kupfer), ein Stift (z.B. Hohlstift oder Massivstift) oder eine Hülse, welche einen Stift leitend aufnimmt. Besonders bevorzugt ist ein Stromleitelement zumindest in einem Bereich elastisch, so dass es z.B. alleine durch seine elastische Eigenverformung beim Eingriff in das andere Stromleitelement einen Druck auf das andere Stromleitelement ausübt. Bevorzugt sind mehrere hybridmodulseitige Stromleitelemente über einen Verschaltungsring an die Statorwicklungen galvanisch gekoppelt. Bevorzugt ist das hybridmodulseitige Stromleitelement zumindest teilweise abgedichtet und/oder kunststoffumspritzt. Bevorzugt ist das leistungselektronikmodulseitige Stromleitele- ment an eine Platine des Leistungselektronikmoduls geschraubt und/oder gelötet. Ein Stromleitelement ist bevorzugt ausgelegt, den für die Erzeugung des Antriebsmoment benötigten Elektromotorstrom zu leiten. Besonders bevorzugt liegt eine Kontaktfläche zwischen einem hybridmodulseitigen Stromleitelement und einem leistungselektronikmodulseitigen Stromleitelement in einer Ebene mit oder parallel zur Montagerichtung (d.h. bevorzugt die Richtung, in welcher das Leistungselektronikmodul zum Anschluss an das Hybridmodul geführt werden muss) des Leistungselektronikmoduls an das Hybridmodul.
Bevorzugt weist der Stator des Hybridmoduls die hybridmodulseitige Kontakteinrichtung auf, bevorzugt mit drei Stromleitelementen, welche, besonders bevorzugt verbunden mittels Ver- schaltungsringen, an die Spulen des Stators verschaltet sind. Bevorzugt weist das Leistungselektronikmodul als Gegenschnittstelle ebenfalls drei Stromleitelemente, bevorzugt von radial von unten aus dem Leistungselektronikmodul kommend auf. Bevorzugt liegt im zusammengebauten Zustand des Hybridmoduls (Leistungselektronikmodul ist angeordnet) eine direkte Kontaktierung zwischen dem hybridmodulseitigen und dem leistungselektronikseitigen Stromleitelement mittels einer Steckverbindung, vorzugsweise einer Schraubverbindung vor. Bei höheren Strömen/Leistungen ist eine Schraubverbindung bevorzugt, da diese einen noch besseren Kontakt gewährleistet.
Bei einem weiteren erfindungsgemäßen Leistungselektronikmodul sind das leistungselektro- nikmodulseitige Stromleitelement und das hybridmodulseitige Stromleitelement mittels eines Befestigungsmittels aneinander pressbar. Bei einer fünften Variante eines erfindungsgemäßen Hybridmoduls, insbesondere aufbauend auf der vierten Variante, sind das leistungselekt- ronikmodulseitige Stromleitelement und das hybridmodulseitige Stromleitelement mittels eines Befestigungsmittels aneinander pressbar. Bei einem weiteren erfindungsgemäßen Verfahren werden die beiden Stromleitelemente aneinander gepresst.
Hierdurch wird ein gegen Vibrationen noch sicherer galvanischer Kontakt hergestellt.
Bevorzugt sind die Stromleitelemente mittels des Befestigungsmittels aneinander gepresst. Ein Befestigungsmittel ist bevorzugt ein Mittel, welches einen Druck auf eine oder beide der Stromleitelemente ausübt. Es ist z.B. eine Schraube, welche gleichzeitig durch eine Öffnung in beiden Stromleitelementen durchführbar ist und mittels einer Mutter oder einem Gewinde (z.B. M8), in welcher die Schraube dreht, ein beidseitiger Druck auf die Stromleitelemente ausgeübt wird. Oder es ist z.B. eine Feder oder eine elastisches Element eines Schnappmechanismus oder Rastmechanismus oder ein Bolzen, bevorzugt mit einer bereichsweisen konischen Außenkontur. Besonders bevorzugt bewirkt das Befestigungselement einen Form- schluss zwischen sich und dem jeweiligen Modul und/oder den Stromleitelementen. Bevorzugt ist ein Druck, den das Befestigungselement auf die Stromleitelemente bewirkt, ein Druck in Axialrichtung (bezüglich der Achse des Rotors des E-Motors), besonders bevorzugt in einer zur Axialrichtung senkrecht stehenden Richtung (z.B. eine Radialrichtung). Bevorzugt weist die Kontakteinrichtung ein oder mehrere Gewinde, bevorzugt pro E-Motor-Phase ein Gewinde, zum Einschrauben einer durch eine Öffnung eines Stromleitelements geführten Schraube auf. Bevorzugt ist die eingeschraubte Schraube radial bezüglich des Rotors des E-Motors oder senkrecht auf einer Axialrichtung angeordnet.
Bei einem weiteren erfindungsgemäßen Leistungselektronikmodul weist dieses ein
Leistungselektronikgehäuse mit einer mittels eines Dichtdeckels abdichtbaren Montageöffnung auf, über welche das Befestigungsmittel mit einem Werkzeug zur Anwendung des Befestigungsmittels erreichbar ist. Bei einer sechsten Variante eines erfindungsgemäßen Hybridmoduls, insbesondere aufbauend auf der fünften Variante, weist das Hybridmodulgehäuse eine mittels eines Dichtdeckels abdichtbare Montageöffnung auf, über welche das Befestigungsmittel mit einem Werkzeug zur Anwendung des Befestigungsmittels erreichbar ist. Bei einem weiteren erfindungsgemäßen Verfahren wird das Befestigungsmittel durch eine Montageöffnung im Gehäuse des Hybrid- oder Leistungselektronikmoduls mittels eines Werkzeugs angewendet und die Montageöffnung wird danach mittels eines Dichtdeckels abgedichtet.
