DE102011004355A1

DE102011004355A1 - Module for power distribution in an electrically powered vehicle

Info

Publication number: DE102011004355A1
Application number: DE102011004355A
Authority: DE
Inventors: Thomas Röhrl; Mael Thevenet; Lutz-Wolfgang Tiede
Original assignee: Continental Automotive GmbH
Current assignee: Vitesco Technologies GmbH
Priority date: 2011-02-18
Filing date: 2011-02-18
Publication date: 2012-08-23
Also published as: WO2012110535A3; EP2675650A2; WO2012110535A2

Abstract

Es wird ein Modul (100) zur Leistungsverteilung in einem elektrisch betriebenen Fahrzeug beschrieben umfassend:
— ein Gehäuse (110) mit einem Hauptanschluss (111) zum Anschließen einer Hochvolt-Spannungsquelle (200) und wenigstens zwei ausgangsseitigen Anschlüssen (121, 131, 141, 151, 161) zum Anschließen elektrischer Verbraucher des Elektrofahrzeugs, und
— elektrische Leiterstrukturen (110, 120, 130, 140, 160) zum elektrischen Verbinden der ausgangseitigen Anschlüsse (121, 131, 141, 151, 161) mit dem Hauptanschluss (111).A module (100) for power distribution in an electrically powered vehicle is described, comprising:
- A housing (110) having a main terminal (111) for connecting a high-voltage power source (200) and at least two output-side terminals (121, 131, 141, 151, 161) for connecting electrical consumers of the electric vehicle, and
- Electric conductor structures (110, 120, 130, 140, 160) for electrically connecting the output-side terminals (121, 131, 141, 151, 161) to the main terminal (111).

Description

Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur Verteilung elektrischer Leistung in einem elektrisch betriebenen Fahrzeug. Die Anordnung umfasst einen Hochvolt-Spannungsverteiler mit wenigstens einem eingangsseitigen Anschluss und mehreren ausgangsseitigen Anschlüssen, die mittels elektrischer Leiterstrukturen miteinander elektrisch verbunden sind.The invention relates to an arrangement for distributing electrical power in an electrically powered vehicle. The arrangement comprises a high-voltage voltage distributor with at least one input-side terminal and a plurality of output-side terminals, which are electrically connected to one another by means of electrical conductor structures.

Bei Automobilen besteht die Notwendigkeit in einer Batterie gespeicherte bzw. mithilfe eines Generators erzeugte elektrische Energie verschiedenen Komponenten und Aggregaten des Fahrzeugs bereitzustellen. Hierzu werden die elektrischen Verbraucher über separate elektrische Leiterstrukturen an eine interne Strom- bzw. Spannungsquelle angeschlossen. Die Verdrahtung bzw. der Kabelbaum eines modernen Fahrzeugs fällt in der Regel sehr umfangreich aus, was insbesondere mit einem hohen Herstellungsaufwand, einem hohen Gewicht sowie hohen Herstellungskosten einhergeht. Im Vergleich zu einem dünnen Kabelbaum beansprucht ein dicker Kabelbaum ferner deutlich mehr Raumvolumen im Fahrzeug. Schließlich stellt jede zusätzliche Verkabelung grundsätzlich eine weitere mögliche Fehlerquelle in der Herstellung bzw. im Betrieb des Fahrzeugs dar. Es ist daher sinnvoll bei der Herstellung eines Fahrzeugs, den Umfang der Verkabelung möglichst gering zu halten.In automobiles, there is a need to provide electrical energy stored in a battery or generated by a generator to various components and aggregates of the vehicle. For this purpose, the electrical loads are connected via separate electrical conductor structures to an internal current or voltage source. The wiring or the wiring harness of a modern vehicle is usually very extensive, which is associated in particular with a high production cost, a high weight and high production costs. Compared to a thin wire harness, a thicker wiring harness also requires significantly more space in the vehicle. Finally, each additional wiring basically represents another possible source of error in the manufacture or operation of the vehicle. It is therefore useful in the manufacture of a vehicle to keep the extent of cabling as low as possible.

Während elektrische Verbraucher in einem herkömmlichen Kraftfahrzeug mit einer niedrigen Spannung (12 Volt bzw. 24 Volt) versorgt werden, arbeiten die Hochleistungsantriebsaggregate in einem elektrisch betriebenen Fahrzeug, d. h. einem Elektrofahrzeug, einem Hybridfahrzeug oder ähnlichem, mit entsprechend hohen elektrischen Spannungen (z. B. 400 Volt). Um eine solche hohe Spannung bzw. elektrische Leistung bereitstellen und verteilen zu können, sind im Elektrofahrzeug entsprechend leistungsstarke Verkabelungen notwendig. Da die Leistungsfähigkeit einer elektrischen Leiterstruktur typischerweise mit dem Leitungsdurchmesser und daher auch mit einer größeren Masse einhergeht, kommt einer möglichst effizienten Verkabelung für die Leistungs- und Hochvoltverbraucher in einem Elektrofahrzeug in Hinblick auf eine beabsichtigte Reduktion des Fahrzeuggesamtgewichts und der Herstellungskosten eine besondere Bedeutung zu. Ein nicht weniger hoher Stellenwert kommt jedoch auch der Berührsicherheit der Verkabelung im elektrisch betriebenen Fahrzeugen zu, zumal hier mit Spannungen weit über der Schutzkleinspannung gearbeitet wird.While electrical loads in a conventional motor vehicle are supplied with a low voltage (12 volts and 24 volts, respectively), the high power propulsion units operate in an electrically powered vehicle, i. H. an electric vehicle, a hybrid vehicle or the like, with correspondingly high electrical voltages (eg 400 volts). In order to be able to provide and distribute such a high voltage or electric power, correspondingly high-performance cabling is necessary in the electric vehicle. Since the performance of an electrical conductor structure is typically associated with the line diameter and therefore with a larger mass, the most efficient cabling for the power and high-voltage consumers in an electric vehicle with respect to an intended reduction of total vehicle weight and manufacturing costs is of particular importance. No less important, however, is the ability to touch the cabling in electrically powered vehicles, especially since it works with voltages well above the safety extra-low voltage.

Folglich besteht die Herausforderung in der Hochspannungsverkabelung elektrisch betriebener Fahrzeuge unter anderem darin, möglichst kurze und gleichzeitig sichere Leitungen zu verlegen. Dabei erscheint auch eine Integration mehrerer Funktionen und Geräte mit Hinblick auf eine effiziente Verkabelung als sinnvoll. Bisherige Lösungen, wie z. B. so genannte Splices (Y-Verkabelung), also Auftrennungen von Leitungen, die schon in der Kleinleistungsverdrahtung soweit wie möglich vermieden werden, stellen in der Hochspannungsverkabelung aufgrund der Sicherheitsanforderungen keine geeignete Lösung dar, zumal eine derartige Hochvolt-Verkabelung nur mit aufwändigen Sicherungsmaßnahmen verwendet werden könnte. Insgesamt sind bisher nur unzureichende Lösungsansätze zur Hochspannungsverteilung in einem Elektrofahrzeug bekannt. So ist beispielsweise eine geräteinterne Verteilung an einem Hochleistungsgerät, wie z. B. Wechselrichter bekannt, bei der die Gleichspannungseingänge (z. B. 400 V) auf Nachbarpins am Stecker „gebrückt” werden (vgl. 1).Consequently, the challenge in the high voltage cabling of electrically powered vehicles is, inter alia, to lay as short as possible and safe lines. It also makes sense to integrate several functions and devices with a view to efficient cabling. Previous solutions, such. As so-called splices (Y-wiring), ie separations of lines that are avoided as far as possible even in the low-power wiring, make in the high-voltage wiring due to the security requirements is not a suitable solution, especially since such a high-voltage wiring used only with elaborate security measures could be. Overall, so far only insufficient approaches to the high-voltage distribution in an electric vehicle are known. For example, a device-internal distribution on a high-performance device, such. As inverters are known in which the DC voltage inputs (eg 400 V) are "bridged" on neighboring pins on the plug (see. 1 ).

