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WO2024115198A1 - Verbindungsmodul für stecker, verteilerbox mit einem verbindungsmodul - Google Patents

Verbindungsmodul für stecker, verteilerbox mit einem verbindungsmodul Download PDF

Info

Publication number
WO2024115198A1
WO2024115198A1 PCT/EP2023/082534 EP2023082534W WO2024115198A1 WO 2024115198 A1 WO2024115198 A1 WO 2024115198A1 EP 2023082534 W EP2023082534 W EP 2023082534W WO 2024115198 A1 WO2024115198 A1 WO 2024115198A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
connection
connection module
housing
sockets
socket
Prior art date
Application number
PCT/EP2023/082534
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Daniel Knobloch
Sebastian Sichting
Liviu Racheriu
Original Assignee
Vitesco Technologies GmbH
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
Priority claimed from DE102022213215.7A external-priority patent/DE102022213215A1/de
Application filed by Vitesco Technologies GmbH filed Critical Vitesco Technologies GmbH
Publication of WO2024115198A1 publication Critical patent/WO2024115198A1/de

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Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01R—ELECTRICALLY-CONDUCTIVE CONNECTIONS; STRUCTURAL ASSOCIATIONS OF A PLURALITY OF MUTUALLY-INSULATED ELECTRICAL CONNECTING ELEMENTS; COUPLING DEVICES; CURRENT COLLECTORS
    • H01R25/00—Coupling parts adapted for simultaneous co-operation with two or more identical counterparts, e.g. for distributing energy to two or more circuits
    • H01R25/006—Coupling parts adapted for simultaneous co-operation with two or more identical counterparts, e.g. for distributing energy to two or more circuits the coupling part being secured to apparatus or structure, e.g. duplex wall receptacle
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01R—ELECTRICALLY-CONDUCTIVE CONNECTIONS; STRUCTURAL ASSOCIATIONS OF A PLURALITY OF MUTUALLY-INSULATED ELECTRICAL CONNECTING ELEMENTS; COUPLING DEVICES; CURRENT COLLECTORS
    • H01R31/00—Coupling parts supported only by co-operation with counterpart
    • H01R31/02—Intermediate parts for distributing energy to two or more circuits in parallel, e.g. splitter
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01R—ELECTRICALLY-CONDUCTIVE CONNECTIONS; STRUCTURAL ASSOCIATIONS OF A PLURALITY OF MUTUALLY-INSULATED ELECTRICAL CONNECTING ELEMENTS; COUPLING DEVICES; CURRENT COLLECTORS
    • H01R13/00—Details of coupling devices of the kinds covered by groups H01R12/70 or H01R24/00 - H01R33/00
    • H01R13/40—Securing contact members in or to a base or case; Insulating of contact members
    • H01R13/405—Securing in non-demountable manner, e.g. moulding, riveting
    • H—ELECTRICITY
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    • H01R—ELECTRICALLY-CONDUCTIVE CONNECTIONS; STRUCTURAL ASSOCIATIONS OF A PLURALITY OF MUTUALLY-INSULATED ELECTRICAL CONNECTING ELEMENTS; COUPLING DEVICES; CURRENT COLLECTORS
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    • H01R13/648—Protective earth or shield arrangements on coupling devices, e.g. anti-static shielding  
    • H01R13/658—High frequency shielding arrangements, e.g. against EMI [Electro-Magnetic Interference] or EMP [Electro-Magnetic Pulse]
    • H01R13/6591—Specific features or arrangements of connection of shield to conductive members
    • H01R13/6592—Specific features or arrangements of connection of shield to conductive members the conductive member being a shielded cable
    • H01R13/6593—Specific features or arrangements of connection of shield to conductive members the conductive member being a shielded cable the shield being composed of different pieces
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    • H01R24/38—Two-part coupling devices, or either of their cooperating parts, characterised by their overall structure having concentrically or coaxially arranged contacts
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    • H01R—ELECTRICALLY-CONDUCTIVE CONNECTIONS; STRUCTURAL ASSOCIATIONS OF A PLURALITY OF MUTUALLY-INSULATED ELECTRICAL CONNECTING ELEMENTS; COUPLING DEVICES; CURRENT COLLECTORS
    • H01R31/00—Coupling parts supported only by co-operation with counterpart
    • H01R31/08—Short-circuiting members for bridging contacts in a counterpart

Definitions

  • the present invention relates to a (power) connection module for electrical plugs, in particular of an electrically powered vehicle, with which various (power) consumer lines can be electrically connected to a (power) supply line, for example high-voltage consumers to a high-voltage supply line.
  • a (power) supply line for example high-voltage consumers to a high-voltage supply line.
  • the invention also relates to connections of 12V or 48V lines.
  • the invention also relates to a (power) distribution box, in particular for an electrically powered vehicle.
  • Electrically powered vehicles i.e. vehicles with an electric drive motor, for example hybrid vehicles or purely electrically powered vehicles, often have several consumers, for example high-voltage consumers such as an air conditioning compressor, a heater and a pump. These consumers are connected to the vehicle battery for a power supply.
  • a (power) distribution box is provided in which connectors and corresponding wiring are housed for each consumer and for the supply line.
  • connection concept should be able to take into account any signal and power contacts that may be present and provide any electromagnetic shielding that may be necessary for the cables and connections.
  • a (power) connection module for electrical plugs or for producing a plug connection with one or more electrical plugs, in particular of an electrically powered vehicle.
  • the connection module has a housing with molded-on sockets, wherein at least a first socket of the sockets forms or provides an input connection or input power connection for a (power) supply line or for an electrical plug of a (power) supply line and at least a second socket of the sockets forms or provides an output connection or output power connection for a (power) consumer line or for an electrical plug of a (power) consumer line.
  • the input connection or the at least one first socket is electrically connected directly to the output connection or the at least one second socket via at least one electrical connection formed in or on the housing and between the at least one first socket and the at least one second socket (or via at least one electrical conductor formed in or on the housing and between the at least one first socket and the at least one second socket).