Hierdurch wird eine einfache Montage mit einfacher darauffolgender Abdichtung des jeweiligen Moduls zur Umgebung hin ermöglicht. In dem Leistungselektronikgehäuse ist bevorzugt die Leistungselektronik angeordnet. Bevorzugt ist das Leistungselektronikgehäuse eingerichtet, die Leistungselektronik komplett zu umschließen. Ein Dichtdeckel ist z.B. eine Kappe. Der Dichtdeckel weist bevorzugt ein Dichtungselement, z.B. eine Gummierung oder einen aufgesteckten Dichtring auf. Unter Anwendung des Befestigungsmittels wird bevorzugt das Anbringen oder Aktivieren des Befestigungsmittels verstanden. Z.B. ist dies das Einschrauben einer Schraube mittels eines Schraubwerkzeugs oder das Vorspannen einer Feder oder Eindrücken eines Schnapp- oder Rastmechanismus.
Bei einem weiteren erfindungsgemäßen Leistungselektronikmodul erstreckt sich das leistungselektronikmodulseitige Stromleitelement und/oder das hybridmodulseitige Stromleitelement durch eine von einem Dichtkontakt gebildete Öffnung, wobei der Dichtkontakt eine Abdichtung des Leistungselektronikmoduls gegenüber einem das Hybridmodul umgebenden Außenraum und/oder gegenüber einem Innenraum des Hybridmoduls darstellt. Bei einer siebten Variante eines erfindungsgemäßen Hybridmoduls, insbesondere aufbauend auf den Va- rianten 4 bis 6, erstreckt sich das leistungselektronikmodulseitige Stromleitelement und/oder das hybridmodulseitige Stromleitelement durch eine von einem Dichtkontakt gebildete Öffnung, wobei der Dichtkontakt eine Abdichtung des Leistungselektronikmoduls gegenüber einem das Hybridmodul umgebenden Außenraum und/oder gegenüber einem Innenraum des Hybridmoduls darstellt. In einem weiteren Verfahren wird mindestens ein Stromleitelement durch eine von einem Dichtkontakt gebildete Öffnung geführt.
Hierdurch wird die Durchführung des Stromleitelements durch das Gehäuse des jeweiligen Moduls abgedichtet, z.B. gegen austretendes Kühlfluid oder eindringenden Schmutz. Ein Dichtkontakt, bevorzugt eine Dichtfläche, ist bevorzugt ein gegen Flüssigkeit und/oder Luft abdichtender Kontakt zwischen zwei aneinander liegenden Bauteilen, z.B. zwischen dem Leistungselektronikgehäuse und dem Hybridmodulgehäuse. Bevorzugt ist der Dichtkontakt mit einem zwischengeschalteten Dichtungselement hergestellt, z.B. einem Dichtring/-wulst oder einer Dichthülse mit einer oder mehreren Dichtflächen. Eine von einem Dichtkontakt gebildete Öffnung ist z.B. der Bereich innerhalb eines Dichtkontakts. Bevorzugt überlappt die von dem Dichtkontakt gebildete Öffnung mit einer Gehäuseöffnung des jeweiligen Moduls.
Besonders bevorzugt weist das Hybridmodulgehäuse einen Wandbereich zum Anordnen des Leistungselekronikgehäuses auf. Der Wandbereich weist bevorzugt eine Aussparung auf, in welche das leistungselektronikmodulseitige Stromleitelement, bevorzugt mehrere, besonders bevorzugt drei leistungselektronikmodulseitige Stromleitelemente einführbar sind und an das hybridmodulseitigen Stromleitelement, bevorzugt mehrere, besonders bevorzugt drei hybridmodulseitige Stromleitelemente kontaktierbar sind. In die Aussparung ist bevorzugt eine Dichthülse eingesetzt, welche mindestens ein, bevorzugt mehrere, besonders bevorzugt zwei umlaufende Dichtungselemente an seiner äußeren Seite aufweist. Bevorzugt weist die Dichthülse eine innere Öffnung, bevorzugt einen Längsspalt auf, in den mindestens ein, bevorzugt mehrere, besonders bevorzugt drei bevorzugt leistungselektronikmodulseitige Stromleitelemente durchführbar sind. Bevorzugt dichtet ein erstes umlaufendes Dichtungselement die Hülse gegen den Wandbereich ab, besonders bevorzugt dichtet ein weiteres umlaufendes Dichtungselement die Hülse gegen einen bevorzugt in eine Statorummantelung integrierten hybridmodulseitige E-Motorstromanschluss ab. Bevorzugt ist die Dichthülse, bevorzugt mittels Schrauben, an dem Wandbereich befestigt. Besonders bevorzugt bildet der Wandbereich einen Abschluss des Leistungselektronikgehäuses. Das Leistungselektronikgehäuse weist bevorzugt eine Öffnung auf, deren Öffnungsrand an den Wandbereich, bevorzugt mit einem dazwischen eingelegten, bevorzugt die Öffnung umlaufenden Dichtungselement, angeordnet und bevorzugt befestig ist. Bei einem weiteren erfindungsgemäßen Leistungselektronikmodul ist der Dichtkontakt mittels eines Dichtungselements hergestellt, das mittels eines Rastmechanismus und/oder mittels eines Sicherungsmittels und/oder mittels einer Verschraubung gegen eine Wand des Hybridmodulgehäuses oder eines Leistungselektronikgehäuses vorspannbar oder vorgespannt ist. Bei einer achten Variante eines erfindungsgemäßen Hybridmoduls, insbesondere aufbauend auf der siebten Variante, ist der Dichtkontakt mittels eines Dichtungselements hergestellt, das mittels eines Rastmechanismus und/oder mittels eines Sicherungsmittels und/oder mittels einer Verschraubung gegen eine Wand des Hybridmodulgehäuses oder eines Leistungselektronikgehäuses vorspannbar oder vorgespannt ist. Bei einem weiteren erfindungsgemäßen Verfahren wird ein Dichtkontakt hergestellt, indem ein Dichtungselement mittels eines Rastmechanismus und/oder mittels eines Sicherungsmittels und/oder mittels einer Verschraubung gegen eine Wand des Hybridmodulgehäuses oder eines Leistungselektronikgehäuses vorgespannt wird.
