WO2015078464A1 - Hybridmodul mit integrierter leistungselektronik - Google Patents

Hybridmodul mit integrierter leistungselektronik Download PDF

Info

Publication number
WO2015078464A1
WO2015078464A1 PCT/DE2014/200620 DE2014200620W WO2015078464A1 WO 2015078464 A1 WO2015078464 A1 WO 2015078464A1 DE 2014200620 W DE2014200620 W DE 2014200620W WO 2015078464 A1 WO2015078464 A1 WO 2015078464A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
power electronics
module
hybrid module
hybrid
housing
Prior art date
Application number
PCT/DE2014/200620
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Stefan Mackowiak
Cédric BLAES
Original Assignee
Schaeffler Technologies AG & Co. KG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Schaeffler Technologies AG & Co. KG filed Critical Schaeffler Technologies AG & Co. KG
Priority to DE112014005400.3T priority Critical patent/DE112014005400A5/de
Publication of WO2015078464A1 publication Critical patent/WO2015078464A1/de

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K11/00—Structural association of dynamo-electric machines with electric components or with devices for shielding, monitoring or protection
    • H02K11/30—Structural association with control circuits or drive circuits
    • H02K11/33—Drive circuits, e.g. power electronics
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60K—ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PROPULSION UNITS OR OF TRANSMISSIONS IN VEHICLES; ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PLURAL DIVERSE PRIME-MOVERS IN VEHICLES; AUXILIARY DRIVES FOR VEHICLES; INSTRUMENTATION OR DASHBOARDS FOR VEHICLES; ARRANGEMENTS IN CONNECTION WITH COOLING, AIR INTAKE, GAS EXHAUST OR FUEL SUPPLY OF PROPULSION UNITS IN VEHICLES
    • B60K6/00—Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00
    • B60K6/20—Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00 the prime-movers consisting of electric motors and internal combustion engines, e.g. HEVs
    • B60K6/22—Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00 the prime-movers consisting of electric motors and internal combustion engines, e.g. HEVs characterised by apparatus, components or means specially adapted for HEVs
    • B60K6/40—Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00 the prime-movers consisting of electric motors and internal combustion engines, e.g. HEVs characterised by apparatus, components or means specially adapted for HEVs characterised by the assembly or relative disposition of components
    • B60K6/405—Housings

