DE102019219478A1

DE102019219478A1 - Modular erweiterbares elektronisches steuergerät

Info

Publication number: DE102019219478A1
Application number: DE102019219478.8A
Authority: DE
Inventors: Florian von Reitzenstein; Christoph Kopp; Harsha Walvekar
Original assignee: Continental Automotive GmbH
Current assignee: Continental Automotive Technologies GmbH
Priority date: 2019-12-12
Filing date: 2019-12-12
Publication date: 2021-06-17
Also published as: CN114788428A; JP2023503689A; US20230051651A1; DE112020006086A5; JP7397197B2; WO2021115540A1; US11751343B2

Abstract

Es ist ein modular erweiterbares elektronisches Steuergerät (10) offenbart, das folgendes aufweist: eine Elektronikplatine (12), bei der auf mindestens einer Seite im Bereich der Seitenränder eine einen ersten, inneren Bereich (14) der Seite umschließende und von einem äußeren Bereich (16) der Seite trennende Leiterbahn (18, 18') angeordnet ist, wobei im äußeren Bereich (16) mindestens ein Modulverbindungsanschluss (20) zum elektrischen Verbinden der Elektronikplatine (12) mit zumindest einem Elektronikmodul (22, 22') angeordnet ist, ein zwei Hälften (24, 26) aufweisendes Gehäuse zur Aufnahme der Elektronikplatine (12), wobei mindestens eine Gehäusehälfte (24, 26) eine umlaufende zumindest teilweise elektrisch leitfähige Abschirmwand (28, 30) aufweist, die im montierten Zustand des Gehäuses zumindest teilweise auf der mindestens auf einer Seite der Elektronikplatine (12) angeordneten Leiterbahn (18, 18') aufsitzt und einen elektrischen Kontakt zwischen der Leiterbahn (18, 18') und der zumindest teilweise elektrisch leitfähigen Abschirmwand (28, 30) der jeweiligen Gehäusehälfte (24, 26) bewirkt, wobei mindestens eine Gehäusehälfte (26) mindestens eine von außerhalb des Gehäuses im montierten Zustand zugängliche Aufnahme (32, 32') für das zumindest eine Elektronikmodul (22, 22') aufweist, wobei die mindestens eine Aufnahme (32, 32') so angeordnet ist, dass das zumindest eine, in der Aufnahme platzierte Elektronikmodul (22, 22') elektrisch mit dem mindestens einen, im äußeren Bereich (16) der Elektronikplatine (12) angeordneten Modulverbindungsanschluss (20) elektrisch verbunden werden kann, und wobei die Elektronikplatine (12) elektrische Verbindungen zwischen dem mindestens einen Modulverbindungsanschluss (20) und einer oder mehreren, auf dem inneren Bereich (14) angeordneten elektronischen Baugruppen aufweist.