Hierdurch ist eine montagefreundliche und sichere Abdichtung eines Gehäuses des jeweiligen Moduls im Bereich der Durchführung des Stromleitelements möglich. Ein Dichtungselement ist z.B. ein Dichtring/-wulst oder eine Dichthülse mit einer oder mehreren Dichtflächen. Es ist z.B. aus Kunststoff oder Kautschuk. Besonders bevorzugt ist es zumindest bereichsweise elastisch. Es weist z.B. mindestens einen, bevorzugt zwei, besonders bevorzugt mehrere, bevorzugt sich einander gegenüberliegende Schnapphaken für ein Vorspannen mittels des Rastmechanismus auf und/oder mindestens eine Nut oder einen Vorsprung zur Aufnahme des Sicherungsmittels (Sicherungsmittel: z.B. Spannfeder oder Sicherungshaken/-ringe/-splints) für eine Vorspannung mittels des Sicherungsmittels und/oder mindestens eine, bevorzugt zwei Öffnungen zur Aufnahme von Schrauben für eine Vorspannung mittels Verschraubung auf.
Bei einem weiteren erfindungsgemäßen Leistungselektronikmodul ist das leistungselektronik- modulseitige Stromleitelement ein elektrisch leitendes Blech oder ein elektrisch leitender, starrer Stift. Bei einer neunten Variante eines erfindungsgemäßen Hybridmoduls, insbesondere aufbauend auf den Varianten 4 bis 8, ist das hybridmodulseitige Stromleitelement ein elektrisch leitendes Blech oder ein elektrisch leitender, starrer Stift.
Hierdurch wird eine hohe elektrische Belastbarkeit bei gleichzeitig hoher mechanischer Stabilität ermöglicht. Bevorzugt weist das Blech oder der Stift oder die Hülse eine Öffnung auf, mittels welcher eine Verschraubung der zwei Stromleitelemente ermöglicht wird. Bevorzugt ist das Blech zumindest bereichsweise elastisch. Bei einem weiteren erfindungsgemäßen Leistungselektronikmodul ist dieses an einem Bauteil des Hybridmoduls, bevorzugt eines erfindungsgemäßen Hybridmoduls, angeordnet. Bei einer elften Variante eines erfindungsgemäßen Hybridmoduls ist an einem Bauteil des Hybridmoduls ein Leistungselektronikmodul, bevorzugt ein erfindungsgemäßes Leistungselektronikmodul, angeordnet. Bei einem weiteren erfindungsgemäßen Verfahren werden ein Leistungselektronikmodul und ein Hybridmodul aneinander angeordnet, wobei mindestens eines der Module ein erfindungsgemäßes Modul ist.
Die Erfindung soll nun beispielhaft anhand von Figuren veranschaulicht werden. Es zeigen:
Fig. 1 eine Prinzipdarstellung eines erfindungsgemäßen Hybridmoduls und eines erfindungsgemäßen Leistungselektronikmoduls mit jeweils einem E-Motor- stromanschluss und dazugehörigen Kontakteinrichtungen,
Fig. 2 eine Prinzipdarstellung eines erfindungsgemäßen Hybridmoduls und eines erfindungsgemäßen Leistungselektronikmoduls aufbauend auf Fig. 1 mit jeweils Stromleitelementen, die gemäß einer ersten Variante aneinander kontaktiert sind,
Fig. 3 eine perspektivische Ansicht eines solchen Stators, der gemäß dem in Fig. 2 dargestellten Prinzip verwendet werden könnte.
Fig. 4 eine Schnittdarstellung eines erfindungsgemäßen Hybridmoduls und eines erfindungsgemäßen Leistungselektronikmoduls aufbauend auf Fig. 2 vor der gegenseitigen Montage,
Fig. 5 eine Schnittdarstellung eines erfindungsgemäßen Hybridmoduls und eines erfindungsgemäßen Leistungselektronikmoduls aufbauend auf Fig. 4 nach dem aneinander Anschließen der Kontakteinrichtungen und vor dem Anwenden des Befestigungsmittels,
Fig. 6 eine Detaildarstellung eines Ausschnitts aus Fig. 5 wobei im Unterschied zu Fig. 5 eine Variante mit Flachdichtungen gezeigt ist,
Fig. 7 eine Prinzipdarstellung eines erfindungsgemäßen Hybridmoduls und eines
erfindungsgemäßen Leistungselektronikmoduls aufbauend auf Fig. 1 mit jeweils Stromleitelementen, die gemäß einer zweiten Variante aneinander kontaktiert sind,
Fig. 8 eine perspektivische Ansicht eines Stators aus Fig. 7,
Fig. 9 eine Detaildarstellung der hybridmodulseitigen Kontakteinrichtung des Stators aus
Fig. 8,
Fig. 10 eine Detaildarstellung der Kontaktierung der Stromleitelemente gemäß Fig. 7, Fig. 11 eine Schnittdarstellung eines erfindungsgemäßen Hybridmoduls und eines erfindungsgemäßen Leistungselektronikmoduls aufbauend auf Fig. 7 nach dem aneinander Anschließen der Kontakteinrichtungen und nach dem Anwenden des Befestigungsmittels,
Fig. 12 eine Detaildarstellung der Abdichtung am Beispiel der in Fig. 7 bis 1 1 gezeigten
Variante mittels Dichtungselementen, wobei die Dichtungselemente mittels Verschraubungen gegen Wände des Hybridmodulgehäuses vorgespannt sind,
Fig. 13 eine Detaildarstellung ähnlich wie in Fig. 12, wobei ein Dichtelement mittels eines
Rastmechanismus gegen eine Wand des Hybridmodulgehäuses vorgespannt ist,
Fig. 14 eine Aufsicht des unteren Dichtungselements aus Fig. 13 ohne Darstellung des
Stators,
Fig. 15 eine Detaildarstellung ähnlich wie in Fig. 12, wobei ein Dichtelement mittels einer
Spannfeder gegen eine Wand des Hybridmodulgehäuses vorgespannt ist,
Fig. 16 Varianten des Sicherungsmittels gemäß Fig. 15 mit und ohne Montage/- Demontageohren,
Fig. 17 eine Aufsicht der hybridmodulseitigen Kontakteinrichtung mit Dichtungselementen gemäß Fig. 15 und einem Sicherungselement gemäß der dritten Version in Fig. 16,
Fig. 18 eine Aufsicht auf die Dichtungselemente gemäß Fig. 17 ohne Darstellung des
Stators,
Fig. 19 eine perspektivische Ansicht eines erfindungsgemäßen Hybridmoduls vor der
Montage,
Fig. 20 eine perspektivische Ansicht eines erfindungsgemäßen Leistungselektronikmoduls, bevorzugt für das Hybridmodul gemäß Fig. 19.