Schließlich muss die elektrische Verkabelung im Fahrzeug auch im Hinblick auf ausreichende elektromagnetische Verträglichkeit (EMV) ausgelegt werden.Finally, the electrical wiring in the vehicle must also be designed with regard to sufficient electromagnetic compatibility (EMC).

Es ist daher Aufgabe der Erfindung, eine einfache Hochspannungsverteilung in einem Elektrofahrzeug bereitzustellen, die sowohl den Verkabelungsaufwand reduziert als auch den erhöhten Sicherheitsanforderungen beim Umgang mit Hochspannung in einem elektrisch betriebenen Fahrzeug gerecht wird. Diese Aufgabe wird durch ein Modul gemäß Anspruch 1 gelöst. Weitere vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.It is therefore an object of the invention to provide a simple high-voltage distribution in an electric vehicle, which reduces both the cabling effort and the increased safety requirements when dealing with high voltage in an electrically powered vehicle is fair. This object is achieved by a module according to claim 1. Further advantageous embodiments of the invention are specified in the dependent claims.

Gemäß der Erfindung ist ein Modul zur Leistungsverteilung in einem elektrisch betriebenen Fahrzeug vorgesehen, welches ein Gehäuse mit einem Hauptanschluss zum Anschließen einer Hochvolt-Spannungsquelle und wenigstens zwei ausgangsseitigen Anschlüssen zum Anschließen elektrischer Verbraucher des Elektrofahrzeugs umfasst. Das Modul umfasst ferner elektrische Leiterstrukturen zum elektrischen Verbinden der ausgangseitigen Anschlüsse mit dem Hauptanschluss. Ein solches Modul stellt einen kompakten Strom- bzw. Spannungsverteiler dar, bei dem alle notwendigen Komponenten zur Verteilung elektrischer Leistung in einem speziell abgesicherten Gehäuse berührsicher untergebracht sind. Durch die Kompaktheit des Moduls wird der Verkabelungs- bzw. Verdrahtungsumfang deutlich reduziert, was sich sowohl in einem geringeren Gesamtgewicht als auch in geringeren Herstellungskosten niederschlägt. Ferner erweist sich das Konzept als besonders flexibel, da das Leistungsverteiler-Modul mit verschiedenen Anschlüssen den Anforderungen verschiedener Fahrzeughersteller relativ leicht angepasst werden kann. Das Metallgehäuse des Moduls dient ferner als Schutz für in seinem Inneren untergebrachten Komponenten und bietet gleichzeitig eine elektromagnetische Abschirmung. Schließlich führt die Verwendung eines Moduls auch zu einem geringeren Montageaufwand.According to the invention, a power distribution module is provided in an electrically powered vehicle, comprising a housing having a main terminal for connecting a high voltage power source and at least two output terminals for connecting electrical consumers of the electric vehicle. The module further includes electrical conductor structures for electrically connecting the output side terminals to the main terminal. Such a module is a compact power or voltage distributor, in which all the necessary components for distributing electrical power are housed safe to touch in a specially protected housing. The compactness of the module significantly reduces the amount of cabling or wiring, which translates into both lower total weight and lower manufacturing costs. Furthermore, the concept proves to be particularly flexible, since the power distribution module with different connections can be adapted relatively easily to the requirements of different vehicle manufacturers. The metal housing of the module also serves as protection for accommodated in its components and components while providing a electromagnetic shielding. Finally, the use of a module also leads to less installation effort.

In einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass das Modul ferner eine innerhalb des Gehäuses mit den elektrischen Leiterstrukturen zu den Anschlüssen geführte Überwachungsleitung umfasst. Dabei ist wenigstens einer der ausgangsseitigen Anschlüsse in Form einer elektrischen Steckeinrichtung mit Zusatzkontakten für die Überwachungsleitung ausgebildet. Die im Modul geführte Überwachungsleitung ermöglicht die spannungsfreie Schaltung des Moduls, sobald Störungen an den elektrischen Strukturen des Moduls auftreten oder Kontakte eines Hochspannungsanschlusses durch Abziehen des entsprechenden Steckers am Modul freigelegt werden. Mit dieser Maßnahme lässt sich daher insbesondere die Berührsicherheit des Moduls sowie der damit verbundenen Hochspannungsleitungen erhöhen. Die Zusatzkontakte ermöglichen es, die Überwachungsleitung nach außen zu führen. Somit können neben den internen Leiterstrukturen auch die Anschlüsse des Moduls sowie die an das Modul angeschlossenen elektrischen Leitungen überwacht werden.In an embodiment it is provided that the module further comprises a monitoring line guided to the terminals within the housing with the electrical conductor structures. In this case, at least one of the output-side terminals is designed in the form of an electrical plug-in device with additional contacts for the monitoring line. The monitoring cable in the module enables the voltage-free switching of the module as soon as faults in the electrical structures of the module occur or contacts of a high-voltage connection are exposed by pulling off the corresponding connector on the module. With this measure, it is therefore possible in particular to increase the contact safety of the module and the associated high-voltage lines. The additional contacts make it possible to lead the monitoring line to the outside. Thus, in addition to the internal conductor structures, the connections of the module as well as the electrical lines connected to the module can be monitored.

Eine weitere Ausführungsform sieht vor, dass die elektrischen Leiterstrukturen ein dem Hauptanschluss zugeordnetes durchgehendes Hauptstromschienenpaar und mehrere jeweils paarweise vom Hauptstromschienenpaar abzweigende Nebenstromschienen umfassen. Die Verwendung durchgehender, d. h. ununterbrochener Stromschienen als Hauptstromschienen ermöglicht eine besonders hohe Strombelastung des Hauptstrompfades. Ferner reduziert sich hiermit auf dem Hauptstrompfad die Anzahl der Verbindungsstellen, was mit einer höheren Ausfallsicherheit einhergeht.A further embodiment provides that the electrical conductor structures comprise a main main busbar pair assigned to the main terminal and a plurality of secondary busbars branching off in pairs from the main busbar pair. The use of continuous, d. H. Uninterrupted busbars as main busbars allows a particularly high current load of the main current path. Furthermore, hereby reduces the number of connection points on the main current path, which is associated with a higher reliability.

In einer weiteren Ausführungsform ist vorgesehen, dass wenigstens einer der ausgangsseitigen Anschlüsse als Reserveanschluss ausgebildet ist, wobei der Reserveanschluss Zusatzkontakte für die Überwachungsleitung umfasst, die mittels eines aufsteckbaren Überbrückungselements überbrückt sind. Mithilfe solcher Reserveanschlüsse lässt sich das Modul sehr flexibel erweitern. So können nicht installierte Optionen des Elektrofahrzeugs, wie z. B. Klimaanlage oder ähnliches, auch nachträglich nachgerüstet werden. Die Überbrückung der Überwachungsleitung mittels des Überbrückungselements ermöglicht die Nutzung des Überwachungssystems auch im Falle eines nicht verwendeten Reserveausgangs.In a further embodiment, it is provided that at least one of the output-side terminals is formed as a reserve terminal, wherein the reserve terminal comprises additional contacts for the monitoring line, which are bridged by means of a clip-on bridging element. Such spare connections allow the module to be extended very flexibly. Thus, not installed options of the electric vehicle, such. As air conditioning or the like, also retrofitted. The bridging of the monitoring line by means of the bridging element allows the use of the monitoring system even in the case of an unused reserve output.

Eine weitere Ausführungsform sieht vor, dass das Überbrückungselement eine Außenisolierung aufweist und ferner ausgebildet ist, im montierten Zustand die Hauptkontakte des Reserveanschlusses berührsicher abzudecken. Die Isolierung des Überbrückungselements ermöglicht eine störungsfreie Funktion der durch die Überwachungsleitung gebildeten Überwachungsschaltkreises. Durch die Abdeckung der Hauptkontakte des Reserveausgangs wird die Berührungssicherheit des jeweiligen Anschlusses erhöht.A further embodiment provides that the bridging element has an outer insulation and is further designed to cover the main contacts of the reserve terminal in a touch-proof manner in the mounted state. The isolation of the bridging element allows a trouble-free operation of the monitoring circuit formed by the monitoring line. By covering the main contacts of the reserve output, the contact reliability of the respective connection is increased.

