DE102012221686A1

DE102012221686A1 - Gehäuseanordnung zum Einschließen und Erden einer elektrischen Teilbaugruppe

Info

Publication number: DE102012221686A1
Application number: DE102012221686A
Authority: DE
Inventors: Slobodan Pavlovic; Nadir Sharaf; Dilip Daftuar; David Menzies
Original assignee: Lear Corp
Current assignee: Lear Corp
Priority date: 2011-11-30
Filing date: 2012-11-28
Publication date: 2013-06-06
Also published as: US20130135797A1; CN103138333B; US8742255B2; CN103138333A

Abstract

Eine Gehäuseanordnung zum Einschließen einer elektrischen Teilbaugruppe enthält ein Gehäuse, das aus einem leitenden Polymer besteht. Das Gehäuse weist einen Hohlraum auf, der so bemessen ist, dass eine elektrische Teilbaugruppe darin aufgenommen wird. Ein leitender Einsatz ist in das Gehäuse in leitendem Kontakt mit dem Gehäuse hineingeformt. Ein leitender Winkel ist an dem Einsatz in leitender Verbindung mit dem Einsatz und dem Gehäuse befestigt, um das Gehäuse zu tragen und elektrisch zu erden.

Description

Technisches Gebiet
Verschiedene Ausführungsformen betreffen eine Gehäuseanordnung zum Einschließen und Erden einer elektrischen Teilbaugruppe.
Hintergrund
Mit dem Aufkommen von Elektrofahrzeugen, Hybrid-Elektrofahrzeugen und allgemein batteriebetriebenen Fahrzeugen sind Ladeanordnungen zum Laden der Batterie bzw. Batterien integriert worden. Derartige Ladeanordnungen sind häufig hohen Spannungen ausgesetzt und dienen oft dazu, Wechselstrom in Gleichstrom umzuwandeln. Diese Umwandlung führt zu starker Wärmeabgabe und Übertragung elektromagnetischer Interferenz.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1 ist eine Perspektivansicht einer Ladeanordnung gemäß einer Ausführungsform;
2 ist eine auseinandergezogene Perspektivansicht von Wärmeübertragungskomponenten der Ladeanordnung in 1;
3 ist eine Perspektivansicht der Wärmeübertragungskomponenten in 2, die zusammengesetzt dargestellt sind;
4 ist eine auseinandergezogene Perspektivansicht der zusammengesetzten Wärmeübertragungskomponenten in 3 und von Leiterplattenanordnungen;
5 ist eine auseinandergezogene Perspektivansicht der Ladeanordnung in 1;
6 ist eine Perspektivansicht der Ladeanordnung in 1, die teilweise zusammengesetzt dargestellt ist;
7 ist eine Schnittansicht der Ladeanordnung in 1;
8 ist eine Perspektivansicht einer EMI-Abschirmungsanordnung (elektromagnetic interference shield assembly) der Ladeanordnung in 1;
9 ist eine perspektivische Teilansicht der EMI-Abschirmungsanordnung in 6;
10 ist eine Perspektivansicht eines ersten Gehäuses der EMI-Abschirmungsanordnung in 8;
11 ist eine Perspektivansicht eines zweiten Gehäuses der EMI-Abschirmungsanordnung in 8;
12 ist eine auseinandergezogene Perspektivansicht einer weiteren elektronischen Baugruppe mit einer EMI-Abschirmungsanordnung gemäß einer anderen Ausführungsform;
13 ist eine Perspektivansicht der elektronischen Baugruppe in 12; und
14 ist eine vergrößerte Schnittansicht entlang der Schnittlinie 14-14 in 6.
Ausführliche Beschreibung
Ausführungsformen der Erfindung werden im Folgenden, wie erforderlich, ausführlich offenbart, es versteht sich jedoch, dass die offenbarten Ausführungsformen lediglich Beispiele für die Erfindung sind, die in verschiedenen alternativen Formen ausgeführt werden kann. Die Figuren sind nicht notwendigerweise maßstabsgerecht, einige Strukturen können vergrößert oder verkleinert sein, um Details bestimmter Komponenten zu zeigen. Daher sind die hier offenbarten strukturellen und funktionalen Details nicht als einschränkend zu verstehen, sondern lediglich als veranschaulichende Grundlage, anhand der einem Fachmann verschiedene Einsatzmöglichkeiten der vorliegenden Erfindung vermittelt werden.
In 1 ist eine Ladeanordnung dargestellt und allgemein mit Bezugszeichen 20 gekennzeichnet. Die Ladeanordnung 20 gemäß einer Ausführungsform ist eine fahrzeugseitige Ladeeinrichtung, die an einer Fahrzeugkarosserie angebracht ist, um eine Batterie bzw. Batterien des Fahrzeugs zu laden. Daher sind die Größe, die Form, das Gewicht, das Maß der Wärmeübertragung, elektromagnetische Interferenz, Lebensdauer und Kosten sämtlich Faktoren für die Ladeanordnung 20 und das dazugehörige Fahrzeug.
