DE102021202141A1

DE102021202141A1 - Control device for a vehicle and vehicle

Info

Publication number: DE102021202141A1
Application number: DE102021202141.7A
Authority: DE
Inventors: Rainer Schittenhelm; Robert Kornhaas
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2021-03-05
Filing date: 2021-03-05
Publication date: 2022-09-08
Also published as: WO2022184346A1

Abstract

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Steuergerät (102) für ein Fahrzeug (100), wobei das Steuergerät (102) zumindest eine Hauptplatine (126) und eine Anschlussplatine (122) aufweist, die quer zu einer Ebene (124) der Hauptplatine (126) angeordnet ist, wobei auf der Anschlussplatine (122) mehrpolige, über Steckgeometrien codierte Buchsen (118) von Anschlüssen des Steuergeräts (102) angeordnet sind, wobei die Buchsen (118) aus einer Erstreckungsrichtung der Hauptplatine (126) steckbar sind und die Steckgeometrien von zumindest zwei der Buchsen (118) bezogen auf die Ebene (124) um einem Winkel (120) verdreht sind.The present invention relates to a control unit (102) for a vehicle (100), the control unit (102) having at least one main board (126) and one connection board (122) which are transverse to a plane (124) of the main board (126 ) is arranged, wherein multi-pole sockets (118), coded via plug geometries, of connections of the control unit (102) are arranged on the connection board (122), wherein the sockets (118) can be plugged in from a direction of extension of the main board (126) and the plug geometries of at least two of the bushings (118) are twisted by an angle (120) with respect to the plane (124).

Description

Gebiet der Erfindungfield of invention

Die Erfindung betrifft ein Steuergerät für ein Fahrzeug und ein Fahrzeug mit einem solchen Steuergerät.The invention relates to a control device for a vehicle and a vehicle with such a control device.

Stand der TechnikState of the art

Ein Fahrzeug kann zumindest ein Steuergerät aufweisen. Das Steuergerät kann ein Gehäuse aufweisen. Das Gehäuse kann elektrische Anschlüsse des Steuergeräts aufweisen. Das Steuergerät kann über an den Anschlüssen angeschlossene Kabel mit dem Fahrzeug verbunden sein.A vehicle can have at least one control unit. The control device can have a housing. The housing can have electrical connections of the control unit. The control unit can be connected to the vehicle via cables connected to the connectors.

Ein Bauraum für das Steuergerät kann begrenzt sein. Zum Anschließen der Kabel kann wenig Platz vorhanden sein. Beim Anschließen können die Kabel stark gebogen werden.Installation space for the control unit can be limited. There may be little space to connect the cables. When connecting, the cables can be severely bent.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of Invention

Vor diesem Hintergrund werden mit dem hier vorgestellten Ansatz ein Steuergerät für ein Fahrzeug und ein Fahrzeug mit einem solchen Steuergerät gemäß den unabhängigen Ansprüchen vorgestellt. Vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen des hier vorgestellten Ansatzes ergeben sich aus der Beschreibung und sind in den abhängigen Ansprüchen beschrieben.Against this background, with the approach presented here, a control device for a vehicle and a vehicle with such a control device are presented according to the independent claims. Advantageous developments and improvements of the approach presented here result from the description and are described in the dependent claims.

Vorteile der ErfindungAdvantages of the Invention

Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung können in vorteilhafter Weise ermöglichen, ein Steuergerät eines Fahrzeugs in einem beengten Bauraum anzuordnen und dort anzuschließen, ohne anzuschließende Kabel dabei stark zu beanspruchen. Eine Verdrehung von Buchsen des Steuergeräts gegenüber einer Bezugsebene des Steuergeräts in Kombination mit Winkelsteckern an den Kabeln gibt dabei einen Verlauf der Kabel von den Buchsen weg nach schräg oben oder schräg unten vor. Die Buchsen können in einer Planungsphase des Steuergeräts so ausgerichtet werden, dass die Kabel eng nebeneinander verlaufen, sich nicht überkreuzen und nur geringe Biegeradien erforderlich sind, um die Kabel anzuschließen.Embodiments of the present invention can advantageously make it possible to arrange a control unit of a vehicle in a cramped installation space and to connect it there without severely stressing the cables to be connected. A rotation of sockets of the control unit with respect to a reference plane of the control unit in combination with angled plugs on the cables specifies that the cable runs away from the sockets at an angle upwards or downwards. During the planning phase of the control unit, the sockets can be aligned in such a way that the cables run close together, do not cross and only small bending radii are required to connect the cables.

