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Die Erfindung betrifft eine Stromverteilerbox für ein Kraftfahrzeugbordnetz mit den Merkmalen des Anspruchs 1.
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Eine Stromverteilerbox, auch Vorsicherungsdose, Sicherungs- oder Relaisbox genannt, wird im Kraftfahrzeugbereich zur Leistungsverteilung eingesetzt. Sie ist dabei Teil des sogenannten Kraftfahrzeugbordnetzes oder kurz des Bordnetzes und ist häufig im Motorraum angeordnet. Hier ist die Stromverteilerbox verstärkt den Witterungseinflüssen ausgesetzt, weswegen eine entsprechende Stromverteilerbox typischerweise ein gut abgedichtetes Schutzgehäuse aufweist, in welchem die elektrischen Bausteine der Stromverteilerbox vor Verschmutzung und Spritzwasser geschützt sind.
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Typischerweise ist eine derartige Stromverteilerbox unmittelbar nach einer Kraftfahrzeugbatterie angeordnet und dient zur Verteilung der elektrischen Energie auf unterschiedliche Last- oder Teilkreise des Bordnetzes. Hierzu ist die Stromverteilerbox typischerweise mit einer zur Batterie oder einem sonstigen elektrischen Generator führenden Einspeise- oder Versorgungsleitung verbunden. Über eine Stromverteilerschiene wird der Einspeisestrom auf verschiedene Lastkreise verteilt. In der Stromverteilerbox sind dabei üblicherweise Sicherungselemente sowie häufig auch Schaltelemente angeordnet, welche insbesondere als Relais ausgebildet sind. Daneben können in der Stromverteilerbox auch weitere intelligente Bauteile integriert sein. Bei der Verwendung von Relais sind zu deren Ansteuerung weiterhin Steuersignale erforderlich. Über ein einzelnes Relais können dabei mehrere Lastkreise, also Teilkreise des Bordnetzes gleichzeitig geschaltet werden.
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Innerhalb der Stromverteilerbox sind daher üblicherweise eine Vielzahl von auch unterschiedlich ausgebildeten elektrischen Einheiten angeordnet. Typischerweise sind diese auf einem Träger, beispielsweise mittels Steckfüßen aufgesteckt.
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Aus der
DE 10 2008 023 789 A1 ist außerdem eine Leistungssteuereinrichtung einer Hybrideinheit für ein Kraftfahrzeug bekannt. Die Leistungssteuereinrichtung ist hierbei zwecks Datenübertragung signaltechnisch mit einem Betriebssteuergerät verbunden.
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Ausgehend hiervon liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine vorteilhaft ausgebildete Stromverteilerbox anzugeben.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch eine Stromverteilerbox mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Bevorzugte Weiterbildungen sind in den rückbezogenen Ansprüchen enthalten.
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Eine entsprechende Stromverteilerbox ist dabei für ein Kraftfahrzeugbordnetz ausgelegt und umfasst ein Schutzgehäuse, in welchem mehrere elektrische Einheiten angeordnet sind, die an eine in das Schutzgehäuse eingeführte Versorgungsleitung und weiterhin an eine Signalleitung angeschlossen sind. Dabei sind innerhalb und außerhalb des Schutzgehäuses Sende- und Empfangseinheiten positioniert, mit deren Hilfe Signale des Kraftfahrzeugbordnetzes oder kurz des Bordnetzes kontaktlos in das Schutzgehäuse übertragen werden.
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Das heißt also, dass für die Signalübermittlung in das Schutzgehäuse der Stromverteilerbox eine Funkübertragungsstrecke genutzt wird, die eine entsprechende durch das Schutzgehäuse geführte Leiterstrecke ersetzt, sodass für die Informationsübermittlung keine Durchführung durch das Schutzgehäuse benötigt wird. Dementsprechend sind dann auch keinerlei Dichtmaßnahmen notwendig, die im Bereich einer entsprechenden Durchführung durch das Schutzgehäuse die Dichtigkeit in diesem Bereich sicherstellen.
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Diese Ausgestaltung beruht grundsätzlich auf der Überlegung, dass derartige Stromverteilerboxen aufgrund ihrer häufig exponierten Lage im Motorraum, zumindest in einem Nassraum, nach außen gegen ein Eindringen von Feuchtigkeit zuverlässig abgedichtet sein müssen. Weiterhin geht diese Maßnahme von der Überlegung aus, dass die dichte Durchführung von sehr feingliedrigen Signalleitungen, die häufig sehr biegeflexibel sind, häufig mit Schwierigkeiten verbunden sind.