Description

Die vorliegende Offenbarung betrifft ein modular erweiterbares elektronisches Steuergerät, insbesondere für den Einsatz in Kraftfahrzeugen.
Elektronische Steuergeräte (engl. Electronic Control Unit: ECU) werden vor allem in der Automobiltechnik für verschiedene Regel- und Steueraufgaben eingesetzt und weisen typischerweise eine oder mehrere Elektronikplatinen auf, die in einem Gehäuse zum Schutz der Elektronik untergebracht sind. In Kraftfahrzeugen eingesetzte Steuergeräte müssen je nach Montageort für unterschiedliche Umwelteinflüsse ausgelegt sein. Beispielsweise muss ein in der Nähe einer Hitzequelle wie einem Verbrennungsmotor angeordnetes Steuergerät für große Temperaturbereiche ausgelegt sein, um die empfindliche Elektronik vor Schäden aufgrund zu hoher Außentemperaturen zu schützen. Ein an einem Montageort mit großem Feuchtigkeitseinfluss angeordnetes Steuergerät muss vor dem Eindringen von Feuchtigkeit in die Elektronik entsprechend abgedichtet sein. Auch ein Schutz insbesondere gegen Staub und andere Verschmutzungen ist für ein Steuergerät wichtig, um beispielsweise Kurzschlüsse und einen Brand zu verhindern. Zudem müssen aufgrund der zunehmenden Elektronikdichte in Kraftfahrzeugen Steuergeräte auch für eine entsprechende elektromagnetische Verträglichkeit (EMV) ausgelegt sein. Um diesen unterschiedlichen Anforderungen an Steuergeräte im Automobilumfeld gerecht zu werden, sind die Gehäuse der Steuergeräte in der Regel an die unterzubringende Elektronik und den Montagort speziell angepasst.
Zur Erweiterung eines elektronischen Steuergeräts um zusätzliche Systeme können diese Systeme als zusätzliche Module mittels sogenannter Board-to-Board- (Leiterplatte-zu-Leiterplatte-) Steckverbinder im gleichen Gehäuse wie das Hauptelektronikteil bzw. Hauptmodul integriert werden. Board-to-Board-Steckverbinder sind spezielle, auf Leiterplatten montierte Steckverbinder, die zum elektrischen Verbinden von zwei oder mehr Leiterplatten dienen.
Diese Art der Systemintegration auf Modulebene kann jedoch folgende Probleme mit sich bringen: eine Störungsfreiheit kann aus EMV- und thermischen Gründen häufig nicht gewährleistet werden, da ein hinzugefügtes Modul das Verhalten des Hauptmoduls im Vergleich zum normalen Betrieb des Hauptmoduls ohne integriertes System auf dem Modul beeinflussen kann. Das Hinzufügen eines Systems auf einem Modul eines Steuergeräts nach der Produktion des Steuergeräts ist problematisch, da beispielsweise die Garantie des Steuergeräts vom Hersteller in der Regel nicht aufrechterhalten werden kann. Die Flexibilität beim Hinzufügen von Modulen zu einem bestehenden Steuergerät ist begrenzt.
Nachfolgend wird nun ein modular erweiterbares elektronisches Steuergerät, insbesondere für den Einsatz in Kraftfahrzeugen, beschrieben.
Gemäß einem ersten Aspekt wird ein modular erweiterbares elektronisches Steuergerät offenbart, das folgendes aufweist: eine Elektronikplatine, bei der auf mindestens einer Seite im Bereich der Seitenränder eine Leiterbahn angeordnet ist, die einen ersten, inneren Bereich der Seite umschließt und von einem äußeren Bereich der Seite trennt, wobei im äußeren Bereich mindestens ein Modulverbindungsanschluss zum elektrischen Verbinden der Elektronikplatine mit zumindest einem Elektronikmodul angeordnet ist, und ein zwei Hälften aufweisendes Gehäuse zur Aufnahme der Elektronikplatine. Dabei weist mindestens eine Gehäusehälfte eine umlaufende zumindest teilweise elektrisch leitfähige Abschirmwand auf, die im montierten Zustand des Gehäuses zumindest teilweise auf der mindestens auf einer Seite der Elektronikplatine angeordneten Leiterbahn aufsitzt und einen elektrischen Kontakt zwischen der Leiterbahn und der zumindest teilweise elektrisch leitfähigen Abschirmwand der jeweiligen Gehäusehälfte bewirkt. Mindestens eine Gehäusehälfte weist mindestens eine von außerhalb des Gehäuses im montierten Zustand zugängliche Aufnahme für das zumindest eine Elektronikmodul auf.