In einer weiteren Ausführungsform ist vorgesehen, dass der Reserveanschluss als eine Aufnahme für verschiedene Anschluss-Adapter ausgebildet ist, um den Reserveanschluss an verschiedene Anwendungen anzupassen. Diese Erweiterbarkeit des Reserveausgangs mittels Adapter erlaubt die Verwendung einheitlicher Module für verschiedene Fahrzeuge. Hiermit wiederum lassen sich die Herstellungskosten senken.In a further embodiment it is provided that the reserve connection is designed as a receptacle for various connection adapters in order to adapt the reserve connection to different applications. This expandability of the reserve output via adapter allows the use of uniform modules for different vehicles. This in turn can reduce the production costs.

In einer weiteren Ausführungsform ist vorgesehen, dass der Reserveanschluss mittels eines abnehmbaren Abdeckelements verschlossen ist, welches als elektrische Isolierung für die Hauptkontakte des Reserveanschlusses dient. Durch das Abdeckelement wird die Berührsicherheit weiter erhöht. Ferner werden mögliche Störungen der HV-Spannungsversorgung, beispielsweise durch Eindringen von Feuchtigkeit oder Schmutz in die Hauptkontakte, vermieden.In a further embodiment it is provided that the reserve connection is closed by means of a removable cover element, which serves as electrical insulation for the main contacts of the reserve connection. By the cover the contact safety is further increased. Furthermore, possible disturbances of the HV power supply, for example, by penetration of moisture or dirt in the main contacts, avoided.

Eine weitere Ausführungsform sieht vor, dass elektrische Sicherungen zum Absichern wenigstens eines der ausgangsseitigen Anschlüsse vorgesehen sind. Hierdurch wird die Anwendersicherheit erhöht. Ferner kann mithilfe der separat abgesicherten Anschlüsse verhindert werden, dass eine Störung an einem Anschluss bzw. an dem daran angeschlossenen Verbraucher zu einem Ausfall der gesamten HV-Spannungsversorgung führt.A further embodiment provides that electrical fuses are provided for securing at least one of the output-side terminals. This increases user safety. Furthermore, the separately fused connections can prevent a fault at a connection or at the connected consumer from leading to failure of the entire HV power supply.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform umfasst das Modul wenigstens einen Spannungswandler zum Bereitstellen einer niedrigen Gleichspannung. Durch die Integration des Spannungswandlers in das Modul kann der Verkabelungsaufwand weiter reduziert werden, da am betreffenden Anschluss nur noch Niedervolt-Leitungen verlegt werden müssen. Insgesamt erhöht sich auch die Berührsicherheit des Spannungsverteilungssystems, da mithilfe der Maßnahme die Anzahl der außerhalb des Moduls zugänglichen HV-Leitungen reduziert wird.According to a further embodiment, the module comprises at least one voltage converter for providing a low DC voltage. By integrating the voltage transformer into the module, the cabling effort can be further reduced since only low-voltage cables need to be laid at the relevant connection. Overall, the contact reliability of the voltage distribution system increases because the measure reduces the number of HV lines accessible outside the module.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform umfasst das Modul wenigstens einen Wechselrichter zum Bereitstellen einer Wechselspannung an wenigstens einem der ausgangsseitigen Anschlüsse. Ferner ist vorgesehen, dass der dem Wechselrichter zugeordnete ausgangseitige Anschluss in Form einer abgesetzten Wechselstromdose mit wenigstens einer integrierten Schutzeinrichtung ausgebildet ist. Durch die Integration des für bordeigene Versorgung (z. B. 230 V~) vorgesehenen Wechselrichters in das Modul reduziert sich insgesamt der Verkabelungsaufwand des Elektrofahrzeugs, da der notwendige Leitungsdurchmesser und Isolationsaufwand bei dem erzeugten Wechselstrom typischerweise geringer ausfällt als bei einer Hochvolt-Gleichspannung. Die in der Wechselstromdose integrierte Schutzeinrichtung erhöht den Berührschutz der Wechselstromkontakte.According to a further embodiment, the module comprises at least one inverter for providing an AC voltage to at least one of the output-side terminals. Furthermore, it is provided that the output-side connection assigned to the inverter is designed in the form of a remote AC socket with at least one integrated protective device. By integrating the on-board supply (eg 230 V ~) in the module reduces the total cabling of the electric vehicle, since the necessary cable diameter and insulation costs in the generated alternating current is typically less than a high-voltage DC voltage. The protective device integrated in the AC socket increases the contact protection of the AC contacts.

Eine weitere Ausführungsform sieht vor, dass die Schutzeinrichtung in Form eines Sicherheitsschalters ausgebildet ist, wobei der Wechselrichter ausgebildet ist, nur dann eine Wechselspannung auf die Wechselstromdose zu schalten, wenn der Sicherheitsschalter von einem in der Wechselstromdose eingesteckten Wechselstromstecker betätigt ist. Durch den Sicherheitsschalter wird die Berührsicherheit des Moduls zusätzlich erhöht.A further embodiment provides that the protective device is designed in the form of a safety switch, wherein the inverter is designed to switch an AC voltage to the AC socket only when the safety switch is actuated by an AC plug inserted in the AC socket. The safety switch additionally increases the contact safety of the module.

In einer weiteren Ausführungsform ist vorgesehen, dass ein Ladeanschluss zum Aufladen der Hochvolt-Spannungsquelle des elektrisch betriebenen Fahrzeugs vorgesehen ist, wobei der Ladeanschluss an die Hauptstromschienen angeschlossen ist. Durch das Anschließen des Ladeanschlusses an die Hauptstromschienen wird eine besonders sichere elektrische Verbindung für den Ladevorgang gewährleistet.In a further embodiment it is provided that a charging connection is provided for charging the high-voltage voltage source of the electrically operated vehicle, wherein the charging connection is connected to the main busbars. By connecting the charging port to the main busbars a particularly secure electrical connection for the charging process is ensured.

In einer weiteren Ausführungsform ist vorgesehen, dass ein Unterbrechungs-Schaltelement zum elektrischen Trennen eines aktuell nicht verwendeten Anschlusses von den zugehörigen Stromschienen vorgesehen ist. Das Unterbrechungs-Schaltelement stellt eine zusätzliche Maßnahme dar, mit deren Hilfe die Benutzersicherheit insbesondere im Hinblick auf die Berührsicherheit erhöht wird, da der betreffende Anschluss bei Nichtverwendung spannungslos geschaltet werden kann und dann keine HV-Spannung an den Hauptkontakte des jeweiligen Anschlusses mehr anliegt.In a further embodiment it is provided that an interruption switching element for electrically disconnecting a currently unused terminal from the associated busbars is provided. The interruption switching element is an additional measure by which the user safety is increased, in particular with regard to the touch safety, since the relevant port can be switched dead when not in use and then no HV voltage applied to the main contacts of each terminal more.

Eine weitere Ausführungsform sieht vor, dass das Gehäuse einen abnehmbaren Gehäusedeckel umfasst, wobei im Bereich des Gehäusedeckels wenigstens ein Sicherheitsschalter zum Erkennen des Öffnens des Gehäusedeckels vorgesehen ist. Dabei ist der Sicherheitsschalter ausgebildet, die Überwachungsleitung zu unterbrechen, sobald der Gehäusedeckel geöffnet wird. Der Gehäusedeckel erlaubt einen relativ einfachen Zugang zu den Komponenten des Moduls, beispielsweise um Reparatur-, Wartungs- oder Umbauarbeiten am Stromverteilermodul durchzuführen. Da die Hochspannung im Modul nach Unterbrechung der Überwachungsleitung durch Anheben des Gehäusedeckels automatisch abgeschaltet wird, wird mithilfe des beispielsweise als Tastschalter oder als berührungslosen Magnetschalter ausgebildeten Sicherheitsschalters die Benutzersicherheit erhöht.A further embodiment provides that the housing comprises a removable housing cover, wherein at least one safety switch for detecting the opening of the housing cover is provided in the region of the housing cover. The safety switch is designed to interrupt the monitoring line as soon as the housing cover is opened. The housing cover allows relatively easy access to the components of the module, for example, to perform repair, maintenance or conversion work on the power distribution module. Since the high voltage in the module is automatically switched off after the monitoring line has been interrupted by lifting the housing cover, user safety is increased by means of the safety switch, which is designed, for example, as a pushbutton or as a non-contact magnetic switch.