Fig. 1 zeigt eine Prinzipdarstellung eines erfindungsgemäßen Hybridmoduls 10 und eines erfindungsgemäßen Leistungselektronikmoduls 20 mit jeweils einem E-Motorstromanschluss 1 10 bzw. 210 und dazugehörigen Kontakteinrichtungen 1 1 1 bzw. 21 1 für einen E-Motor 17. Die Kontakteinrichtungen 21 1 und 1 1 1 sind gegenseitig aneinander kontaktierbar. Bevorzugt ist mindestens eine, bevorzugt sind zwei der Kontakteinrichtungen 1 1 1 , 21 1 mit dem zugehörigen Modul befestigt, z.B. starr oder zumindest elastisch an dem jeweiligen Gehäuse befestigt oder integral mit dem jeweiligen Gehäuse ausgebildet. Der Kontakt zwischen den Kontakteinrichtungen 121 , 221 befindet sich auf der Seite des Hybridmoduls. Gestrichelt eingezeichnet ist eine Variante, bei der sich dieser Kontakt auf der Seite des Leistungselektronikmoduls 22 befindet.
Beim Zusammenbau des Hybridmoduls werden die Kontakteinrichtungen 1 1 1 und 21 1 aneinander kontaktiert, bevorzugt indem das Leistungselektronikmodul 20 an das Hybridmodul 10 angeordnet, z.B. befestigt, wird. Hierdurch wird eine sichere, elektrisch belastbare und montagefreundliche Kontaktierung für den E-Motorstrom zwischen dem Leistungselektronikmodul 20 und dem Hybridmodul 10 erreicht, wobei die Hochvolt- und/oder Hochstrom-Verkabelung auf ein Minimum reduziert oder auch gänzlich (z.B. bei an die Module befestigten Kontakteinrichtungen) abgeschafft werden kann.
Fig. 2 zeigt eine Prinzipdarstellung eines erfindungsgemäßen Hybridmoduls 10 und eines erfindungsgemäßen Leistungselektronikmoduls 20 aufbauend auf Fig. 1 mit jeweils Stromleitelementen 1 12 und 212, die gemäß einer ersten Variante aneinander kontaktiert sind. Der hybridmodulseitige E-Motorstromanschluss 1 10 ist zumindest teilweise im Stator 17.2 integriert. Das Hybridmodulgehäuse 12.1 weist eine Aussparung 16 bzw. Gehäuseöffnung für die Durchkontaktierung auf. Das hybridmodulseitige Stromleitelement 1 12 und das leistungselekt- ronikmodulseitige Stromleitelement 212, hier als Stromfahnen ausgebildet, weisen eine gemeinsame Kontaktfläche auf, welche tangential bezüglich der Rotorachse des E-Motos liegt, d.h. bevorzugt in einem Tangentialraum. Das Leistungselektronikmodul 10 weist ein Leistungselektronikgehäuse 22 auf, welches an dem Hybridmodulgehäuse 12.1 optional mittels eines oder mehrerer, bevorzugt umlaufender, Dichtungselemente 30 abgedichtet angeordnet ist. Optional weist das Hybridmodul einen Kühlkanal 18 zwischen dem Stator 17.2 und einer Wand des Hybridmodulgehäuses 12.1 auf. Bevorzugt erstreckt sich das hybridmodulseitige Stromleitelement 212 durch eine Öffnung des Hybridmodulgehäuses 12.1 , hier die Aussparung 16. Bevorzugt erstreckt es sich ebenfalls durch einen durch einen Dichtkontakt gebildete Öffnung. Der Dichtkontakt besteht zwischen Dichtungselementen 30 und dem Hybridmodulgehäuse 12.1 . Die Dichtungselemente 30 sind Dichtlippen einer Dichthülse 30.1. Die Dichtlippen dienen insbesondere zur Abdichtung des Innenraums des Leistungselektronikgehäuses 22 gegenüber einem Außenraum und gegenüber dem Kühlkanal 18. Optional weist das Leistungselektronikgehäuse 22 einen Dichtdeckel 32 mit einem oder mehreren Dichtungselementen 30 auf, der zur Montage des Leistungselektronikmoduls 20 an das Hybridmodul 10 abnehmbar ist und eine Montageöffnung 22.1 abdeckt, welche dem leistungselektronikmodulsei- tigen Stromleitelement 212 gegenüberliegt, bevorzugt (radial) unterhalb gegenüberliegt.
Beim Zusammenbau des Hybridmoduls werden insbesondere die Stromleitelemente 1 12 und 212 der Kontakteinrichtungen 1 1 1 und 21 1 aneinander kontaktiert. In dieser Variante ist insbesondere ein radiales Verschrauben der Stromleitelemente 1 12 und 212 vorgesehen, insbesondere von radial unten. Hierbei wird bevorzugt nach Anziehen der Schraube(n) der Dichtdeckel 32 auf das Leistungselektronikgehäuse 22 aufgesetzt. Zur Abdichtung der Durchtrittsstelle der Stromleitelemente 1 12 und 212 wird von unten die Dichthülse 30.1 als Abde- ckung inkl. Dichtungselemente 30 an das Hybridmodulgehäuse 12.1 vormontiert, bevor das Leistungselektronikmodul 20 an das Hybridmodul 10 angeflanscht wird. Die Dichtungselemente 30 an der Dichthülse 30.1 dichten zum einen gegen die Hybridmodulgehäusewand und zum anderen gegen die Kontakteinheit 1 10 des Stators 17.2 ab.