  • several second sockets are provided, each of which provides or forms one of several output connections for several consumer lines, so that at least two consumer lines can be electrically connected to the supply line via the connection module.
  • the second sockets are electrically connected to the at least one first socket with the same electrical connection, or are each electrically connected individually to the at least one first socket via a separate electrical connection.
  • the sockets can be connected to the housing in various ways, for example, they can be formed in one piece or firmly connected by plug, screw or clip connections or they can be pre-formed as individual parts and overmolded with the plastic housing compound.
  • a socket is understood to be a mechanical receptacle for a plug, which at the same time provides the electrical connections for contacting the plug.
  • connection module not only provides a housing for the mechanical accommodation of the connectors, but also electrical connections and their insulation already formed in the housing, for example in the form of distribution rails embedded in the housing. (Busbars).
  • the contact between the individual connections is thus already established by a fixed connection and no longer has to be established during the assembly process. This makes assembly significantly easier and faster.
  • connection module can also be particularly suitable for connecting high-voltage plugs to one another if one or more high-voltage consumers are to be connected to a high-voltage supply.
  • connection module can, for example, be constructed from individual plug modules which are combined into an overall module, for example by injection molding.
  • the molded sockets can have standard geometries and are therefore compatible with standard plugs.
  • connection module is therefore very efficient both in terms of assembly and material costs and can also contribute to improving quality, as the fixed contact connections can reduce manual errors.
  • the at least one electrical connection is formed from one or more sheet metal parts or copper sheet parts or has one or more sheet metal parts that are arranged or fastened in or on the housing of the connection module.
  • the sheet metal parts or copper sheet parts are formed from a sheet metal or copper sheet, for example, by punching or cutting.
  • connection module several output connections can be provided for connecting several consumer lines or their plugs, which can each be formed as a separate second socket.
  • the output connections or their respective second sockets can be electrically connected directly to the input connection or its first socket via the same electrical connection or via one of several electrical connections.
  • the housing is designed as a plastic part, in particular as an injection-molded part.
  • the sockets which provide the at least one input connection and the at least one output connection or the output connections, can be prefabricated Individual plug modules are formed and connected to one another in an injection molding process in which the housing or its plastic part or plastic housing compound is formed, wherein the electrical connections between the output connections and the at least one input connection are also molded.
  • the electrical connections between the at least one output connection or the output connections on the one hand and the at least one input connection on the other hand (or between the first socket and the second socket) can be firmly connected to the housing or its plastic part.
  • the electrical connections can be designed as distribution rails and can be encapsulated by the injection molding compound in the injection molding process in which the housing or its plastic part or plastic housing compound is formed.
  • the electrical connections between the at least one output connection or connections on the one hand and the at least one input connection on the other hand (or between the first socket and the second socket) are embedded in an electrically insulating plastic housing compound of the connection module or its housing with a comparatively high tracking resistance to air.
  • the plastic housing compound thus provides, particularly as part of the housing, not only the mechanical connection but also electrical insulation of the connections or connections from one another. This has the advantage that installation space is saved, since air and creepage distances can be eliminated or prevented thanks to the high tracking resistance of the plastic housing compound.
  • the connection module is very robust thanks to the solid plastic housing compound.
  • the electrical connection can have a first supply connection (a first electrical connector, for example in the form of an electrical conductor) for directly electrically connecting first pins of the respective sockets to one another and a second supply connection (a second electrical connector, for example in the form of another electrical conductor) for directly electrically connecting second pins of the respective corresponding sockets.
  • the respective electrical connectors connect the corresponding pins of the respective sockets to one another directly and with low resistance like electrical conductors.
  • the sockets have metallic sleeves as electromagnetic shields or for electromagnetic shielding of the input and output connections from one another. The metallic sleeves can electromagnetically shield the respective corresponding sockets (and thus the at least one input connection and the at least one output connection or the output connections) from one another and from the environment, so that they cannot interfere with one another electromagnetically.
  • the metal sleeves can be firmly connected to the housing or its plastic part or plastic housing compound or can be embedded in the housing or its plastic part or plastic housing compound.
  • the sleeves can be encapsulated in the injection molding process in which the housing or its plastic part or plastic housing compound is formed.
  • At least one metal plate for electromagnetic shielding can be provided between the input and output connections on the one hand and an area surrounding these connections on the other hand, for example areas of a distribution box. This ensures electromagnetic shielding within the connection module, in particular the surrounding area, against electromagnetic interference from the input and output connections or currents flowing through the input and output connections, without the need for additional components or additional assembly steps.
  • the metallic plate can in particular be firmly connected to the housing or its plastic part or plastic housing compound or be embedded in the housing or its plastic part or plastic housing compound.
  • the metallic plate can be encapsulated in the injection molding process in which the housing or its plastic part or plastic housing compound is formed.
  • connection module a plurality of output connections are provided, each of which is formed by one of the sockets.
  • the output connections are at least partially electrically connected in series with one another, so that the same output voltages are provided for several consumers.
  • the Output connections are at least partially electrically connected to one another in parallel.
  • further of the above-mentioned sockets form further output connections of the connection module for further supply lines.
  • the further sockets can be at least partially electrically connected to one another and to the second socket in series.
  • the further sockets can be at least partially electrically connected to one another and to the second socket in parallel.
  • the electrical connections of the output terminals and the at least one input terminal can be made in particular by means of a, in particular the same, distribution rail (busbar).
  • busbar distribution rail
  • connection module is very easily scalable and can be made available as standard for different types and numbers of consumers.
  • the output connections and the at least one input connection have interlock circuits for checking the respective plug connection.
  • the sockets each form part of interlock circuits for checking the states of the respective input or output connections or each have part of interlock circuits.
  • Such interlock circuits are generally known as plug connection test devices. They can be active or passive interlocks or pin point interlocks. With an active interlock, the respective interlock circuit is only closed when a plug is inserted. A closed interlock circuit is detected by means of a signal generator and a corresponding detector.