Im Folgenden wird die Erfindung anhand von Figuren näher dargestellt. Es zeigen:In the following the invention is illustrated in more detail with reference to figures. Show it:

1 beispielhaft eine einfache Hochvolt-Spannungsverteilung in einem herkömmlichen Elektrofahrzeug; 1 for example, a simple high-voltage distribution in a conventional electric vehicle;

2 schematisch einen Teil der Architektur eines Elektrofahrzeugs zur Verdeutlichung der Notwendigkeit einer Spannungsverteilung; 2 schematically a part of the architecture of an electric vehicle to illustrate the need for a voltage distribution;

3 schematisch ein erstes Ausführungsbeispiel eines Moduls zur Leistungsverteilung in einem elektrisch betriebenen Fahrzeug gemäß der Erfindung; 3 schematically a first embodiment of a module for power distribution in an electrically powered vehicle according to the invention;

4 beispielhaft eine die ausgangsseitigen Anschlüsse umfassende Anschlussplatte des erfindungsgemäßen Moduls aus 3; 4 by way of example, a connection plate of the module according to the invention comprising the output-side connections 3 ;

5 schematisch ein zweites Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Moduls zur Leistungsverteilung in einem elektrisch betriebenen Fahrzeug mit zusätzlichen Sicherungsmaßnahmen; und 5 schematically a second embodiment of the module according to the invention for power distribution in an electrically powered vehicle with additional security measures; and

6 schematisch ein drittes Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Moduls zur Leistungsverteilung in einem elektrisch betriebenen Fahrzeug mit einem Tastschalter zur Unterbrechung der Überwachungsleitung. 6 schematically a third embodiment of the module according to the invention for power distribution in an electrically powered vehicle with a push-button switch for interrupting the monitoring line.

Die 1 verdeutlicht ein bekanntes Konzept zur Verteilung einer Hochspannung in einem Elektrofahrzeug. Hierbei ist schematisch ein Leistungselektronikmodul 300 gezeigt, das beispielsweise einen AC/DC Wechselrichter 301 zum Umwandeln einer HV-Gleichspannung (Hochvolt-Gleichspannung) in eine Wechselspannung und einen DC/DC-Konverter 302 zum Umwandeln einer HV-Gleichspannung in eine Schutzkleinspannung (z. B. 12 Volt) umfasst. Das Leistungselektronikmodul 300 umfasst ferner eine Niedervolt-Schnittstelle 310 sowie eine Hochvolt-Schnittstelle 320. Diese sind in der Zeichnung jeweils mittels einer gestrichelten Trennlinie 311, 321 verdeutlicht. Während die Niedervolt-Schnittstelle 310 als ein Anschlussbereich mit einem ersten Anschluss 312 zum Verbinden der Leistungselektronik mit einer 12 Volt Batterie und einem zweiten Anschluss 313 zum Anschließen einer Signal- bzw. Steuerleitung an die Leistungselektronik ausgebildet ist, liegt die Hochvolt-Schnittstelle 320 in Form einer an verschiedene Fahrzeugtypen anpassbaren Adapterplatte vor. Die Adapterplatte 320 umfasst ebenfalls mehrere Anschlüsse, beispielsweise einen ersten Anschluss 322 zum Anschließen eines Elektromotors, eines zweiten Anschluss 323 zum Anschließen einer Hochspannungsbatterie und einen dritten Anschluss 324 zum Anschließen eines HV-Hilfsaggregats. Bei diesem relativ einfachen Konzept erfolgt die Spannungsverteilung innerhalb der Adapterplatte, wobei die Gleichspannungseingänge des Hochvoltanschlusses 323 mittels einer von der Hauptleitung 325 abzweigenden Nebenleitung 326 auf den Nachbaranschluss 324 ”gebrückt” werden.The 1 illustrates a known concept for distributing a high voltage in an electric vehicle. Here is schematically a power electronics module 300 shown, for example, an AC / DC inverter 301 for converting a HV DC voltage (high-voltage DC voltage) into an AC voltage and a DC / DC converter 302 for converting a HV DC voltage into a protective extra-low voltage (eg, 12 volts). The power electronics module 300 further includes a low voltage interface 310 as well as a high-voltage interface 320 , These are each in the drawing by means of a dashed dividing line 311 . 321 clarified. While the low-voltage interface 310 as a terminal area with a first terminal 312 for connecting the power electronics with a 12 volt battery and a second connection 313 is designed for connecting a signal or control line to the power electronics, is the high-voltage interface 320 in the form of an adaptable to different vehicle types adapter plate. The adapter plate 320 also includes multiple ports, such as a first port 322 for connecting an electric motor, a second connection 323 for connecting a high voltage battery and a third connection 324 for connecting a HV auxiliary unit. In this relatively simple concept, the voltage distribution takes place within the adapter plate, wherein the DC voltage inputs of the high-voltage connection 323 by means of one of the main line 325 branching secondary line 326 on the neighbor connection 324 Be "bridged".

Einen Überblick über eine mögliche Leistungsverteilung innerhalb eines Elektrofahrzeugs zeigt die 2. Die hier aus Gründen der Übersichtlichkeit stark vereinfacht dargestellte Anordnung 200 stellt lediglich einen Teil einer elektrischen Architektur eines Elektrofahrzeugs dar. Dabei umfasst die Anordnung 200 eine Hochvoltbatterie 220, die über eine Leitung 211 eines einfachen Spannungs- bzw. Leistungsverteilers 210 mit einem Inverter 240 zum Umwandeln der Gleichspannung der Hochvoltbatterie 220 in einen Dreiphasenwechselstrom verbunden ist, an den wiederum über die Leitungen 241 ein Elektromotor 250 angeschlossenen ist. Zum Laden der Hochvoltbatterie 220 ist ferner eine Ladeeinrichtung 230 mit einer entsprechenden Schnittstelle 231 zum Anschluss an ein externes Spannungsnetz 232 vorgesehen. Die Ladeeinrichtung 230 ist über die Leitungen 212, 213, 211 des Leistungsverteilers 210 mit der Hochvoltbatterie 220 verbunden. Schließlich umfasst die Anordnung 200 auch eine herkömmliche Kleinspannungsbatterie 270, die über die Hochvoltbatterie 220 geladen werden kann. Hierzu ist die Kleinspannungsbatterie 270 über eine Leitung 261 an einem DC/DC-Konverter 260 angeschlossen, der wiederum über die Leitungen 212, 213, 211 des Spannungsverteilers 210 an die Hochvoltbatterie 220 angeschlossen ist.An overview of a possible power distribution within an electric vehicle shows the 2 , The simplistic arrangement shown here for reasons of clarity 200 represents only a part of an electrical architecture of an electric vehicle. In this case, the arrangement comprises 200 a high-voltage battery 220 over a line 211 a simple voltage or power distributor 210 with an inverter 240 for converting the DC voltage of the high-voltage battery 220 is connected in a three-phase alternating current, in turn via the lines 241 an electric motor 250 is connected. For charging the high-voltage battery 220 is also a charging device 230 with a corresponding interface 231 for connection to an external voltage network 232 intended. The charging device 230 is over the wires 212 . 213 . 211 of the power distributor 210 with the high-voltage battery 220 connected. Finally, the arrangement includes 200 also a conventional extra-low voltage battery 270 that via the high-voltage battery 220 can be loaded. This is the extra-low voltage battery 270 over a line 261 on a DC / DC converter 260 connected, in turn, over the lines 212 . 213 . 211 of the voltage distributor 210 to the high-voltage battery 220 connected.