Hierdurch ist ein einfacher und sicherer (da abgedichteter) Anschluss des E-Motors des Hybridmoduls an die Leistungselektronik des Leistungselektronikmoduls möglich.
Fig. 3 zeigt eine perspektivische Ansicht eines solchen Stators 17.2, der gemäß dem in Fig. 2 dargestellten Prinzip verwendet werden könnte. Er weist einen E-Motorstromanschluss 1 10 mit einer Kontakteinrichtung 1 1 1 auf. Die Kontakteinrichtung 1 1 1 ist in die Statorummantelung integriert und weist zwei, bevorzugt drei oder mehr Stromleitelemente 1 12 auf, die jeweils eine radial nach außen gerichtete oder in einem Tangentialraum liegende Kontaktfläche aufweisen, an welche ein elektronikmodulseitiges Stromleitelement 212 kontaktierbar ist. Die Stromleitelemente 1 12 sind galvanisch an die Spulen des Stators 17.2 gekoppelt, bevorzugt mittels Verschaltungsringen.
Fig. 4 zeigt eine Schnittdarstellung eines erfindungsgemäßen Hybridmoduls 10 und eines erfindungsgemäßen Leistungselektronikmoduls aufbauend auf Fig. 2 vor der Montage. Die Stromleitelemente 1 12, 212 weisen hier jeweils eine Öffnung 1 12.1 bzw. 212.1 auf, mittels welcher die Stromleitelemente 1 12, 212 aneinander befestigbar sind. Der hybridmodulseitige E-Motorstromanschluss 210 weist ein Loch, bevorzugt Sackloch 1 12.2 auf, in dem bevorzugt ein Gewinde eingebracht ist. Alternativ oder zusätzlich ist ein Gewinde in der Öffnung 1 12.1 vorhanden. Das Sackloch 1 12.2 überlappt mit der Öffnung 1 12.1. Die Stromleitelemente 1 12, 212 sind gewinkelte Bleche. Das hybridmodulseitige Stromleitelement 1 12 kann alternativ auch eine das Sackloch umschließenden Hülse 1 12.2 darstellen oder durch das das Sackloch 1 12.2 umgebende Material gebildet sein. Das leistungselektronikmodulseitige Stromleitelement 212 ist an einer Platine 26 befestigt und galvanisch mit der Leistungselektronik 21 , welche bevorzugt auch eine Kühleinrichtung 27 aufweist, verbunden. Bevorzugt ist eine weitere Platine 26 vorhanden, auf der Steuer- und/oder Messelektronik 28 angeordnet ist. Das Leistungselektronikgehäuse 22 weist eine Montageöffnung 22.1 an der Unterseite auf.
Zur Montage wird das Leistungselektronikmodul 20 von unten an das Hybridmodul 20 angenähert bis sich die Gehäuse 22 und 12.1 und die Stromleitelemente 212 und 1 12 berühren. Fig. 5 zeigt eine Schnittdarstellung eines erfindungsgemäßen Hybridmoduls 10 und eines erfindungsgemäßen Leistungselektronikmoduls gemäß Fig. 4 nach dem aneinander Anschließen der Kontakteinrichtungen 1 10, 210 und vor dem Anwenden des Befestigungsmittels 31 . Die Bauteile aus Fig. 4 sind hier identisch vorhanden. Die Bezugszeichen sind der Übersichtlichkeit halber nicht nochmals wiederholt. Nun wird eine Schraube als Befestigungsmittel 31 durch die Montageöffnung 22.1 in die Öffnungen 1 12.1 und 212.1 geführt und mittels eines Werkzeugs festgezogen, so dass die Schraube am Ende zum größten Teil im Sackloch 1 12.2 aufgenommen ist und die Stromleitelemente 1 12 und 212 ihren Kontaktflächen aneinanderp- resst. Zuletzt wird mittels eines Dichtdeckels 32 mit einem Dichtungselemente 30 die Montageöffnung 22.1 verschlossen.
Fig. 6 zeigt eine Detaildarstellung eines Ausschnitts aus Fig. 5 wobei im Unterschied zu Fig. 5 eine Variante mit Flachdichtungen als Dichtungselemente 30 gezeigt ist. Die Flachdichtungen sind auf einer Dichthülse 30.1 angebracht, alternativ können diese auch integral mit der Dichthülse 30.1 ausgebildet sein. In diesem Beispiel ist die bzgl. Fig. 4 bereits erwähnte Alternative gezeigt, bei der das hybridmodulseitige Stromleitelement 1 12 durch das das Sackloch 1 12.2 umgebende Material gebildet ist. Der galvanische Kontakt entsteht dabei besonders vorteilhaft großflächig über das verwendete Befestigungsmittel (z.B. Schraube oder Bolzen). Es könnte jedoch auch ein anderes Stromleitelement 1 12, z.B. wie in Fig. 4 gezeichnet, verwendet werden.
Fig. 7 zeigt eine Prinzipdarstellung eines erfindungsgemäßen Hybridmoduls 10 und eines erfindungsgemäßen Leistungselektronikmoduls 20 aufbauend auf Fig. 1 mit jeweils Stromleitelementen 1 12 und 212, die gemäß einer zweiten Variante aneinander kontaktiert sind. Die Kontaktfläche zwischen den Stromleitelementen 1 12 und 212 liegt in einer Ebene mit der Montagerichtung des Leistungselektronikmoduls 20 an das Hybridmodul 10, hier annähernd in einer Ebene senkrecht zur Axialrichtung (bzgl. Rotorachse des E-Motors). Das leistungselekt- ronikmodulseitige Stromleitelement 212 wird in einen Spalt gesteckt, welcher neben dem hyb- ridmodulseitigen Stromleitelement 1 12 vorhanden ist. Hier gezeigt ist ein gerader Spalt (nicht verjüngend). Beide Stromleitelemente 1 12 und 212 weisen jeweils Öffnungen auf und sind mittels einer Schraube als Befestigungsmittel 31 in axialer Richtung aneinandergepresst. Ein Dichtdeckel 32 verschließt die Montageöffnung 12.2. Alternativ ist ein konischer (sich verjüngender) Spalt vorhanden und ein axialer Druck der Stromleitelemente 1 12, 212 gegeneinander entsteht bereits durch ein hineinstecken des leistungselektronikmodulseitigen Stromleitelements 212 in den Spalt. Die übrigen Bauteile sind bereits im Zusammenhang mit Fig. 2 be- schrieben worden. Bevorzugt ist der Spalt in jedem Fall (mit oder ohne Befestigung durch Befestigungsmittel) konisch, so dass er eine Einführschräge ausbildet.
