用于传输电能和/或数据的电连接装置、车载电气系统和机动车的制作方法

本发明涉及一种用于在第一电气部件与第二电气部件之间传输电能和/或数据的电连接装置，该第一电气部件设置在与参考电位电连接的第一壳体中，并且第二电气部件设置在与参考电位电连接的第二壳体中。此外本发明涉及一种具有电连接装置的车载电气系统和具有车载电气系统的机动车。

背景技术：

电连接装置可以构成为电缆，并且用于在各电气部件之间传输能量和/或数据。这种电气部件可以是机动车的车载电气系统的部件，例如用于提供电能的电蓄能器、控制器、通信装置、显示元件或电动机。

电连接装置或者电缆通常包括电导体例如金属丝或者绞合线。由于电磁兼容性(EMV)，电导体通常具有屏蔽件。从而能避免不期望的电影响或电磁影响，例如电场或电磁场的耦合输入或者辐射出。为此，屏蔽件在电缆的两端上与参考电位例如机动车的参考电位连接。

由此得到如下缺点：通过不受控的电流流动经过导体的屏蔽件，会产生所谓的接地回路，所述电流本身会造成电磁兼容性的干扰。在与汽车接地的连接有故障时或者说在接地连接有故障时，在此时高的电流会这样流动，使得会发生对机动车的损害。这主要在通过电线传输高压能量时是有问题的，因为电的高压部件通常可以具有高的电流消耗和/或提供高的电流。

技术实现要素：

本发明的目的是，实现一种电连接装置，借助于该电连接装置能安全且可靠地避免接地回路和电流不受控的流动。

该目的按本发明通过具有按相应独立权利要求所述特征的电连接装置、车载电气系统以及机动车解决。本发明的有利的实施形式是从属权利要求、说明书以及附图的主题。

具有电导体的按本发明的电连接装置用于在第一电气部件与第二电气部件之间传输电能和/或数据，该第一电气部件设置在第一壳体中，该第二电气部件设置在第二壳体中，其中，第一壳体与参考电位电连接并且第二壳体与参考电位电连接。按本发明，电连接装置具有用于屏蔽电导体的第一屏蔽装置和用于屏蔽电导体的第二屏蔽装置，该第一屏蔽装置能与第一壳体电连接，该第二屏蔽装置能与第二壳体电连接，并且第一屏蔽装置与第二屏蔽装置电流分离。

换言之，这意味着，第一电气部件与第二电气部件能通过电连接装置的电导体连接，使得在各电气部件之间能发生数据流和/或能量流。电连接装置能构成为至少一个电缆，该电缆包括例如以金属丝形式或以绞合线形式的电导体。第一电气部件和第二电气部件相应设置在壳体中，所述两个壳体中的每一个壳体与参考电位连接。

为了防止电连接装置受到干扰影响，电连接装置具有第一屏蔽装置和第二屏蔽装置。在此，第一屏蔽装置能与第一壳体连接并且从而也能与机动车的参考电位连接。第二屏蔽装置能与第二壳体连接并且从而同样能与机动车的参考电位连接。第一屏蔽装置和第二屏蔽装置例如可以相互交织，并且在此能彼此电流分离。因为第一屏蔽装置和第二屏蔽装置彼此电流分离，所以没有不期望的电流会经过第一屏蔽装置和第二屏蔽装置在第一壳体与第二壳体之间流动。于是电缆借助于两个屏蔽装置被双向地屏蔽。尤其能避免所谓的接地回路，即包括参考电位、第一和第二壳体以及第一和第二屏蔽装置的电流回路。通过这种电流分离，按有利的方式防止电气部件的损坏或者人员受伤。

在一种优选的结构中，第一屏蔽装置和/第二屏蔽装置基本上空心圆柱体形地构成，其中，第一屏蔽装置具有第一直径并且第二屏蔽装置具有比第一直径更大的第二直径。这种空心圆柱体形的屏蔽装置可以是护套，该护套能包围电连接装置的例如构成为金属丝或绞合线的电导体。空心圆柱体形的第一屏蔽装置在此能在第一屏蔽装置的其中一个端部上与第一壳体电连接并且能在第一导体部分区域上朝第二壳体方向延伸。从而电连接装置的第一导体部分区域具有同心结构，该同心结构包括所述至少一个电导体和空心圆柱体形的第一屏蔽装置。在此，空心圆柱体形的第二屏蔽装置能在第二屏蔽装置的其中一个端部上与第二壳体电连接，并且能在第二导体部分区域上朝第一壳体方向延伸。电连接装置的第二导体部分区域从而同样具有同心结构，该同心结构包括所述至少一个电导体和空心圆柱体形的第二屏蔽装置。这种空心圆柱体形的屏蔽装置能按尤其简单的方式构成。

证实为有利的是，第一屏蔽装置和/或第二屏蔽装置由能导电的材料、尤其是金属构成。从而电场和/或电磁场能尤其良好且有效地被屏蔽，使得能实现电能和/或数据的低干扰的传输。

