Beschreibung

Elektronikmodul, elektrische Vorrichtung mit dem Elektronikmodul, Kraftfahrzeug und Verfahren zum Montieren einer elekt- rischen Vorrichtung mit dem Elektronikmodul

Die Erfindung betrifft ein Elektronikmodul, eine elektrische Vorrichtung mit dem Elektronikmodul, ein Kraftfahrzeug und ein Verfahren zum Montieren einer elektrischen Vorrichtung mit dem Elektronikmodul.

Mittels elektrischer Antriebe angetriebene Kraftfahrzeuge umfassen einen das Kraftfahrzeug antreibenden elektrischen Motor, der von einer Elektronik, die normalerweise als Leis- tungselektronik bezeichnet wird, angesteuert wird. Die Elektronik und der elektrische Motor konventioneller Kraftfahrzeuge werden über ein Klemmbrett miteinender elektrisch verbunden, das jeweils für die Anschlussleitungen der Elektronik und des elektrischen Motors Klemmen aufweist. Um die An- Schlussleitungen der Elektronik und des elektrischen Motors mit dem Klemmbrett zu verbinden, werden die Anschlussleitungen jeweils z.B. an eine öse beispielsweise mittels Crimpen, Löten oder Schweißen angeschlagen. Danach werden die ösen an den relevanten Klemmen z.B. durch Schrauben oder Schweißen fixiert. Außerdem wird der Kontaktbereich mechanisch geschützt, indem z.B. das Klemmbrett abgedichtet wird. Insbesondere das Abdichten der Anschlussleitungen sowohl im Bereich des Klemmbretts als auch im Bereich der Elektronik ist relativ aufwändig.

Die Aufgabe der Erfindung ist es, ein Elektronikmodul mit einer zum Ansteuern einer elektrischen Maschine vorgesehenen Elektronik anzugeben, das Vorraussetzungen für ein leichteres Montieren einer das Elektronikmodul und die elektrische Ma- schine aufweisenden elektrischen Vorrichtung schafft.

Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist es, ein verbessertes Verfahren zum Montieren einer ein Elektronikmodul und eine elektrische Maschine aufweisenden elektrischen Vorrichtung anzugeben .

Die Aufgabe wird gelöst durch ein Elektronikmodul, aufweisend ein Gehäuse, eine innerhalb des Gehäuses angeordnete Elektronik, die eingerichtet ist, eine elektrische Maschine anzusteuern, und eine innerhalb des Gehäuses angeordnete Kontak- tiervorrichtung, die mit der Elektronik elektrisch verbunden ist und eingerichtet ist, mit einer Gegenkontaktiervorrich- tung der elektrischen Maschine in elektrischen Kontakt gebracht zu werden.

Die Aufgabe wird auch gelöst durch ein Verfahren zum Montieren einer elektrischen Vorrichtung, aufweisend Kontaktieren der Kontaktiervorrichtung des erfindungsgemäßen Elektronikmoduls mit einer Gegenkontaktiervorrichtung einer elektrischen Maschine .

In einem weiteren Aspekt der Erfindung wird eine elektrische Vorrichtung bereitgestellt, die das erfindungsgemäße Elektronikmodul und eine elektrische Maschine aufweist, die von dem Elektronikmodul angesteuert wird und eine Gegenkontak- tiervorrichtung aufweist, über die die Elektronik mit der e- lektrischen Maschine elektrisch verbunden ist.

Die elektrische Maschine ist z.B. ein elektrischer Motor, so dass die Kombination aus dem erfindungsgemäßen Elektronikmo- dul und dem elektrischen Motor einen elektrischen Antrieb ergibt. Dieser elektrische Antrieb ist insbesondere vorgesehen, ein Kraftfahrzeug anzutreiben.

Das erfindungsgemäße Elektronikmodul umfasst die Elektronik, die innerhalb des Gehäuses angeordnet ist und somit von diesem geschützt wird. Das erfindungsgemäße Elektronikmodul umfasst ferner die Kontaktiervorrichtung, die mit der Elektro-

nik elektrisch verbunden ist und vorgesehen ist, die Elektronik über die Gegenkontaktiervorrichtung der elektrischen Maschine mit dieser elektrisch zu verbinden. Erfindungsgemäß ist die Kontaktiervorrichtung ebenfalls innerhalb des Gehäu- ses angeordnet, so dass das Gehäuse die Kontaktiervorrichtung und die Gegenkontaktiervorrichtung insbesondere auch während des Montiervorgangs schützen kann. Da ferner sowohl die Kontaktiervorrichtung und die Elektronik zu dem erfindungsgemäßen Elektronikmodul zusammengefasst sind, kann beim Montieren der das Elektronikmodul und die elektrische Maschine aufweisenden elektrischen Vorrichtung auf das Klemmbrett konventioneller elektrischer Vorrichtungen verzichtet werden. Dadurch kann nicht nur Platz gespart, sondern es kann auch der Montiervorgang beschleunigt werden.