Im Unterschied zur Variante gemäß Fig. 2 erfolgt die Verschraubung der Stromleitelemente 1 12, 212 axial, bevorzugt axial von hinten. Dies ist vorteilhafter bzgl. Schmutzeintrag in das Leistungselektronikmodul beim Verschrauben, weil nur die Stromfahnen 212 (und keine anderen Teile) des Leistungselektronikmoduls 20 offen liegen. Diese werden in die hybridmodulsei- tige Kontakteinheit 1 10 eingeführt. Die optionale Einführschräge erleichtert den Prozess und sorgt bevorzugt bereits für eine gegenseitigen Druck der Stromleitelemente 1 12, 212. Nach dem Verschrauben der Stromleitelemente 1 12, 212 wird die Kontaktierung mittels des Dichtdeckels 32 inkl. Dichtungselementen 30 verschlossen.
Hierdurch wird eine alternative Kontaktierungsweise ermöglicht, welche die Leistungselektronik noch besser vor Verschmutzung während der Montage bewahrt, besonders vorteilhaft ist auch eine sichere Kontaktierung ohne Schrauben, mittels eines konischen Spalts, da somit der Montageaufwand weiter reduziert wird.
Fig. 8 zeigt eine perspektivische Ansicht eines Stators 17.2 aus Fig. 7 ähnlich wie in Fig. 3 und Fig. 9 zeigt eine Detaildarstellung der hybridmodulseitigen Kontakteinrichtung des Stators 17.2 aus Fig. 8.
Im Gegensatz zu Fig. 3 weist dieser Stator Stromleitelemente 1 12 auf, die Kontaktflächen aufweisen, welche senkrecht zur Axialrichtung liegen. Die Kontakteinrichtung 1 10 weist in einer Ummantelung eine Montageöffnung 12.2 auf, in welche über eine Axialrichtung kommend Befestigungsmittel 31 einbringbar sind. Weiterhin weist sie Aussparungen 16 in der Ummantelung auf, in welche über eine Richtung senkrecht zur Axialrichtung kommend (z.B. in Radialrichtung) die leistungselektronikmodulseitigen Stromleitelemente 212 einbringbar sind. Ferner weist sie optionale Bohrungen 12.3 zur Befestigung eines Dichtungselements 30 oder einer Dichthülse 30.1 auf. Es sind drei Stromleitelemente 1 12 vorhanden.
Fig. 10 zeigt eine Detaildarstellung der Kontaktierung der Stromleitelemente gemäß Fig. 7-10. Durch die Aussparung 16 ist ein Leerraum bzw. Spalt neben dem hybridmodulseitigen Stromleitelement 1 12 für das leistungselektronikseitige Stromleitelement 212 über die Aussparung 16 erreichbar. Fig. 11 zeigt eine Schnittdarstellung eines erfindungsgemäßen Hybridmoduls 10 und eines erfindungsgemäßen Leistungselektronikmoduls 20 gemäß Fig. 7 nach dem aneinander Anschließen der Kontakteinrichtungen 1 1 1 , 21 1 und nach dem Anwenden des Befestigungsmittels 31 . Es sind weitestgehend dieselben Bauteile eingezeichnet wie auch in Fig. 7 und teils Fig. 4. Auch hier weisen die Stromleitelemente 1 12 und 212 Öffnungen 1 12.1 und 212.1 auf, diese sind gestrichelt eingezeichnet und der Übersichtlichkeit halber nicht mit einem Bezugszeichen versehen. Weiterhin ist eine in den Stator 17.2 eingespritzte Mutter 1 12.3 vorhanden.
In beiden Varianten (Fig. 2-6 und Fig. 7-1 1 ) können unterschiedliche Dichtungskonzepte an der Dichthülse 30.1 vorliegen:
radiale Abdichtung gegen das Hybridmodulgehäuse 12.1 und radiale Abdichtung gegen eine Ummantelung der Kontakteinrichtung 1 10;
radiale Abdichtung gegen das Hybridmodulgehäuse 12.1 und axiale Abdichtung gegen eine Ummantelung der Kontakteinrichtung 1 10;
axiale Abdichtung gegen das Hybridmodulgehäuse 12.1 und radiale Abdichtung gegen eine Ummantelung der Kontakteinrichtung 1 10;
axiale Abdichtung gegen das Hybridmodulgehäuse 12.1 und axiale Abdichtung gegen eine Ummantelung der Kontakteinrichtung 1 10.
Es wurden nicht alle Varianten modelliert. Je nach Toleranz der Bauteile können sich einige Kombinationen als optimaler erweisen bzgl. der Dichtwirkung. Der Dichtdeckel 32 kann in jeder Variante, insbesondere von radial unten, auf vielfältige Weise montiert werden. Hier sind Schraub-, Klipps- oder Klemmverbindungen mittels einer Schnappfeder denkbar (siehe Folien 1 1 und 12).