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Die Versorgungsleitungen, mit deren Hilfe elektrische Leistung in das Schutzgehäuse oder aus dem Schutzgehäuse geführt wird, sind anders als die Signalleitung bevorzugt durch das Schutzgehäuse abgedichtet hindurchgeführt. Da diese Versorgungsleitungen typischerweise größere Durchmesser aufweisen, ist bei diesen eine zuverlässige Abdichtung im Bereich der Durchführungen gewährleistet. Die Realisierung einer Funkübertragungsstrecke anstelle einer Leiterdurchführung durch das Schutzgehäuse ist also insbesondere dann vorteilhaft, wenn einfache und insbesondere filigrane Signalleitungen genutzt werden, um Signale aus einer Signalleitung des Kraftfahrzeugbordnetzes außerhalb der Stromverteilerbox in die Stromverteilerbox zu übertragen.
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Unter Versorgungsleitungen werden vorliegend insbesondere Leistungsleitungen verstanden, welche zur Übertragung von Strömen im Bereich von typischerweise mehreren Ampere ausgebildet sind. Unter Versorgungsleitungen sind sowohl eine von einer Stromquelle, wie beispielsweise der Autobatterie stammende Einspeiseleitung, als auch von der Verteilerbox abgehende Stromleitungen zur Versorgung der einzelnen Lastkreise innerhalb des Bordnetzes zu verstehen.
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Zweckdienlicherweise sind weiter die elektrischen Einheiten als Relais und insbesondere als Halbleiterrelais ausgebildet. Über die entsprechenden Relais lassen sich dann beispielsweise verschiedene elektrische Verbraucher über das Kraftfahrzeugbordnetz mit einer Energiequelle, also typischerweise einer Kraftfahrzeugbatterie, verbinden und somit mit elektrischer Energie versorgen. Im einfachsten Fall dient die Stromverteilerbox als einfaches Schaltwerk, mit dessen Hilfe die verschiedene Last- oder Stromkreise im Bordnetz geschlossen und geöffnet werden. Alternativ lässt sich die Stromverteilerbox jedoch auch für eine komplexere Regelung auslegen, mit deren Hilfe die elektrische Leistung, die den einzelnen elektrischen Verbrauchern zur Verfügung gestellt wird, geregelt und gesteuert wird.
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Bevorzugt ist dabei zudem im Schutzgehäuse eine Signalverarbeitungseinheit angeordnet, mit deren Hilfe die Signale aufbereitet werden. Dabei werden mittels der Signalverarbeitungseinheit eingehende Signale beispielsweise gefiltert und / oder verstärkt.
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In vorteilhafter Weiterbildung ist die Signalverarbeitungseinheit hierbei derart ausgestaltet, dass diese die in das Schutzgehäuse übertragenen Signale aufbereitet und die einzelnen Relais in Abhängigkeit dieser Signale ansteuert.
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Bei den besagten Signalen handelt es sich typischerweise um Steuersignale und / oder Sensorsignale, die über einen Daten-Bus, insbesondere einen LIN-Bus des Kraftfahrzeugbordnetzes übertragen werden und häufig parallel an verschiedenen Knoten abgegriffen werden. Dementsprechend werden die Signale bevorzugt aus einem Daten-Bus des Kraftfahrzeugbordnetzes mittels der Sende- und Empfangseinheiten in das Schutzgehäuse übertragen. Nachfolgend werden die so übermittelten Signale weiter bevorzugt in der Signalverarbeitungseinheit aufbereitet und beispielsweise zur Ansteuerung der Relais und / oder zur Leistungsregelung und somit schließlich für die Leistungsverteilung genutzt. In diesem Fall fungiert die Stromverteilerbox dann als Daten-Bus-Knoten und insbesondere als LIN-Bus-Knoten.
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Die Sende- und Empfangseinheiten sind weiter bevorzugt für eine bidirektionale Übertragung von Signalen ausgebildet, sodass Signale auch aus der Stromverteilerbox, also aus dem Schutzgehäuse, in das übrige Kraftfahrzeugbordnetz, insbesondere einen Daten-Bus des Kraftfahrzeugbordnetzes, übertragen werden können. Auf diese Weise lassen sich beispielsweise Temperaturwerte eines Temperatursensors in der Stromverteilerbox an eine zentrale Steuereinheit im Kraftfahrzeugbordnetz übermitteln.