Nach einer Variante des erfindungsgemäßen Elektronikmoduls weist das Gehäuse eine im Bereich der Kontaktiervorrichtung angeordnete öffnung auf, durch die die Gegenkontaktiervorrichtung der elektrischen Maschine zum Kontaktieren der Kon- taktiervorrichtung der Elektronik durchführbar ist. Für die Montage der elektrischen Vorrichtung braucht demnach lediglich die Gegenkontaktiervorrichtung durch die öffnung des Gehäuses geführt werden, damit die Kontaktiervorrichtung und die Gegenkontaktiervorrichtung elektrisch verbunden sind.

Gemäß einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Elektronikmoduls weist die Kontaktiervorrichtung der Elektronik einen innerhalb des Gehäuses angeordneten Stecker auf, der in die als einen Gegenstecker ausgebildete Gegenkontaktiervorrich- tung der elektrischen Maschine für den elektrischen Kontakt steckbar ist. Nach einer weiteren Variante des erfindungsgemäßen Elektronikmoduls weist die Kontaktiervorrichtung der Elektronik einen innerhalb des Gehäuses angeordneten Gegenstecker auf, in den die als einen Stecker ausgebildete Gegen- kontaktiervorrichtung der elektrischen Maschine für den e- lektrischen Kontakt steckbar ist. Der Stecker umfasst z.B. mehrere Stifte oder Pins und der Gegenstecker umfasst z.B.

mehrere Hülsen, in die die Stifte bzw. Pins gesteckt werden können. Durch Stecken des Steckers in den Gegenstecker ist es z.B. bereits möglich, das Elektronikmodul an der elektrischen Maschine zu befestigen.

Das Gehäuse des erfindungsgemäßen Elektronikmoduls kann auch Befestigungsmittel aufweisen, mittels der das Elektronikmodul an die elektrische Maschine befestigbar ist. Die befesti- gungsmittel sind z.B. öffnungen im Gehäuse, z.B. in einer Bo- denplatte des Gehäuses, mittels derer das Elektronikmodul bzw. das Gehäuse mit der elektrischen Maschine verschraubt werden kann. Diese öffnungen sind insbesondere derart am Gehäuse angeordnet, dass sie keinen Zugang ins Innere des Gehäuses erlauben. Das Elektronikmodul kann aber z.B. auch mit seinem Gehäuse an die elektrische Maschine geklipst werden. Dann umfassen die Befestigungsmittel geeignete, z.B. am Gehäuse angeformte Clipse.

Nach einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen E- lektronikmoduls ist die Gegenkontaktiervorrichtung der elektrischen Maschine als Stifte ausgebildet, die gegen die Kontaktiervorrichtung der Elektronik für den elektrischen Kontakt drücken, wenn das Elektronikmodul mittels der Befestigungsmittel an der elektrischen Maschine befestigt ist. Die als Stifte ausgebildete Gegenkontaktiervorrichtung der elektrischen Maschine und/oder die Kontaktiervorrichtung der E- lektronik können zwischen den Stiften und der Kontaktiervorrichtung angeordnete Federscheiben aufweisen, die vorgespannt sind, wenn das Elektronikmodul mittels der Befestigungsmittel an der elektrischen Maschine befestigt ist. Dadurch kann auch bei Toleranzen der Kontaktiervorrichtung und/oder der Gegenkontaktiervorrichtung ein sicherer elektrischer Kontakt zwischen der Kontaktiervorrichtung und der Gegenkontaktiervorrichtung sicher gestellt werden.

Umfasst das erfindungsgemäße Elektronikmodul die öffnungen im Gehäuses, durch die die Gegenkontaktiervorrichtung der elekt-

rischen Maschine durchgeführt werden können, dann können zwischen dem Gehäuse des Elektronikmoduls und der elektrischen Maschine angeordnete Dichtmittel vorgesehen sein, die die öffnungen abdichteten. Die Dichtmittel sind z.B. ein O-Ring, der um die öffnungen herum angeordnet ist. Ist das erfindungsgemäße Elektronikmodul an der elektrischen Maschine befestigt, dann dichten die Dichtmittel zusammen mit dem Gehäuse die Kontaktier- und die Gegenkontaktiervorrichtung ab.