Die mindestens eine Aufnahme ist so angeordnet, dass das zumindest eine, in der Aufnahme optional, also zusätzlich platzierte Elektronikmodul elektrisch mit dem mindestens einen, im äußeren Bereich der Elektronikplatine angeordneten Modulverbindungsanschluss elektrisch verbunden werden kann.
Die Elektronikplatine weist elektrische Verbindungen zwischen dem mindestens einen Modulverbindungsanschluss und einer oder mehreren, auf dem inneren Bereich angeordneten elektronischen Baugruppen auf.
Die Elektronikplatine kann eine mehrlagige Platine sein. Die elektrischen Verbindungen zwischen dem mindestens einen Modulverbindungsanschluss und einer oder mehreren, auf dem inneren Bereich angeordneten elektronischen Baugruppen können dann in einer oder mehreren inneren Lagen der mehrlagigen Platine ausgeführt sein.
Insbesondere kann die Elektronikplatine ausgebildet sein, Standard-Funktionen des Steuergeräts zu implementieren, und der mindestens eine Modulverbindungsanschluss kann ausgebildet sein, über ein an ihn angeschlossenes Elektronikmodul weitere Funktionen des Steuergeräts über das angeschlossene Elektronikmodul zu implementieren.
Das Steuergerät kann derart ausgebildet sein, dass ein an den mindestens einen Modulverbindungsanschluss angeschlossenes Elektronikmodul ohne Auseinandernehmen der Gehäusehälften des Gehäuses des Steuergeräts ausgetauscht werden kann.
Mindestens eine der Aufnahmen kann ausgebildet sein, ein Elektronikmodul mit einem Kühlelement aufzunehmen.
Für die Aufnahmen können Schutzabdeckungen vorgesehen sein, die zur Befestigung an einer der Gehäusehälften ausgebildet sind.
Mindestens eine der Gehäusehälften kann einen integrierten Kühlkörper zum Kühlen von mindestens einer auf der Elektronikplatine angeordneten Baugruppe aufweisen.
Im äußeren Bereich der Elektronikplatine kann mindestens ein Kabelverbindungsanschluss angeordnet sein, und die Elektronikplatine kann elektrische Verbindungen zwischen dem mindestens einen Kabelverbindungsanschluss und einer oder mehreren, auf dem inneren Bereich angeordneten elektronischen Baugruppen aufweisen, wobei mindestens eine Gehäusehälfte für jeden Kabelverbindungsanschluss eine Aufnahme aufweist.
Der mindestens eine Kabelverbindungsanschluss kann in einem Eckbereich der Elektronikplatine angeordnet sein, und insbesondere kann jeder Kabelverbindungsanschluss derart in einem Eckbereich der Elektronikplatine angeordnet sein, dass die Steckrichtung jedes Kabelverbindungsanschlusses einen Winkel von etwa 45° zu den Seitenkanten der Elektronikplatine in der Seitenebene aufweist.
Gemäß einem weiteren Aspekt wird ein Elektronikmodul offenbart, das zum Erweitern der Funktionalität eines Steuergeräts wie hierin offenbart ausgebildet ist und eine Elektronikplatine aufweist, wobei auf einer Seite der Elektronikplatine ein Verbindungsanschluss derart angeordnet ist, dass beim Platzieren der Elektronikplatine in einer Aufnahme einer Gehäusehälfte des Steuergeräts der Verbindungsanschluss elektrisch einen Modulverbindungsanschluss der Elektronikplatine des Steuergeräts kontaktiert Weitere Merkmale ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung in Verbindung mit dem in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiel.
Figurenliste
Die Zeichnung zeigt in