In der dargestellten Ausführungsform hat die Ladeanordnung 20 ein Gehäuse 22. Das Gehäuse 22 ist im Allgemeinen hohl und weist einen Hohlraum zum Aufnehmen von Komponenten der Anordnung 20 auf. Das Gehäuse 22 kann aus jedem beliebigen geeigneten Material, wie beispielsweise Aluminium oder einem Polymer, bestehen. Bei der dargestellten Ausführungsform besteht das Gehäuse 22 aus einem leitenden Polymermaterial. Das Gehäuse 22 weist eine Öffnung 24 zum Aufnehmen von Komponenten der Anordnung 20 in dem Hohlraum auf.
Eine Anbringungsfläche 26 ist um die Öffnung 24 herum zum Aufnehmen einer Abdeckplatte 28 vorhanden, die an der Anbringungsfläche 26 befestigt ist.
Die Ladeanordnung 20 enthält, wie unter Bezugnahme auf 3 zu sehen ist, einen Träger 30. Der Träger 30 kann aus jedem beliebigen geeigneten Material, wie beispielsweise Kunststoff, Aluminium oder dergleichen, bestehen. Der Träger 30 ist an der Abdeckung 28 zur Anordnung in dem Hohlraum des Gehäuses 22 angeordnet.
Eine Wärmeübertragungsleitung 32 wird durch ein durchgehend gebogenes Stück aus rundem Rohrmaterial 32 gebildet, mit dem Fluid, wie beispielsweise Wasser, oder beispielsweise ein Kühlmittel, durch die Ladeanordnung transportiert wird. Das Rohr 32 weist paarige Enden 34, 36 auf, die sich durch die Abdeckung 28 hindurch erstrecken, um einen Einlass und einen Auslass für die Wärmeübertragungsleitung 32 zu bilden. Das Rohr 32 verläuft gerade in einer Tiefenrichtung von jedem der Enden 34, 36 aus und bildet paarige gerade Bereiche 38, 40 als Einlass- und Auslassbereiche 38, 40. Ein Zwischenbereich 42 erstreckt sich zwischen den geraden Bereichen 38, 40. Das Rohr 32 besteht aus einem durchgehenden Stück, um Verbindungsstücke bzw. Verbindungen im Inneren der Ladeanordnung 20 zu vermeiden. Das Rohr 32 ist auf den Träger 30 aufgelegt. Natürlich ist jede beliebige Struktur des Rohrs 32 vorgesehen.
In dem Träger 30 ist eine Vielzahl von Aussparungen 44 ausgebildet. Die Aussparungen 44 sind auf Zonen starker Wärmeentwicklung ausgerichtet, die zu Leiterplattenanordnungen gehören. Die Aussparungen 44 sind so bemessen, dass sie eine Vielzahl wärmeleitender Wärmesenken 46 aufnehmen. Die Wärmesenken 46 können aus einem wärmeleitenden Material, wie beispielsweise Kupfer, Aluminium, Wärmeleitrohr oder dergleichen, bestehen. Jede Wärmesenke 46 hat einen im Allgemeinen planen Kontaktabschnitt 48, der mit der dazugehörigen Leiterplattenanordnung in Kontakt ist. Jede Wärmesenke 46 enthält des Weiteren einen bogenförmigen bzw. gekrümmten Kontaktabschnitt 50, dessen Kontur der Form des Rohrs 32 entspricht, um in Flächenkontakt mit dem Rohr 32 zu kommen. Die Wärmesenken 46 sind nicht an dem Träger 30 befestigt. Die Wärmesenken 46 werden, wie in 3 dargestellt, in die Aussparungen 44 auf dem Träger 30 eingelegt. Da das Rohr 32 entlang einer Seite des Trägers 30 versetzt ist, erstrecken sich die Wärmesenken 46 an der gegenüberliegenden Seite durch Öffnungen 52 hindurch, so dass die gekrümmten Kontaktabschnitte 50 mit Rohr 32 in Eingriff kommen.
Die Abdeckung 28 wird, wie unter Bezugnahme auf 4 zu sehen ist, an dem Träger 30 und dem Rohr 32 angebracht. Des Weiteren ist eine Vielzahl von Leiterplattenanordnungen 54, 56, 58, 60 an beiden Seiten des Trägers 30 angebracht. Die Leiterplattenanordnungen 54, 56, 58, 60 enthalten jeweils eine Öffnungsstruktur 62, die insgesamt einer Öffnungsstruktur 64 des Trägers 30 zum Aufnehmen von Befestigungselementen 66 beim Anbringen der Leiterplattenanordnungen 54, 56, 58, 60 an dem Träger 30 entspricht. Indem die Leiterplattenanordnungen 54, 56, 58, 60 an dem Träger 30 angebracht werden, werden die Wärmesenken 46 jeweils zwischen der entsprechenden Leiterplattenanordnung 54, 56, 58, 60 und dem Träger 30 gehalten. Die Wärmesenken 46 sind auf Zonen starker Wärmeentwicklung der dazugehörigen Leiterplattenanordnungen 54, 56, 58, 60 ausgerichtet, um die Wärme von den Leiterplattenanordnungen 54, 56, 58, 60 auf das Rohr 32 zu übertragen. Indem ein Fluid durch das Rohr 32 geleitet wird, wird die Wärme von den Wärmesenken 46 auf das Rohr 32 und damit auf das Fluid in dem Rohr 32 übertragen, um die Wärme aus der Ladeanordnung 20 abzuleiten.
