DE102018003773A1

DE102018003773A1 - Elektroniksystem für einen Kraftwagen

Info

Publication number: DE102018003773A1
Application number: DE102018003773.9A
Authority: DE
Inventors: Karina Kohler
Original assignee: Daimler AG
Current assignee: Mercedes Benz Group AG
Priority date: 2018-05-09
Filing date: 2018-05-09
Publication date: 2019-01-24

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Elektroniksystem (10) für einen Kraftwagen (100), welches wenigstens eine Ladeeinheit (20) zum induktiven Laden eines Energiespeichers (30), insbesondere einer Traktionsbatterie, des Kraftwagens (100) und zumindest eine von der Ladeeinheit (20) beabstandete Elektronikkomponente (40) umfasst, welche zumindest ein Elektronikbauteil (42) und ein das zumindest eine Elektronikbauteil (42) wenigstens bereichsweise umgebendes Komponentengehäuse (50) aufweist. Zumindest ein Gehäusebereich (52) des Komponentengehäuses (50) ist aus einem Grundwerkstoff (54) gebildet, welchem Schirmungselemente (56), zum Schutz des zumindest einen Elektronikbauteils (42) vor einem mittels der Ladeeinheit (20) emittierbaren Magnetfeld beigemischt sind.

Description

Die Erfindung betrifft ein Elektroniksystem für einen Kraftwagen, welches wenigstens eine Ladeeinheit zum induktiven Laden eines Energiespeichers, insbesondere einer Traktionsbatterie, des Kraftwagens und zumindest eine von der Ladeeinheit beabstandete Elektronikkomponente umfasst, welche zumindest ein Elektronikbauteil und ein das zumindest eine Elektronikbauteil wenigstens bereichsweise umgebendes Komponentengehäuse aufweist.
Moderne Kraftwagen weisen eine zunehmende Anzahl an elektronischen bzw. elektrischen Komponenten auf, sodass eine sogenannte elektromagnetische Verträglichkeit (EMV) dieser Komponenten immer mehr an Bedeutung gewinnt.
So ist es beispielsweise bekannt, großflächige Aluminium-Abschirmbleche um induktive Ladeeinheiten anzuordnen, um etwaige, weitere elektronische Komponenten vor einem, durch die induktive Ladeeinheit emittierten Magnetfeld zu schützen. Die WO 2014/206661 A1 beschreibt eine derartige, induktive Ladeeinheit, welche an einander gegenüberliegenden Seiten mit einer großflächigen Schirmung versehen ist. Durch eine Anordnung der großflächigen Schirmung in einem sogenannten Hauptfeld der induktiven Ladeeinheit können hohe Verluste auftreten, womit eine entsprechende Verringerung eines Wirkungsgrades beim induktiven Laden einhergehen kann. Darüber hinaus nehmen derart großflächige Schirmungen einen erheblichen Anteil an verfügbarem Bauraum in Anspruch.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Elektroniksystem der eingangs genannten Art zu schaffen, welches besonders kompakt ausgebildet ist und welches eine wirksame Abschirmung vor einem mittels einer Ladeeinheit emittierbaren Magnetfeld bietet.
Diese Aufgabe wird durch ein Elektroniksystem mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen und nicht-trivialen Weiterbildungen der Erfindung sind in den übrigen Ansprüchen angegeben.
Die Erfindung geht von einem Elektroniksystem für einen Kraftwagen aus, welches wenigstens eine Ladeeinheit zum induktiven Laden eines Energiespeichers, insbesondere einer Traktionsbatterie, des Kraftwagens und zumindest eine von der Ladeeinheit beabstandete Elektronikkomponente umfasst. Die zumindest eine Elektronikkomponente weist zumindest ein Elektronikbauteil und ein das zumindest eine Elektronikbauteil wenigstens bereichsweise umgebendes Komponentengehäuse auf. Das Komponentengehäuse kann das Elektronikbauteil vorzugsweise vollständig umgeben, sodass das Elektronikbauteil besonders weitreichend vor etwaigen Umgebungseinflüssen beispielsweise vor einem Eindringen von Feuchtigkeit geschützt ist.