Zusätzlich zu den bereits beschriebenen elektrischen Einrichtungen können in einem Elektrofahrzeug grundsätzlich auch optionale elektrische Komponenten an das Hochspannungsnetz angeschlossen werden. Wie in der 2 mittels gestrichelter Verbindungslinien dargestellt ist, sind beispielsweise eine Kühl- oder Heizeinheit 290 und ein so genannter Range Extender 280, also ein beispielsweise mittels eines zusätzlichen Verbrennungsmotors betriebener Stromgenerator, über separate Verbindungsleitungen 215, 216 an der Leitung 212 des Spannungsverteilers 210 angeschlossen.In addition to the electrical devices already described, optional electrical components can in principle also be connected to the high-voltage network in an electric vehicle. Like in the 2 is shown by dashed connecting lines, for example, a cooling or heating unit 290 and a so-called range extender 280 , So an example powered by an additional internal combustion engine power generator, via separate connecting lines 215 . 216 on the line 212 of the voltage distributor 210 connected.

Die 3 zeigt ein erfindungsgemäßes Modul zur Leistungsverteilung innerhalb eines Elektrofahrzeugs. Das Modul 100 umfasst dabei ein geschlossenes Gehäuse 101 mit mehreren am Gehäuse angeordneten Anschlusseinrichtungen 120, 130, 140, 150, 180 zum Anschließen verschiedener Komponenten des Elektrofahrzeugs. Innerhalb des Gehäuses 101 verlaufen Leiterstrukturen, die vorzugsweise in Form von Stromschienen 111, 121, 131, 141, 151 ausgebildet sind. Die vorzugsweise einfach gehaltene Leiterarchitektur innerhalb des Moduls 100 umfasst ein in der Zeichnung horizontal verlaufendes Hauptstromschienenpaar 111 zum Einspeisen der HV-Spannung sowie mehrere von den Hauptstromschienen 111 zu den ausgangsseitigen Anschlusseinrichtungen 120, 130, 140, 150, 180 abzweigende Nebenschienen 121, 131, 141, 151. Die Nebenschienen 121, 131, 141, 151 sind dabei vorzugsweise an den durchgehenden Hauptstromschienen 111 befestigt (z. B. mittels Verlöten, Verschrauben oder Verklemmen), so dass eine ausreichende Kontaktsicherheit gewährleistet wird. Zum Verbinden des Hauptstromschienenpaars 111 mit der HV-Batterie ist die erste Anschlusseinrichtung 110 vorzugsweise als eine Steckbuchse zur Aufnahme eines entsprechenden elektrischen Anschlusssteckers ausgebildet. Alternativ kann der Batterieanschluss 110 auch in Form eines Klemmanschlusses zum direkten Anschließen entsprechender elektrischer Leitungen ausgebildet sein. Zusätzlich zum Batterieanschluss 110 ist noch eine weitere Anschlusseinrichtung 180 unmittelbar an die Hauptstromschienen 111 angeschlossen. Die direkte Anbindung an den Hauptstromschienen, die als Hauptstrompfad für relativ große Strombelastung ausgelegt sind, macht diesen Anschluss besonders geeignet für Anwendungen, die einen höheren Stromfluss erfordern. Daher kann die Anschlusseinrichtung 180 als Anschluss für eine Leistungselektronik eines Elektromotors dienen. Je nach Anwendung kann die Anschlusseinrichtung 180 jedoch auch als Ladeanschluss zum Aufladen der HV-Batterie verwendet werden.The 3 shows a module according to the invention for power distribution within an electric vehicle. The module 100 includes a closed housing 101 with a plurality of connection devices arranged on the housing 120 . 130 . 140 . 150 . 180 for connecting various components of the electric vehicle. Inside the case 101 run ladder structures, preferably in the form of busbars 111 . 121 . 131 . 141 . 151 are formed. The preferably simple ladder architecture within the module 100 comprises a main busbar pair running horizontally in the drawing 111 for feeding the HV voltage as well as several of the main busbars 111 to the output-side connection devices 120 . 130 . 140 . 150 . 180 branching secondary rails 121 . 131 . 141 . 151 , The secondary rails 121 . 131 . 141 . 151 are preferably at the continuous main busbars 111 fastened (eg by means of soldering, screwing or jamming), so that a sufficient contact reliability is ensured. For connecting the main busbar pair 111 with the HV battery is the first connection device 110 preferably designed as a socket for receiving a corresponding electrical connector plug. Alternatively, the battery connection 110 be formed in the form of a terminal connection for direct connection of appropriate electrical lines. In addition to the battery connection 110 is still another connection device 180 directly to the main busbars 111 connected. The direct connection to the main busbars, which are designed as a main current path for a relatively large current load, makes this connection particularly suitable for applications that require a higher current flow. Therefore, the connection device 180 serve as a connection for power electronics of an electric motor. Depending on the application, the connection device 180 but also used as a charging port to charge the HV battery.

Das hier beispielhaft gezeigte Modul 100 umfasst ferner vier ausgangsseitige Anschlusseinrichtungen 120, 130, 140, 150, die jeweils für unterschiedliche Zwecke ausgebildet sind. Die erste ausgangsseitige Anschlusseinrichtung 120 ist als eine Anschlussbuchse zum Bereitstellen einer niedrigeren Gleichspannung (beispielsweise 48 V für die Frontbeleuchtung) ausgebildet. Die Erzeugung der niedrigen Gleichspannung erfolgt dabei mittels eines im Modul 121 integrierten Gleichspannungswandlers 123 in der entsprechenden Abzweigung 121.The module shown here by way of example 100 further comprises four output-side connection devices 120 . 130 . 140 . 150 , which are each designed for different purposes. The first output-side connection device 120 is designed as a connection socket for providing a lower DC voltage (for example 48 V for the front lighting). The low DC voltage is generated by means of a module 121 integrated DC-DC converter 123 in the corresponding branch 121 ,

Die zweite ausgangsseitige Anschlusseinrichtung 130 ist hingegen als eine Wechselstromsteckdose ausgebildet. Zum Bereitstellen einer Wechselspannung (z. B. 230 V) umfasst das Modul 100 einen im entsprechenden. Stromzweig 131 angeordneten Wechselrichter 133. Zur Erhöhung der Berührungssicherheit kann innerhalb der Steckdose 130 ein Schutzschalter 134 integriert sein, welcher die Kontakte der Wechselspannungsdose spannungsfrei schaltet, sobald der zugehörige Stecker abgezogen wird. Ferner kann der Wechselrichter 133 eine eigene Überwachungsleitung 136 bereitstellen, mit welcher die elektrische Steckverbindung 130 zusätzlich überwacht wird. Der Wechselrichter 133 kann dabei so ausgebildet sein, dass im Falle einer Unterbrechung der eigenen Überwachungsleitung 136 die Steckdose 130 spannungsfrei geschaltet wird. Zur Erhöhung der Berührsicherheit kann die Steckdose 130 mittels zusätzlicher Maßnahmen, wie z. B. verschiebbaren Abdeckungen der Kontaktöffnungen abgesichert sein. Ferner kann die Steckdose 130 auch abgesetzt vom Modul ausgebildet sein. In diesem Fall kann die interne Überwachungsleitung 136 entsprechend bis zur abgesetzten Steckdose mitgeführt sein.The second output-side connection device 130 is on the other hand designed as an AC socket. To provide an AC voltage (eg 230 V), the module comprises 100 one in the corresponding one. current branch 131 arranged inverter 133 , To increase the touch safety can within the socket 130 a circuit breaker 134 be integrated, which disconnects the contacts of the AC socket voltage-free, as soon as the associated connector is removed. Furthermore, the inverter 133 a separate monitoring line 136 provide with which the electrical connector 130 additionally monitored. The inverter 133 can be designed so that in case of interruption of its own monitoring line 136 the socket 130 is switched off. To increase the safety of contact, the socket 130 by means of additional measures, such as z. B. slidable covers the contact openings to be secured. Furthermore, the outlet 130 also be deposited remotely from the module. In this case, the internal monitoring line 136 be carried along to the remote outlet.