Obwohl verschiedene Leiterplattenanordnungen 54, 56, 58, 60 vorgesehen sind, können die Leiterplatenanordnungen 54, 56, 58, 60 jeweils an einer Leiterplatte vorhanden sein. Die Leiterplattenanordnungen 54, 56, 58, 60 können Stromversorgungs-Leiterplatten, Steuer-Leiterplatten sowie Leistungsfaktorkorrektur-Leiterplatten einschließen. Natürlich sind verschiedene Leiterplattenanordnungen vorgesehen.
Alle der Komponenten der Ladeanordnung 20 werden, wie unter Bezugnahme auf 5 zu sehen ist, vor dem Einsetzen in das Gehäuse 22 montiert. So kann die Montage der Komponenten an einer Position stattfinden, die außerhalb des Gehäuses 22 liegt. Dadurch wird die Zugänglichkeit der verschiedenen Komponenten verbessert. Desgleichen findet die Montage nicht in dem Gehäuse 22 selbst statt. Bei der dargestellten Ausführungsform weist das Gehäuse 22 nur eine Öffnung auf. Die Vereinfachung stellt eine Verbesserung gegenüber Ladeanordnungen nach dem Stand der Technik dar, die verschiedene Zugangsöffnungen und daher verschiedene Abdeckungen für den Zugang, die Montage und das Einschließen verschiedener Komponenten der Ladeanordnung nach dem Stand der Technik aufweisen.
5 zeigt des Weiteren ein Paar Montagewinkel 68, die an der Abdeckung 28 befestigt sind, um die Ladeanordnung 20 an einer darunter liegenden Tragestruktur, wie beispielsweise der Fahrzeugkarosserie, zu halten und zu befestigen. In 6 sind die Abdeckung 28, die Montagewinkel 68 sowie das Gehäuse 22 in zusammengesetztem Zustand dargestellt. 7 zeigt einen Schnitt durch die Ladeanordnung 20. Das Gehäuse 22 enthält einen Hohlraum 70 zum Aufnehmen der an der Abdeckung 28 montierten Komponenten. Ein Kanal 72 ist in der Bodenfläche des Gehäuses 22 zum Aufnehmen eines vorderen Endes des Trägers 30 ausgebildet.
Eine Vielzahl von Verbindern ist, wie unter erneuter Bezugnahme auf 1 zu sehen ist, an der Abdeckung 28 in elektrischer Verbindung mit den Leiterplattenanordnungen 54, 56, 58, 60 angebracht. Beispielsweise können zwei Strom-Verbinder 74, 76 und ein Signal-Verbinder 78 an der Abdeckung 28 befestigt sein. Des Weiteren können Anschlussteile 80 an den Rohrenden 34, 36 außerhalb des Gehäuses 22 vorhanden sein.
Das Gehäuse 22 kann, wie oben erläutert, aus einem leitenden Kunststoffmaterial bestehen. Das leitende Kunststoffmaterial kann dazu dienen, elektromagnetische Interferenz (EMI) abzuschirmen und/oder die Ladeanordnung 20 zu erden. Desgleichen ermöglicht die relative Flexibilität des Gehäuses 22 eine dichte Verbindung mit der Abdeckung 28, so dass keine zusätzliche Dichtung erforderlich ist, um die Komponenten der Ladeanordnung 20 gegenüber Verunreinigungen von außen abzudichten.
Die Einbettung des Gehäuses 22 ermöglicht vereinfachte Ausrichtung und Struktur, wobei alle Verbindungen in einer gemeinsamen Richtung ausgerichtet und damit zugänglich sind, die Montage vereinfacht wird und Verdrahtung auf ein Minimum verringert wird, und das Gehäuse 22 mit nur einer Öffnung 24 eingesetzt werden kann.
Bei Ladeanordnungen nach dem Stand der Technik wird häufig ein Gehäuse aus Aluminiumguss mit mehreren Öffnungen eingesetzt, für die mehrere Abdeckungen erforderlich sind. Aufgrund der fehlenden Flexibilität von Aluminiumguss sind Dichtungen erforderlich, die weniger zuverlässig sind als die Verbindung, die durch Befestigen der Abdeckung 28 an der Anbringungsfläche 26 des Gehäuses 22 ermöglicht wird. Daher wird Undichtigkeit mit dem Kunststoffgehäuse 22 verringert, wobei gleichzeitig das Gewicht reduziert wird. Beispielsweise wiegt die dargestellte Ladeanordnung 20 im Allgemeinen 5 Kilogramm, während die Ladeanordnung nach dem Stand der Technik ungefähr 7 Kilogramm wiegt. Weiterhin ist ein aus leitendem Kunststoff geformtes Gehäuse aufgrund der Materialkosten und der Fertigungskosten billiger als ein vergleichbares Gehäuse aus Aluminiumguss, das Nachbearbeitung erfordert.
Wenn die Wärmesenken 46 eingesetzt werden, kann die Wärme direkt von der Wärmequelle zu dem Rohr 32 geleitet werden, so dass komplizierte Rohrwege und -formen vermieden werden. Indem die Wärmesenken 46 zwischen den Leiterplattenanordnungen 54, 56, 58, 60 sowie dem Träger 30 gehalten werden, können zusätzliche Befestigungselemente vermieden werden.