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.
  • hybrid module for a hybrid drive unit, wherein the hybrid module is operable by means of a power electronics module, which has power electronics, wherein the power electronics module arranged on a component of the hybrid module, preferably fixed, is.
  • the object is further achieved in particular by a method for assembling a hybrid module for a hybrid drive unit, wherein the hybrid module is operable by means of a power electronics module having power electronics module, wherein the power electronics module arranged on a component of the hybrid module, preferably fixed, is.
  • the structural integration of the power electronics module in or on the hybrid module that results from this, for example, long and thus also interference-prone and expensive cabling between the hybrid module and a remotely located power electronics module are eliminated. Furthermore, no separate space for the power electronics module in the drive unit is needed.
  • the assembly is simplified, since already during assembly of the hybrid module in the drive unit of eg vehicle at the same time the power electronics module is mounted.
  • the control unit eg ACU - actuator control unit
  • the clutch actuator such as electrical Gottitzer
  • a hybrid module is preferably a coupling module, which contains an electric drive unit, preferably an electric motor, as well as a clutch, preferably a disconnect 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 clutch actuator connection and / or a coolant connection, at least one, preferably two, particularly preferably all of these connections being 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. This is preferably configured 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. Preferably, it is an e-motor power connector.
  • the power for operating the electric motor is transmitted via the high-performance interface, wherein High-performance interface preferably for peak voltages, preferably AC voltages, of at least 48 V, more preferably at least 100 V, more preferably at least 350 V, each at currents up to 400A, is designed.
  • High-performance interface preferably for peak voltages, preferably AC voltages, of at least 48 V, more preferably at least 100 V, more preferably at least 350 V, each at currents up to 400A, 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 set up to control or regulate a current. These are more preferably one or more circuit breakers, e.g. 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 additionally has control electronics and / or
  • the power electronics module preferably has an electric motor power connection and / or an electrical signal and / or Kupplungaktonkan gleich and / or Kuhlstoffan gleich, 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.
  • 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 is arranged on the component of the hybrid module, particularly preferably fastened, preferably in that a carrier (eg the power electronics) or a housing part of the power electronics module or the power electronics itself is in contact with the component, preferably the hybrid module housing, is particularly preferably connected (preferred by means of positive and / or non-positive and / or cohesive connection, eg snap connection, screw connection, clamping connection, welding or soldering connection, adhesive connection).
  • the power electronics module is arranged on an outer or inner surface of the hybrid module housing or on a component within the hybrid module housing.
  • the hybrid module and / or the power electronics module preferably have at least one fastening element (for example flange, angle, hole, recess, thread, threaded rod, snap-in hook) for connecting the hybrid module and power electronics.
  • the power electronics module is arranged on the underside (based on the installed state of the hybrid module in the hybrid drive unit) of the hybrid module housing.
  • the statics center of gravity displacement under the rotor axis
  • the intermediate storage, assembly or later maintenance for example in a car
  • Another advantage is the use of space in the transmission tunnel, as this is constricted at the top. It is thus possible for the power electronics to be or will be arranged on the vehicle subfloor in a manner optimally optimized for building space.
  • 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 has a power electronics housing, in which the power electronics are arranged, and the power electronics housing is fastened to the component, preferably the hybrid module housing.
  • the power electronics are preassembled in a power electronics housing and the power electronics housing is attached to the component, preferably the hybrid module housing.
  • the power electronics housing is set up to completely enclose the power electronics, preferably also by means of a cover, preferably to enclose them sealed.
  • an existing power electronics housing is used (i.e., for example, it has one, preferably sealing, cover or all power electronics housing parts).
  • a high variability of the mounting position on the hybrid module is given, also preferably no additional sealing or no additional protection of the electronics to the hybrid module or to the outside is required, if already the power electronics housing forms a corresponding sealing or protective enclosure of the power electronics.
  • all connections for electric motor current, signals and / or clutch actuator and coolant are integrated within the hybrid module with the power electronics module.
  • the power electronics housing When assembling the power electronics is preferably first pre-assembled in the power electronics housing. Subsequently, either the power electronics housing is arranged on the component and then closed with a preferably sealing lid of the power electronics housing or the power electronics housing is first closed with the lid and then arranged on the component of the hybrid module.
  • a power electronics housing opening is closed by a wall region of the component, preferably of the hybrid module housing.
  • the mentioned wall portion of the component forms a cover for the power electronics housing.
  • the wall portion is plate-shaped, e.g. a preferably hybrid to the hybrid module tangentially (with respect to the rotor) arranged plate.
  • At least one connection from the E motor power connection and / or the electrical signal and / or coupling actuator connection and / or coolant connection is preferably arranged in or on the wall region.
  • the power electronics housing encloses the existing connections, preferably sealing.
  • a sealing means e.g., a groove for a sealing bead or a sealing bead itself) surrounds the existing terminals on the surface of the wall portion. The contacting at the respective terminals preferably takes place within the power electronics housing and / or the hybrid module housing.
  • the power electronics is first pre-assembled in the power electronics housing during assembly. Subsequently, either the power electronics housing is arranged on the component, so that the wall region of the component closes the power electronics housing opening.
  • the power electronics module has a cover, on which the power electronics are arranged, and a component opening, preferably a hybrid module housing opening, is closed by the cover.
  • the power electronics are preassembled on a lid and a component opening, preferably hybrid module housing opening, is closed by the lid.
  • the component opening is preferably defined by a preferably peripheral edge, particularly preferably cantilevered edge, wherein within the edge either a breakthrough by the component, e.g. the hybrid module housing, or at least one indentation, which has a space for the components of the power electronics module, e.g. Power electronics, cooling elements or connection components forms.
  • the component opening is preferably formed as a receptacle or housing for the power electronics in the lower region of the hybrid module. The contacting of the respective terminals preferably takes place within the hybrid module housing.
  • all components of the power electronics within the hybrid module i. preferably disposed within the hybrid module housing.
  • Another hybrid module according to the invention has a rotor and a stator and the power electronics module is arranged radially outside the rotor and the stator.
  • the power electronics module is arranged radially outside the rotor and the stator.
  • a radial boundary of the stator to the outside is preferably given by the radial outer boundary of the stator windings, particularly preferably by the radial outer boundary of the stator lamination.
  • the power electronics are sealed relative to an outer space surrounding the hybrid module and / or to an inner space of the hybrid module.
  • the power electronics is sealed relative to an outer space surrounding the hybrid module and / or to an interior of the hybrid module.
  • the seal is preferably against air, more preferably against a liquid, e.g. Water or oil or a special coolant.
  • the seal is preferably by a sealing element, e.g. one or more sealing rings or Dichtwulste formed.
  • the sealing element preferably seals two different housing parts of a closed power electronics housing.
  • the sealing element extends along a contour on which the power electronics module and the hybrid module touch, e.g. along an edge at the power electronics housing opening or along an edge at the component opening. Preferably, it is clamped or clamped on this contour between the power electronics module and the hybrid module.
  • the hybrid module has a hybrid module-side guiding and / or fitting means and / or the power electronics module has a power electronic side guiding and / or fitting means.
  • the relative freedom of movement between the hybrid module and the power electronics module is restricted by their mutual approach by means of a guiding and / or fitting means and / or a positive connection is established between the hybrid module and the power electronics module.
  • the one hand facilitates assembly and on the other hand achieves a more stable connection between the power electronics module and the hybrid module.
  • there is a positive connection between the hybrid module and the power electronics module by means of a guiding and / or fitting means.
  • a guide means is preferably set up when approaching both modules one
  • a guide means has for example two opposing walls or rails, which are preferably in the direction of the module on which they are arranged (power electronics or hybrid module) slightly conical converge, or a conical or cylindrical knob or such a guide pin.
  • a pass device is preferably set up to prevent a relative movement of the modules in at least one, preferably two degrees of freedom, preferably by positive locking.
  • It is a short dowel pin or a passnoppe, a groove and / or feather or a bead.
  • a guiding and fitting means preferably has both properties. It is e.g. conical dowel pin or it has two opposite walls or rails, wherein in the state in which the power electronics module is arranged on the hybrid module, a relative movement of the modules in at least one, preferably two degrees of freedom is prevented.
  • the power electronics module has a circuit board on which the power electronics are arranged, and a cooling device for the power electronics is arranged on one side of the board, which faces the hybrid module, preferably the nearest coolant channel of the hybrid module.
  • a circuit board is arranged in the power electronics module, on which the power electronics are arranged or later arranged, and a cooling device for the power electronics is arranged on one side of the board, which the hybrid module, preferably the nearest coolant channel of the hybrid module, will be facing after assembling.
  • the cooling is more efficient because the cooling effect of the cooling of the hybrid module acts on the cooling device of the power electronics.
  • a cooling liquid which is colder than the cooling device for the power electronics, for example, because the remplissigikgeit large amounts of heat over the remaining hybrid module housing ranges outputs where the power electronics module is not arranged.
  • the cooling fluid absorbs heat from the facing cooling device (eg passive cooling element, or else just a heat-dissipating flange of a housing of a power electronic component) and transports it away.
  • the facing cooling device eg passive cooling element, or else just a heat-dissipating flange of a housing of a power electronic component
  • FIG. 1 b a hybrid module according to the invention as in FIG. 1 a, in which the power electronics module is arranged on a component of the hybrid module in a further manner, FIG.
  • FIG. 2 shows a detail of a hybrid module according to the invention, based on FIG. 1 a, the power electronics module having a power electronics housing in which the power electronics are arranged, and wherein the power electronics housing is fastened to the component of the hybrid module,
  • FIG. 3 a detail of a hybrid module according to the invention, similar to FIG. 2, a power electronics housing opening being closed by a wall region of the component of the hybrid module, FIG.
  • FIG. 4 a detail of a hybrid module according to the invention, based on FIG. 1 a, wherein the power electronics module has a cover on which the power electronics are arranged, and wherein a component opening is closed by the cover,
  • FIG. 5 shows a perspective view of a hybrid module according to the invention, based on FIG. 3, before assembly, FIG.
  • FIG. 6 is a perspective view of a power electronics module according to the invention, preferably for the hybrid module according to FIG. 5.
  • FIG. 1 a shows a hybrid module 10 according to the invention, in which the power electronics module 20 with power electronics 21 is arranged on a component 12 of the hybrid module 10 in a first manner. It is arranged on the outside of the component 12.
  • the power electronics module 20 is arranged on the component 12 and preferably attached. As a result, in particular a fault-prone and expensive wiring is avoided or at least reduced their length.
  • FIG. 1 b shows a hybrid module 10 according to the invention as in FIG. 1 a, in which the power electronic module 20 is attached to a component 12, e.g. the housing, the hybrid module 10 is arranged in a further manner. It is arranged within the component 12 on the component 12. As a result, possibly available space is used in the hybrid module.
  • FIGS. 2 to 6 show an arrangement of the power electronics modules 20, on the underside of the hybrid module 10.
  • Fig. 2 shows a detail of a hybrid module according to the invention, based on Fig. 1 a, wherein the power electronics module 20 has a power electronics housing 22, in which the power electronics 21 is arranged, and wherein the power electronics housing 22 is attached to the component 12 of the hybrid module 10.
  • the component 12 is the hybrid module housing 12.1.
  • the power electronics housing 22 is closed with a lid 24 and sealed airtight by means of a lid 24 and power electronics housing 22 arranged sealing member 30.
  • the power electronics module 20 is arranged below the hybrid module 10.
  • the hybrid module housing 12.1 When assembling the hybrid module 10 this is pre-assembled in the hybrid module housing 12.1 and the power electronics module 20 is pre-assembled in the power electronics housing 22. Both housings 12.1 and 22 are then preferably connected to each other by means of screw connection and a plurality of pins.
  • the power electronics housing 22 is closed after assembly on the hybrid module with a sealing by the sealing elements 30 cover 24, preferably from the bottom radially.
  • FIG. 3 shows a detail of a hybrid module 10 according to the invention, similar to FIG. 2, wherein a power electronics housing opening 23 is closed by a wall region 14 of the component 12 of the hybrid module 10, here the hybrid module housing 12.1.
  • the wall region 14 is plate-shaped, and forms a lid, preferably on the underside of the hybrid module 10.
  • a sealing element 30 is arranged circumferentially around the power electronics housing opening 23 and clamped between the power electronics housing 22 and the hybrid module housing 12.1.
  • the sealing member 30 is a rectangular sealing ring.
  • Fig. 4 shows a detail of a hybrid module according to the invention 10 based on Fig. 1 a, wherein the power electronics module 20 has a cover 24 on which the power electronics 21 is arranged, and wherein a component opening 13 is closed by the lid 24.
  • the component opening 13 is a hybrid module housing opening 13.1, in which there is a recess between two protruding edges. In this indentation, the power electronics 21 protrudes.
  • the connection points between hybrid module 10 and power electronics module 20 are sealed as in FIGS. 2 and 3 with a sealing element 30.
  • the hybrid module housing opening 13.1 is closed with the cover 24, on which the power electronics 21 is preassembled, and the cover 24 is fastened to the hybrid module housing 12.1.
  • FIG. 5 shows a perspective view of a hybrid module 10 according to the invention, based on FIG. 3, prior to assembly.
  • Connections sealed to the interior of the hybrid module are provided on the wall region 14: a hybrid module-side electric motor connection 1 10 and a hybrid module-side electrical signal and / or coupling actuator connection 120.
  • the hybrid module 10 has two coolant module-side coolant connections 130.
  • 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. that shown in Fig. 6, radially outside the rotor 17.1 and stator 17.2 space-saving can be arranged.
  • FIG. 6 shows a perspective view of a power electronic module 20 according to the invention, preferably for the hybrid module 10 according to FIG. 5, based on FIG. 3 before 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 spatial connection of a power electronics module was presented to a hybrid module.
  • the integrated power electronics is connected below the hybrid module housing.
  • the power electronics module is designed as an independent housing without cover with connections for low-power and high-power lines for connection to the hybrid module.
  • the power electronics housing preferably additionally has connections for a coolant, for example a coolant inflow and outflow, eg for water as a coolant.
  • the hybrid module preferably has a ceiling-shaped area of a component or a ceiling-shaped component to which the power electronics module can be fastened.
  • hybrid modules in combination with an integrated power electronics module provides the ability to offer complete systems where assembly testing and certification can be done at one manufacturer. There are no expensive, long high-voltage cables to be laid. In addition, it is possible to dispense with expensive high-voltage connectors on the hybrid module and the power electronics module and thus reduce further costs.