  • This design has the advantage that the correct connection of all plugs, i.e. both the supply line and the consumer lines, can be checked quickly and easily during installation and operation.
  • a distribution box for an electrically driven vehicle which has at least one connection module designed as described.
  • the distribution box also has a distribution housing to which the connection module is attached.
  • Figure 1 shows schematically a perspective view of a connection module for high-voltage plugs according to an embodiment
  • Figure 2 shows a plan view of the connection module according to Figure 1 ,
  • FIG. 3 shows an exploded view of the connection module according to Figures 1 and 2
  • Figure 4 shows a sectional view of the connection module according to Figure 1 .
  • Figure 5 shows a front view of the connection module according to Figure 1 and
  • Figure 6 shows a rear view of the connection module according to Figure 1 .
  • connection module 1 is suitable for connecting high-voltage plugs to one another, for example in an electrically operated vehicle, in particular for connecting at least one high-voltage supply line, for example from a vehicle battery, to several high-voltage consumer lines, for example to an air conditioning compressor, a heater and/or a pump.
  • the connection module 1 has a housing 2, which in the embodiment shown is designed as a plastic part, in particular as an injection-molded plastic part.
  • Four sockets 3, 31, 32 are molded onto the housing 2, ie formed in one piece with the housing or connected to it, for example, by means of clip, screw or plug connections.
  • a first of the four sockets 31 provides an input connection 4 for a high-voltage supply line.
  • the three second sockets 3, 32 provide output connections 5 for high-voltage consumer lines.
  • the sockets 3, 31, 32 are designed in such a way that they are suitable for plug connections with standard high-voltage plugs.
  • With the connection module 1 shown up to three high-voltage consumers can be connected to a high-voltage supply line. It is also conceivable that more than one input connection 4 and/or more or fewer than three output connections 5 are provided, so that more or fewer than four sockets 3, 31, 32 are formed on the housing 2.
  • the output connections 5 are electrically connected to the at least one input connection 4 in the housing 2, wherein the electrical connections are embedded in the plastic mass of the housing 2.
  • the electrical connections 6 between the output connections 5 and the input connection 4, which are designed in the manner of a distribution rail, can be seen in the sectional view in Figure 4.
  • all three output connections 5 are connected in series. Alternatively, it is also conceivable that output connections 5 are at least partially connected in parallel.
  • the electrical connections 6 are designed as a distribution rail (bus bar) or alternatively a conductor track that runs through the housing 2. For each socket 3, 31, 32, the electrical connections 6 have two connection pins 13 shown in Figures 4 and 5 for the electrical contact, which protrude into the sockets 3, 31, 32 and are contacted by the high-voltage plug when the plug connection is established.
  • the housing 2 is designed in several parts and comprises, in addition to the sockets 3, 31, 32, a front housing part 11 and a rear housing part 12, wherein the electrical connections 6 are embedded in the rear housing part 12.
  • connection module 1 also has an electromagnetic shielding of the input and output connections 4, 5 from each other and from the environment.
  • metallic sleeves 7 are provided, which in the embodiment shown are inserted into the sockets 3, 31, 32. Alternatively, they can also surround the sockets 3, 31, 32.
  • a metallic plate 8 is provided which is arranged in the housing 2, in particular between the front housing part 11 and the rear housing part 12, and covers the entire area between the sockets 3, 31, 32 and the surroundings of the sockets 3, 31, 32.
  • connection module 1 also has fastening points 10 which are formed on the housing 2 and serve to fasten the connection module 1 to another element, for example by screwing it on.
  • the distribution module can be arranged in a distribution box or a DC converter of an electrically powered vehicle.
  • the connection module 1 also has interlock circuits with interlock connections 9, which serve as plug connection test devices and can be used to check whether the respective plug connection is correctly and completely plugged in and contacted.
  • the interlock circuits 14, which can be seen in Figure 6, are provided on each of the sockets 3, 31, 32 in the embodiment shown and represent circuits with signal generators and signal detectors, whereby the respective circuit is only closed when the corresponding high-voltage plug is correctly seated in the associated socket 3, 31, 32. A signal evaluation can then be carried out to check whether all high-voltage plugs are plugged in as intended.
  • Figure 6 shows a rear view of the connection module 1, with the rear housing part missing.
  • the electrical connections 6 (or connection pair of the electrical connection) designed as a distribution rail between the output connections 5 and the input connection 4 are also shown, with a first supply connection 15 (or a first connector of the connection pair or the electrical connection) directly electrically connecting the first pins of the sockets 3, 31, 32 to one another and a second supply connection 16 (or a second connector of the connection pair or the electrical connection) directly electrically connecting the second pins of the corresponding sockets 3, 31, 32 to one another.
  • the supply connections 15, 16 are embedded in plastic housing compound and are thus electrically insulated from one another.
  • connection module 1 combines permanently installed slots for a high-voltage supply line with up to three high-voltage consumer lines in a single component.
  • the slots are mechanically firmly connected to one another by the housing 2 and are also electrically contacted with one another by the electrical connections 6.
  • the connection module 1 thus represents a particularly simple and safe connection of high-voltage consumers with a high-voltage supply in an electrically powered vehicle.

Landscapes

  • Details Of Connecting Devices For Male And Female Coupling (AREA)

Abstract

Verbindungsmodul für Stecker, Verteilerbox mit einem Verbindungsmodul Offenbart wird ein Verbindungsmodul (1) für Stecker, aufweisend ein Gehäuse (2) mit angeformten Buchsen (3, 31, 32), wobei eine erste Buchse (31) einen Eingangsanschluss (4) des Verbindungsmoduls (1) für eine Versorgungsleitung bildet und eine zweite Buchse (32) einen Ausgangsanschluss (5) des Verbindungsmoduls (1) für eine Verbraucherleitung bildet, wobei die erste Buchse (31) über eine im Gehäuse (2) und zwischen der ersten Buchse (31) und der zweiten Buchse (32) gebildete elektrische Verbindung (6) direkt mit der zweiten Buchse (32) elektrisch verbunden ist. Ferner wird eine Verteilerbox mit einem genannten Verbindungsmodul beschrieben.