8 und 9 stellen eine EMI-Abschirmungsanordnung 82 dar, die als das Gehäuse 22 gemäß wenigstens einer Ausführungsform eingesetzt werden kann. Die EMI-Abschirmungsanordnung 82 enthält ein erstes Gehäuse 84 mit einem Hohlraum 86 zum Aufnehmen einer elektronischen Teilbaugruppe, wie beispielsweise der Ladeanordnung 20. Das erste Gehäuse 84 weist die Anbringungsfläche 26 für die Abdeckung 28 auf. Das erste Gehäuse 84 ist auch in 10 dargestellt. Das erste Gehäuse 84 besteht aus einem leitenden Polymer, wie beispielsweise Polyamid 66 mit 10 Prozent nickelbeschichteter Kohlefaser. Das Gehäuse 84 hat gemäß wenigstens einer Ausführungsform eine Wanddicke von ungefähr 1 mm.
Eine Metallschicht 88 ist um das erste Gehäuse 84 herum vorhanden. Gemäß einer Ausführungsform ist das erste Gehäuse 84 mit der Metallschicht 88 überzogen. Die Metallschicht 88 kann gemäß wenigstens einer Ausführungsform aus Aluminiumfolie bestehen, oder gemäß wenigstens einer weiteren Ausführungsform aus einem Stahlkasten. Das erste Gehäuse 84 schirmt gegen Hochfrequenz-EMI, wie beispielsweise im Bereich von 20 Hz bis 1,73 MHz, ab.
Die EMI-Abschirmungsanordnung 82 enthält des Weiteren ein zweites Gehäuse 90 mit einem Hohlraum 92 zum Aufnehmen des ersten Gehäuses 84 und der Metallschicht 88 in dem zweiten Gehäuse-Hohlraum 92. Das zweite Gehäuse ist auch in 11 dargestellt. Als Alternative dazu könnte die Metallschicht 88, statt um das erste Gehäuse 84 herum vorhanden zu sein, in dem Hohlraum 92 des zweiten Gehäuses 90 vorhanden sein.
Das zweite Gehäuse 90 besteht gemäß wenigstens einer Ausführungsform aus einem leitenden Polymer, wie beispielsweise Polyamid 66 mit dreißig Prozent Fasern aus rostfreiem Stahl. Das zweite Gehäuse 90 schirmt gegen niederfrequente EMI in einem Bereich von 25 bis 100 Hz ab. Das zweite Gehäuse 90 hat gemäß wenigstens einer Ausführungsform eine Wanddicke von ungefähr 2 mm.
Bei der EMI-Abschirmungsanordnung 82 werden anstelle von Aluminium, wie beim Stand der Technik, leitende Polymere eingesetzt, um elektronische Hochspannungs-Teilbaugruppen einzuschließen. Die leitenden Polymere ermöglichen Erdung der Gehäuse 84, 90 und verhindern gleichzeitig das Austreten oder Eintreten eines breiten Spektrums an EMI aus den Gehäusen 84, 90 bzw. in sie hinein. Bei der EMI-Abschirmungsanordnung 82 werden die Gehäuse 84, 90 mit Materialien eingesetzt, die unterschiedliche Abschirmungseigenschaften über bestimmte Frequenzbereiche aufweisen, um Anforderungen an wirksame Abschirmung über ein gesamtes Spektrum für einen bestimmten Einsatzzweck zu erfüllen. Die Metallschicht 88 verbessert weiterhin die Abschirmwirkung des ersten Gehäuses 84, indem sie verhindert, dass EMI der Ladeanordnung 20 an Komponenten stört, die sich nahe an der Ladeanordnung 20 befinden, und gleichzeitig verhindert, dass EMI von anderen Komponenten die Ladeanordnung 20 stört.
Die Gehäuse 84, 90 gewährleisten zusammen eine hohe strukturelle Festigkeit, so dass sie geltende Staubtestbelastungen und Steifigkeitsanforderungen genügen. Die mehreren Polymerschichten, die durch die Gehäuse 84, 90 gebildet werden, gewährleisten Isolierung der Ladeanordnung 20 gegenüber hohen Temperaturen, die in einer Umgebung unter einer Motorhaube des Fahrzeugs herrschen können. Zusätzliche Wärmeisolierung kann gemäß wenigstens einer Ausführungsform zwischen den Gehäusen 84, 90 bestehen. Die EMI-Abschirmungsanordnung 82 ermöglicht kompakte Größe des Gehäuses 22 für die Ladeeinrichtung, so beispielsweise ungefähr 313 mm × 120 mm × 199 mm.