Das dritte abzweigende Stromschienenpaar 141 verbindet eine HV-Gleichspannungssteckdose 150 mit den Hauptstromschienen 111. Über diese Anschlusseinrichtung 150 kann beispielsweise ein Elektromotor bzw. ein dem Elektromotor vorgeschalteter Wechselwandler an das Hochspannungsnetz angeschlossen werden.The third branching busbar pair 141 connects a HV DC outlet 150 with the main busbars 111 , About this connection device 150 For example, an electric motor or an electric motor upstream of the converter can be connected to the high-voltage network.

Die vierte ausgangsseitige Anschlusseinrichtung 150 des hier beispielhaft gezeigten Leistungsverteilermoduls 100 ist als ein Reserveausgang ausgebildet. Hierbei handelt es sich vorzugsweise um einen an verschiede Anwendungen anpassbaren Anschluss, z. B. als Anschluss für eine Gleichstrom-Ladung oder als Anschluss einer zusätzlichen Stromquelle, beispielsweise eines so genannten Range-Extenders. Das kann insbesondere mittels verschiedener Anschluss-Adapter erfolgen. Hierzu ist der Reserveanschluss vorzugsweise in Form einer Aufnahme für die jeweiligen Adapter ausgebildet. Um einen nicht verwendeten Reserveausgang 150 berührungssicher zu gestalten, sind seine Hauptkontakte mittels einer isolierenden Abdeckung 153 geschützt. Als Abdeckung kann dabei z. B. ein einfacher Stopfen verwendet werden, der innerhalb des Reserveausgangs fixiert wird. Ferner sind bei dem in der 3 beispielhaft gezeigten Modul elektrischen Sicherungen 152 in den Stromschienen 151 des Reserveausgangs 150 als zusätzliche Sicherungsmaßnahme vorgesehen.The fourth output-side connection device 150 of the power distribution module shown here by way of example 100 is designed as a reserve output. This is preferably a customizable to various applications port, z. B. as a connection for a DC charge or as an additional power source, for example, a so-called range extender. This can be done in particular by means of various connection adapter. For this purpose, the reserve connection is preferably formed in the form of a receptacle for the respective adapter. To an unused reserve output 150 To make it safe to touch, its main contacts are by means of an insulating cover 153 protected. As a cover can be z. B. a simple plug can be used, which is fixed within the reserve output. Furthermore, in the in the 3 exemplified module electrical fuses 152 in the busbars 151 of the reserve output 150 provided as an additional security measure.

Zur Erhöhung der Berührungssicherheit sind die spannungführenden Leiterstrukturen des Moduls mittels einer Überwachungsleitung 190 abgesichert, die innerhalb des Moduls 100 mit der einzelnen Stromschienen 111, 121, 131, 141, 151 zu den Steckern geführt wird. Eine solche auch als ”Interlock” oder ”Pilotline” bezeichnete Überwachungsleitung ist Teil eines externen Diagnosesystems (hier nicht gezeigt), mit Hilfe dessen die elektrischen Komponenten des Fahrzeugs überwacht werden. Bei einem solchen System sind die elektrischen Anschlüsse neben den Hauptkontakten zur Spannungsversorgung auch mit zwei Zusatzkontakten für die Überwachungsleitung ausgestattet. Auch das einem Anschluss entsprechende Anschlussgegenstück, beispielsweise ein in eine Buchse einführbarer Stecker, verfügt neben den beiden Hauptkontakten über zwei Zusatzkontakte für die Überwachungsleitung. Beide Anschlusspartner sind dabei so gestaltet, dass der Stromkreis der Überwachungsleitung bei korrekter Verbindung der Anschlusspartner geschlossen ist. Wird die Überwachungsleitung durch Abziehen des Steckers aus der Steckdose jedoch unterbrochen, so erfolgt auch eine Unterbrechung der Strom- bzw. Spannungsversorgung des Leistungsverteilermoduls 100 durch ein die Überwachungsleitung auswertendes Steuer-/Diagnosegerät. Diese Maßnahme stellt einen ausreichenden Berührungsschutz für die im Falle eines abgezogenen Steckers freiliegenden Hauptkontakte dar. Das vorzugsweise außerhalb des Moduls 100 angeordnete Steuer-/Diagnosegerät kann dabei grundsätzlich auch innerhalb des Moduls 100 angeordnet werden. Im vorliegenden Fall wird die Überwachungsleitung 190 über den Hauptanschluss 111 an ein außerhalb des Moduls angeordnetes Steuer-/Diagnosegerät geführt. Der innerhalb der Moduls 100 geführte Teil des Überwachungsstromkreises erlaubt somit die Abschaltung der Strom-/Spannungsversorgung auch beim Auftreten einer internen Störung, wie z. B. im Falle einer Unterbrechung einer Leitungsstruktur des Moduls 100 infolge einer Gewalteinwirkung.To increase the safety against contact, the voltage-carrying conductor structures of the module by means of a monitoring line 190 secured within the module 100 with the individual busbars 111 . 121 . 131 . 141 . 151 is led to the plugs. Such a monitoring line, also referred to as an "interlock" or "pilotline", is part of an external diagnostic system (not shown here) by means of which the electrical components of the vehicle are monitored. In such a system, the electrical connections are equipped in addition to the main contacts for power supply with two additional contacts for the monitoring line. The connection counterpart corresponding to a connection, for example a plug which can be inserted into a socket, has two auxiliary contacts for the monitoring line in addition to the two main contacts. Both connection partners are designed so that the circuit of the monitoring line is closed when the connection partners are correctly connected. However, if the monitoring line is interrupted by removing the plug from the socket, an interruption of the current or voltage supply of the power distribution module also takes place 100 by a control / diagnostic device evaluating the monitoring line. This measure provides sufficient contact protection for the exposed in the case of a disconnected connector main contacts. The preferably outside of the module 100 arranged control / diagnostic device can basically also within the module 100 to be ordered. In the present case, the monitoring line 190 over the main line 111 led to an outside of the module arranged control / diagnostic device. The inside of the module 100 guided part of the monitoring circuit thus allows the shutdown of the power / voltage supply even when an internal fault such. B. in the case of an interruption of a line structure of the module 100 as a result of a violence.

Um sicherzustellen, dass die Spannungsversorgung auch bei einem nicht belegten Reserveanschluss 150 gewährleistet ist, wird die Überwachungsleitung 190 mittels eines im Reserveanschluss 150 installierbaren Überbrückungselements 154 gebrückt. Hierbei handelt es sich um einen entsprechend geformten elektrischen Leiter 154, der die Kontakte der Überwachungsleitung miteinander kurzschließt. Das Überbrückungselement 154 weist vorzugsweise eine Außenisolierung auf. Hierzu kann das im Überbrückungselement 154 beispielsweise einen elektrisch isolierenden Kunststoffüberzug aufweisen. Das Überbrückungselement 154 bzw. seine äußere Isolierung ist vorzugsweise derart gestaltet, dass es auch die Hauptkontakte des Reserveanschlusses 150 abdeckt. Ferner kann ein spezielles Sicherungselement vorgesehen sein, mithilfe dessen das Überbrückungselement 154 gegen unbeabsichtigtes Herausfallen gesichert ist.To ensure that the power supply even with an unused reserve connection 150 is guaranteed, the monitoring line 190 by means of one in the reserve connection 150 installable bridging element 154 bridged. This is a correspondingly shaped electrical conductor 154 that short circuits the monitoring line contacts. The bridging element 154 preferably has an outer insulation. This can be done in the bridging element 154 For example, have an electrically insulating plastic coating. The bridging element 154 or its outer insulation is preferably designed such that it also the main contacts of the reserve terminal 150 covers. Furthermore, a special securing element may be provided, by means of which the bridging element 154 secured against accidental falling out.