Description

Beschreibung
Verbindungsmodul für Stecker, Verteilerbox mit einem Verbindungsmodul
Die vorliegende Erfindung betrifft ein (Strom-)Verbindungsmodul für elektrische Stecker, insb. eines elektrisch angetriebenen Fahrzeugs, mit dem verschiedene (Strom-)Verbraucherleitungen mit einer (Strom-)Versorgungsleitung elektrisch verbunden werden können, beispielsweise Hochvolt-Verbraucher mit einer Hochvolt-Versorgungsleitung. Die Erfindung betrifft jedoch auch Verbindungen von 12V- oder 48V-Leitungen. Ferner betrifft die Erfindung eine (Strom-)Verteilerbox, insb. für ein elektrisch angetriebenes Fahrzeug.
Elektrisch angetriebene Fahrzeuge, d.h. Fahrzeuge mit einem elektrischen Antriebsmotor, beispielsweise Hybrid-Fahrzeuge oder ausschließlich elektrisch angetriebene Fahrzeuge, weisen oft mehrere Verbraucher auf, beispielsweise Hochvolt-Verbraucher wie einen Klimakompressor, einen Heizer sowie eine Pumpe. Diese Verbraucher werden für eine Stromversorgung mit der Fahrzeugbatterie verbunden. Dazu ist eine (Strom-)Verteilerbox vorgesehen, in der für jeden Verbraucher sowie für die Versorgungsleitung Steckverbinder und eine entsprechende Verkabelung untergebracht sind.
Nachteilig ist dabei der verhältnismäßig hohe Montageaufwand zur Verbindung der Stecker untereinander durch eine manuelle Verkabelung und aufwendige Steckleisten. Zudem sollte das Verbindungskonzept gleichzeitig eine möglicherweise vorhandene Signal- und eine Leistungskontaktierung berücksichtigen können und die möglicherweise notwendige elektromagnetische Abschirmung der Leitungen und Verbindungen zur Verfügung stellen.
Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Möglichkeit anzugeben, wie mehrere (Strom-)Verbraucher eines elektrisch angetriebenen Fahrzeugs mit zumindest einer (Strom-)Versorgungsleitung möglichst einfach, kostengünstig und mit geringem Montageaufwand verbunden werden können, wobei gleichzeitig eine hohe Qualität der Verbindung sichergestellt werden soll.
Diese Aufgabe wird mit dem Gegenstand des unabhängigen Patentanspruchs gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen und Weiterbildungen sind Gegenstand der Unteransprüche. Gemäß einem Aspekt der Erfindung wird ein (Strom-)Verbindungsmodul für elektrische Stecker bzw. zur Herstellung einer Steckverbindung mit einem oder mehreren elektrischen Steckern, insb. eines elektrisch angetriebenen Fahrzeugs, angegeben. Das Verbindungsmodul weist ein Gehäuse mit angeformten Buchsen auf, wobei zumindest eine erste Buchse der Buchsen einen Eingangsanschluss bzw. Eingangsstromanschluss für eine (Strom-)Versorgungsleitung bzw. für einen elektrischen Stecker einer (Strom-)Versorgungsleitung bildet bzw. bereitstellt und zumindest eine zweite Buchse der Buchsen einen Ausgangsanschluss bzw. Ausgangsstromanschluss für eine (Strom-)Verbraucherleitung bzw. für einen elektrischen Stecker einer (Strom-) Verbraucherleitung bildet bzw. bereitstellt.
Dabei ist der Eingangsanschluss bzw. die erst zumindest eine erste Buchse über zumindest eine im bzw. am Gehäuse und zwischen der zumindest einen ersten Buchse und der zumindest einen zweiten Buchse gebildete elektrische Verbindung (bzw. über zumindest einen im bzw. am Gehäuse und zwischen der zumindest einen ersten Buchse und der zumindest einen zweiten Buchse gebildeten elektrischen Leiter) direkt mit dem Ausgangsanschluss bzw. der zumindest einen zweiten Buchse elektrisch verbunden. Insbesondere sind mehrere zweite Buchsen vorgesehen, die jeweils einen von mehreren Ausgangsanschlüssen für mehrere Verbraucherleitungen bereitstellen bzw. bilden, so dass mindestens zwei Verbraucherleitungen über das Verbindungsmodul mit Versorgungsleitung elektrisch verbunden werden können. In diesem Fall sind die zweiten Buchsen mit derselben elektrischen Verbindung mit der zumindest einen ersten Buchse elektrisch verbunden sein, oder jeweils über eine separate elektrische Verbindung einzeln mit der zumindest einen ersten Buchse elektrisch verbunden sein.
Die Buchsen können mit dem Gehäuse auf verschiedene Art verbunden sein, beispielsweise einstückig geformt oder durch Steck-, Schraub- oder Clipverbindungen fest verbunden sein oder als Einzelteile vorgeformt und mit der Kunststoffgehäusemasse umspritzt sein. Unter einer Buchse wird dabei eine mechanische Aufnahme für einen Stecker verstanden, die gleichzeitig die elektrischen Anschlüsse zur Kontaktierung des Steckers bereitstellt.
Somit werden gemäß der Erfindung mehrere Steckerkomponenten zu einem einzigen Modul kombiniert. Das Verbindungsmodul stellt nicht nur ein Gehäuse für die mechanische Aufnahme der Stecker zur Verfügung, sondern auch bereits in dem Gehäuse fertig ausgebildete elektrische Verbindungen und deren Isolierung, beispielsweise in Form von in das Gehäuse eingebetteten Verteilerschienen (Busbars). Die Kontaktierung der einzelnen Anschlüsse ist somit bereits durch eine fixe Verbindung hergestellt und muss nicht mehr im Montageprozess hergestellt werden. Dadurch wird die Montage erheblich vereinfacht und beschleunigt.