Natürlich kann die EMI-Abschirmungsanordnung 82 für verschiedene elektronische Teilbaugruppen eingesetzt werden. 12 und 13 stellen eine weitere EMI-Abschirmungsanordnung 84 mit einer Doppel-Gehäuseanordnung 96 aus leitendem Kunststoff ähnlich der vorhergehenden Ausführungsform dar. Die Gehäuse 96 bilden einen Hohlraum 98 an einer Öffnung 100 mit einer Anbringungsfläche 102. Eine 3D-Karte 104 mit einer Leiterplatte 106, die an einer Rückwandplatine mit Wärmeleitrohren 108 verbunden ist, ist in dem Hohlraum 98 angeordnet und wird von einer Abdeckung 110 eingeschlossen, die an der Anbringungsfläche 102 befestigt ist. Ein Steueranschluss 112 und Stromanschlüsse 114 werden anschließend zu der Abdeckung 110 hinzugefügt. Diese Anordnung 82 ermöglicht eine 3D-Leiterplattenanordnung 116, die kompakt ist und Festigkeit, Isolierung, EMI-Abschirmung sowie Wärmeübertragung optimiert. Beispielsweise kann die EMI-Abschirmungsanordnung 94 ungefähr 180 mm × 125 mm × 193 mm groß sein.
Wie unter Bezugnahme auf 1 anzumerken ist, ist es üblich, elektrische Komponenten in einem Fahrzeug zu erden. Daher sind die Winkel 68 leitend, um die Ladeanordnung 20 an dem Fahrzeug elektrisch zu erden. Die Winkel 68 sind mit einer Fahrzeugkarosserie in Kontakt und erden daher mögliche Kurzschlüsse, die in der Ladeanordnung 20 auftreten können. Die Winkel 68 sind, wie unter Bezugnahme auf 1, 5 und 6 zu sehen ist, mit Befestigungselementen 118 direkt an der Abdeckung 28 befestigt. Die Abdeckung 28 kann aus einem leitenden Material, wie beispielsweise Aluminium, bestehen und bildet eine Erdungsplatte für die Komponenten der Ladeanordnung 20. Dementsprechend weist die Abdeckung 28 Grenzflächen 120 auf, die einen Flächenkontakt mit den Winkeln 68 bewirken.
Die Abdeckung 28 enthält eine Vielzahl von Erdungs-Grenzflächen 122 für die Leiterplattenanordnungen 54, 56, 58, 60. Daher wird jede der Leiterplattenanordnungen 54, 56, 58, 60 an der Abdeckung 28 geerdet. Die Abdeckung 28 enthält des Weiteren eine Vielzahl von Erdungs-Grenzflächen 124 und 126 zur Verbindung und elektrischen Erdung der Verbinder 74, 76, 78. Natürlich ist jede beliebige Anordnung von Erdungs-Grenzflächen vorgesehen. Um die Montage zu erleichtern, ist jede der beschriebenen Erdungs-Grenzflächen 120, 122, 124, 126 an der Abdeckung 28 für Zugang von der Außenseite des Gehäuses 22 vorhanden.
Die Abdeckung 28 enthält eine Vielzahl vergrößerter Laschen 128, die um ihren Umfang herum ausgebildet sind. Jede Lasche 128 ist mit einer Öffnung 130 zum Befestigen der Abdeckung 28 an dem Gehäuse 22 versehen. Das Gehäuse 22 enthält desgleichen eine Vielzahl von Laschen 132, die entlang der Anbringungsfläche 26 ausgebildet und auf die Laschen 128 der Abdeckung 28 ausgerichtet sind. Jede Gehäuse-Lasche 132 weist eine Öffnung 134 zum Aufnehmen eines Befestigungselementes auf.
In 8–11 und im Kontext einer Ausführungsform, bei der das Gehäuse 22 eine Gehäuseanordnung ist, die durch das erste und das zweite Gehäuse 84, 90 gebildet wird, kann jede der Gehäuse-Laschen 132 durch beide Gehäuse 84, 90 gebildet werden. In einer anderen Ausführungsform sind die Gehäuse-Laschen 132 nur an einem der Gehäuse 84, 90 vorhanden.
In der in 8–11 dargestellten Ausführungsform weist das erste Gehäuse 84 die Anbringungsfläche 26 für die Abdeckung auf. Das erste Gehäuse 84 enthält eine Vielzahl von Laschen 136, die um die Anbringungsfläche 26 herum ausgebildet sind. Jede der Laschen 136 des ersten Gehäuses 84 enthält die durch sie hindurch ausgebildete Öffnung 134. Desgleichen weist das zweite Gehäuse 90 eine Anbringungsfläche 137 auf, die um den Hohlraum 92 herum ausgebildet ist, um die Laschen 136 des ersten Gehäuses 84 aufzunehmen. Das zweite Gehäuse 90 enthält eine Vielzahl von Laschen 138, die um die Anbringungsfläche 137 herum ausgebildet sind. Jede Lasche 138 des zweiten Gehäuses 90 enthält eine durch sie hindurch ausgebildete Öffnung 140. Die Laschen 136 und 138 und des ersten und des zweiten Gehäuses 84, 90 bilden zusammen die Laschen 132 der Gehäuseanordnung 22.