Fig. 12 zeigt eine Detaildarstellung der Abdichtung am Beispiel der in Fig. 7 bis 1 1 gezeigten Variante mittels Dichtungselementen 30, wobei die Dichtungselemente 30 mittels Verschrau- bungen gegen Wände des Hybridmodulgehäuses 12.1 vorgespannt sind. Der Dichtdeckel 32 weist als Dichtelemente 30 zwei umlaufende Dichtlippen auf, welche eine radiale Abdichtung der Stromleitelement-Verschraubung ausbilden, sowie Bohrungen 33.1 für eine entsprechende Verschraubung. Die integral ausgebildeten, umlaufenden Dichtelemente 30 der Dichthülse 30.1 sind mit Pfeilen markiert, welche folglich auf der anderen Seite der Dichthülse 30.1 gespiegelt vorliegen. Die untersten drei Dichtelemente bilden mindestens einen Dichtkontakt zum Hybridmodulgehäuse 12.1 aus und/oder mindestens einen Dichtkontakt, welcher gegenüber dem Innenraum des Leistungselektronikmoduls 20 abdichtet. Die obersten zwei Dichtelemente der Dichthülse 30.1 bilden mindestens einen Dichtkontakt zum Gehäuse der hyb- ridmodulseitigen Kontakteinrichtung 1 10 aus. Die oberen vier Dichtelemente bilden eine radia- le Abdichtung aus, das unterste Dichtelement bildet eine axiale Abdichtung aus. Diese axiale Abdichtung ist mittels Schrauben durch die Bohrungen 33.1 der Dichthülse 30.1 vorteilhaft stark ausgeprägt, während die radialen Abdichtungen je nach Toleranzen mehr oder weniger stark ausgeprägt sind.
Fig. 13 zeigt eine Detaildarstellung ähnlich wie in Fig. 12, wobei ein Dichtelement 30 mittels eines Rastmechanismus gegen eine Wand des Hybridmodulgehäuses 12.1 vorgespannt ist. Fig. 14 zeigt eine Aufsicht des unteren Dichtungselements 30 aus Fig. 13 ohne Darstellung des Stators. Anstelle der Verschraubung wird die Vorspannung der Dichthülse 30.1 mittels sechs Schnapphaken 33.2 erreicht, die sich paarweise gegenüberliegen, wodurch eine über den Umfang der Dichthülse 30.1 gleichmäßige Vorspannung auf die axiale Abdichtung ausgeübt wird.
Fig. 15 zeigt eine Detaildarstellung ähnlich wie in Fig. 12, wobei ein Dichtelement mittels einer als Sicherungsmittel 33.3 vorhandenen Spannfeder gegen eine Wand des Hybridmodulgehäuses 12.1 vorgespannt ist. Die Spannfeder liegt an einem Vorsprung der Dichthülse 30.1 an. Vorteilhaft gegenüber der Variante mit Schnapphaken ist eine einfachere Demontage, bei gleichzeitig gleichmäßiger Vorspannung auf die axiale Abdichtung.
Fig. 16 zeigt Varianten des Sicherungsmittels 33.3 gemäß Fig. 15 mit und ohne Montage/- Demontageohren. Die Vorspannfeder 33.3 gemäß der ersten Variante weist kein, die gemäß der zweiten Variante weist ein Demontageohr, die gemäß der dritten Variante zwei Demontageohren auf.
Fig. 17 zeigt eine Aufsicht der hybridmodulseitigen Kontakteinrichtung 1 10 mit Dichtungselementen gemäß Fig. 15 und einem Sicherungsmittel 33.3 gemäß der dritten Version aus Fig. 16 mit zwei Demontageohren.
Fig. 18 zeigt eine Aufsicht auf die an der Dichthülse 30.1 vorhandenen Dichtungselemente gemäß Fig. 17 ohne Darstellung des Stators.
Vorteilhaft bei den Varianten mit Demontageohren (Fig. 16-18) ist, dass diese ein noch leichteres Demontieren ermöglichen. Bei zwei Demontageohren ist die Demontage am einfachsten, da insbesondere die Vorspannung der Vorspannfeder leichter lösbar ist. Fig. 19 zeigt eine perspektivische Ansicht eines erfindungsgemäßen Hybridmoduls 10 aufbauend auf Fig. 1 oder einer anderen der vorigen Figuren vor der Montage. Es sind zum Hybridmodulinneren abgedichtete Anschlüsse an dem Wandbereich 14 vorgesehen: ein hyb- ridmodulseitiger E-Motorstromanschluss 1 10 und ein hybridmodulseitiger, elektrischer Signal- und/oder Kupplungsaktorikanschluss 120. Ferner weist das Hybridmodul 10 zwei hybridmo- dulseitige Kühlmittelanschlüsse 130 auf. Zusätzlich ist in dieser Figur auch der Rotor 17.1 und der Stator 17.2 des Hybridmoduls 10 gezeigt.
An dieses Hybridmodul 10 ist in einfacher Weise ein Leistungselektronikmodul 20, z.B. das in Fig. 2, 4, 5, 7 oder 1 1 gezeigte, radial außerhalb des Rotors 17.1 und Stators 17.2 raumsparend anordenbar.
Fig. 20 zeigt eine perspektivische Ansicht eines erfindungsgemäßen Leistungselektronikmoduls 20 aufbauend auf Fig. 1 oder einer anderen der vorigen Figuren, bevorzugt für das Hybridmodul 10 gemäß Fig. 19 vor der Montage. Es weist eine Kühleinrichtung 27 auf, welche zwischen zwei Kühlanschlüssen 230 innerhalb des Leistungselektronikgehäuses 22, auf einer dem Hybridmodul zugewandten Platinenseite angeordnet ist. Die Leistungselektronik ist durch die Kühleinrichtung 27 verdeckt.