Das Verbindungsmodul kann insbesondere auch für die Verbindung von Hochvolt-Steckern miteinander geeignet sein, wenn einer oder mehrere Hochvolt-Verbraucher mit einer Hochspannungsversorgung verbunden werden soll.
Das Verbindungsmodul kann beispielsweise aus Einzelsteckermodulen aufgebaut sein, die beispielsweise durch Spritzguss zu einem Gesamtmodul vereint werden.
Die angeformten Buchsen können marktübliche Geometrien aufweisen und somit kompatibel mit Standard-Steckern sein.
Das Verbindungsmodul ist somit sowohl im Hinblick auf die Montage und Materialkosten sehr effizient und kann auch zu einer Qualitätsverbesserung beitragen, da die fixen Kontaktverbindungen manuelle Fehler reduzieren können.
Gemäß einer Ausführungsform des Verbindungsmoduls ist die zumindest eine elektrische Verbindung aus einem oder mehreren Metallblechteilen bzw. Kupferblechteilen gebildet bzw. weist ein oder mehrere Metallblechteile auf, das bzw. die im oder am Gehäuse des Verbindungsmoduls angeordnet bzw. befestigt sind. Dabei sind die Metallblechteile bzw. Kupferblechteile bspw. durch Stanzen oder Schneiden aus einem Metallblech bzw. Kupferblech gebildet.
Gemäß einer Ausführungsform des Verbindungsmoduls können mehrere Ausgangsanschlüsse zum Anschließen mehrerer Verbraucherleitungen bzw. deren Stecker vorgesehen sein, die jeweils als eine separate zweite Buchse gebildet sein können. Dabei können die Ausgangsanschlüsse bzw. deren jeweiligen zweiten Buchsen über dieselbe elektrische Verbindung oder jeweils über eine von mehreren elektrischen Verbindungen direkt mit dem Eingangsanschluss bzw. dessen erste Buchse elektrisch verbunden sein.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform des Verbindungsmoduls ist das Gehäuse als Kunststoffteil ausgebildet, insbesondere als Spritzgussteil. Dabei können die Buchsen, die den zumindest einen Eingangsanschluss und den zumindest einen Ausgangsanschluss bzw. die Ausgangsanschlüsse bereitstellen, als vorgefertigte Einzelsteckermodule ausgebildet und in einem Spritzgussverfahren, bei dem das Gehäuse bzw. dessen Kunststoffteil bzw. Kunststoffgehäusemasse gebildet wird, untereinander verbunden werden, wobei auch die elektrischen Verbindungen zwischen den Ausgangsanschlüssen mit dem zumindest einen Eingangsanschluss angespritzt werden.
Die elektrischen Verbindungen zwischen dem zumindest einen Ausgangsanschluss bzw. den Ausgangsanschlüssen einerseits und dem zumindest einen Eingangsanschluss andererseits (bzw. zwischen der ersten Buchse und der zweiten Buchse) können fest mit dem Gehäuse bzw. dessen Kunststoffteil verbunden sein. Insb. können die elektrischen Verbindungen als Verteilerschienen ausgebildet und im Spritzgussverfahren, bei dem das Gehäuse bzw. dessen Kunststoffteil bzw. Kunststoffgehäusemasse gebildet wird, von der Spritzmasse mit umspritzt sein.
Im Ergebnis sind die elektrischen Verbindungen zwischen dem zumindest einen Ausgangsanschluss bzw. den Ausgangsanschlüssen einerseits und dem zumindest einen Eingangsanschluss andererseits (bzw. zwischen der ersten Buchse und der zweiten Buchse) in eine elektrisch isolierende Kunststoffgehäusemasse des Verbindungsmoduls bzw. dessen Gehäuses mit einer vergleichsweisen hohen Kriechstromfestigkeit gegenüber Luft eingebettet. Die Kunststoffgehäusemasse stellt somit, insb. als Teil des Gehäuses, neben der mechanischen Verbindung auch eine elektrische Isolierung der Verbindungen bzw. die Anschlüsse voneinander bereit. Das hat den Vorteil, dass Bauraum gespart wird, da Luft- und Kriechstrecken dank der hohen Kriechstromfestigkeit der Kunststoffgehäusemasse eliminiert bzw. unterbunden werden können. Zudem ist das Verbindungsmodul danke der massiven Kunststoffgehäusemasse sehr robust.
Die elektrische Verbindung kann einen ersten Versorgungsanschluss (einen ersten elektrischen Verbinder bspw. in Form eines elektrischen Leiters) zum direkten elektrischen Verbinden von ersten Pins der jeweiligen Buchsen miteinander und einen zweiten Versorgungsanschluss (einen zweiten elektrischen Verbinder bspw. in Form eines weiteren elektrischen Leiters) zum direkten elektrischen Verbinden von zweiten Pins der jeweiligen entsprechenden Buchsen aufweisen. Dabei verbinden die jeweiligen elektrischen Verbinder die korrespondierenden Pins der jeweiligen Buchsen miteinander direkt und niederohmig wie elektrische Leiter. Gemäß einer Ausführungsform weisen die Buchsen metallische Hülsen als elektromagnetische Abschirmungen bzw. zur elektromagnetischen Abschirmung der Eingangs- und Ausgangsanschlüsse untereinander auf. Dabei können die metallischen Hülsen jeweils die jeweiligen korrespondierenden Buchsen (und somit den zumindest einen Eingangsanschluss und den zumindest einen Ausgangsanschluss bzw. die Ausgangsanschlüsse) voneinander und von der Umgebung elektromagnetisch abschirmen, sodass diese insb. nicht gegenseitig elektromagnetisch stören können.