14 zeigt eine Schnittansicht der Abdeckungs-Lasche 128 sowie der Gehäuse-Laschen 136, 138 entlang der Schnittlinie 14-14 in 6. Das erste Gehäuse 84 enthält eine Vielzahl leitender Einsätze 142, die jeweils in eine der Laschen 136 eingeformt sind. Die Einsätze 142 stellen eine elektrische Verbindung mit leitenden Fasern in dem leitenden Polymermaterial des ersten Gehäuses 84 her. Geformte leitende Kunststoffe weisen aufgrund des Flusses der Fasern bei einem Formvorgang häufig eine nicht-leitende bzw. Widerstands-Fläche bzw. Außenschicht auf. Indem die Einsätze 142 mit dem ersten Gehäuse 84 umspritzt werden, dringen die Einsätze 142 in die Fläche ein und schaffen so elektrischen Kontakt zwischen den Fasern und den Einsätzen 142. Dieser Kontakt kann durch Zahnprofile, Keilprofile oder dergleichen verbessert werden, die an einer Außenfläche der Einsätze ausgebildet werden. In der dargestellten Ausführungsform sind Kupfer-Litzen 144 außen mit den Einsätzen 142 verbunden und erstrecken sich in das Material des ersten Gehäuses 84 hinein und verbessern so weiter den elektrischen Kontakt mit den Fasern in dem Material.
Gemäß wenigstens einer Ausführungsform enthält das zweite Gehäuse 90 ebenfalls eine Vielzahl leitender Einsätze 146, die in eine der Laschen 138 eingeformt werden. Die Einsätze 146 stellen gleichfalls elektrischen Kontakt mit den Fasern in dem leitenden Kunststoffmaterial des zweiten Gehäuses 90 her. Die Einsätze 146 können ebenfalls Kupfer-Litzen 148 enthalten, um den elektrischen Kontakt zwischen den Einsätzen 146 und den Fasern in dem Material zu verbessern.
Eine Vielzahl leitender Befestigungselemente, wie beispielsweise Schrauben 150, ist zum Befestigen der Abdeckung 28 an den Gehäusen 84, 90 vorhanden. Jede Schraube 150 erstreckt sich durch die Öffnung 130 in der Abdeckung 28 hindurch und kommt mit den entsprechenden Einsätzen 142, 146 des ersten und des zweiten Gehäuses 84, 90 in Eingriff. Des Weiteren stellen die Schrauben 150 eine elektrische Verbindung zwischen der Abdeckung 28 und den Einsätzen 142, 146 her, um elektrische Verbindung zwischen den Gehäusen 84, 90 und der Abdeckung 28 zu gewährleisten. Daher sind die Gehäuse 84, 90 ebenfalls an der Abdeckung 28 und damit an den Winkeln 68 geerdet.
Die Metallschicht 88 zwischen dem ersten und dem zweiten Gehäuse 84, 90 ist in direktem elektrischen Kontakt mit einem oder beiden der Einsätze 142, 146, um eine elektrische Erdungsverbindung mit den Schrauben 150 und damit der Abdeckung 28 und den Winkeln 68 herzustellen. Als Alternative dazu können die Schrauben 150 direkt mit der Metallschicht 88 in Kontakt sein.
Gemäß wenigstens einer Ausführungsform können Dichtungen zwischen der Abdeckung 28 und dem ersten Gehäuse 84 und/oder zwischen dem ersten Gehäuse 84 und dem zweiten Gehäuse 90 vorhanden sein, um Einfluss von Verunreinigungen von außen auf die Einsätze 142, 146 einzuschränken und Verschlechterung des Kontaktes aufgrund von Umwelteinflüssen zu vermeiden.
Die Erdungs-Grenzflächen zwischen den Gehäusen 84, 90 und den Winkeln 68 ermöglichen maximale Erdungsstrom-Kapazität über die Abschirmungsanordnung 94 bei niederohmigem Kontakt zwischen den Gehäusen 84, 90 und der Abdeckung 28. Das dargestellte Erdungssystem ist zum Erden von 10 A starkem Dauerstrom und Stromstößen von 20 A über die Abdeckungsplatte 28 geeignet.
Um mehrere Ladeanordnungen 20 in einem Fahrzeug einsetzen zu können, beträgt der Erdungswiderstand einer Drahtabschirmung von einer Abdeckung 28 zu einer anderen Abdeckung 28 weniger als 1 mΩ. Ein Erdungswiderstand von 1 mΩ bei Verdrahtungsabschirmung wird beim Einsatz von Parallelschaltungen (größere wirksame Fläche zur Übertragung von Erdungskreis-Strömen, die hochfrequent sind und nur die Leiteroberfläche zur Übertragung nutzen, das heißt, der sogenannte Skin-Effekt) sowie durch vergrößerte Grenzflächen zwischen den Verbindern 74, 76, 78, Drahtabschirmungen und Abdeckplatten 28 erreicht. Bei Bündel-Abschirmung wird eine Bündel-Abschirmung unter Verwendung geeigneter Materialien und leitender Querschnitte sowie Längen konstruiert, um maximal 1 mΩ Erdungskreis-Widerstand zu erreichen.
Eine Oberfläche in Eingriff befindlicher Fasern in dem leitenden Kunststoff kann durch Turbulenz beeinflusst werden, die beim Formprozess durch Form und Aufbau der Einsätze 142, 146 bewirkt wird. Verteilung der leitenden Fasern in der geformten Wand wird durch Turbulenz, die in dem Strom in der Form über die Gestaltung des Anschnitts erzeugt wird, sowie durch verringerten Gegendruck bewirkt, der schnelleren Strom beim Form durch den Anschnitt und höhere Turbulenz ermöglicht. Kontaktwiderstand zwischen den Einsätzen 142, 146 und den leitenden Fasern wird durch Konzentration der leitenden Fasern sowie mit Verteilung beeinflusst.