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Hybridmodul für eine Hybridantriebseinheit, wobei das Hybridmodul mittels eines Leistungselektronikmoduls, welches eine Leistungselektronik aufweist, betreibbar ist, wobei das Leistungselektronikmodul an einem Bauteil des Hybridmoduls angeordnet ist. Die Erfindung betrifft außerdem ein Verfahren zum Zusammenbau eines Hybridmoduls.

Description

Hvbridmodul mit integrierter Leistungselektronik
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 Betätigungseinrichtung 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 Betätigungseinrichtung 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.
Diese Aufgabe wird insbesondere gelöst durch ein Hybridmodul für eine Hybridantriebseinheit, wobei das Hybridmodul mittels eines Leistungselektronikmoduls, welches eine Leistungselektronik aufweist, betreibbar ist, wobei das Leistungselektronikmodul an einem Bauteil des Hybridmoduls angeordnet, bevorzugt befestigt, ist.
Die Aufgabe wird weiterhin insbesondere gelöst durch ein Verfahren zum Zusammenbau eines Hybridmoduls für eine hybride Antriebseinheit, wobei das Hybridmodul mittels eines eine Leistungselektronik aufweisenden Leistungselektronikmoduls betreibbar ist, wobei das Leistungselektronikmodul an einem Bauteil des Hybridmoduls angeordnet, bevorzugt befestigt, wird.
Durch die hierdurch vorliegende bauliche Integration des Leistungselektronikmoduls in oder an das Hybridmodul entfallen z.B. lange und somit auch störanfällige sowie teure Verkabelungen zwischen dem Hybridmodul und einem entfernt angeordneten Leistungselektronikmodul. Weiterhin wird kein separater Bauraum für das Leistungselektronikmodul in der Antriebseinheit benötigt. Die Montage wird vereinfacht, da bereits bei der Montage des Hybridmoduls in die Antriebseinheit des z.B. Fahrzeugs gleichzeitig auch das Leistungselektronikmodul montiert wird. Bevorzugt ist in das Leistungselektronikmodul das Steuergerät (z.B. ACU - actuator control unit) für den Kupplungsaktor, z.B. elektrischer Zentralausrücker, in das Leistungselektronikmodul integriert. Somit ist zusätzliche Verkabelung einsparbar.
Ein Hybridmodul ist bevorzugt ein Kopplungsmodul, welches eine elektrische Antriebseinheit, bevorzugt ein E-Motor, sowie 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. Kühlfluid. 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 Kupplungsaktorikan- schluss 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. Diese ist bevorzugt eingerichtet, elektrische Leistung mit einer Spitzenleistung, bevorzugt Dauerleistung, von mindestens 10 W, bevorzugt mindestens 100 W, besonders bevorzugt mindestens 1000 W 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, 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 eingerichtet 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 weist das Leistungselektronikmodul zusätzlich Steuerelektronik und/oder
Sensorelektronik für das Hybridmodul auf, z.B. einen ACU. Das Leistungselektronikmodul weist bevorzugt einen E-Motorstromanschluss und/oder einen elektrischen Signal- und/oder Kupplungsaktonkanschluss und/oder einen Kuhlmittelanschluss 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.
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.
Das Leistungselektronikmodul ist an dem Bauteil des Hybridmoduls angeordnet, besonders bevorzugt befestigt, bevorzugt indem ein Träger (z.B. der Leistungselektronik) oder ein Gehäuseteil des Leistungselektronikmoduls oder die Leistungselektronik selbst mit dem Bauteil, bevorzugt dem Hybridmodulgehäuse, in Kontakt steht, besonders bevorzugt verbunden ist (bevorzugt mittels form- und/oder kraft- und/oder stoffschlüssiger Verbindung, z.B. Schnappverbindung, Schraubverbindung, Klemmverbindung, Schweiß- oder Lötverbindung, Klebeverbindung). Bevorzugt ist das Leistungselektronikmodul an einer Außen- oder Innenfläche des Hybridmodulgehäuses angeordnet oder an einem Bauteil innerhalb des Hybridmodulgehäuses. Bevorzugt weisen das Hybridmodul und/oder das Leistungselektronikmodul mindestens ein Befestigungselement (Z.B. Flansch, Winkel, Loch, Ausnehmung, Gewinde, Gewindestange, Schnapphaken) zur Verbindung von Hybridmodul und Leistungselektronik auf. Bevorzugt ist das Leistungselektronikmodul an der Unterseite (bezogen auf den Einbauzustand des Hybridmoduls in der Hybridantriebseinheit) des Hybridmodulgehäuses angeordnet. Hierdurch wird die Statik (Schwerpunktverlagerung unter die Rotorachse) verbessert sowie die Zwischenlagerung, Montage oder auch spätere Wartung (z.B. bei einem KFZ) der Leistungselektronik erleichtert. Ein weiterer Vorteil ist die Nutzung des Bauraums im Getriebetunnel, da dieser nach oben eingeschnürt wird. Somit ist es möglich, dass die Leistungselektronik bevorzugt bau- raumoptimiert an dem Fahrzeugunterboden angeordnet ist oder wird.
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. Bei einem weiteren erfindungsgemäßen Hybridmodul weist das Leistungselektronikmodul ein Leistungselektronikgehause auf, in dem die Leistungselektronik angeordnet ist, und das Leistungselektronikgehause ist an dem Bauteil, bevorzugt dem Hybridmodulgehäuse, befestigt. In einem entsprechend weiteren erfindungsgemäßen Verfahren wird die Leistungselektronik in ein Leistungselektronikgehäuse vormontiert und das Leistungselektronikgehäuse wird an dem Bauteil, bevorzugt dem Hybridmodulgehäuse, befestigt.
Hierdurch ist eine einfache Vormontage der Leistungselektronik in ein separates Leistungselektronikgehäuse möglich. Die Abdichtung der Leistungselektronik ist einfach. Zudem kann hierdurch ein Leistungselektronikgehäuse, welches bereits aus einer Anwendung ohne integriertem Leistungselektronikmodul zur Verfügung steht, teilweise oder auch komplett weiterverwendet werden.
Bevorzugt ist das Leistungselektronikgehäuse eingerichtet, die Leistungselektronik, bevorzugt auch mittels eines Deckels, komplett zu umschließen, bevorzugt abgedichtet zu umschließen. Z.B. wird ein bereits vorhandenes Leistungselektronikgehäuse verwendet (d.h. z.B. es weist einen, bevorzugt abdichtenden Deckel bzw. alle Leistungselektronikgehäuseteile auf). Hierdurch ist eine hohe Variabilität der Montageposition am Hybridmodul gegeben, außerdem wird bevorzugt keine zusätzliche Abdichtung oder kein zusätzlicher Schutz der Elektronik zum Hybridmodul oder nach außen benötigt, sofern bereits das Leistungselektronikgehäuse eine entsprechende abdichtende oder schützende Umschließung der Leistungselektronik bildet. Weiterhin ist es möglich das Leistungselektronikgehäuse weniger komplex zu gestalten. Bevorzugt sind sämtliche Anschlüsse für E-Motorstrom, Signale und/oder Kupplungsaktorik und Kühlmittel innerhalb des Hybridmoduls mit dem Leistungselektronikmodul integriert.