Gemäß der Erfindung ist vorgesehen, dass zumindest ein Gehäusebereich des Komponentengehäuses aus einem Grundwerkstoff gebildet ist, welchem Schirmungselemente, zur Abschirmung des zumindest einen Elektronikbauteils vor einem mittels der Ladeeinheit emittierbaren Magnetfeld, beigemischt sind. Dies ermöglicht in vorteilhafterweise eine besonders kompakte Ausgestaltung des Elektroniksystems zumal auf - aus dem Stand der Technik bekannte - großflächige Schirmungen, beispielsweise in Form von Aluminium-Abschirmblechen, verzichtet oder diese kleiner ausgebildet werden kann und stattdessen die lokale, bedarfsgerechte Abschirmung des Elektronikbauteils anhand des Gehäusebereichs erfolgen kann. Hierbei liegt die Erkenntnis zugrunde, dass das Magnetfeld im Bereich der, von der Ladeeinheit beabstandeten Elektronikkomponente, eine geringere Intensität aufweist, als in unmittelbarer Nähe zur Ladeeinheit. Dementsprechend reicht ein geringerer Abschirmungsaufwand zur wirksamen Abschirmung des Elektronikbauteils vor dem Magnetfeld aus. Darüber hinaus bietet das Elektroniksystem die Möglichkeit einer besonders flexiblen Anpassung des Gehäusebereichs an eine Empfindlichkeit des Elektronikbauteils gegenüber dem Magnetfeld. Ist das Elektronikbauteil beispielsweise weitgehend unempfindlich gegenüber dem Magnetfeld, so kann dementsprechend eine Anzahl der Schirmungselemente, welche dem Gehäusebereich beigemischt sind, verringert werden, wodurch das Komponentengehäuse insgesamt mit geringerem Gewicht ausgebildet werden kann. Bei dem Elektroniksystem kann eine gezielte Abschirmung des Elektronikbauteils oder einer Mehrzahl an Elektronikbauteilen anhand des Gehäusebereichs erfolgen. Aufgrund der Beabstandung der Elektronikkomponenten von der Ladeeinheit, weist die Elektronikkomponente eine Entfernung zu einem Hauptfeld, welches beim Betrieb der Ladeeinheit erzeugt wird und damit auch eine gewisse Entfernung zu einem kleineren Feld, welches Wirbelströme induziert, auf. Entsprechend sind etwaige Verluste durch induzierte Wirbelströme in dem Gehäusebereich geringer, als dies bei aus dem Stand der Technik bekannten, großflächigen Schirmungen der Fall ist. Über den zumindest einen Gehäusebereich kann die Abschirmung nur an solchen Stellen der Elektronikkomponente erfolgen, an denen sie auch tatsächlich benötigt wird. Dies bewirkt einerseits eine Verbesserung des Wirkungsgrades und gleichzeitig eine Senkung des Bauraumbedarfs. Darüber hinaus kann durch das Beimischen der Schirmungselemente, wodurch die Schirmungselemente sozusagen in den Gehäusebereich integriert bzw. eingebettet sind, eine erhöhte Funktionalität des Gehäusebereichs erreicht und ein vereinfachter Zusammenbau der Elektronikkomponente erfolgen, zumal durch die Schirmungselemente ein Einsatz weiterer Schirmungssysteme zur Abschirmung des Elektronikbauteils überflüssig sind. Dadurch kann ein Gewichtsvorteil im Vergleich zu aus dem Stand der Technik bekannten Elektronikkomponenten erzielt werden.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels sowie anhand der Zeichnung(en). Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in der einzigen Figur alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.
Dabei zeigt die einzige Fig. eine schematische Darstellung eines Kraftwagens, welcher ein Elektroniksystem umfasst.
Die einzige Fig. zeigt eine schematische Darstellung eines Kraftwagens 100, in welchem ein Elektroniksystem 10 integriert ist. Das Elektroniksystem 10 umfasst eine Ladeeinheit 20, welche vorliegend eine sogenannte Sekundärspule zum induktiven Laden eines, vorliegend als Traktionsbatterie ausgebildeten, Energiespeichers 30 des Kraftwagens 100 umfasst. Der Energiespeicher 30 ist vorliegend ebenso wie die Ladeeinheit 20 an einem Fahrzeugunterboden des Kraftwagens 100 angeordnet, wie der Fig. zu entnehmen ist.