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Insbesondere wenn das Schutzgehäuse eine relativ starke oder dicke Wandung aufweist, ist es vorteilhaft die Signale für die kontaktlose Übertragung aufzubereiten, um so eine störungsfreie Übertragung ohne relevanten Informationsverlust zu gewährleisten. In diesem Fall weist dann jede Sende- und Empfangseinheit bevorzugt eine Platine mit einer Elektronikbaugruppe auf, welche zu einer entsprechenden Aufbereitung der Signale für die kontaktlose Übertragung ausgebildet ist. Die entsprechenden Sende- und Empfangseinheiten sind dabei bevorzugt als sogenannte „embedded-system“-Baugruppen ausgeführt, die dann innerhalb und außerhalb an das Schutzgehäuse angeschraubt oder angeklebt werden.
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Zur Realisierung der Funkübertragungsstrecke werden bevorzugt einfache Leiterstrukturen genutzt, mit deren Hilfe die Signale durch kapazitive und / oder induktive Koppelung kontaktlos übertragen werden.
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Dabei werden entsprechende als Antennen wirksame Strukturen unmittelbar auf das Schutzgehäuse aufgebracht. Gemäß einer ersten Variante erfolgt dies bevorzugt mittels Drucktechnik, bei der also Leiterbahnen auf das Gehäuse aufgedruckt werden. Alternativ werden die metallischen Leiterbahnen aufgespritzt, beispielsweise durch Plasmaspritzen aufgetragen.
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Alternativ werden bevorzugt sogenannte Klebeelektroden auf das Schutzgehäuse aufgeklebt, die beispielsweise als Folienantennen ausgebildet sind. Hierdurch ist in einfacher Weise die Ausbildung der notwendigen drahtlosen Übertragungsstrukturen erreicht.
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Einer weiteren Ausgestaltungsvariante entsprechend werden zur kontaktlosen Übertragung Induktionsspulen innerhalb und außerhalb des Schutzgehäuses positioniert.
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Die innerhalb der Stromverteilerbox angeordneten elektronischen Einheiten, insbesondere solche für die Signalaufbereitung sind üblicherweise besonders empfindlich gegenüber Feuchtigkeit. Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltungsvariante liegen daher einzelne elektronische Baugruppen, insbesondere die Signalverarbeitungseinheit, innerhalb der Stromverteilerbox als vergoßene elektronische Baugruppen vor. Auf diese Weise lassen sich besonders empfindliche Baugruppen, insbesondere mit besonders geringer Toleranz gegenüber Feuchtigkeit, zusätzlich schützen, um auf diese Weise eine hohe Lebenserwartung und einen sicheren Betrieb der Stromverteilerbox zu gewährleisten.
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Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend anhand einer schematischen Zeichnung näher erläutert. Darin zeigen:
- 1 in einer Blockschaltbilddarstellung eine Stromverteilerbox.
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Eine nachfolgend exemplarisch beschriebene Stromverteilerbox 2 ist Teil eines Kraftfahrzeugbordnetzes und hierbei an diverse Versorgungsleitungen 4 angeschlossen sowie an eine Signalleitung, hier einen LIN-Bus 6, angekoppelt. Bei den Versorgungsleitungen 4 handelt es sich um eine Einspeiseleitung 4A sowie abgehende Lastleitungen 4B zur Versorgung von Lastkreisen.
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Die Stromverteilerbox 2 weist weiter ein Schutzgehäuse 8 auf, in welchem drei Relais 10 untergebracht sind. Die Relais 10 dienen dabei zur Leistungsverteilung im Betrieb des Kraftfahrzeuges mit dem entsprechenden Kraftfahrzeugbordnetz. Dementsprechend ist jedes der drei Relais 10 an eine Stromschiene 12 angeschlossen, an die die Einspeiseleitung 4A angeschlossen ist. Jedes der drei Relais 10 dient als ansteuerbarer Schalter für einen Last- oder Stromkreis im Kraftfahrzeugbordnetz. Hierbei ist jedem dieser Stromkreise zusätzlich eine Schmelzsicherung 14 zugeordnet, die den entsprechenden Stromkreis schützt und bei Überstrom auslöst, also den Stromkreis unterbricht.