Beim Zusammenbau wird bevorzugt zunächst die Leistungselektronik in das Leistungselektronikgehäuse vormontiert. Nachfolgend wird entweder das Leistungselektronikgehäuse an das Bauteil angeordnet und dann mit einem bevorzugt abdichtendem Deckel des Leistungselektronikgehäuses verschlossen oder das Leistungselektronikgehäuse wird zunächst mit dem Deckel verschlossen und dann an das Bauteil des Hybridmoduls angeordnet.
Bei einem weiteren erfindungsgemäßen Hybridmodul ist eine Leistungselektronikgehäuseöff- nung durch einen Wandbereich des Bauteils, bevorzugt des Hybridmodulgehäuses, verschlossen. In einem entsprechend weiteren erfindungsgemäßen Verfahren wird eine Leis- tungselektronikgehäuseöffnung durch einen Wandbereich des Bauteils, bevorzugt des Hybridmodulgehäuses, verschlossen.
Hierdurch ist weiterhin eine einfache Vormontage der Leistungselektronik in ein separates Leistungselektronikgehäuse möglich. Ferner ist die Abdichtung der Leistungselektronik weiterhin einfach. Zusätzlich sind hierdurch bereits zum Hybridmodulinneren abgedichtete Anschlüsse (E-Motorstromanschluss und/oder elektrischer Signal- und/oder Kupplungsaktori- kanschluss und/oder Kühlmittelanschluss) an dem Wandbereich vorsehbar, die dann nicht mehr durch eine Wand des Leistungselektronikgehäuses geführt werden müssen. Außerdem kann somit auf den bereits vorhandenen Deckel des Leistungselektronikgehäuses verzichtet werden.
Bevorzugt bildet der erwähnte Wandbereich des Bauteils einen Deckel für das Leistungselektronikgehäuse. Bevorzugt ist der Wandbereich plattenförmig, z.B. eine am Hybridmodul bevorzugt tangential (bezüglich des Rotors) angeordnete Platte. Bevorzugt ist in oder an dem Wandbereich mindestens ein Anschluss aus E-Motorstromanschluss und/oder elektrischer Signal- und/oder Kupplungsaktorikanschluss und/oder Kühlmittelanschluss angeordnet. Besonders bevorzugt umschließt das Leistungselektronikgehäuse die vorhandenen Anschlüsse, bevorzugt abdichtend. Bevorzugt umrandet ein Dichtmittel (z.B. eine Nut für einen Dichtwulst oder ein Dichtwulst selbst) die vorhandenen Anschlüsse auf der Fläche des Wandbereichs. Die Kontaktierung an den jeweiligen Anschlüssen erfolgt bevorzugt innerhalb des Leistungselektronikgehäuses und/oder des Hybridmodulgehäuses.
Bevorzugt wird beim Zusammenbau zunächst die Leistungselektronik in das Leistungselektronikgehäuse vormontiert. Nachfolgend wird entweder das Leistungselektronikgehäuse an dem Bauteil angeordnet, so dass der Wandbereich des Bauteils die Leistungselektronikge- häuseöffnung verschließt.
Bei einem weiteren erfindungsgemäßen Hybridmodul weist das Leistungselektronikmodul einen Deckel auf, auf dem die Leistungselektronik angeordnet ist, und eine Bauteilöffnung, bevorzugt Hybridmodulgehäuseöffnung, ist durch den Deckel verschlossen. In einem entsprechend weiteren erfindungsgemäßen Verfahren wird die Leistungselektronik auf einem Deckel vormontiert und eine Bauteilöffnung, bevorzugt Hybridmodulgehäuseöffnung, wird durch den Deckel verschlossen. Hierdurch wird der Aufwand für das Leistungselektronikmodul verringert, da dieses als Basis lediglich einen Deckel, z.B. eine Platte, aufweist, während die Leistungselektronik ansonsten durch das Bauteil des Hybridmoduls aufgenommen und/oder ummantelt wird. Es wird ein Gehäuse weniger benötigt.
Die Bauteilöffnung ist bevorzugt durch einen bevorzugt umlaufenden Rand, besonders bevorzugt ausgekragten Rand definiert, wobei innerhalb des Rands entweder ein Durchbruch durch das Bauteil, z.B. das Hybridmodulgehäuse, vorliegt oder zumindest eine Einbuchtung, welche einen Bauraum für die Bestandteile des Leistungselektronikmoduls, z.B. Leistungselektronik, Kühlelemente oder Anschlussbestandteile, bildet. Bevorzugt ist im Hybridmodul die Bauteilöffnung als Aufnahme oder Gehäuse für die Leistungselektronik bevorzugt im unteren Bereich des Hybridmoduls gebildet. Die Kontaktierung an den jeweiligen Anschlüssen erfolgt bevorzugt innerhalb des Hybridmodulgehäuses. Bevorzugt sind oder werden alle Komponenten der Leistungselektronik innerhalb des Hybridmoduls, d.h. bevorzugt innerhalb des Hybridmodulgehäuses angeordnet.
Ein weiteres erfindungsgemäßes Hybridmodul weist einen Rotor und einen Stator auf und das Leistungselektronikmodul ist radial außerhalb des Rotors und des Stators angeordnet. In einem entsprechend weiteren erfindungsgemäßen Verfahren wird das Leistungselektronikmodul radial außerhalb des Rotors und des Stators angeordnet.
Hierdurch wird axialer Bauraum eingespart (z.B. im Gegensatz zu einer stirnseitigen
Anordnung axial neben dem Rotor/Stator), da es dann möglich ist, das Leistungselektronikmodul mit einer axial geringeren oder gleichen Ausdehnung am Hybridmodul anzuordnen oder zumindest den axialen Bauraum möglichst effektiv zu nutzen, auch wenn das Leistungselektronikmodul einer größere axiale Ausdehnung aufweisen würde.
Eine radiale Begrenzung des Stators nach außen ist bevorzugt durch die radiale äußere Begrenzung der Statorwicklungen gegeben, besonders bevorzugt durch die radiale äußere Begrenzung des Statorblechs.
Bei einem weiteren erfindungsgemäßen Hybridmodul ist die Leistungselektronik gegenüber einem das Hybridmodul umgebenden Außenraum und/oder gegenüber einem Innenraum des Hybridmoduls abgedichtet. In einem entsprechend weiteren erfindungsgemäßen Verfahren wird die Leistungselektronik gegenüber einem das Hybridmodul umgebenden Außenraum und/oder gegenüber einem Innenraum des Hybridmoduls abgedichtet.
Hierdurch wird die Leistungselektronik gegen Verschmutzung geschützt. Zudem ist es möglich, ein separates Kühlfluid der Leistungselektronik zuzuführen.