Obwohl oben beispielhafte Ausführungsformen beschrieben sind, sollen diese Ausführungsformen nicht alle möglichen Formen der Erfindung beschreiben. Vielmehr sind die in der Patentbeschreibung verwendeten Formulierungen beschreibende und keine beschränkenden Formulierungen und es versteht sich, dass verschiedene Veränderungen vorgenommen werden können, ohne vom Geist und vom Schutzumfang der Erfindung abzuweichen. Des Weiteren können die Merkmale verschiedener Umsetzungsformen kombiniert werden, um weitere Ausführungsformen der Erfindung auszubilden.

Claims

Gehäuseanordnung zum Einschließen und Erden einer elektrischen Teilbaugruppe, die umfasst: ein Gehäuse, das aus einem leitenden Polymer besteht, wobei das Gehäuse einen Hohlraum aufweist, der so bemessen ist, dass eine elektronische Teilbaugruppe darin aufgenommen wird; einen leitenden Einsatz, der in das Gehäuse in leitendem Kontakt mit dem Gehäuse eingeformt ist; und einen leitenden Winkel, der an dem Einsatz in leitender Verbindung mit dem Einsatz und dem Gehäuse befestigt ist, um das Gehäuse zu tragen und elektrisch zu erden.
Gehäuseanordnung nach Anspruch 1, wobei das Gehäuse eine Anbringungsfläche aufweist, die um eine Öffnung in den Hohlraum herum ausgerichtet ist; und wobei der Einsatz eine Anordnung von Einsätzen umfasst, die um die Anbringungsfläche herum ausgerichtet sind.
Gehäuseanordnung nach Anspruch 1, wobei der Einsatz wenigstens eine Verlängerung umfasst, die sich in das leitende Polymer des Gehäuses hinein erstreckt.
Gehäuseanordnung nach Anspruch 3, wobei die Verlängerung Kupferdraht umfasst.
Gehäuseanordnung nach Anspruch 1, die des Weiteren umfasst: eine leitende Abdeckung, die an dem Gehäuse angebracht ist und den Hohlraum einschließt; und ein leitendes Befestigungselement, das sich durch eine Öffnung in der Abdeckung hindurch in leitendem Kontakt mit dem Einsatz erstreckt, um die Abdeckung an dem Gehäuse zu befestigen.
Gehäuseanordnung nach Anspruch 5, wobei der leitende Winkel direkt an der Abdeckung befestigt ist.
Gehäuseanordnung nach Anspruch 5, die des Weiteren eine elektrische Teilbaugruppe umfasst, die in elektrischer Verbindung mit der Abdeckung ist, um die elektrische Teilbaugruppe zu erden.
Gehäuseanordnung nach Anspruch 7, wobei die elektrische Teilbaugruppe eine Fahrzeugbatterie-Ladeeinrichtung umfasst.
Gehäuseanordnung nach Anspruch 1, wobei das Gehäuse als ein erstes Gehäuse definiert ist; und die Gehäuseanordnung des Weiteren ein zweites Gehäuse umfasst, das aus einem leitenden Polymer besteht, das zweite Gehäuse einen Hohlraum aufweist, der so bemessen ist, dass das erste Gehäuse darin aufgenommen wird, und das zweite Gehäuse in leitender Verbindung mit dem Winkel steht.
Gehäuseanordnung nach Anspruch 9, wobei der Einsatz des Weiteren als ein erster Einsatz ausgebildet ist; und die Gehäuseanordnung des Weiteren einen zweiten leitenden Einsatz umfasst, der in das zweite Gehäuse in leitendem Kontakt mit dem zweiten Gehäuse eingeformt ist.
Gehäuseanordnung nach Anspruch 10, die des Weiteren umfasst: eine leitende Abdeckung, die an dem Gehäuse angebracht ist und den Hohlraum einschließt; und ein leitendes Befestigungselement, das sich durch eine Öffnung in der Abdeckung in leitendem Kontakt mit dem ersten und dem zweiten Einsatz hindurch erstreckt, um die Abdeckung an dem ersten und dem zweiten Gehäuse zu befestigen.
Gehäuseanordnung nach Anspruch 10, die des Weiteren eine Metallschicht umfasst, die zwischen dem ersten und dem zweiten Gehäuse ausgerichtet ist, wobei die Metallschicht in leitendem Kontakt mit dem ersten und dem zweiten Einsatz ist.
Gehäuseanordnung nach Anspruch 10, wobei das erste Gehäuse eine erste Anbringungsfläche hat, die um eine Öffnung in den Hohlraum herum ausgerichtet ist; der erste Einsatz eine Anordnung erster Einsätze umfasst, die um die erste Anbringungsfläche herum ausgerichtet sind; das zweite Gehäuse eine zweite Anbringungsfläche aufweist, die um eine Öffnung in den Hohlraum herum ausgerichtet ist; und der zweite Einsatz eine Anordnung zweiter Einsätze umfasst, die um die zweite Anbringungsfläche herum ausgerichtet sind.