Die 4 zeigt die Anschlussplatte 103 des erfindungsgemäßen Moduls 100 aus der 3. Dabei sind die ausgangsseitigen Anschlüsse 120, 130, 140, 150 im vorliegenden Fall als Steckdosen ausgebildet, die jeweils für einen anderen Zweck vorgesehen sind. Die einzelnen Steckdosen 120, 130, 140, 150 weisen dabei jeweils zwei Hauptkontakte auf. Nicht explizit dargestellt sind hingegen die in den Steckdosen 130, 140, 150 integrierten Zusatzkontakte für die mitgeführte Überwachungsleitung 190. Als Kleinsignalkontakte benötigen solche Zusatzkontakte keine besonderen Sicherungsmaßnahmen und können daher beliebig innerhalb der Stecker angeordnet werden.The 4 shows the connection plate 103 the module according to the invention 100 from the 3 , Here are the output side connections 120 . 130 . 140 . 150 formed in the present case as sockets, which are each provided for a different purpose. The individual sockets 120 . 130 . 140 . 150 have two main contacts each. On the other hand, they are not explicitly shown in the sockets 130 . 140 . 150 integrated additional contacts for the entrained monitoring line 190 , As a small signal contacts such additional contacts require no special security measures and can therefore be arranged anywhere within the plug.

Die 5 zeigt eine weitere Ausführungsform des erfindungsgemäßen Moduls zur Spannungs- bzw. Stromverteilung innerhalb eines Elektrofahrzeugs. Dieses Modul 100 entspricht im Wesentlichen dem in 3 gezeigten Modul, wobei der Batterieanschluss 110 nunmehr in Form eines Klemmanschlusses zum direkten Anschließen entsprechender elektrischer Leitungen ausgebildet ist. Ferner ist zusätzlich ein Unterbrechungs-Schaltelement 181 im Bereich des Ladeanschlusses 180 vorgesehen, die beispielsweise in Form eines Schaltrelais ausgebildet sein kann. Mithilfe des Unterbrechungs-Schaltelements 181 kann der Ladeanschluss 180 spannungs- bzw. stromfrei geschaltet werden, wenn kein Ladestecker angeschlossen ist. In diesem Fall kann das Unterbrechungs-Schaltelement 181 auch eine Überbrückung der Überwachungsleitung 190 realisieren. Die Steuerung des Unterbrechungs-Schaltelements 181 kann mittels einer externen Steuereinrichtung (hier nicht gezeigt) erfolgen. Für diesen Fall ist eine zusätzliche Anschlussbuchse 183 zum Anschließen einer externen Steuereinheit vorgesehen, mit der das Unterbrechungs-Schaltelement 181 über eine Steuerleitung 182 verbunden ist.The 5 shows a further embodiment of the module according to the invention for voltage or current distribution within an electric vehicle. This module 100 corresponds to Essentially the in 3 shown module, with the battery connector 110 now in the form of a terminal connection for direct connection of corresponding electrical lines is formed. Further, in addition, an interruption switching element 181 in the area of the charging connection 180 provided, which may be formed for example in the form of a switching relay. Using the interrupt switch element 181 can the charging port 180 voltage or current-free switched when no charging plug is connected. In this case, the interrupt switching element 181 also a bridging of the monitoring line 190 realize. The control of the interruption switching element 181 can be done by means of an external control device (not shown here). In this case there is an additional connection socket 183 for connecting an external control unit, with which the interruption switching element 181 via a control line 182 connected is.

Die 6 zeigt eine weitere Variante des erfindungsgemäßen Moduls zur Spannungs- bzw. Stromverteilung innerhalb des elektrisch betriebenen Fahrzeugs. Im Unterschied zu den in den 3 und 5 gezeigten Modulen sind hier insgesamt drei Hochspannungsausgänge 130, 140, 150 mittels separater elektrischer Sicherungen 132, 142, 152 zusätzlich abgesichert. Auch der Gleichspannungswandler 123 in der ersten Abzweigung 121 verfügt über separate Sicherungen 122 und ist ferner über eine Signal-/Steuerleitung 125 mit einer Anschlusseinrichtung 126 zum Anschluss einer externen Steuereinrichtung verbunden. Das Modul 100 verfügt ferner über einen zusätzlichen Anschluss 170, der mittels entsprechender Leiterstrukturen 171 ebenfalls am Ausgang des Gleichspannungswandlers 123 angeschlossen ist. Der Ausgang 170 sowie seine elektrischen Leitungen 171 sind in der 6 als optionale Einrichtungen gestrichelt dargestellt.The 6 shows a further variant of the module according to the invention for voltage or current distribution within the electrically operated vehicle. Unlike the ones in the 3 and 5 shown modules here are a total of three high voltage outputs 130 . 140 . 150 by means of separate electrical fuses 132 . 142 . 152 additionally secured. Also the DC-DC converter 123 in the first turnoff 121 has separate backups 122 and is also via a signal / control line 125 with a connection device 126 connected to the connection of an external control device. The module 100 also has an additional connection 170 by means of corresponding conductor structures 171 also at the output of the DC-DC converter 123 connected. The exit 170 as well as its electrical lines 171 are in the 6 shown as dashed lines as optional devices.

Um einen ausreichenden Berührungsschutz für die spannungs- bzw. stromführenden Leiterstrukturen und Komponenten des Moduls zu gewährleisten, verfügt das erfindungsgemäße Modul 100 über ein geschlossenes Außengehäuse 101. Das Gehäuse 101 verfügt dabei über einen abmontierbaren Gehäusedeckel 102, mithilfe dessen ein Zugang für Reparatur- oder Nachrüstzwecke sichergestellt wird. Erfindungsgemäß ist dabei im Bereich des Gehäusedeckels wenigstens ein Tastschalter 191 vorgesehen, der beim Öffnen des Deckels 102 eine Unterbrechung der Überwachungsleitung 190 bewirkt. Hierdurch wird erreicht, dass die elektrischen Leiterstrukturen 111, 121, 131, 141, 151, 161 des Moduls 100 beim Öffnen des Deckels 102 automatisch strom- bzw. spannungsfrei geschaltet werden. Durch diese Maßnahme wird ein zusätzlicher Berührungsschutz realisiert. Der Tastschalter 191 ist dabei vorzugsweise als ein Doppeltaster mit zwei separaten Tastkontakten ausgebildet. Hierdurch wird auch beim Ausfall eines der Tastkontakte eine Unterbrechung der Überwachungsleitung 190 und damit verbunden ein Abschalten der Spannungsversorgung sichergestellt. Alternativ zu einem Tastschalter kann auch ein berührungsloses Schaltelement, wie z. B. ein magnetischer Schalter verwendet werden.In order to ensure sufficient contact protection for the voltage or current-carrying conductor structures and components of the module, the module according to the invention has 100 via a closed outer housing 101 , The housing 101 has a removable housing cover 102 which provides access for repair or retrofit purposes. According to the invention, at least one key switch is in the region of the housing cover 191 provided when opening the lid 102 an interruption of the monitoring line 190 causes. This ensures that the electrical conductor structures 111 . 121 . 131 . 141 . 151 . 161 of the module 100 when opening the lid 102 automatically switched off or de-energized. By this measure, an additional contact protection is realized. The push button switch 191 is preferably designed as a double button with two separate touch contacts. As a result, even if one of the keying contacts an interruption of the monitoring line 190 and connected to a shutdown of the power supply ensured. As an alternative to a push-button can also be a non-contact switching element such. B. a magnetic switch can be used.