Die Abdichtung besteht bevorzugt gegenüber Luft, besonders bevorzugt gegenüber einem Liquid, z.B. Wasser oder Öl oder einer speziellen Kühlflüssigkeit. Die Abdichtung ist bevorzugt durch ein Dichtungselement, z.B. ein oder mehrere Dichtringe oder Dichtwulste, gebildet. Bevorzugt dichtet das Dichtungselement zwei verschiedene Gehäuseteile eines geschlossenen Leistungselektronikgehäuses ab. Besonders bevorzugt erstreckt sich das Dichtungselement entlang einer Kontur, an welcher sich das Leistungselektronikmodul und das Hybridmodul berühren, z.B. entlang eines Rands an der Leistungselektronikgehäuseöffnung oder entlang eines Rands an der Bauteilöffnung. Bevorzugt ist es an dieser Kontur zwischen dem Leistungselektronikmodul und dem Hybridmodul eingeklemmt oder eingespannt.
Bei einem weiteren erfindungsgemäßen Hybridmodul weist das Hybridmodul ein hybridmodul- seitiges Führungs- und/oder Passmittel auf und/oder das Leistungselektronikmodul weist ein leistungselektronikseitiges Führungs- und/oder Passmittel auf. In einem entsprechend weiteren erfindungsgemäßen Verfahren wird mittels eines Führungs- und/oder Passmittels die Relativbewegungsfreiheit zwischen Hybridmodul und Leistungselektronikmodul eingeschränkt bei deren gegenseitiger Annäherung eingeschränkt und/oder es wird ein Formschluss zwischen dem Hybridmodul und dem Leistungselektronikmodul hergestellt.
Hierdurch wird einerseits die Montage erleichtert und andererseits eine stabilere Verbindung zwischen dem Leistungselektronikmodul und dem Hybridmodul erreicht. Bevorzugt liegt mittels eines Führungs- und/oder Passmittels ein Formschluss zwischen dem Hybridmodul und dem Leistungselektronikmodul vor.
Ein Führungsmittel ist bevorzugt eingerichtet, bei der Annäherung beider Module eine
Relativbewegung der Module in mindestens einem, bevorzugt zwei Freiheitsgraden in einem bestimmten Maß oder komplett, bevorzugt zunehmend einzuschränken. Ein Führungsmittel weist z.B. zwei sich gegenüberliegende Wände oder Schienen auf, welche bevorzugt in Richtung des Moduls, an welchem sie angeordnet sind (Leistungselektronik- oder Hybridmodul) leicht konisch zusammenlaufen, oder eine konische oder zylindrische Noppe oder ein derartiger Führungsstift.
Ein Passmittel ist bevorzugt eingerichtet, in dem Zustand, in welchem das Leistungselektronikmodul an das Hybridmodul angeordnet ist, eine Relativbewegung der Module in mindestens einem, bevorzugt zwei Freiheitsgraden bevorzugt durch Formschluss zu verhindern. Z.B. ist es ein kurzer Passstift oder ein Passnoppe, eine Nut und/oder Feder oder ein Wulst.
Ein Führungs- und Passmittel weist bevorzugt beide Eigenschaften auf. Es ist z.B. konischer Passstift oder es weist zwei gegenüberliegende Wände oder Schienen auf, wobei im Zustand, in welchem das Leistungselektronikmodul an das Hybridmodul angeordnet ist eine Relativbewegung der Module in mindestens einem, bevorzugt zwei Freiheitsgraden zu verhindert wird.
Bei einem weiteren erfindungsgemäßen Hybridmodul weist das Leistungselektronikmodul eine Platine auf, auf der die Leistungselektronik angeordnet ist, und eine Kühleinrichtung für die Leistungselektronik ist auf einer Seite der Platine angeordnet, welche dem Hybridmodul, bevorzugt dem nächstgelegenen Kühlmittelkanal des Hybridmoduls, zugewandt ist. In einem entsprechend weiteren erfindungsgemäßen Verfahren wird in das Leistungselektronikmodul eine Platine angeordnet, auf der die Leistungselektronik angeordnet ist oder später angeordnet wird, und eine Kühleinrichtung für die Leistungselektronik wird auf einer Seite der Platine angeordnet, welche dem Hybridmodul, bevorzugt dem nächstgelegenen Kühlmittelkanal des Hybridmoduls, nach dem Zusammenbauen zugewandt sein wird.
Hierdurch wird die Kühlung effizienter, da die Kühlungswirkung der Kühlung des Hybridmoduls auf die Kühleinrichtung der Leistungselektronik einwirkt.
Z.B. zirkuliert in dem Stator eine Kühlflüssigkeit, welche kälter als die Kühleinrichtung für die Leistungselektronik ist, z.B. da die Flüssikgeit großflächig Wärme über die übrigen Hybridmodulgehäusebereiche abgibt, an denen das Leistungselektronikmodul nicht angeordnet ist. In dem Bereich, in dem das Leistungselektronikmodul an dem Hybridmodul angeordnet, ist, nimmt die Kühlflüssigkeit Wärme von der zugewandten Kühleinrichtung (z.B. passives Kühlelement, oder auch lediglich ein wärmeabführender Flansch eines Gehäuses eines Leistungselektronikbauteils) auf und transportiert diese ab. Die Erfindung soll nun beispielhaft anhand von Figuren veranschaulicht werden. Es zeigen: Fig. 1 a ein erfindungsgemäßes Hybridmodul, bei dem das Leistungselektronikmodul an einem Bauteil des Hybridmoduls auf eine erste Weise angeordnet ist,
Fig. 1 b ein erfindungsgemäßes Hybridmodul wie in Fig. 1 a, bei dem das Leistungselektronikmodul an einem Bauteil des Hybridmoduls auf eine weitere Weise angeordnet ist,
Fig. 2 ausschnitthaft ein erfindungsgemäßes Hybridmodul, aufbauend auf Fig. 1 a, wobei das Leistungselektronikmodul ein Leistungselektronikgehäuse aufweist, in dem die Leistungselektronik angeordnet ist, und wobei das Leistungselektronikgehäuse an dem Bauteil des Hybridmoduls befestigt ist,
Fig. 3 ausschnitthaft ein erfindungsgemäßes Hybridmodul, ähnlich zu Fig. 2, wobei eine Leis- tungselektronikgehäuseöffnung durch einen Wandbereich des Bauteils des Hybridmoduls verschlossen ist,
Fig. 4 ausschnitthaft ein erfindungsgemäßes Hybridmodul aufbauend auf Fig. 1 a, wobei das Leistungselektronikmodul einen Deckel aufweist, auf dem die Leistungselektronik angeordnet ist, und wobei eine Bauteilöffnung durch den Deckel verschlossen ist,
Fig. 5 ein perspektivische Ansicht eines erfindungsgemäßen Hybridmoduls aufbauend auf Fig. 3 vor der Montage,
Fig. 6 eine perspektivische Ansicht eines erfindungsgemäßen Leistungselektronikmoduls, bevorzugt für das Hybridmodul gemäß Fig. 5.
Fig. 1 a zeigt ein erfindungsgemäßes Hybridmodul 10, bei dem das Leistungselektronikmodul 20 mit einer Leistungselektronik 21 an einem Bauteil 12 des Hybridmoduls 10 auf eine erste Weise angeordnet ist. Es ist außen an dem Bauteil 12 angeordnet. Beim Zusammenbau des Hybridmoduls 10 wird das Leistungselektronikmodul 20 an das Bauteil 12 angeordnet und bevorzugt befestigt. Hierdurch wird insbesondere ein störanfällige und teure Verkabelung vermieden oder deren Länge zumindest reduziert.