Durch die Verdrehung der Buchsen gegenüber der Bezugsebene können die Buchsen auf der Anschlussplatine in zwei Achsen frei positioniert werden. Die nebeneinander verlaufenden Kabel zu den Winkelsteckern verursachen keine Bauraumkonflikte, wie sie bei an der Bezugsebene ausgerichteten Buchsen nahezu zwangsläufig vorkommen. Bei an der Bezugsebene ausgerichteten Buchsen beanspruchen die Kabel den Bauraum rechts oder links der Buchse. Innerhalb des beanspruchten Bauraums kann dadurch keine benachbarte Buchse angeordnet werden, da das Kabel mit dem nächsten Winkelstecker kollidieren würde. Bei an der Bezugsebene ausgerichteten Buchsen ergeben sich so notwendigerweise große Abstände zwischen den Buchsen.By twisting the sockets relative to the reference plane, the sockets can be freely positioned in two axes on the connection board. The cables running next to each other to the right-angle plugs do not cause any space conflicts, which almost inevitably occur with sockets aligned to the reference plane. In the case of sockets aligned with the reference plane, the cables take up the space to the right or left of the socket. As a result, no adjacent socket can be arranged within the space required, since the cable would collide with the next angle plug. In the case of sockets aligned with the reference plane, this necessarily results in large distances between the sockets.

Durch die hier vorgestellte Verdrehung gegenüber der Bezugsebene können die Kabel benachbarter Winkelstecker nach schräg oben oder schräg unten von der Buchse weg verlaufen. Die Buchsen können so nahe nebeneinander gestaffelt angeordnet werden und eine benötigte Größe der Anschlussplatine verringert werden. Der minimale Winkel, um den die Buchsen gegenüber der Bezugsebenen verdreht angeordnet werden könne ergibt sich aus einer Größe der Buchsen beziehungsweise Winkelstecker und einer gewünschten Staffelung der Buchsen. Die Buchsen könne auch um einen größeren Winkel als den minimalen Winkel verdreht angeordnet werden.Due to the rotation presented here in relation to the reference plane, the cables of adjacent right-angle plugs can run away from the socket at an angle upwards or downwards. The sockets can thus be staggered close to one another and a required size of the connection board can be reduced. The minimum angle by which the sockets can be arranged rotated relative to the reference planes results from the size of the sockets or angled plugs and a desired staggering of the sockets. The bushings can also be arranged twisted by an angle greater than the minimum angle.

Es wird ein Steuergerät für ein Fahrzeug vorgeschlagen, wobei das Steuergerät zumindest eine Hauptplatine und eine Anschlussplatine aufweist die quer zu einer Ebene der Hauptplatine angeordnet ist, wobei auf der Anschlussplatine mehrpolige, über Steckgeometrien codierte Buchsen von Anschlüssen des Steuergeräts angeordnet sind, wobei die Buchsen aus einer Erstreckungsrichtung der Hauptplatine steckbar sind und die Steckgeometrien von zumindest zwei der Buchsen bezogen auf die Ebene um einem Winkel verdreht sind.A control unit for a vehicle is proposed, the control unit having at least one main board and one connection board which is arranged transversely to a plane of the main board, multi-pole sockets of connections of the control unit coded via plug geometries being arranged on the connection board, the sockets being can be plugged in a direction of extension of the main circuit board and the plug-in geometries of at least two of the sockets are rotated at an angle in relation to the plane.

Ideen zu Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung können unter anderem als auf den nachfolgend beschriebenen Gedanken und Erkenntnissen beruhend angesehen werden.Ideas for embodiments of the present invention can be regarded as being based, among other things, on the ideas and findings described below.