Die Überwachungsleitung 190 kann mit einem externen Steuergerät sowie mit anderen Komponenten des Elektrofahrzeugs verbunden werden. Hierzu kann die Überwachungsleitung 190, wie in der 6 gezeigt ist, über separate Anschlusseinrichtungen 192, 193 aus dem Modul 100 heraus geführt werden. Ferner lässt mit Hilfe dieser Maßnahme auch ein erweitertes Sicherheitskonzept realisieren, bei dem die Überwachungsleitung 190 und damit die Spannungsversorgung des Moduls 100 beim Auftreten bestimmter Ereignisse, wie z. B. einer Fahrzeugkollision vom externen Steuergerät unterbrochen wird.The monitoring line 190 can be connected to an external control unit as well as other components of the electric vehicle. For this purpose, the monitoring line 190 , like in the 6 is shown, via separate connection devices 192 . 193 from the module 100 be led out. Furthermore, with the help of this measure, an expanded security concept can also be implemented in which the monitoring line 190 and thus the voltage supply of the module 100 when certain events occur, such as B. a vehicle collision is interrupted by the external control unit.

Um eine Befestigung des Moduls am Fahrzeug zu erleichtern, kann das Modulgehäuse eine spezielle Klammer (Bracket) aufweisen. Diese Klammer kann bereits die typischen mechanischen Schnittstellen der verschiedenen Hersteller berücksichtigen, so dass möglichst keine Anpassung des Modulgehäuses notwendig ist. Unter anderem kann die Befestigungsklammer auch die sogenannte Hutschienenmontage unterstützen. Sofern eine solche Klammer aus Metall besteht, sollte bei der Befestigung der Klammer am elektrisch isolierten Modulgehäuse vorzugsweise keine nach innen führenden leitenden Verbindungselemente, wie z. B. metallische Schrauben oder Nieten, verwendet werden.To facilitate attachment of the module to the vehicle, the module housing may have a special bracket. This clamp can already consider the typical mechanical interfaces of the various manufacturers, so that if possible no adaptation of the module housing is necessary. Among other things, the mounting bracket can also support the so-called DIN rail mounting. If such a clip is made of metal, should preferably be in the attachment of the clip to the electrically insulated module housing no leading inward conductive fasteners such. As metallic screws or rivets used.

Das erfindungsgemäße Modul kann auch über weitere Schutzmaßnahmen verfügen. Beispielsweise kann ein sogenannter Isolationswächter im Modul 100 integriert werden. Ein solches Gerät überwacht die Isolierung der HV-Verdrahtung indem es den Stromfluss bei einer kurzfristigen Spannungserhöhung in der HV-Verkabelung misst und daraus Rückschlüsse auf vorhandene Leckströme zieht.The module according to the invention may also have further protective measures. For example, a so-called insulation monitor in the module 100 to get integrated. Such a device monitors the insulation of the HV wiring by measuring the current flow during a short-term voltage increase in the HV wiring and draws conclusions about existing leakage currents.

Der in der vorhergehenden Beschreibung sowie den Ansprüchen verwende Begriff ”Elektrofahrzeug” bezieht sich nicht nur auf rein elektrisch betriebene Fahrzeuge, die beispielsweise Li-Ionen Akkus oder Brennstoffzellen als Energiespeicher für einen Antriebsmotor verwenden, sondern auch auf Fahrzeuge, in denen der Elektromotor lediglich als Zusatzantrieb oder als Zusatzaggregat zum Einsatz kommt, wie z. B. Hybridfahrzeuge. Das erfindungsgemäße Konzept lässt sich grundsätzlich in allen Fahrzeugen verwenden, die über eine HV-Spannungsversorgung, insbesondere mit einer Spannung von 60 Volt und mehr, verfügen.The term "electric vehicle" used in the foregoing description as well as the claims does not only refer to purely electric powered vehicles using, for example, Li-ion batteries or fuel cells as energy storage for a drive motor, but also to vehicles in which the electric motor is merely auxiliary drive or as an additional unit is used, such. B. hybrid vehicles. The inventive concept can basically be used in all vehicles which have an HV power supply, in particular with a voltage of 60 volts and more.

Claims

Module ( 100 ) for power distribution in an electrically powered vehicle comprising - a housing ( 101 ) with at least one main connection ( 110 ) for connecting a high-voltage power source and at least two output-side terminals ( 120 . 130 . 140 . 150 . 160 . 170 ) for connecting electrical consumers of the electric vehicle, and - electrical conductor structures ( 111 . 121 . 131 . 141 . 151 . 161 ) for electrically connecting the output side terminals ( 120 . 130 . 140 . 150 . 160 . 170 ) with the main connection ( 110 ).

Module ( 100 ) according to claim 1, wherein the module ( 100 ) further inside the housing ( 101 ) with the electrical conductor structures ( 121 . 131 . 141 . 151 . 161 . 171 ) to the connections ( 110 . 120 . 130 . 140 . 150 . 160 . 170 ) guided monitoring line ( 190 ), and wherein at least one of the output-side connections ( 120 . 130 . 140 . 150 . 160 . 170 ) in the form of an electrical plug-in device with additional contacts for the monitoring line ( 190 ) is trained.

Module ( 100 ) according to one of the preceding claims, wherein the electrical conductor structures ( 111 . 121 . 131 . 141 . 151 . 161 ) to the main terminal ( 110 ) associated main main busbar pair ( 111 ) and several in pairs of the main busbar pair ( 111 ) branching secondary busbars ( 121 . 131 . 141 . 151 . 161 ).

Module ( 100 ) according to claim 1, 2 or 3, wherein at least one of the output-side terminals ( 120 . 130 . 140 . 150 . 160 . 170 ) is designed as a reserve connection, and wherein the reserve connection ( 150 ) Additional contacts for the monitoring line ( 190 ) by means of a clip-on bridging element ( 154 ) are bridged.

Module ( 100 ) according to claim 4, wherein the bridging element ( 154 ) has an outer insulation and is further formed, in the mounted state, the main contacts of the reserve terminal ( 150 ) cover safe to touch.

Module ( 100 ) according to one of the preceding claims, wherein the reserve connection ( 150 ) is designed as a receptacle for various connection adapters in order to adapt the reserve connection to different applications.

Module ( 100 ) according to claim 6, wherein the reserve connection ( 150 ) by means of a removable cover element ( 153 ) which is used as electrical insulation for the main contacts of the reserve connection ( 150 ) serves.

Module ( 100 ) according to one of the preceding claims, wherein electrical fuses ( 122 . 132 . 142 . 152 ) for securing at least one of the output-side connections ( 120 . 130 . 140 . 150 ) are provided.

Module ( 100 ) according to any one of the preceding claims, wherein the module ( 100 ) a voltage converter ( 123 ) for providing a low DC voltage to at least one of the output side terminals ( 120 . 170 ).

Module ( 100 ) according to any one of the preceding claims, wherein the module ( 100 ) an inverter ( 133 ) for providing an AC voltage to at least one of the output-side terminals ( 130 ) and wherein the inverter ( 133 ) associated output side connection ( 130 ) in the form of a remote AC socket with at least one integrated protective device ( 134 ) is trained.

Module ( 100 ) according to claim 10, wherein the protective device ( 134 ) is designed in the form of a safety switch, and wherein the inverter ( 133 ) is formed, only then an AC voltage to the AC socket ( 130 ) when the safety switch ( 134 ) of one in the AC socket ( 130 ) plugged AC plug is pressed.

Module ( 100 ) according to one of the preceding claims, wherein a charging connection ( 180 ) is provided for charging the high-voltage power source of the vehicle, wherein the charging port ( 180 ) on the main busbars ( 111 ) connected.

Module ( 100 ) according to one of the preceding claims, wherein an interruption switching element ( 181 ) for electrically disconnecting a currently unused port ( 180 ) from the associated busbars ( 111 . 121 . 131 . 141 . 151 . 161 ) is provided.

Module ( 100 ) according to one of the preceding claims, wherein the housing ( 101 ) a removable housing cover ( 102 ), and wherein in the region of the housing cover ( 102 ) at least one safety switch ( 191 ) for detecting the opening of the housing cover ( 102 ), the safety switch ( 191 ) the monitoring line ( 190 ) as soon as the housing cover ( 102 ) is opened.