优选第二屏蔽装置在预定的重叠区域中至少部分包围第一屏蔽装置。在此，重叠区域可以处于第一导体部分区域与第二导体部分区域之间。因为第二屏蔽装置优选具有比第一屏蔽装置更大的直径，所以电连接装置的重叠区域具有同心结构，该同心结构包括电导体、第一屏蔽装置和第二屏蔽装置。在预定的重叠区域中，各空心圆柱体形的屏蔽装置重叠地延伸。尤其电连接装置在预定的重叠区域中被双重地屏蔽。因为第一屏蔽装置与第一壳体电连接并且第二屏蔽装置与第二壳体电连接，所以电连接装置尤其被双向地屏蔽。

可以设定，在第一与第二屏蔽装置之间在重叠区域中设置电绝缘元件，用于使第一和第二屏蔽装置电流分离。这种电绝缘元件可以是同样空心圆柱体形地构成的绝缘包套。也可以设定，第一屏蔽装置集成到由绝缘材料构成的具有第一直径的电缆护套中。第二屏蔽装置也可以集成到由绝缘材料构成的具有第二直径的电缆护套中，第二直径比第一直径更大。各电缆护套在重叠区域中能按尤其简单的方式重叠地引导。各电缆护套的绝缘材料在此构成电绝缘元件，该电绝缘元件使得第一屏蔽装置与尤其在第一屏蔽装置上延伸的第二屏蔽装置电流分离。

此外具有至少一个按本发明的电连接装置的、用于机动车的车载电气系统属于本发明。此外，车载电气系统包括设置在第一壳体中的第一电气部件和设置在第二壳体中的第二电气部件，其中，第一电气部件借助于所述至少一个电连接装置与第二电气部件电连接，并且第一壳体与参考电位电连接并且第二壳体与参考电位电连接。在此，所述至少一个按本发明的电连接装置的第一屏蔽装置与第一壳体电连接，并且第二屏蔽装置与第二壳体电连接。通过第一屏蔽装置与第二屏蔽装置的电流分离，能避免接地回路和电流不受控地流动经过各屏蔽装置。

尤其优选车载电气系统包括至少一个第三电气部件，该第三电气部件与第一和/或第二电气部件电连接。车载电气系统能被扩充任意多个电气部件，并且通过第一屏蔽装置与第二屏蔽装置电流分离来非常安全且可靠地构成。

在一种有利的实施形式中，第一电气部件构成为高压蓄电池和/或第二电气部件构成为变压器和/或第三电气部件构成为低压蓄电池，其中，低压蓄电池的负极与机动车的参考电位电连接，并且低压蓄电池的正极与变压器电连接。提供高电压的高压蓄电池通过所述至少一个电导体与变压器例如DC/DC转换器连接。高电压在此可以理解成大于60伏的电压。变压器能设计成用于将高电压转换成低电压用来给低压蓄电池充电。低电压在此可以理解成小于60伏的电压。为此，变压器与低压蓄电池的正极电连接。低压蓄电池的负极与机动车的参考电位连接。这意味着，汽车接地是低压蓄电池的负极电位。通过接地连接，低压蓄电池与第一壳体电连接并且与第二壳体电连接，高压蓄电池设置在第一壳体中，变压器设置在第二壳体中。通过第一屏蔽装置与第二屏蔽装置的电流分离，按有利的方式能阻止，由低压蓄电池提供的电流例如在接地连接有故障时在第一与第二壳体之间流动。

作为替选，第一部件和/或第二部件是通信装置，其中，电连接装置设计成用于使得数据在第一与第二部件之间传输。通过借助于屏蔽装置的电流分离来避免接地回路，能保证尤其低干扰的且可靠的数据传输。

此外具有按本发明的车载电气系统的机动车也属于本发明。该机动车尤其构成为轿车。

参考按本发明电连接装置介绍的优选实施形式相应适用于按本发明的车载电气系统以及适用于按本发明的机动车。

本发明的其他特征由权利要求书、附图和针对附图的说明得到。上述在说明中所述的特征和特征组合以及下面在针对附图的说明中所述的和/或仅在附图中显示的特征和特征组合不仅能以相应描述的组合形式而且能以其他组合形式或单独地被应用。

附图说明

现在借助于优选的实施例以及参考附图详细解释本发明。其中：

图1显示按现有技术的车载电气系统的示意图，并且

图2显示按本发明的车载电气系统的示意图，该车载电气系统具有按本发明的电连接装置的实施形式。

具体实施方式

在各附图中，相同的或功能相同的元件设有相同的附图标记。

图1显示按现有技术的用于机动车(在此未显示)的车载电气系统1。车载电气系统1当前具有第一电气部件2、第二电气部件3和第三电气部件4。第一电气部件2在此构成为提供高电压的高压蓄电池。第二电气部件3在此构成为变压器、尤其是DC/DC转换器，该变压器能将高压蓄电池的高电压例如转换成低电压。第三电气部件4在此构成为低压蓄电池。但是第一部件2和第二部件3也可以构成为通信装置，例如构成为发送器、接收器和/或控制器。