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Angesteuert werden die Relais 10 durch eine Signalverarbeitungseinheit 16, die über entsprechende Steuerleitungen 17 mit den einzelnen Relais 10 signaltechnisch verbunden ist. Die Signalverarbeitungseinheit 16 ist hierbei ein empfindlicher Elektronikbaustein, der im Prinzip keinerlei Feuchtigkeit verträgt, weswegen die Signalverarbeitungseinheit 16 bevorzugt als vergossener Elektronikbaustein mit einer Schutzummantelung 18 vorliegt. Die Ansteuerung der Relais 10 durch die Signalverarbeitungseinheit 16 erfolgt auf der Basis von Steuersignalen, die über den LIN-Bus 6 übermittelt und in der Signalverarbeitungseinheit aufbereitet werden.
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Hierzu werden die entsprechenden Steuersignale am LIN-Bus 6 abgegriffen und der Signalverarbeitungseinheit 16 zugeführt. Die Übertragung der entsprechenden Steuersignale in das Schutzgehäuse 8 erfolgt dabei kontaktlos und dementsprechend ist bei der Stromverteilerbox 2 keinerlei Signalleitung durch das Schutzgehäuse 8 geführt, so dass hier auf entsprechende Abdichtmaßnahmen verzichtet werden kann. Die deutlich stärkeren Versorgungsleitungen 4 hingegen sind durch das Schutzgehäuse 8 durch hier nicht näher dargestellte Dichtelemente geführt. Aufgrund der deutlich größeren Durchmesser der Versorgungsleitungen 4 im Vergleich zu Signalleitungen ist bei diesen eine zuverlässige Abdichtung gewährleistet.
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Für die kontaktlose Signalübertragung ist sowohl innerhalb als auch außerhalb des Schutzgehäuses 8 jeweils eine Sende- und Empfangseinheit 20 an einer Wandung des Schutzgehäuses 8 angeklebt, mit deren Hilfe eine Funkübertragungsstrecke realisiert wird und Signale, insbesondere Steuersignale, für die Relais 10 bidirektional übertragen werden können. Die Sende- und Empfangseinheiten 20 sind dabei nach Art eines „embedded system“ ausgestaltet und die Elektronikkomponenten einer jeden Sende- und Empfangseinheit 20 sind auf einer Platine 22 untergebracht, welche bevorzugt wiederum vergossen ist.
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Die Elektronik der Sende- und Empfangseinheiten 20 dient dabei zur Aufbereitung der Signale aus dem LIN-Bus 6 für die Funkübermittelung sowie zur Nachbereitung der übermittelten Signale, welche schließlich nachfolgend in die Signalverarbeitungseinheit 16 eingespeist werden. Die in die Signalverarbeitungseinheit 16 eingespeisten Signale entsprechen dann wieder den Signalen, wie sie über den LIN-Bus 6 übermittelt werden.
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Die Funkübertragung selbst erfolgt schließlich bevorzugt mit Hilfe sogenannter Folienantennen 24, welche innerhalb und außerhalb des Schutzgehäuses 8 an eine Wandung des Schutzgehäuses 8 angeklebt sind. Diese sind mit der Elektronik der Sende- und Empfangseinheiten 20 elektrisch leitend verbunden, jedoch nicht mit auf der Platine 22 angeordnet.
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Die Erfindung ist nicht auf das vorstehend beschriebene Ausführungsbeispiel beschränkt. Vielmehr können auch andere Varianten der Erfindung von dem Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne den Gegenstand der Erfindung zu verlassen. Insbesondere sind ferner alle im Zusammenhang mit dem Ausführungsbeispiel beschriebenen Einzelmerkmale auch auf andere Weise miteinander kombinierbar, ohne den Gegenstand der Erfindung zu verlassen.
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Bezugszeichenliste
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- 2
- Stromverteilerbox
- 4
- Versorgungsleitung
- 4A
- Einspeiseleitung
- 4B
- Lastleitung
- 6
- LIN-Bus
- 8
- Schutzgehäuse
- 10
- Relais
- 12
- Stromschiene
- 14
- Schmelzsicherung
- 16
- Signalverarbeitungseinheit
- 17
- Steuerleitung
- 18
- Schutzummantelung
- 20
- Sende- und Empfangseinheit
- 22
- Platine
- 24
- Folienantenne