Das Elektroniksystem 10 umfasst eine Elektronikkomponente 40, welche vorliegend als elektronische Lenkung ausgestaltet ist. Die Elektronikkomponente 40 weist ein Elektronikbauteil 42 auf, welches beispielsweise als elektronische Stelleinheit zur Einstellung von jeweiligen Lenkwinkeln an entsprechenden Rädern einer Achse des Kraftwagens 100 ausgestaltet sein kann. Darüber hinaus weist die Elektronikkomponente 40 ein das Elektronikbauteil 42 umgebendes Komponentengehäuse 50 auf, welches das Elektronikbauteil 42 vor etwaigen Umgebungseinflüssen schützt.
Die Ladeeinheit 20 ist vorliegend abschirmungsfrei ausgestaltet, sodass die Ladeeinheit 20 mit besonders hohem Wirkungsgrad beim induktiven Laden des Energiespeichers 30 betrieben werden kann und besonders wenig Bauraum am Kraftwagen 100 beansprucht, zumal auf, aus dem Stand der Technik bekannte, großflächige Schirmungen, wie beispielsweise Aluminium-Abschirmbleche, verzichtet werden kann. Unter dem Ausdruck „abschirmungsfrei“ ist zu verstehen, dass die Ladeeinheit 20 keine Schirmung aufweist, bzw. keine derartige Schirmung am Kraftwagen 100 angeordnet ist, um das Magnetfeld direkt an, also in unmittelbarer Nähe zu der Ladeeinheit 20 abzuschirmen.
Um das Elektronikbauteil 42 vor einem mittels der Ladeeinheit 20 beim induktiven Laden emittierbaren Magnetfeld ausreichend abzuschirmen, ist einem Grundwerkstoff 54 eines zwischen dem Elektronikbauteil 42 und der Ladeeinheit 20 angeordneten Gehäusebereichs 52 des Komponentengehäuses 50 eine Mehrzahl an Schirmungselementen 56 beigemischt.
Der Grundwerkstoff 54 ist vorliegend aus einem Kunststoff oder einer Kunststoffmischung und die Schirmungselemente 56 zumindest teilweise aus Aluminium gebildet. Dadurch kann durch den Gehäusebereich 52 einerseits eine wirksame Abschirmung des Elektronikbauteils 42 vor dem Magnetfeld erzielt werden und andererseits weist der Gehäusebereich 52 ein besonders geringes Gewicht auf.
Die Schirmungselemente 56 sind vorliegend teilweise als Partikel 58 und teilweise als Fasern 60 ausgebildet, welche in den Grundwerkstoff 54 eingebettet sind. Es ist auch möglich, dass entweder Partikel 58 oder Fasern eingesetzt werden. Durch die Partikel 58 und die Fasern 60 kann eine besonders wirksame Abschirmung des Elektronikbauteils 42 vor dem Magnetfeld erzielt werden. Gleichzeitig ist zumindest der Gehäusebereich 52 besonders aufwandsarm herstellbar, zumal die Partikel 58 und die Fasern 60 zufällig in dem Grundwerkstoff 54 und damit dem Gehäusebereich 52 verteilt sind. Bei der Herstellung des Gehäusebereichs 52 muss also dementsprechend nicht auf eine spezielle Ausrichtung der Partikel 58 bzw. der Fasern 60 geachtet werden.
Das Komponentengehäuse 50 weist außerdem einen, von dem Gehäusebereich 52 verschiedenen und das Elektronikbauteil 42 bereichsweise umgebenden, schirmungsfreien Zusatzgehäusebereich 62 auf. Unter „schirmungsfrei“ ist dabei zu verstehen, dass der Zusatzgehäusebereich 62 ohne Schirmungselemente ausgestaltet ist bzw. keine Schirmungsfunktion übernimmt. Somit kann der Zusatzgehäusebereich 62 besonders kostengünstig, aufwandsarm und leicht hergestellt werden. Wie in der Fig. erkennbar ist, kann der Zusatzgehäusebereich 62 bevorzugt gegenüberliegend zu dem Gehäusebereich 52 angeordnet sein, sodass dementsprechend der Gehäusebereich 52 zwischen dem Zusatzgehäusebereich 62 und der Ladeeinheit 20 angeordnet sein kann.
Das Komponentengehäuse 50, welches das durch das Magnetfeld beeinflusste bzw. gestörte Elektronikbauteil 42 umgibt, kann insgesamt aus Kunststoff gebildet sein, indem - ähnlich wie Glasfasern in GFK-Bauteilen (glasfaserverstärkte Kunststoff-Bauteile) kurze, zufällig verteilte Aluminiumfasern (Faser 60) und zusätzlich oder alternativ Aluminiumpartikel (Partikel 58) beigemischt sind. Der Grundwerkstoff 54 besitzt so die Gewichts- und Fertigungsvorteile von Kunststoff, trägt aber gleichzeitig zur Schirmung des Elektronikbauteils 42 bei.
Bezugszeichenliste