1 eine Explosionsdarstellung eines Ausführungsbeispiels eines modular erweiterbaren elektronischen Steuergeräts in einer perspektivischen Ansicht von schräg oben;
2 eine weitere Explosionsdarstellung des in 1 gezeigten Ausführungsbeispiels in einer perspektivischen Ansicht von schräg unten;
3 eine Explosionsdarstellung eines weiteren Ausführungsbeispiels eines modular erweiterbaren elektronischen Steuergeräts in einer Ansicht von schräg oben;
4 eine perspektivische Darstellung des weiteren Ausführungsbeispiels eines modular erweiterbaren elektronischen Steuergeräts von 3 in zusammengebauten Zustand;
5A eine Draufsicht auf die Innenseite der oberen Gehäusehälfte und auf die Oberseite der Elektronikplatine des in 1 gezeigten Steuergeräts; und
5B eine Draufsicht auf die Innenseite der unteren Gehäusehälfte und auf die Unterseite der Elektronikplatine des in 1 gezeigten Steuergeräts.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
In der folgenden Beschreibung können gleiche, funktional gleiche und funktional zusammenhängende Elemente mit den gleichen Bezugszeichen versehen sein. Absolute Werte sind im Folgenden nur beispielhaft angegeben und sind nicht einschränkend zu verstehen.
In den 1 und 2 ist perspektivisch ein Steuergerät 10 gezeigt, das modular durch zusätzliche Elektronikmodule erweiterbar ist.
Das Steuergerät 10 weist eine Elektronikplatine 12 auf, die das Hauptmodul des Steuergeräts 10 bildet und Standard-Funktionen des Steuergeräts implementiert. Die Elektronikplatine 12 kann auf beiden Seiten, also ihrer Ober- und Unterseite, eine Leiterbahn 18 aufweisen, die im Randbereich der Platine 12 angeordnet ist und die gesamte Platinen 12 umläuft, so dass durch diese insbesondere geschlossene Leiterbahn 18 ein innerer Bereich 14 und ein von diesem durch die Leiterbahn 18 getrennter äußerer Bereich 16 gebildet wird. Die Platine 12 kann insbesondere auch auf beiden Seiten, also ihrer Ober- und Unterseite, mit elektronischen Bauteilen bestückt sein.
Die Leiterbahn 18 ist als Erdungsbahn vorgesehen. In 5A und 5B ist ein Beispiel der Platine 12 gezeigt, bei dem die Leiterbahn 18 auf der Oberseite der Platine 12 im Randbereich umlaufend (5A) und eine weitere Leiterbahn 18' auf der Unterseite der Platine 12 ebenfalls im Randbereich umlaufend (5B) angeordnet ist.
Im äußeren Bereich 16 der Platine können auf ihrer Oberseite und/oder Unterseite ein oder mehrere Modulverbindungsanschlüsse 20 und 20''' ( 5A) und/oder ein oder mehrere Kabelverbindungsanschlüsse 20', 20'' angeordnet sein. Die Kabelverbindungsanschlüsse 20', 20'' können insbesondere jeweils in einem Eckbereich der Platine 12 angeordnet sein, und insbesondere derart, dass ihre Steckrichtung einen Winkel von etwa 45° zu den Seitenkanten der Platine 12 in der Seitenebene derselben aufweist , wodurch mechanisch ohne weitere Dichtungsmaßnahme das Eindringen von Wasser und Schmutz oder Staub verhindert wird („Umbrellaprinzip“). Im inneren Bereich 14 können elektronische Bauelemente und/oder Baugruppen angeordnet sein.
Die Bauelemente/Baugruppen auf dem inneren Bereich 14 können mit einem Modulverbindungsanschluss 20, 20''' elektrisch über eine oder mehrere Leitungen verbunden sein, die über eine oder mehrere innere Lagen der insbesondere mehrlagigen Platine 12 ausgeführt sind, so dass die Leiterbahnen 18 und 18' senkrecht zur Ebene der Platine 12 betrachtet die innerer Lagen der Platine 12 einschließen.
Das Gehäuse der Steuergeräts 10 weist zwei Gehäusehälften 24 und 26 auf:

5A zeigt links eine Draufsicht auf die Innenseite der oberen Gehäusehälfte 26; 5B zeigt rechts eine Draufsicht auf die Innenseite der unteren Gehäusehälfte 24. Beide Gehäusehälften 24, 26 weisen jeweils eine umlaufende zumindest teilweise elektrisch leitfähige Abschirmwand 28 bzw. 30 auf. Die Abschirmwand 28 kann einteilig mit der jeweiligen Gehäusehälfte 24, 26 ausgebildet sein, und insbesondere auf dem gleichen Material wie die Gehäusehälfte 24, 26 bestehen. Zur elektrischen Abschirmung kann die Abschirmwand 28 aus einem leitfähigen Material wie Kupfer gebildet sein oder mit einem solchen Material beschichtet sein.

Im montierten Zustand des Gehäuses, wenn beide Gehäusehälften 24 und 26 zusammengefügt sind und die Platine 12 im Gehäuse angeordnet ist, sitzt die Abschirmwand 28 der Gehäusehälften 24 und 26 zumindest teilweise auf der Leiterbahn 18 und 18' auf, so dass ein elektrischer Kontakt zwischen der Leiterbahn 18, 18' und der Abschirmwand 28 der jeweiligen Gehäusehälfte 24, 26 besteht.
Hierdurch kann der innere Bereich 14 der Platine 12 auf der Ober- und der Unterseite durch die Gehäusehälfte 24, 26 und der Abschirmwand 28 wirksam vor EMV-Einflüssen abgeschirmt werden.
Die obere Gehäusehälfte 26 weist Aufnahmen 32 und 32' für Elektronikmodule 22 bzw. 22' zur Erweiterung der Funktionalität der Hauptplatine 12 des Steuergeräts 10 auf. Die Aufnahmen 32 und 32' sind von außerhalb des Gehäuses zugänglich und derart in der Gehäusehälfte 26 vorgesehen, dass im montierten Zustand des Gehäuses die Modulverbindungsanschlüsse 20, 20''' über diese Aufnahmen 32, 32' zugänglich sind und ein Verbinder 25 eines in einer Aufnahme platzierten Elektronikmoduls 22 mit dem in der jeweiligen Aufnahme vorhandenen Modulverbindungsanschluss 20 kontaktiert werden kann.
Die Elektronikmodule 22, 22' können zur Erweiterung der Funktionalität der Platine 12 ausgebildet sein, beispielsweise kundenspezifische Software und/oder Hardware bereitstellen. Über eine durch den Verbinder 25 und den Modulverbindungsanschluss 20 elektronische Schnittstelle kann ein Datenaustausch zwischen dem Elektronikmodul 22 und der Platine 12 erfolgen, beispielsweise kann die elektronische Schnittstelle eine Bus-Verbindung zwischen der Platine 12 und dem Elektronikmodul 22 bereitstellen, und ein Prozessor auf dem Elektronikmodul 22 kann eine kundenspezifische Software ausführen, die durch zusätzliche Funktionen die Funktionalität der Platine 12 erweitern kann. Ebenso kann das Elektronikmodul 22' über eine elektronische Schnittstelle mit der Platine 12 verbunden werden. Wie in 1 erkennbar ist, kann das Elektronikmodul 22' durch ein Kühlelement wie einen Lüfter 23" gekühlt werden. Insbesondere kann der Lüfter 23" über einer Baugruppe angeordnet sein, die im Betrieb eine Abwärme erzeugt, die durch den Lüfter 23" wegbefördert werden muss.
Auch auf dem Elektronikmodul 22 kann ein Kühlelement wie ein Lüfter angeordnet sein, wenn der Bauraum hierfür vorhanden ist. Es ist auch denkbar, dass das Elektronikmodul 22' keine weitere Funktion aufweist, und nur dem Anschluss eines Kühlelements, insbesondere aktiven Lüfters dient, und es so insbesondere ermöglicht, das Steuergerät unter sehr anspruchsvollen thermischen Bedingungen einzusetzen, bei denen eine entsprechend hohe Kühlleistung erforderlich ist. Durch eine aktive Konvektion kann zudem die thermische Belastbarkeit der Baugruppe insgesamt verbessert werden.