Mit der vorliegenden Erfindung wird somit erstmalig insbesondere eine direkte Kontaktierung des Hochvoltanschlusses der Leistungselektronik an das Hybridmodul vorgestellt. Hierfür sind insbesondere auf Seiten des Hybridmoduls Aussparungen am Stator und auf Seiten des Leistungselektronikmoduls Stromfahnen vorgesehen, die in die Aussparungen eingreifen können. Die Stromfahnen werden bevorzugt verschraubt. Bevorzugt wird die Schraubstelle anschließend abgedichtet. Hierfür ist bei radialer Verschraubung am Gehäuse der Leistungselektronik bevorzugt eine Dichtung, bei axialer Verschraubung ist bevorzugt im Bereich des Hybridmoduls eine entsprechende Dichtung bzw. ein Dichtdeckel vorhanden. Des weiteren sind entsprechende Dichtungen im Bereich des Leistungselektronikgehäuses und um die Kontaktstelle herum vorgesehen. Bezuqszeichenliste
Hybridmodul
Bauteil
Hybridmodulgehäuse
Montageöffnung
Bohrung
Aussparung
E-Motor
Rotor
Stator
Kühlkanal
Leistungselektronikmodul
Leistungselektronik
Leistungselektronikgehäuse
Montageöffnung
Platine
Kühleinrichtung
Steuer- und/oder Messelektronik
Dichtungselement
Dichthülse
Befestigungsmittel
Dichtdeckel
Bohrung
Schnapphaken
Sicherungsmittel
hybridmodulseitiger E-Motorstromanschluss
hybridmodulseitige Kontakteinrichtung
hybridmodulseitiges Stromleitelement
Öffnung
Sackloch
Mutter
hybridmodulseitiger, elektrischer Signal- und/oder Kupplungsaktorikanschluss hybridmodulseitiger Kühlmittelanschluss
leistungselektronikmodulseitiger E-Motorstromanschluss
leistungselektronikmodulseitige Kontakteinrichtung
leistungselektronikmodulseitiges Stromleitelement 212.1 Öffnung
230 leistungselektronikmodulseitiger Kühlmittelanschluss

Claims

Patentansprüche
1 . Leistungselektronikmodul (20) zum Betreiben eines Hybridmoduls (10) für eine Hybridantriebseinheit, wobei das Hybridmodul (10) einen E-Motor (17) aufweist, mittels dessen ein Antriebsmoment der Hybridantriebseinheit erzeugbar ist,
dadurch gekennzeichnet, dass das Leistungselektronikmodul (20) einen leistungselekt- ronikmodulseitigen E-Motorstromanschluss (210) aufweist, welcher eine an das Leistungselektronikmodul (20) angebundene, leistungselektronikmodulseitige Kontakteinrichtung (21 1 ) zum direkten Anschluss an eine an dem Hybridmodul (10) vorhandene hybridmodulseitige Kontakteinrichtung (1 1 1 ) eines hybridmodulseitigen E- Motorstromanschlusses (1 10) aufweist.
2. Leistungselektronikmodul (20) gemäß Anspruch 1 , wobei die leistungselektronikmo- dulseitige Kontakteinrichtung (21 1 ) an dem Leistungselektronikmodul (20) befestigt ist.
3. Leistungselektronikmodul (20) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Leistungselektronikmodul (20) an ein Bauteil (12) des Hybridmoduls (10) anorden- bar ist und durch ein Anordnen des Leistungselektronikmoduls (20) an das Bauteil (12) die leistungselektronikmodulseitige Kontakteinrichtung (21 1 ) in Kontakt mit der hybridmodulseitigen Kontakteinrichtung (1 1 1 ) bringbar ist.
4. Leistungselektronikmodul (20) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die leistungselektronikmodulseitige Kontakteinrichtung (21 1 ) mindestens ein leistungs- elektronikmodulseitiges Stromleitelement (212) aufweist, das direkt an das Leistungselektronikmodul (20) befestigt ist, mit einem Leistungselektronikelement des Leistungselektronikmoduls (20) galvanisch gekoppelt ist und direkt an ein hybridmodulsei- tiges Stromleitelement (1 12) kontaktierbar ist.
5. Leistungselektronikmodul (20) gemäß Anspruch 4, wobei das leistungselektronikmo- dulseitige Stromleitelement (212) und das hybridmodulseitige Stromleitelement (1 12) mittels eines Befestigungsmittels (31 ) aneinander pressbar sind.
6. Leistungselektronikmodul (20) gemäß Anspruch 5, wobei das Leistungselektronikmodul (20) ein Leistungselektronikgehäuse (22) mit einer mittels eines Dichtdeckels (32) abdichtbaren Montageöffnung (34) aufweist, über welche das Befestigungsmittel (31 ) mit einem Werkzeug zur Anwendung des Befestigungsmittels (31 ) erreichbar ist.
Leistungselektronikmodul (20) gemäß einem der Ansprüche 4 bis 6, wobei sich das leistungselektronikmodulseitige Stromleitelement (212) und/oder das hybridmodulseiti- ge Stromleitelement (1 12) durch eine von einem Dichtkontakt gebildete Öffnung erstreckt, wobei der Dichtkontakt eine Abdichtung des Leistungselektronikmoduls (20) gegenüber einem das Hybridmodul (10) umgebenden Außenraum und/oder gegenüber einem Innenraum des Hybridmoduls (10) darstellt.
Leistungselektronikmodul (20) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Leistungselektronikmodul (20) an einem Bauteil (12) des Hybridmoduls (10), bevorzugt eines Hybridmoduls (10) gemäß Anspruch 1 1 , angeordnet ist.
Hybridmodul (10) für eine Hybridantriebseinheit, wobei das Hybridmodul (10) einen E- Motor (17) aufweist, mittels dessen ein Antriebsmoment der Hybridantriebseinheit erzeugbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass
das Hybridmodul (10) einen hybridmodulseitigen E-Motorstromanschluss (1 10) aufweist, welcher eine an das Hybridmodul (10) angebundene, hybridmodulseitige Kontakteinrichtung (1 1 1 ) zum direkten Anschluss an eine an einem Leistungselektronikmodul (20) vorhandene leistungselektronikmodulseitige Kontakteinrichtung (21 1 ) eines leistungselektronikmodulseitigen E-Motorstromanschlusses (210) aufweist.
Verfahren zur Montage eines Hybridmoduls (10) für eine Hybridantriebseinheit, wobei das Hybridmodul (10) einen E-Motor (17) aufweist, mittels dessen ein Antriebsmoment der Hybridantriebseinheit erzeugbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass
eine an ein Leistungselektronikmodul (20) angebundene, leistungselektronikmodulsei- tige Kontakteinrichtung (21 1 ) eines leistungselektronikmodulseitigen E- Motorstromanschlusses (210) direkt an eine an dem Hybridmodul (10) vorhandene hybridmodulseitige Kontakteinrichtung (1 1 1 ) eines hybridmodulseitigen E- Motorstromanschlusses (1 10) angeschlossen wird.
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