10: Elektroniksystem
20: Ladeeinheit
30: Energiespeicher
40: Elektronikkomponente
42: Elektronikbauteil
50: Komponentengehäuse
52: Gehäusebereich
54: Grundwerkstoff
56: Schirmungselement
58: Partikel
60: Faser
62: Zusatzgehäusebereich
100: Kraftwagen

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

WO 2014/206661 A1 [0003]

Claims

Elektroniksystem (10) für einen Kraftwagen (100), welches wenigstens eine Ladeeinheit (20) zum induktiven Laden eines Energiespeichers (30), insbesondere einer Traktionsbatterie, des Kraftwagens (100) und zumindest eine von der Ladeeinheit (20) beabstandete Elektronikkomponente (40) umfasst, welche zumindest ein Elektronikbauteil (42) und ein das zumindest eine Elektronikbauteil (42) wenigstens bereichsweise umgebendes Komponentengehäuse (50) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Gehäusebereich (52) des Komponentengehäuses (50) aus einem Grundwerkstoff (54) gebildet ist, welchem Schirmungselemente (56), zur Abschirmung des zumindest einen Elektronikbauteils (42) vor einem mittels der Ladeeinheit (20) emittierbaren Magnetfeld beigemischt sind.
Elektroniksystem (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Grundwerkstoff (54) aus zumindest einem Kunststoff und die Schirmungselemente (56) zumindest teilweise aus Aluminium gebildet sind.
Elektroniksystem (10) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Schirmungselemente (56) wenigstens teilweise als Partikel (58) und/oder wenigstens teilweise als Fasern (60) ausgebildet sind.
Elektroniksystem (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine Ladeeinheit (20) abschirmungsfrei ausgestaltet ist.
Elektroniksystem (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der zumindest eine Gehäusebereich (52) zwischen dem zumindest einen Elektronikbauteil (42) und der wenigstens einen Ladeeinheit (20) angeordnet ist und das Komponentengehäuse (50) wenigstens einen, von dem zumindest einen Gehäusebereich (52) verschiedenen und das zumindest eine Elektronikbauteil (42) wenigstens bereichsweise umgebenden, schirmungsfreien Zusatzgehäusebereich (62) aufweist.