Die Aufnahmen 32 und 32' können mit Schutzabdeckungen 33 und 33' verschlossen werden, um die Elektronikmodule 22, 22' vor äußeren Einflüssen wie zu hohen oder zu niedrigen Temperaturen, Feuchtigkeit, Schmutz, etc. zu schützen. Die Schutzabdeckungen 33, 33' können insbesondere auch aus einem leitfähigen Material hergestellt sein, um die Elektronikmodule 22, 22' vor EMV-Einflüssen abzuschirmen. Die Schutzabdeckungen 33, 33' können auch so ausgebildet sein, dass sie die Aufnahmen 32, 32' abdichten, um ein Eindringen von Feuchtigkeit zu verhindern, beispielsweise durch Gummidichtungen. In einer Schutzabdeckung kann auch mindestens eine Öffnung zum Herausbefördern von Abwärme aus der von der Schutzabdeckung verschlossenen Aufnahme vorgesehen sein, wie beispielsweise die Öffnung in der Abdeckung 33" über dem Lüfter 23" zum Herausbefördern der vom Lüfter 23" von einer Baugruppe wegbeförderten Abwärme aus der Aufnahme 32'.
Die obere Gehäusehälfte 26 kann zudem Aufnahmen 34, 34' für die Kabelverbindungsanschlüsse 20', 20" aufweisen, die so ausgebildet sein können, dass sie die Kabelverbindungsanschlüsse 20', 20" vor äußeren Einflüssen wie Feuchtigkeit, EMV und auch mechanischen Belastungen abschirmen.
Weiterhin kann die obere Gehäusehälfte 26 einen integrierten Kühlkörper 35 insbesondere in Form von Kühlrippen aufweisen, der zum Kühlen von mindestens einer auf der Oberseite und/oder der Unterseite der Platine 12 angeordneten Baugruppe dienen kann. Auf der Unterseite der Platine 12 angeordnete Baugruppen können von unten gekühlt werden und auf der Oberseite der Platine 12 eine thermische Verbindung zum Kühlkörper 35 aufweisen.
3 zeigt perspektivisch ein Steuergerät 10', das wie das in 1 und 2 gezeigte Steuergerät 10 modular durch zusätzliche Elektronikmodule erweiterbar ist und sich von diesem darin unterscheidet, dass ein anderes Elektronikmodul 22" mit elektrischen Steckanschlüssen 23 in der Aufnahme 32 platziert ist und dementsprechend anders ausgebildete Schutzabdeckungen 33'', 33''' zur Abdeckung der Aufnahmen 32, 32' verwendet werden. Die Schutzabdeckung 33'' ist hierbei so ausgebildet, dass sie den Zugang zu den elektrischen Steckanschlüssen 23 des Elektronikmoduls 22" von außerhalb des Steuergeräts 10' ermöglicht.
4 zeigt dieses Steuergerät 10' im montierten Zustand, d.h. mit zusammengesetzten Gehäusehälften 24 und 26 und montierten Schutzabdeckungen 33'' und 33''' über den Aufnahmen für die Elektronikmodule.
Gut erkennbar ist in 4 auch die Ausrichtung der in den Aufnahmen 34, 34' vorgesehenen Kabelverbindungsanschlüsse, deren Haupt-Steckachsen in einen Winkel von etwa 45° zu den Seitenkanten des Steuergerätes 10' verlaufen. Dadurch sind Kabelverbindungsanschlüsse beidseitig am Steuergerät 10, 10' um ca. 45° nach unten ausgerichtet, was von Vorteil für die Montage in einem Kraftfahrzeug sein kann.
Im montierten Zustand der Steuergeräts, wenn beide Gehäusehälften 24 und 26 zusammengesetzt sind und sich die Platine 12 zwischen den Gehäusehälften befindet, sitzen die umlaufenden und zumindest teilweise elektrisch leitfähigen Abschirmwände 28, 30 zumindest teilweise auf der Leiterbahn 18, 18' auf der entsprechenden Seite der Platine 12 auf, so dass der innere Bereich 14 der Platine 12 durch die Abschirmwände 28, 30 und die Gehäusehälften 24, 26 vor EMV-Einflüssen effizient abgeschirmt werden können. Insbesondere kann der innere Bereich 14 vom äußeren Bereich 16 elektrisch abgeschirmt werden, so dass EMV-Einflüsse von den Elektronikmodulen 22, 22', 22" und ggf. den Kabelverbindungsanschlüssen 20', 20" auf den inneren Bereich 14 vermieden oder zumindest unterdrückt werden können.
Ein Steuergerät mit einem Gehäuse wie hierin offenbart kann beispielsweise mit der Schutzart IP42 für einen Betriebstemperaturbereich von -40°C bis +85°C ausgelegt werden. Ein in das Gehäuse integrierter Kühlkörper kann beispielsweise aus AlSi9Cu3 Aluminium-Druckguss hergestellt sein. Als Abdeckmaterial können AIMg3 Bleche aus Metall verwendet werden. Das Kühlkonzept kann aktiv (mit beispielsweise einem Lüfter 23") und/oder passiv (mit beispielsweise einem in die Gehäusehälfte 26 integrierten Kühlkörper 35) implementiert sein.
Das hierin beschriebene Konzept eines modular erweiterbaren elektronischen Steuergeräts bietet insbesondere die nachfolgend aufgeführten Vorteile und Möglichkeiten:

- Es wird die Integration eines Elektronikmoduls in ein bestehendes Steuergerät ermöglicht, durch das die Funktionalität des Hauptmoduls des Steuergeräts flexibel erweitert werden kann.
- Es kann eine Störungsfreiheit aus EMV- und thermischen Gründen gewährleistet werden, da das Gehäuse die ein Hauptmodul implementierende Elektronikplatine eines Steuergeräts vor EMV- und thermischen Einflüssen abschirmen kann, so dass das Verhalten des Hauptmoduls auch durch ein zusätzliches an das Steuergerät angeschlossenes Elektronikmodul nicht durch EMV- oder thermische Einflüsse beeinträchtigt wird. Insbesondere kann dadurch die „Freedom from Interference“ nach ISO 26262 für sicherheitsrelevante Anwendungen im Fahrzeug gewährleistet werden.
- Auch nach der Produktion eines Steuergeräts können ein oder mehrere Elektronikmodule hinzugefügt werden, ohne dass das Gehäuse des Steuergeräts zum Freilegen der das Hautmodul des Steuergeräts implementierende Elektronikplatine freigelegt werden muss, was zu einem Verlust einer Herstellergarantie führen könnte.
- Es wird ein hohes Maß an Flexibilität erreicht. So kann beispielsweise, optional ein Kühlgebläse anstelle eines zusätzlichen Systems in das Steuergerät integriert werden.