Dabei können die metallischen Hülsen fest mit dem Gehäuse bzw. dessen Kunststoffteil bzw. Kunststoffgehäusemasse verbunden sein oder in dem Gehäuse bzw. dessen Kunststoffteil bzw. Kunststoffgehäusemasse eingebettet sein. Insb. können die Hülsen im Spritzgussverfahren, bei dem das Gehäuse bzw. dessen Kunststoffteil bzw. Kunststoffgehäusemasse gebildet wird, von der Spritzmasse mit umspritzt sein.
Zudem kann mindestens eine metallische Platte zur elektromagnetischen Abschirmung zwischen den Eingangs- und Ausgangsanschlüssen einerseits und einem Umgebungsbereich dieser Anschlüsse andererseits, beispielsweise Bereichen einer Verteilerbox, vorgesehen sein. Dadurch ist die elektromagnetische Abschirmung innerhalb des Verbindungsmoduls, insb. des Umgebungsbereichs, vor elektromagnetischen Störungen durch die Eingangs- und Ausgangsanschlüsse bzw. durch die Eingangs- und Ausgangsanschlüsse strömende Ströme gewährleistet, ohne dass dazu weitere Komponenten bzw. weitere Montagesch ritte notwendig sind.
Die metallische Platte kann dabei insbesondere fest mit dem Gehäuse bzw. dessen Kunststoffteil bzw. Kunststoffgehäusemasse verbunden sein oder in dem Gehäuse bzw. dessen Kunststoffteil bzw. Kunststoffgehäusemasse eingebettet sein. Insb. kann die metallische Platte im Spritzgussverfahren, bei dem das Gehäuse bzw. dessen Kunststoffteil bzw. Kunststoffgehäusemasse gebildet wird, von der Spritzmasse mit umspritzt sein.
Gemäß einer Ausführungsform des Verbindungsmoduls ist eine Mehrzahl von Ausgangsanschlüssen vorgesehen, die jeweils von einer der Buchsen gebildet sind. Die Ausgangsanschlüsse sind dabei zumindest teilweise in Serie miteinander elektrisch verbunden, sodass diese dieselben Ausgangsspannungen für mehrere Verbraucher bereitgestellt werden. Alternativ oder zusätzlich können die Ausgangsanschlüsse zumindest teilweise parallel miteinander elektrisch verbunden sein. Mit anderen Worten bilden weitere der oben genannten Buchsen weitere Ausgangsanschlüsse des Verbindungsmoduls für weitere Versorgungsleitungen. Dabei können die weiteren Buchsen zumindest teilweise miteinander und mit der zweiten Buchse seriell elektrisch verbunden sein. Alternativ oder zusätzlich dazu können die weiteren Buchsen zumindest teilweise miteinander und mit der zweiten Buchse parallel elektrisch verbunden sein.
Die elektrischen Verbindungen der Ausgangsanschlüsse und des zumindest einen Eingangsanschlusses kann insbesondere mittels einer, insb. derselben, Verteilerschiene (Busbar) erfolgen.
Ein derartiges Verbindungsmodul ist sehr einfach skalierbar und kann für verschiedene Arten und Anzahlen von Verbrauchern standardmäßig zur Verfügung gestellt werden.
Gemäß einer Ausführungsform weisen die Ausgangsanschlüsse und der zumindest eine Eingangsanschluss Interlockkreise zum Überprüfen der jeweiligen Steckverbindung auf. Mit anderen Worten bilden die Buchsen jeweils einen Teil von Interlockstromkreisen zum Überprüfen der Zustände der jeweiligen Eingangs- bzw. Ausgangsanschlüsse oder weisen jeweils einen Teil von Interlockstromkreisen.
Derartige Interlockkreise als Steckverbindungs-Prüfeinrichtungen sind grundsätzlich bekannt. Es kann sich dabei um aktives oder passives Interlock oder pin point-lnterlock handeln. Beim aktiven Interlock wird der jeweilige Interlockkreis erst durch das Stecken eines Steckers geschlossen. Ein geschlossener Interlockkreis wird mittels eines Signalgebers und eines entsprechenden Detektors festgestellt.
Diese Ausführungsform hat den Vorteil, dass die korrekte Verbindung aller Stecker, d.h. sowohl der Versorgungsleitung als auch der Verbraucherleitungen, bei der Montage und im Betrieb schnell und einfach überprüft werden kann.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung wird eine Verteilerbox für ein elektrisch angetriebenes Fahrzeug bereitgestellt, die zumindest ein wie beschrieben ausgebildetes Verbindungsmodul aufweist. Die Verteilerbox weist ferner ein Verteilergehäuse auf, an dem das Verbindungsmodul befestigt ist. Ausführungsformen der Erfindung werden im Folgenden anhand schematischer Zeichnungen beispielhaft beschrieben.
Figur 1 zeigt schematisch eine perspektivische Ansicht eines Verbindungsmoduls für Hochvolt-Stecker gemäß einer Ausführungsform;
Figur 2 zeigt eine Draufsicht auf das Verbindungsmodul gemäß Figur 1 ,
Figur 3 zeigt eine Explosionsansicht des Verbindungsmoduls gemäß den Figuren 1 und 2,
Figur 4 zeigt Schnittansicht des Verbindungsmoduls gemäß Figur 1 ,
Figur 5 zeigt eine Vorderansicht des Verbindungsmoduls gemäß Figur 1 und
Figur 6 zeigt eine Rückansicht des Verbindungsmoduls gemäß Figur 1 .
Die Figuren 1 bis 5 zeigen verschiedene Ansichten eines Verbindungsmoduls 1 gemäß einer Ausführungsform. Das Verbindungsmodul 1 ist geeignet, um Hochvolt-Stecker beispielsweise in einem elektrisch betriebenen Fahrzeug miteinander zu verbinden, insbesondere um zumindest eine Hochvolt-Versorgungsleitung, beispielsweise von einer Fahrzeugbatterie, mit mehreren Hochvolt-Verbraucherleitungen zu verbinden, beispielsweise mit einem Klimakompressor, einem Heizer und/oder einer Pumpe.