Durch das erfindungsgemäße Elektronikmodul benötigt man kein Klemmbrett (Schraubklemmverbinder) . Dadurch entfällt ein Einbauraum für das Klemmbrett, wodurch Platz gespart wird. Durch die Integration der Kontaktiervorrichtung zusammen mit der Elektronik zum erfindungsgemäßen Elektronikmodul kann auch die Anzahl der Montagepunkte und von Einzelteilen reduziert werden, wodurch Vorraussetzungen für eine einfachere und somit kostengünstigere Montage geschaffen werden. Auch werden Vorraussetzungen geschaffen, dass während des Kontaktierens nicht mehr auf die Kontaktiervorrichtung des erfindungsgemä- ßen Elektronikmoduls zugegriffen werden muss, weshalb das erfindungsgemäße Elektronikmodul bereits vor der Montage als Ganzes gehaust werden kann.

Auch kann das erfindungsgemäße Elektronikmodul getestet wer- den, bevor es z.B. an das Kraftfahrzeug befestigt wird.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind exemplarisch in den beigefügten schematischen Zeichnungen dargestellt. Es zeigen:

Fig. 1 ein Kraftfahrzeug,

Fig. 2 ein elektrischer Antrieb,

Fig. 3 eine Detailansicht des elektrischen Antriebs der Fig. 2

Fig. 4 eine Draufsicht einer Bodenplatte und

Fig. 5, 6 weitere elektrische Antriebe.

Die Fig. 1 zeigt ein Kraftfahrzeug 1, das im Falle des vor- liegenden Ausführungsbeispiels von einem in der Fig. 2 gezeigten elektrischen Antrieb 20 angetrieben wird. Das Kraftfahrzeug 1 ist z.B. ein Hybridfahrzeug oder wird ausschließlich vom elektrischen Antrieb 20 angetrieben.

Der elektrische Antrieb 20 weist einen elektrischen Motor 21, z.B. ein Dreiphasen-Asynchronmotor auf, der in allgemein bekannter Weise Räder des Kraftfahrzeugs 1 antreibt. Der Motor 21 weist im Falle des vorliegenden Ausführungsbeispiels einen als Motorstecker ausgebildeten Anschluss für die drei Phasen seiner Motorwicklungen auf, der für jeden der drei Phasen einen Stift 22-24 umfasst.

Der elektrische Antrieb 20 weist ferner eine Elektronik 25 auf, die innerhalb eines Gehäuses 26 angeordnet ist. Die E- lektronik 25 steuert im Betrieb des elektrischen Antriebs 20 den Motor 21 in allgemein bekannter Weise an und umfasst z.B. einen Wechselrichter.

Die Elektronik 25 umfasst Anschlüsse 27-29, die mit einem in- nerhalb des Gehäuses 26 angeordnete Gegenstecker der Elektronik 25 elektrisch verbunden sind. Der Gegenstecker weist für jede der drei Phasen eine Hülse 30-32 auf, die z.B. mit den relevanten Anschlüssen 27-29 der Elektronik 25 verschweißt sind. Die Hülsen 30-32 sind dafür vorgesehen, die Stifte 22- 24 des Motorsteckers aufzunehmen, so dass der Stift 22 in der Hülse 30, der Stift 23 in der Hülse 31 und der Stift 24 in der Hülse 32 steckt. Dadurch sind der Motor 21 und die Elektronik 25 elektrisch verbunden. Die in den Hülsen 30-32 steckenden Stifte 22-24 sind in der Fig. 3 in einer perspektivi- sehen Ansicht dargestellt.

Das Gehäuse 26 für die Elektronik 25 weist im Falle des vorliegenden Ausführungsbeispiels eine Bodenplatte 33 auf, deren Draufsicht in der Fig. 4 gezeigt ist. Die Bodenplatte 33 weist drei öffnungen 34-36 auf, durch die die Stifte 22-24 des Motorsteckers zum Kontaktieren der Hülsen 30-32 des Gegensteckers der Elektronik 25 geführt werden können. Des Weiteren umfasst die Bodenplatte 33 Bohrungen 37, mittels derer die Bodenplatte 33 und somit das Gehäuse 26 mit dem Motor 21 mittels in den Figuren nicht näher gezeigten Schrauben verschraubt werden kann.

Im Falle des vorliegenden Ausführungsbeispiels werden die öffnungen 34-36 mittels eines einzigen O-förmigen Dichtungs- rings 38 abgedichtet, der zwischen der Bodenplatte 33 und dem Motor 21 angeordnet und um die öffnungen 34-36 herumgeführt ist. Beim Verschrauben der Bodenplatte 33 mit dem Motor 21 wird der Dichtungsring 38 zusammengepresst und dichtet somit die öffnungen 34-36 und demnach auch die Anschlüsse 27-29 der Elektronik 25 und des Motors 21 ab.