Bezugszeichenliste

10: Steuergerät
12: Elektronikplatine
14: innerer Bereich
16: äußerer Bereich
18: geschlossene (Erdungs)-Leiterbahn
20; 20''': Modulverbindungsanschlüsse
20', 20'': Kabelverbindungsanschlüsse
22, 22': optionale Elektronikmodule in Aufnahmen außen an den Gehäusehälften
23: optionale elektrische Steckanschlüsse
23'': optionale Lüfter
24, 26: Gehäusehälften
25: Verbinder
28, 30: Abschirmwand
32, 32': Aufnahmen außen an den Gehäusehälften
33, 33': Schutzabdeckungen für die Aufnahmen 32 und 32'
33'', 33''': Schutzabdeckungen für die Steckanschlüsse 23
34, 34': Aufnahmen für die Kabelverbindungsanschlüsse 20', 20"
35: Kühlkörper integriert in eine Gehäusehälfte

Claims

Modular erweiterbares elektronisches Steuergerät (10) aufweisend - eine Elektronikplatine (12), bei der auf mindestens einer Seite im Bereich der Seitenränder eine Leiterbahn (18, 18') angeordnet ist, die einen ersten, inneren Bereich (14) der Seite umschließt und von einem äußeren Bereich (16) der Seite trennt, wobei im äußeren Bereich (16) mindestens ein Modulverbindungsanschluss (20) zum elektrischen Verbinden der Elektronikplatine (12) mit zumindest einem Elektronikmodul (22, 22') angeordnet ist, - ein zwei Hälften (24, 26) aufweisendes Gehäuse zur Aufnahme der Elektronikplatine (12), wobei mindestens eine Gehäusehälfte (24, 26) eine umlaufende zumindest teilweise elektrisch leitfähige Abschirmwand (28, 30) aufweist, die im montierten Zustand des Gehäuses zumindest teilweise auf der mindestens auf einer Seite der Elektronikplatine (12) angeordneten Leiterbahn (18, 18') aufsitzt und einen elektrischen Kontakt zwischen der Leiterbahn (18, 18') und der zumindest teilweise elektrisch leitfähigen Abschirmwand (28, 30) der jeweiligen Gehäusehälfte (24, 26) bewirkt, - wobei mindestens eine Gehäusehälfte (26) mindestens eine von außerhalb des Gehäuses im montierten Zustand zugängliche Aufnahme (32, 32') für das zumindest eine Elektronikmodul (22, 22') aufweist, - wobei die mindestens eine Aufnahme (32, 32') so angeordnet ist, dass das zumindest eine, in der Aufnahme platzierte Elektronik-modul (22, 22') elektrisch mit dem mindestens einen, im äußeren Bereich (16) der Elektronikplatine (12) angeordneten Modulverbindungsanschluss (20) elektrisch verbunden werden kann, und - wobei die Elektronikplatine (12) elektrische Verbindungen zwischen dem mindestens einen Modulverbindungsanschluss (20) und einer oder mehreren, auf dem inneren Bereich (14) angeordneten elektronischen Baugruppen aufweist.
Steuergerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Elektronikplatine (12) eine mehrlagige Platine ist, wobei die elektrischen Verbindungen zwischen dem mindestens einen Modulverbindungsanschluss (20) und einer oder mehreren, auf dem inneren Bereich (14) angeordneten elektronischen Baugruppen in einer oder mehreren inneren Lagen der mehrlagigen Platine ausgeführt sind.
Steuergerät nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Elektronikplatine (12) ausgebildet ist, Standard-Funktionen des Steuergeräts zu implementieren, und der mindestens eine Modulverbindungsanschluss (20) ausgebildet ist, über ein an ihn angeschlossenes Elektronikmodul (22, 22') weitere Funktionen des Steuergeräts über das angeschlossene Elektronikmodul (22, 22') zu implementieren.
Steuergerät nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass es derart ausgebildet ist, dass ein an den mindestens einen Modulverbindungsanschluss (20) angeschlossenes Elektronikmodul (22, 22') ohne Auseinandernehmen der Gehäusehälften (24, 26) des Gehäuses des Steuergeräts (10) ausgetauscht werden kann.
Steuergerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine der Aufnahmen (32, 32') ausgebildet ist, ein Elektronikmodul (22') mit einem Kühlelement (23") aufzunehmen.
Steuergerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass für die Aufnahmen (32, 32') Schutzabdeckungen (33, 33') vorgesehen sind, die zur Befestigung an einer der Gehäusehälften (34) ausgebildet sind.
Steuergerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine der Gehäusehälften (34) einen integrierten Kühlkörper (35) zum Kühlen von mindestens einer auf der Elektronikplatine (12) angeordneten Baugruppe aufweist.
Steuergerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im äußeren Bereich (16) der Elektronikplatine (12) mindestens ein Kabelverbindungsanschluss (20', 20") angeordnet ist und die Elektronikplatine (12) elektrische Verbindungen zwischen dem mindestens einen Kabelverbindungsanschluss (20', 20") und einer oder mehreren, auf dem inneren Bereich (14) angeordneten elektronischen Baugruppen aufweist, wobei mindestens eine Gehäusehälfte (26) für jeden Kabelverbindungsanschluss (20', 20") eine Aufnahme (34, 34') aufweist.
Steuergerät nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Kabelverbindungsanschluss (20', 20") in einem Eckbereich der Elektronikplatine (12) angeordnet ist, und insbesondere jeder Kabelverbindungsanschluss (20', 20") derart in einem Eckbereich der Elektronikplatine (12) angeordnet ist, dass die Steckrichtung jedes Kabelverbindungsanschlusses (20', 20") einen Winkel von etwa 45° zu den Seitenkanten der Elektronikplatine (12) in der Seitenebene aufweist.
Elektronikmodul (22), das zum Erweitern der Funktionalität eines Steuergeräts (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche ausgebildet ist und eine Elektronikplatine (23) aufweist, wobei auf einer Seite der Elektronikplatine (23) ein Verbindungsanschluss (25) derart angeordnet ist, dass beim Platzieren der Elektronikplatine (23) in einer Aufnahme (32) einer Gehäusehälfte (26) des Steuergeräts (10) der Verbindungsanschluss (25) elektrisch einen Modulverbindungsanschluss (20) der Elektronikplatine (12) des Steuergeräts (10) kontaktiert.