Fig. 1 b zeigt ein erfindungsgemäßes Hybridmodul 10 wie in Fig. 1 a, bei dem das Leistungselektronikmodul 20 an einem Bauteil 12, z.B. dem Gehäuse, des Hybridmoduls 10 auf eine weitere Weise angeordnet ist. Es ist innerhalb des Bauteils 12 an dem Bauteil 12 angeordnet. Hierdurch wird im Hybridmodul evtl. vorhandener Bauraum genutzt.
Die nachfolgenden Figuren 2 bis 6 zeigen eine Anordnung der Leistungselektronikmodule 20, an der Unterseite des Hybridmoduls 10. Fig. 2 zeigt ausschnitthaft ein erfindungsgemäßes Hybridmodul, aufbauend auf Fig. 1 a, wobei das Leistungselektronikmodul 20 ein Leistungselektronikgehäuse 22 aufweist, in dem die Leistungselektronik 21 angeordnet ist, und wobei das Leistungselektronikgehäuse 22 an dem Bauteil 12 des Hybridmoduls 10 befestigt ist. Das Bauteil 12 ist das Hybridmodulgehäuse 12.1 . Das Leistungselektronikgehäuse 22 ist mit einem Deckel 24 verschlossen und mittels eines zwischen Deckel 24 und Leistungselektronikgehäuse 22 angordneten Dichtungselements 30 luftdicht abgedichtet. Das Leistungselektronikmodul 20 ist unterhalb des Hybridmoduls 10 angeordnet.
Beim Zusammenbau des Hybridmoduls 10 wird dieses in dem Hybridmodulgehäuse 12.1 vormontiert und auch das Leistungselektronikmodul 20 wird in dem Leistungselektronikgehäuse 22 vormontiert. Beide Gehäuse 12.1 und 22 werden anschließend bevorzugt mittels Ver- schraubung und mehrerer Stifte miteinander verbunden. Das Leistungselektronikgehäuse 22 wird nach der Montage am Hybridmodul mit einem durch die Dichtungselemente 30 abdichtenden Deckel 24 verschlossen, bevorzugt von radial unten.
Hierdurch können bestehende Gehäuse 12.1 und 22 weiterverwendet werden. Außerdem wird hierdurch eine große Variabilität der zwei Gehäuse 12.1 und 22 erreicht und damit eine Baukastenfähigkeit für verschiedene Anwendungen und Projekte.
Fig. 3 zeigt ausschnitthaft ein erfindungsgemäßes Hybridmodul 10, ähnlich zu Fig. 2, wobei eine Leistungselektronikgehäuseöffnung 23 durch einen Wandbereich 14 des Bauteils 12 des Hybridmoduls 10, hier des Hybridmodulgehäuses 12.1 , verschlossen ist. Der Wandbereich 14 ist plattenförmig ausgebildet, und bildet einen Deckel, bevorzugt an der Unterseite des Hybridmoduls 10. Ein Dichtungselement 30 ist umlaufend um die Leistungselektronikgehäuseöff- nung 23 angeordnet und zwischen dem Leistungselektronikgehäuse 22 und dem Hybridmodulgehäuse 12.1 eingeklemmt. Das Dichtungselement 30 ist ein rechteckiger Dichtungsring.
Beim Zusammenbau des Hybridmoduls 10 werden die Schritte wie beim Zusammenbau des in Fig. 2 gezeigten Hybridmoduls 10 durchgeführt, wobei das Leistungselektronikgehäuse 22 anstatt durch den separaten Deckel 24 durch das Verbinden beider Gehäuse 12.1 und 22 mittels des Wandbereichs 14 verschlossen wird.
Bei diesem Hybridmodul 10 wird insbesondere ein separater Deckel eingespart. Fig. 4 zeigt ausschnitthaft ein erfindungsgemäßes Hybridmodul 10 aufbauend auf Fig. 1 a, wobei das Leistungselektronikmodul 20 einen Deckel 24 aufweist, auf dem die Leistungselektronik 21 angeordnet ist, und wobei eine Bauteilöffnung 13 durch den Deckel 24 verschlossen ist. Die Bauteilöffnung 13 ist eine Hybridmodulgehäuseöffnung 13.1 , in welcher zwischen zwei ausgekragten Rändern eine Einbuchtung vorliegt. In diese Einbuchtung ragt die Leistungselektronik 21 hinein. Die Verbindungsstellen zwischen Hybridmodul 10 und Leistungselektronikmodul 20 sind wie in Fig. 2 und 3 mit einem Dichtungselement 30 abgedichtet.
Beim Zusammenbau des Hybridmoduls 10 wird mit dem Deckel 24, auf dem die Leistungselektronik 21 vormontiert ist, die Hybridmodulgehäuseöffnung 13.1 verschlossen und der Deckel 24 wird an dem Hybridmodulgehäuse 12.1 befestigt.
Hierdurch wird insbesondere separates Leistungselektronikgehäuse 22 eingespart.
Fig. 5 zeigt eine perspektivische Ansicht eines erfindungsgemäßen Hybridmoduls 10 aufbauend auf Fig. 3 vor der Montage. Es sind zum Hybridmodulinneren abgedichtete Anschlüsse an dem Wandbereich 14 vorgesehen: ein hybridmodulseitiger E- Motorstromanschluss 1 10 und ein hybridmodulseitiger, elektrischer Signal- und/oder Kupp- lungsaktorikanschluss 120. Ferner weist das Hybridmodul 10 zwei hybridmodulseitige 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. 6 gezeigte, radial außerhalb des Rotors 17.1 und Stators 17.2 raumsparend anordenbar.
Fig. 6 zeigt eine perspektivische Ansicht eines erfindungsgemäßen Leistungselektronikmoduls 20, bevorzugt für das Hybridmodul 10 gemäß Fig. 5, aufbauend auf Fig. 3 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 wurde eine räumliche Anbindung eines Leistungselektronikmoduls an ein Hybridmodul vorgestellt. Bevorzugt ist die integrierte Leistungselektronik unterhalb des Hybridmodulgehäuses angebunden. Bevorzugt sind sämtliche Anschlüsse für den E- Motorstrom (z.B. Hochvolt), Signale und/oder Kupplungsaktorik (z.B. Steuersignale, Niedervolt) und Kühlmittel (z.B. Kühlwasser) innerhalb des Hybridmoduls mit dem Leistungselektronikmodul integriert. Bevorzugt wird das Leistungselektronikmodul dabei als eigenständiges Gehäuse ohne Deckel mit Anschlüssen für Niederleistungs- und Hochleistungsleitungen zum Anschluss an das Hybridmodul ausgebildet. Das Leistungselektronikgehäuse weist bevorzugt zusätzlich Anschlüsse für ein Kühlmittel auf, z.B. einen Kühlmittelzufluss und -abfluss, z.B. für Wasser als Kühlmittel. Das Hybridmodul weist bevorzugt einen deckeiförmigen Bereich eines Bauteils oder ein deckeiförmiges Bauteil auf, an dem das Leistungselektronikmodul befestigbar ist.
Die Anwendung von Hybridmodulen in Kombination mit einem integrierten Leistungselektronikmodul bietet die Möglichkeit, Komplettsysteme anzubieten, bei denen eine Montage Prüfung und Zertifizierung, bei einem Hersteller erfolgen kann. Es müssen keine teuren, langen Hochvoltkabel verlegt werden. Zudem kann auf teure Hochvolt-Konnektoren am Hybridmodul und am Leistungselektronikmodul verzichtet und somit weitere Kosten reduziert werden.
Bezugszeichenliste
Hybridmodul
Bauteil
Hybridmodulgehäuse
Bauteilöffnung
Hybridmodulgehäuseöffnung
Wandbereich des Bauteils
Rotor
Stator
hybridmodulseitiger Kuhlmittelanschluss
Leistungselektronikmodul
Leistungselektronik
Leistungselektronikgehäuse
Leistungselektronikgehäuseöffnung
Deckel
Kühleinrichtung
hybridmodulseitiger E-Motorstromanschluss
hybridmodulseitiger, elektrischer Signal- und/oder Kupplungsaktorikanschluss hybridmodulseitiger Kuhlmittelanschluss
leistungselektronikmodulseitiger Kuhlmittelanschluss