Ein Steuergerät kann ein elektrisches Gerät mit zumindest einer Recheneinheit zum Verarbeiten von Signalen oder Daten, zumindest einer Speichereinheit zum Speichern von Signalen oder Daten, und zumindest einer Schnittstelle und/oder einer Kommunikationsschnittstelle zum Einlesen oder Ausgeben von Daten, die in ein Kommunikationsprotokoll eingebettet sind, sein. Die Recheneinheit kann beispielsweise ein Signalprozessor, ein sogenannter System-ASIC oder ein Mikrocontroller zum Verarbeiten von Sensorsignalen und Ausgeben von Datensignalen in Abhängigkeit von den Sensorsignalen sein. Die Speichereinheit kann beispielsweise ein Flash-Speicher, ein EPROM oder eine magnetische Speichereinheit sein. Die Schnittstelle kann als Sensorschnittstelle zum Einlesen der Sensorsignale von einem Sensor und/oder als Aktorschnittstelle zum Ausgeben der Datensignale und/oder Steuersignale an einen Aktor ausgebildet sein. Die Kommunikationsschnittstelle kann dazu ausgebildet sein, die Daten drahtlos und/oder leitungsgebunden einzulesen oder auszugeben. Die Schnittstellen können auch Softwaremodule sein, die beispielsweise auf einem Mikrocontroller neben anderen Softwaremodulen vorhanden sind.A control device can be an electrical device with at least one computing unit for processing signals or data, at least one memory unit for storing signals or data, and at least one interface and/or one communication interface for reading in or outputting data that are embedded in a communication protocol, be. The computing unit can be, for example, a signal processor, a so-called system ASIC, or a microcontroller for processing sensor signals and outputting data signals as a function of the sensor signals. The storage unit can be, for example, a flash memory, an EPROM or a magnetic storage unit. The interface can be designed as a sensor interface for reading in the sensor signals from a sensor and/or as an actuator interface for outputting the data signals and/or control signals to an actuator. The communication interface can be designed to Reading in or outputting data wirelessly and/or wired. The interfaces can also be software modules that are present, for example, on a microcontroller alongside other software modules.

Das Steuergerät kann insbesondere ein Zentralsteuergerät eines autonom oder teilautonom fahrenden Fahrzeugs sein. Eine Platine kann als Leiterplatte bezeichnet werden. Eine Hauptplatine kann die Recheneinheit, die Speichereinheit und Schnittstellencontroller aufweisen. Eine Anschlussplatine kann die Schnittstellen aufweisen. Die Schnittstellen können als Anschlüsse bezeichnet werden. Die Anschlussplatine kann im Wesentlichen senkrecht zur Hauptplatine ausgerichtet sein. Die Anschlussplatine kann thermisch von der Hauptplatine entkoppelt sein. Die Anschlussplatine kann beispielsweise über zumindest eine flexible Leiterplatte elektrisch mit der Hauptplatine verbunden sein.The control device can in particular be a central control device of an autonomously or semi-autonomously driving vehicle. A circuit board can be referred to as a printed circuit board. A main board can have the computing unit, the memory unit and interface controller. A connection board can have the interfaces. The interfaces can be referred to as ports. The connection board can be aligned substantially perpendicularly to the main board. The connection board can be thermally decoupled from the main board. The connection board can be electrically connected to the main board via at least one flexible printed circuit board, for example.

Eine Buchse kann steckbar und wieder lösbar sein. Ein Stecker kann in die Buchse eingesteckt und wieder aus der Buchse ausgesteckt werden. In einer Buchse kann eine Vielzahl von elektrischen Kontakten angeordnet sein. Die Kontakte können beispielsweise als Messerkontakte beziehungsweise Gabelkontakte ausgeführt sein. Eine codierte Steckgeometrie kann den passenden Stecker aufnehmen und ein Einstecken eines falschen Steckers verhindern. Die Steckgeometrie kann auch eine Verdrehsicherung aufweisen, sodass der Stecker nur in einer Ausrichtung gesteckt werden kann. So können falsche Kontaktierungen verhindert werden. Eine Grundform der Steckgeometrie kann insbesondere ein langgezogenes Rechteck sein.A socket can be pluggable and detachable again. A plug can be plugged into the socket and unplugged from the socket. A multiplicity of electrical contacts can be arranged in a socket. The contacts can be designed as blade contacts or fork contacts, for example. A coded mating geometry can accommodate the appropriate connector and prevent insertion of the wrong connector. The plug geometry can also have an anti-twist device, so that the plug can only be plugged in one orientation. In this way, incorrect contacts can be prevented. A basic shape of the plug-in geometry can in particular be an elongated rectangle.