Das Verbindungsmodul 1 weist ein Gehäuse 2 auf, das in der gezeigten Ausführungsform als Kunststoffteil ausgebildet ist, insbesondere als spritzgegossenes Kunststoffteil. An das Gehäuse 2 sind vier Buchsen 3, 31 , 32 angeformt, d.h. einstückig mit dem Gehäuse ausgebildet oder mit diesem beispielsweise mittels Clip-, Schraub- bzw. Steckverbindungen verbunden. Eine erste der vier Buchsen 31 stellt einen Eingangsanschluss 4 für eine Hochvolt-Versorgungsleitung bereit. Die drei zweiten Buchsen 3, 32 stellen Ausgangsanschlüsse 5 für Hochvolt-Verbraucherleitungen bereit. Die Buchsen 3, 31 , 32 sind derart ausgebildet, dass sie für Steckverbindungen mit gängigen Hochvolt-Steckern geeignet sind. Mit dem gezeigten Verbindungsmodul 1 lassen sich bis zu drei Hochvolt-Verbraucher mit einer Hochvolt-Versorgungsleitung verbinden. Es ist auch denkbar, dass mehr als ein Eingangsanschluss 4 und/oder mehr oder weniger als drei Ausgangsanschlüsse 5 vorgesehen sind, sodass gegebenenfalls mehr oder weniger als vier Buchsen 3, 31 , 32 an dem Gehäuse 2 angeformt sind.
Die Ausgangsanschlüsse 5 sind mit dem zumindest einen Eingangsanschluss 4 in dem Gehäuse 2 elektrisch verbunden, wobei die elektrischen Verbindungen in die Kunststoffmasse des Gehäuses 2 eingebettet sind. Die in der Art einer Verteilerschiene ausgebildeten elektrischen Verbindungen 6 zwischen den Ausgangsanschlüssen 5 und dem Eingangsanschluss 4 sind in der Schnittansicht in Figur 4 erkennbar.
In der gezeigten Ausführungsform sind alle drei Ausgangsanschlüsse 5 in Reihe geschaltet. Alternativ ist es auch denkbar, dass Ausgangsanschlüsse 5 zumindest teilweise parallelgeschaltet werden. In der gezeigten Ausführungsform sind die elektrischen Verbindungen 6 als Verteilerschiene (bus bar) oder alternativ Leiterbahn ausgebildet, die sich durch das Gehäuse 2 ziehen. Für jede Buchse 3, 31 , 32 weisen die elektrischen Verbindungen 6 zwei in Figur 4 und 5 gezeigte Anschlusspins 13 für die elektrische Kontaktierung auf, die in die Buchsen 3, 31 , 32 ragen und bei hergestellter Steckverbindung durch die Hochvolt-Stecker kontaktiert werden.
In der gezeigten Ausführungsform ist das Gehäuse 2 mehrteilig ausgebildet und umfasst neben den Buchsen 3, 31 , 32 einen vorderen Gehäuseteil 11 und einen hinteren Gehäuseteil 12, wobei die elektrischen Verbindungen 6 in den hinteren Gehäuseteil 12 eingebettet sind.
Das Verbindungsmodul 1 weist ferner eine elektromagnetische Abschirmung der Eingangs- und Ausgangsanschlüsse 4, 5 untereinander sowie zur Umgebung auf. Für die Abschirmung der Eingangs- und Ausgangsanschlüsse 4, 5 untereinander sind metallische Hülsen 7 vorgesehen, die in der gezeigten Ausführungsform in die Buchsen 3, 31 , 32 eingesetzt werden. Sie können die Buchsen 3, 31 , 32 alternativ auch umgeben.
Ferner ist zur elektromagnetischen Abschirmung der Eingangs- und Ausgangsanschlüsse 4, 5 gegenüber der Umgebung, insbesondere gegenüber dem Innern einer in den Figuren nicht gezeigten Verteilerbox, in der das Verbindungsmodul 1 montiert werden kann, eine metallische Platte 8 vorgesehen, die in dem Gehäuse 2, insbesondere zwischen dem vorderen Gehäuseteil 11 und dem hinteren Gehäuseteil 12, angeordnet ist und den gesamten Bereich zwischen den Buchsen 3, 31 , 32 und die Umgebung der Buchsen 3, 31 , 32 abdeckt.
Das Verbindungsmodul 1 weist ferner Befestigungspunkte 10 auf, die an das Gehäuse 2 angeformt sind und dazu dienen, das Verbindungsmodul 1 an einem anderen Element zu befestigen, beispielsweise durch Anschrauben. Insbesondere kann das Verteilermodul in einer Verteilerbox bzw. einem Gleichstromwandler eines elektrisch angetriebenen Fahrzeugs angeordnet werden.
Ferner weist das Verbindungsmodul 1 Interlockkreise mit Interlockanschlüssen 9 auf, die als Steckverbindungs-Prüfeinrichtungen dienen und mithilfe derer überprüft werden kann, ob die jeweilige Steckverbindung korrekt und vollständig gesteckt und kontaktiert ist. Die Interlockkreise 14, die in Figur 6 erkennbar sind, sind in der gezeigten Ausführungsform an jeder der Buchsen 3, 31 , 32 vorgesehen und stellen Stromkreise mit Signalgebern sowie Signaldetektoren dar, wobei der jeweilige Stromkreis nur dann geschlossen wird, wenn der entsprechende Hochvolt-Stecker in der zugehörigen Buchse 3, 31 , 32 korrekt sitzt. Es kann dann eine Signalauswertung vorgenommen werden, um zu überprüfen, ob alle Hochvolt-Stecker bestimmungsgemäß gesteckt sind.