Um die Elektronik 25 mit dem Motor 21 zu kontaktieren, braucht somit lediglich die innerhalb des Gehäuses 26 angeordnete Elektronik 25 mittels der durch die öffnungen 34-35 zugänglichen Hülsen 30-32 auf die Stifte 22-24 des Motorsteckers gesteckt werden. Die Stifte 22-24 des Motorsteckers werden dabei durch die öffnungen 34-36 in das Innere des Gehäuses 26 geführt. Ein fester Halt wird durch das Verschrauben der Bodenplatte 33 mit dem Motor 21 erreicht, wobei gleichzeitig der Dichtungsring 38 ein gegebenenfalls notwendiges Abdichtung der Anschlüsse der Elektronik 25 bzw. des Motors 21 sicher stellt.

Die Fig. 5 zeigt einen weiteren elektrischen Antrieb 50, der anstelle des in der Fig. 2 dargestellten elektrischen An-

triebs 20 für das Kraftfahrzeug 1 verwendet werden kann. Wenn folgend nicht anders beschrieben, dann sind Bestandzeile des in der Fig. 5 gezeigten elektrischen Antriebs 50, die mit Bestandteilen des in der Fig. 2 gezeigten elektrischen Antriebs 20 weitgehend bau- und funktionsgleich sind, mit denselben Bezugszeichen versehen.

Der in der Fig. 5 gezeigte elektrische Antrieb 50 unterscheidet sich im Wesentlichen von dem in der Fig. 2 gezeigten e- lektrischen Antrieb 20 durch die Kontaktierung der Elektronik 25 mit dem Motor 21. Die Anschlüsse 27-29 der Elektronik 25 sind im Falle des in der Fig. 5 gezeigten Ausführungsbeispiels mit einem, drei Stifte 51-53 aufweisenden und innerhalb des Gehäuses 26 angeordneten Stecker verbunden, indem die Anschlüsse 27-29 z.B. mit den Stiften 51-53 verschweißt sind.

Der elektrischen Motor 21 des elektrischen Antriebs 50 weist im Falle des in der Fig. 5 dargestellten Ausführungsbeispiels einen drei Hülsen 54-56 aufweisenden Gegenstecker auf, in die die Stifte 51-53 des Steckers der Elektronik 25 gesteckt werden können.

Um die Elektronik 25 mit dem Motor 21 zu kontaktieren, braucht somit lediglich die innerhalb des Gehäuses 26 angeordnete Elektronik 25 mittels der durch die öffnungen 34-35 zugänglichen Stifte 51-53 des Steckers der Elektronik 25 auf die Hülsen 54-56 des Gegensteckers des Motors 21 gesteckt werden. Die Hülsen 54-56 des Gegensteckers werden dabei durch die öffnungen 34-36 in das Innere des Gehäuses 26 geführt. Ein fester Halt wird durch das Verschrauben der Bodenplatte 33 mit dem Motor 21 erreicht, wobei gleichzeitig der Dichtungsring 38 ein gegebenenfalls notwendiges Abdichtung der Anschlüsse der Elektronik 25 bzw. des Motors 21 sicher stellt.

Die Fig. 6 zeigt einen weiteren elektrischen Antrieb 60, der anstelle des in der Fig. 2 dargestellten elektrischen Antriebs 20 für das Kraftfahrzeug 1 verwendet werden kann. Wenn folgend nicht anders beschrieben, dann sind Bestandzeile des in der Fig. 6 gezeigten elektrischen Antriebs 60, die mit Bestandteilen des in der Fig. 2 gezeigten elektrischen Antriebs 20 weitgehend bau- und funktionsgleich sind, mit denselben Bezugszeichen versehen.

Der in der Fig. 6 gezeigte elektrische Antrieb 60 unterscheidet sich im Wesentlichen von dem in der Fig. 2 gezeigten e- lektrischen Antrieb 20 durch die Kontaktierung der Elektronik 25 mit dem Motor 21.

Der elektrische Motor 21 des elektrischen Antriebs 60 weist im Falle des in der Fig. 6 dargestellten Ausführungsbeispiels drei Stifte 61-63 auf, die beim Kontaktieren durch die öffnungen 34-36 der Bodenplatte 33 in das Innere des Gehäuses 26 geführt werden, um die relevanten Anschlüsse 27-29 der Elekt- ronik 25 für einen elektrischen Kontakt zwischen Motor 21 und Elektronik 25 zu berühren. Beim Verschrauben der Bodenplatte 33 mit dem Motor 21 drücken die Stifte 61-63 auf die Anschlüsse 27-29 der Elektronik 25. Für einen verbesserten e- lektrischen Kontakt sind die Stifte 61-63 oder die Anschlüsse 27-29 im Falle des vorliegenden Ausführungsbeispiels mit jeweils einer Federscheibe 64-66 versehen.

Anstelle des einzigen Dichtungsrings 38 können die einzelnen Stifte 22-24, Hülsen 54-56 oder Stifte 61-63 mit jeweils ei- nem Dichtungsring versehen sein.