Claims

Patentansprüche
1 . Hybridmodul (10) für eine Hybridantriebseinheit, wobei das Hybridmodul (10) mittels eines Leistungselektronikmoduls (20), welches eine Leistungselektronik (21 ) aufweist, betreibbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Leistungselektronikmodul (20) an einem Bauteil (12) des Hybridmoduls (10) angeordnet ist.
2. Hybridmodul (10) gemäß Anspruch 1 , wobei das Leistungselektronikmodul (20) ein Leistungselektronikgehäuse (22) aufweist, in dem die Leistungselektronik (21 ) angeordnet ist, und wobei das Leistungselektronikgehäuse (22) an dem Bauteil (12) befestigt ist.
3. Hybridmodul (10) gemäß Anspruch 2, wobei eine Leistungselektronikgehäuseöffnung (23) durch einen Wandbereich (14) des Bauteils (12) verschlossen ist.
4. Hybridmodul (10) gemäß Anspruch 1 , wobei das Leistungselektronikmodul (20) einen Deckel (24) aufweist, auf dem die Leistungselektronik (21 ) angeordnet ist, und wobei eine Bauteilöffnung (13) durch den Deckel (24) verschlossen ist.
5. Hybridmodul (10) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Hybridmodul (10) einen Rotor (17.1 ) und einen Stator (17.2) aufweist und das Leistungselektronikmodul (20) radial außerhalb des Rotors (17.1 ) und des Stators (17.2) angeordnet ist.
6. Hybridmodul (10) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Leistungselektronik (21 ) gegenüber einem das Hybridmodul (10) umgebenden Außenraum und/oder gegenüber einem Innenraum des Hybridmoduls (10) abgedichtet ist.
7. Hybridmodul (10) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Hybridmodul (10) ein hybridmodulseitiges Führungs- und/oder Passmittel aufweist und/oder das Leistungselektronikmodul (20) ein leistungselektronikseitiges Führungs- und/oder Passmittel aufweist.
8. Hybridmodul (10) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Leistungselektronikmodul (20) eine Platine aufweist, auf der die Leistungselektronik (21 ) angeordnet ist, und wobei eine Kühleinrichtung (27) für die Leistungselektronik (21 ) auf einer Seite der Platine angeordnet ist, welche dem Hybridmodul (10) zugewandt ist.
9. Verfahren zum Zusammenbau eines Hybridmoduls (10) für eine hybride Antriebseinheit, wobei das Hybridmodul (10) mittels eines eine Leistungselektronik (21 ) aufweisenden Leistungselektronikmoduls (20) betreibbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Leistungselektronikmodul (20) an einem Bauteil (12) des Hybridmoduls (10) angeordnet wird.
PCT/DE2014/200620 2013-11-26 2014-11-07 Hybridmodul mit integrierter leistungselektronik WO2015078464A1 (de)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE112014005400.3T DE112014005400A5 (de) 2013-11-26 2014-11-07 Hybridmodul mit integrierter Leistungselektronik

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102013224085 2013-11-26
DE102013224085.6 2013-11-26

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2015078464A1 true WO2015078464A1 (de) 2015-06-04

Family

ID=52282362

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/DE2014/200620 WO2015078464A1 (de) 2013-11-26 2014-11-07 Hybridmodul mit integrierter leistungselektronik

Country Status (2)

Country Link
DE (1) DE112014005400A5 (de)
WO (1) WO2015078464A1 (de)

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102015203405A1 (de) * 2015-02-26 2016-09-15 Zf Friedrichshafen Ag Antriebsvorrichtungen für einen Antriebsstrang
US10093164B2 (en) 2014-06-13 2018-10-09 Schaeffler Technologies AG & Co. KG Hybrid module designed as an insertable module
WO2019001621A1 (de) * 2017-06-28 2019-01-03 Schaeffler Technologies AG & Co. KG Elektrischer antrieb und antriebsstrang für ein kraftfahrzeug
WO2019063281A1 (de) * 2017-09-26 2019-04-04 Zf Friedrichshafen Ag Antriebsmodul eines kraftfahrzeugs mit zwei um eine antriebswelle abgedichteten aufnahmeräumen
DE102018114798A1 (de) 2018-06-20 2019-12-24 Schaeffler Technologies AG & Co. KG Antriebseinheit für einen Antriebsstrang eines elektrisch antreibbaren Kraftfahrzeugs sowie damit ausgestattete Antriebsanordnung und Kraftfahrzeug
DE102020115170A1 (de) 2020-06-08 2021-12-09 Audi Aktiengesellschaft Antriebseinrichtung für ein Kraftfahrzeug sowie entsprechendes Kraftfahrzeug
DE102020215530A1 (de) 2020-12-09 2022-06-09 Robert Bosch Gesellschaft mit beschränkter Haftung E-Achsen-Modul mit einer elektrischen Maschine