第一电气部件2设置在第一壳体5中。第二电气部件3在此构成为四极装置并且设置在第二壳体6中。高压蓄电池的正极7通过第一电连接装置9与四极装置的第一输入极11连接。负极8通过第二电连接装置10与四极装置的第二输入极12连接。每个电连接装置9、10可以构成为电缆并且具有电导体13，通过所述电导体，电能在第一电气部件2与第二电气部件3之间能流动。如果电气部件2和3构成为通信装置，那么通过电导体13也能在部件2、3与4之间交换数据。

第一电连接装置9具有第一屏蔽护套14。第二电连接装置10具有第二屏蔽护套15。每个屏蔽护套14、15通过电耦合元件16与第一壳体5电连接。附加地，每个屏蔽护套14、15通过另外的电耦合元件17与第二壳体6电连接。通过第一屏蔽护套14与壳体5和6的电连接，电流i₅能流动经过第一屏蔽护套14并且从而在第一壳体5与第二壳体6之间流动。通过第二屏蔽护套15与壳体5和6的电连接，电流i₆能流经动过第二屏蔽护套15并且从而在第一壳体5与第二壳体6之间流动。

第一壳体5通过电线L4与机动车的参考电位18连接。从而电流i₄能经过电线L4在第一壳体5与机动车的参考电位18之间流动。第二壳体6经过电线L5与构成为四极装置的第二电气部件3的第一输出极19电连接。从而电流i₃能经过电导体L3在第一输出极19与机动车的参考电位18之间流动。

因为能在第一壳体5与参考电位18之间流动的电流i₄按基尔霍夫节点定率由两个电流i₅和i₆的总和组成，所述电流i₅和i₆例如在接地连接L3有故障时能流动经过屏蔽护套14和15，所以电流i₄也能经过第二壳体6在第二壳体6与四极装置的第一输出极19之间流动(i₄＝i₅+i₆)。这种电流流动是不期望的。基于电流守恒，电流i₄等于电流i₃(i₃＝i₄)。

变压器在此具有第二输出极20，该输出极通过电线L1与构成为低压蓄电池的第三电气部件4的正极21连接。电流i₁可以在第二输出极20与低压蓄电池的正极21之间流动。负极22通过电线L2与机动车的参考电位18连接。通过电线L2，电流i₂能在负极20与机动车的参考电位18之间流动，该电流i₂由电流i₃和i₄的总和组成(i₂＝i₃+i₄)。基于电流守恒，电流i₁等于电流i₂(i₁＝i₂)。

在图1中显示的车载电气系统1的缺点是不期望的接地回路，即如下的不期望的导电连接：该导电连接包括参考电位18、电线L3、L4、L5、第一壳体5、第二壳体6、屏蔽护套14和15以及耦合元件16和17。

图2示例地显示按本发明的车载电气系统1，通过该车载电气系统能避免不期望的接地回路。在此，每个电连接装置9、10具有第一屏幕装置23和第二屏蔽装置24。相应的第一屏蔽装置23借助于电耦合元件16与第一壳体5连接。相应的第二屏蔽装置24借助于电耦合元件17与第二壳体6连接。包围第一连接装置9电导体13的第一屏蔽装置23与包围第一连接装置9电导体13的第二屏蔽装置24电流分离。附加地，包围第二连接装置10电导体13的第一屏蔽装置23与包围第二连接装置10电导体13的第二屏蔽装置24电流分离。相应的第一屏蔽装置23于是与相应的第二屏蔽装置24电流分离。因此尤其在接地连接有故障时，没有电流能经过屏蔽装置23和24在第一壳体5与第二壳体6之间流动。

相应的第一屏蔽装置23尤其可以空心圆柱体形地构成，并且具有第一直径D1。在此，相应的圆柱体形的第一屏蔽装置23包围或包住电导体13。相应的第二屏蔽装置24同样尤其可以空心圆柱体形地构成，并且具有尤其是大于第一直径D1的第二直径D2。相应的空心圆柱体形的第二屏蔽装置24在此同样包围或包住电导体13。在预定的重叠区域25中，相应的第二屏蔽装置24在此这样包围相应的第一屏蔽装置23，使得连接装置9和10在重叠区域25中被双重地屏蔽。但是也可能的是，第一屏蔽装置23和第二屏蔽装置24例如可以相互交织并且在此彼此电流分离。

因此通过实施例显示用于高压应用和/或低压应用和/或通信应用的双向屏蔽的导体。

附图标记列表

1 车载电气系统

2 第一电气部件

3 第二电气部件

4 第三电气部件

5 第一壳体

6 第二壳体

7 正极

8 负极

9 第一电连接装置

10 第二电连接装置

11 第一输入极

12 第二输入极

13 电导体

14 第一屏蔽护套

15 第二屏蔽护套

16、17 电耦合元件

18 参考电位

19 第一输出极

20 第二输出极

21 正极

22 负极

23 第一屏蔽装置

24 第二屏蔽装置

25 重叠区域

L1、L2、L3、L4、L5 电线

D1 第一直径

D2 第二直径

i₁、i₂、i₃、i₄、i₅、i₆ 电流