Figur 6 zeigt eine Rückansicht des Verbindungsmoduls 1 , wobei das hintere Gehäuseteil fehlt. In dieser Ansicht sind neben den Interlockkreisen 14 mit den Anschlüssen 9 auch die als Verteilerschiene ausgebildeten elektrischen Verbindungen 6 (bzw. Verbindungspaar der elektrischen Verbindung) zwischen den Ausgangsanschlüssen 5 und dem Eingangsanschluss 4 gezeigt, wobei ein erster Versorgungsanschluss 15 (bzw. ein erster Verbinder des Verbindungspaars bzw. der elektrischen Verbindung) die ersten Pins der Buchsen 3, 31 , 32 miteinander direkt elektrisch verbindet und ein zweiter Versorgungsanschluss 16 (bzw. ein zweiter Verbinder des Verbindungspaars bzw. der elektrischen Verbindung) jeweils die zweiten Pins der entsprechenden Buchsen 3, 31 , 32 miteinander direkt elektrisch verbindet. Die Versorgungsanschlüsse 15, 16 sind in Kunststoffgehäusemasse eingebettet und somit gegeneinander elektrisch isoliert. Ferner sind die Versorgungsanschlüsse 15, 16 jeweils bspw. als ein stanzgebogener metallischer Blechteil (z. B. aus Kupfer oder einer Kupferlegierung) gebildet. Das Verbindungsmodul 1 vereint in einem einzigen Bauteil fest verbaute Steckplätze für eine Hochvolt-Versorgungsleitung mit bis zu drei Hochvolt-Verbraucherleitungen. Die Steckplätze sind durch das Gehäuse 2 mechanisch fest miteinander verbunden und durch die elektrischen Verbindungen 6 auch untereinander elektrisch kontaktiert. Somit stellt das Verbindungsmodul 1 eine besonders einfache und sicher zu verwendende Verbindung von Hochvolt-Verbrauchern mit einer Hochvolt-Versorgung in einem elektrisch angetriebenen Fahrzeug dar.
Bezugszeichenliste
1 Verbindungsmodul
2 Gehäuse
3, 31 , 32 Buchse
4 Eingangsanschluss
5 Ausgangsanschluss
6 elektrische Verbindung
7 Hülse
8 Platte
9 Interlockanschluss
10 Befestigungspunkt
11 vorderer Gehäuseteil
12 hinterer Gehäuseteil
13 Anschlusspin
14 Interlockkreis
15 erster Versorgungsanschluss
16 zweiter Versorgungsanschluss

Claims

Patentansprüche
1. Verbindungsmodul (1 ) für Stecker, aufweisend ein Gehäuse (2) mit angeformten Buchsen (3, 31 , 32), wobei eine erste Buchse (31 ) einen Eingangsanschluss (4) des Verbindungsmoduls (1 ) für eine Versorgungsleitung bildet und eine zweite Buchse (32) einen Ausgangsanschluss (5) des Verbindungsmoduls (1 ) für eine Verbraucherleitung bildet, wobei die erste Buchse (31 ) über eine im Gehäuse (2) und zwischen der ersten Buchse (31 ) und der zweiten Buchse (32) gebildete elektrische Verbindung (6) direkt mit der zweiten Buchse (32) elektrisch verbunden ist.
2. Verbindungsmodul (1 ) nach Anspruch 1 , wobei die elektrische Verbindung (6) als ein oder mehrere Metall- oder Kupferblechteile gebildet ist.
3. Verbindungsmodul (1 ) nach Anspruch 1 oder 2, wobei die elektrische Verbindung (6) zwischen der ersten Buchse (31 ) und der zweiten Buchse (32) fest mit dem Gehäuse (2) verbunden ist.
4. Verbindungsmodul nach Anspruch 3, wobei die elektrische Verbindung (6) in eine Kunststoffgehäusemasse des Gehäuses (2) eingebettet ist.
5. Verbindungsmodul (1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die elektrische Verbindung (6) einen ersten Versorgungsanschluss (15) zum direkten elektrischen Verbinden von ersten Pins der jeweiligen Buchsen (3, 31 , 32) miteinander und einen zweiten Versorgungsanschluss (16) zum direkten elektrischen Verbinden von zweiten Pins der jeweiligen entsprechenden Buchsen (3, 31 , 32) aufweist.
6. Verbindungsmodul (1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die Buchsen (3, 31 , 32) metallische Hülsen (7) zur elektromagnetischen Abschirmung der Buchsen (3, 31 , 32) voneinander aufweisen.
7. Verbindungsmodul nach Anspruch 6, wobei die metallischen Hülsen (7) fest mit dem Gehäuse (2) verbunden sind oder im Gehäuse (2) eingebettet sind.
8. Verbindungsmodul (1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei ferner eine metallische Platte (8) zur elektromagnetischen Abschirmung zwischen den Buchsen (3, 31 , 32) einerseits und einem Umgebungsbereich der Buchsen (3, 31 , 32) andererseits vorgesehen ist.
9. Verbindungsmodul (1 ) nach Anspruch 8, wobei die metallische Platte (8) fest mit dem Gehäuse (2) verbunden ist oder im Gehäuse (2) eingebettet ist.
10. Verbindungsmodul (1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei weitere Buchsen (3) weitere Ausgangsanschlüsse (5) des Verbindungsmoduls (1 ) für weitere Versorgungsleitungen bilden, wobei eine Anzahl dieser weiteren Buchsen (3) miteinander und mit der zweiten Buchse (32) seriell elektrisch verbunden sind, und/oder eine weitere Anzahl dieser weiteren Buchsen (3) miteinander und mit der zweiten Buchse (32) parallel elektrisch verbunden sind.
11. Verbindungsmodul (1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei die Buchsen (3, 31 , 32) jeweils einen Teil von Interlockstromkreisen (10) zum Überprüfen der Zustände der jeweiligen Eingangs- bzw. Ausgangsanschlüsse (4, 5) bilden oder aufweisen.
12. Verteilerbox, aufweisend:
- ein Verteilergehäuse,
- ein Verbindungsmodul (1 ) nach einem der vorangehenden Ansprüche, das an dem Verteilergehäuse befestigt ist.
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