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19823685A1 (de) * 1998-05-27 1999-12-09 Siemens Ag Elektronisches Steuergerät für ein Kraftfahrzeug
US6133702A (en) * 1998-11-18 2000-10-17 Chrysler Corporation Multi-function vehicle starter and alternator and method therefor
WO2004037594A1 (de) * 2002-10-18 2004-05-06 Compact Dynamics Gmbh Hybridantrieb für ein kraftfahrzeug
DE102008004906A1 (de) * 2008-01-17 2009-07-23 Daimler Ag Vorrichtung zur Befestigung einer Leistungselektronik in einem Motorraum eines Kraftfahrzeuges
DE102010002746A1 (de) * 2010-03-11 2011-09-15 Zf Friedrichshafen Ag Hybridgetriebe
DE102012222110A1 (de) 2011-12-14 2013-06-20 Schaeffler Technologies AG & Co. KG Kupplungseinrichtung

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19823685A1 (de) * 1998-05-27 1999-12-09 Siemens Ag Elektronisches Steuergerät für ein Kraftfahrzeug
US6133702A (en) * 1998-11-18 2000-10-17 Chrysler Corporation Multi-function vehicle starter and alternator and method therefor
WO2004037594A1 (de) * 2002-10-18 2004-05-06 Compact Dynamics Gmbh Hybridantrieb für ein kraftfahrzeug
DE102008004906A1 (de) * 2008-01-17 2009-07-23 Daimler Ag Vorrichtung zur Befestigung einer Leistungselektronik in einem Motorraum eines Kraftfahrzeuges
DE102010002746A1 (de) * 2010-03-11 2011-09-15 Zf Friedrichshafen Ag Hybridgetriebe
DE102012222110A1 (de) 2011-12-14 2013-06-20 Schaeffler Technologies AG & Co. KG Kupplungseinrichtung

Cited By (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10093164B2 (en) 2014-06-13 2018-10-09 Schaeffler Technologies AG & Co. KG Hybrid module designed as an insertable module
DE102015203405A1 (de) * 2015-02-26 2016-09-15 Zf Friedrichshafen Ag Antriebsvorrichtungen für einen Antriebsstrang
WO2019001621A1 (de) * 2017-06-28 2019-01-03 Schaeffler Technologies AG & Co. KG Elektrischer antrieb und antriebsstrang für ein kraftfahrzeug
WO2019063281A1 (de) * 2017-09-26 2019-04-04 Zf Friedrichshafen Ag Antriebsmodul eines kraftfahrzeugs mit zwei um eine antriebswelle abgedichteten aufnahmeräumen
DE102018114798A1 (de) 2018-06-20 2019-12-24 Schaeffler Technologies AG & Co. KG Antriebseinheit für einen Antriebsstrang eines elektrisch antreibbaren Kraftfahrzeugs sowie damit ausgestattete Antriebsanordnung und Kraftfahrzeug
WO2019242800A1 (de) 2018-06-20 2019-12-26 Schaeffler Technologies AG & Co. KG Antriebseinheit für einen antriebsstrang eines elektrisch antreibbaren kraftfahrzeugs sowie damit ausgestattete antriebsanordnung und kraftfahrzeug
US11951974B2 (en) 2018-06-20 2024-04-09 Schaeffler Technologies AG & Co. KG Drive unit for a drive train of an electrically driveable motor vehicle, and drive assembly and motor vehicle equipped with same
DE102020115170A1 (de) 2020-06-08 2021-12-09 Audi Aktiengesellschaft Antriebseinrichtung für ein Kraftfahrzeug sowie entsprechendes Kraftfahrzeug
DE102020115170B4 (de) 2020-06-08 2023-10-05 Audi Aktiengesellschaft Antriebseinrichtung für ein Kraftfahrzeug sowie entsprechendes Kraftfahrzeug
DE102020215530A1 (de) 2020-12-09 2022-06-09 Robert Bosch Gesellschaft mit beschränkter Haftung E-Achsen-Modul mit einer elektrischen Maschine
WO2022122358A1 (de) 2020-12-09 2022-06-16 Robert Bosch Gmbh E-achsen-modul mit einer elektrischen maschine

Also Published As

Publication number Publication date
DE112014005400A5 (de) 2016-08-18

Similar Documents

Publication Publication Date Title
WO2015078464A1 (de) Hybridmodul mit integrierter leistungselektronik
DE102013225627B4 (de) Skalierbare und modulare Lösung für ein Design einer Leistungselektronikbaueinheit für Fahrzeuganwendungen
EP3631966B1 (de) Kraftfahrzeug und stromrichtereinrichtung für ein kraftfahrzeug
EP3074254B1 (de) Hybridmodul und leistungselektronikmodul mit einem gemeinsamen kühlstrom
DE102010044509A1 (de) Umrichtervorrichtung
EP3075062A2 (de) Leistungselektronikmodul und hybridmodul mit einem e-motorstromanschluss
DE112017001202T5 (de) Elektrische Antriebsvorrichtung und elektrische Servolenkvorrichtung
DE102015214465A1 (de) Ansteuervorrichtung und die ansteuervorrichtung aufweisende elektrische servolenkungsvorrichtung
DE102016200103A1 (de) Antriebsvorrichtung
DE112020001073T5 (de) Motoreinheit
DE102011081657A1 (de) Statorhalteplatte mit Inverterbefestigungsfunktion
WO2015067497A2 (de) Elektromaschine
DE112017005862T5 (de) Leistungsumsetzungsvorrichtung
EP3583682A1 (de) Elektronikgehäuse für einen e-achsen-antrieb und e-achse mit elektronikgehäuse
DE102013008865A1 (de) Elektronisches Steuergerät
EP3074655A1 (de) Leistungselektronikmodul und hybridmodul mit einem elektrischen signal- und/oder kupplungsaktorikanschluss
DE102015218622A1 (de) Antriebseinrichtung
DE10011956A1 (de) Elektrische Maschine sowie Antriebsanordnung für ein Fahrzeug
EP3238328B1 (de) Elektronikbaueinheit für einen elektromotor eines einzelradantriebs eines kraftfahrzeugs, einzelradantrieb sowie kraftfahrzeug
EP4029132A1 (de) Elektrische antriebseinrichtung und antriebsanordnung
DE102008060357A1 (de) Steuergerät zum Ansteuern einer elektrischen Maschine in einem Kraftwagen und Kraftwagen mit Steuergerät
AT13068U1 (de) Elektromotor mit integrierten elektrischen komponenten im b-flansch
EP2849318A2 (de) Elektrische Antriebseinheit für Fahrzeuge
DE202009008803U1 (de) Elektrische Maschine
DE102008050017B4 (de) Doppelumrichter zur Ansteuerung einer ersten und einer zweiten elektrischen Maschine

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 14823888

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 112014005400

Country of ref document: DE

REG Reference to national code

Ref country code: DE

Ref legal event code: R225

Ref document number: 112014005400

Country of ref document: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 14823888

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1