Gehäuseanordnung nach Anspruch 13, die des Weiteren umfasst: eine leitende Abdeckung, die an dem ersten Gehäuse angebracht und den Hohlraum des ersten Gehäuses einschließt; und eine Vielzahl leitender Befestigungselemente, die sich jeweils durch eine Öffnung in der Abdeckung in leitendem Kontakt mit einem der ersten Einsätze und einem der zweiten Einsätze hindurch erstrecken, um die Abdeckung an dem ersten und dem zweiten Gehäuse zu befestigen.
Gehäuseanordnung zum Einschließen und Erden einer elektrischen Teilbaugruppe, die umfasst: ein Gehäuse, das aus einem leitenden Polymer besteht, wobei das Gehäuse einen Hohlraum, der so bemessen ist, dass eine elektronische Teilbaugruppe darin aufgenommen wird, mit einer Anbringungsfläche aufweist, die um eine Öffnung in den Hohlraum herum ausgerichtet ist; eine Anordnung leitender Einsätze, die in das Gehäuse hinein geformt sind, wobei jeder Einsatz wenigstens eine Verlängerung umfasst, die sich in das leitende Polymer des Gehäuses hinein in leitendem Kontakt mit dem Gehäuse erstreckt; eine leitende Abdeckung, die in Kontakt mit der Anbringungsfläche ist, um den Hohlraum einzuschleißen; eine elektrische Teilbaugruppe, die in elektrischer Verbindung mit der Abdeckung steht, um die elektrische Teilbaugruppe zu erden; eine Vielzahl leitender Befestigungselemente, die sich jeweils durch eine Öffnung in der Abdeckung in leitendem Kontakt mit einem der Einsätze hindurch erstrecken, um die Abdeckung an dem Gehäuse zu befestigen; und einen leitenden Winkel, der direkt an der Abdeckung befestigt ist, um das Gehäuse zu tragen und elektrisch zu erden.
Gehäuseanordnung nach Anspruch 15, wobei die elektrische Teilbaugruppe eine Fahrzeugbatterie-Ladeeinrichtung umfasst.
Gehäuseanordnung zum Einschließen und Erden einer elektrischen Teilbaugruppe, die umfasst: ein erstes Gehäuse, das aus einem leitenden Polymer besteht, wobei das erste Gehäuse einen Hohlraum, der so bemessen ist, dass eine elektronische Teilbaugruppe darin aufgenommen wird, mit einer ersten Anbringungsfläche aufweist, die um eine Öffnung in den Hohlraum herum ausgerichtet ist; eine Anordnung leitender erster Einsätze, die in das erste Gehäuse hinein geformt sind, wobei die Anordnung erster Einsätze um die erste Anbringungsfläche herum ausgerichtet ist und jeder erste Einsatz wenigstens eine Verlängerung umfasst, die sich in das leitende Polymer des ersten Gehäuses hinein in leitendem Kontakt mit dem ersten Gehäuse erstreckt; ein zweites Gehäuse, das aus einem leitenden Polymer besteht, wobei das zweite Gehäuse einen Hohlraum, der so bemessen ist, dass das erste Gehäuse darin aufgenommen wird, mit einer zweiten Anbringungsfläche umfasst, die um eine Öffnung in den Hohlraum herum ausgerichtet ist; eine Anordnung leitender zweiter Einsätze, die in das zweite Gehäuse hinein geformt sind, wobei die Anordnung zweiter Einsätze um die zweite Anbringungsfläche herum ausgerichtet ist und jeder zweite Einsatz wenigstens eine Verlängerung umfasst, die sich in das leitende Polymer des zweiten Gehäuses hinein in leitendem Kontakt mit dem zweiten Gehäuse erstreckt; eine leitende Abdeckung, die in Kontakt mit der ersten Anbringungsfläche ist und den Hohlraum des ersten Gehäuses einschließt; eine elektrische Teilbaugruppe, die in dem Hohlraum des ersten Gehäuses in elektrischer Verbindung mit der Abdeckung angeordnet ist, um die elektrische Teilbaugruppe zu erden; und eine Vielzahl leitender Befestigungselemente, die sich jeweils durch eine Öffnung in der Abdeckung in leitendem Kontakt mit einem der ersten Einsätze und einem der zweiten Einsätze hindurch erstrecken, um die Abdeckung an dem ersten Gehäuse zu befestigen.
Gehäuseanordnung nach Anspruch 17, wobei die elektrische Teilbaugruppe eine Fahrzeugbatterie-Ladeeinrichtung umfasst.
Gehäuseanordnung nach Anspruch 17, die des Weiteren eine Metallschicht umfasst, die zwischen dem ersten Gehäuse und dem zweiten Gehäuse ausgerichtet ist, und die Metallschicht in leitendem Kontakt mit einem der ersten und der zweiten Einsätze ist.
Gehäuseanordnung nach Anspruch 17, die des Weiteren einen leitenden Winkel umfasst, der direkt an der Abdeckung befestigt ist, um das erste Gehäuse und das zweite Gehäuse zu tragen und elektrisch zu erden.