Die Buchsen können senkrecht zur Anschlussplatine steckbar sein. Die verdrehten Buchsen können bezogen auf die Hauptplatine schräg auf der Anschlussplatine angeordnet sein. Eine Anordnung der Buchsen auf der Anschlussplatine kann entsprechend eines verfügbaren Bauraums optimiert sein. Die verdrehten Buchsen können gestaffelt angeordnet sein. Schmalseiten der Steckgeometrien können so von den anderen Buchsen unverdeckt sein. Die Kabel können über Winkelstecker in die Buchsen gesteckt werden. Die Kabel können von der Schmalseite in die Winkelstecker führen. So kann das Kabel an der benachbarten Buchse beziehungsweise dem benachbarten Winkelstecker vorbei verlaufen und enge Biegungen sowie Kreuzungen vermieden werden.The sockets can be plugged in perpendicular to the connection board. The twisted sockets can be arranged on the connection board at an angle relative to the main board. An arrangement of the sockets on the connection board can be optimized according to the available space. The twisted bushings may be staggered. The narrow sides of the plug-in geometries can thus be uncovered by the other sockets. The cables can be plugged into the sockets using angle plugs. The cables can lead into the angle plugs from the narrow side. In this way, the cable can run past the neighboring socket or the neighboring angled plug and tight bends and crossings can be avoided.

Auf der Anschlussplatine kann ferner eine Leistungsschaltung für eine Scheibenheizung des Fahrzeugs angeordnet sein. Eine Leistungsschaltung kann zumindest einen Leistungsschalter beziehungsweise ein Relais umfassen. Der Leistungsschalter kann ein Halbleiterschalter sein. Insbesondere kann der Leistungsschalter ein FET-Schalter sein. Die Leistungsschaltung kann hohe Ströme schalten und sich dabei erwärmen. Die Leistungsschaltung kann auf der Anschlussplatine thermisch vom Rest des Steuergeräts entkoppelt sein. Die Leistungsschaltung kann über eine auf der Anschlussplatine angeordnete Sicherung abgesichert sein.A power circuit for a window heater of the vehicle can also be arranged on the connection board. A power circuit can include at least one power switch or a relay. The power switch can be a semiconductor switch. In particular, the power switch can be an FET switch. The power circuit can switch high currents and heat up in the process. The power circuit can be thermally decoupled from the rest of the control unit on the connection board. The power circuit can be protected by a fuse arranged on the connection board.

Eine Buchse zum Anschließen der Scheibenheizung kann auch einen Stromanschluss des gesamten Steuergeräts umfassen. Dadurch können die elektrischen Leitungen mit großen Leitungsquerschnitten zusammengefasst werden. Die Leistungsschaltung der Scheibenheizung kann direkt neben der Buchse der Scheibenheizung angeordnet sein, um die Leitungen mit den großen Leitungsquerschnitten so kurz wie möglich zu halten.A socket for connecting the windscreen heater can also include a power connection for the entire control unit. As a result, the electrical lines with large line cross-sections can be combined. The power circuit for the window heater can be located directly next to the socket for the window heater in order to keep the cables with the large cable cross-sections as short as possible.

Die Anschlussplatine kann an einem Kühlkörper der Leistungsschaltung befestigt sein. Die Leistungsschaltung kann einen eigenen Kühlkörper aufweisen, um das restliche Steuergerät thermisch zu entlasten. Die Anschlussplatine kann beispielsweise an den Kühlkörper angeschraubt sein. Der Kühlkörper kann ein Teil eines Gehäuses des Steuergeräts sein und eine Außenwand des Steuergeräts ausbilden.The connection board can be attached to a heat sink of the power circuit. The power circuit can have its own heat sink in order to thermally relieve the rest of the control unit. The connection board can be screwed onto the heat sink, for example. The heat sink can be part of a housing of the control device and form an outer wall of the control device.

Die Buchsen können durch Durchbrüche des Kühlkörpers steckbar sein. Der Kühlkörper kann aus einem Metallmaterial sein und so das Steuergerät elektromagnetisch abschirmen. Die Buchsen können geschirmt sein und durch die Durchbrüche des Kühlkörpers ragen.The sockets can be plugged through openings in the heat sink. The heat sink can be made of a metal material and can thus shield the control unit electromagnetically. The sockets can be shielded and protrude through the openings in the heat sink.

Die Steckgeometrien von zumindest zwei benachbarten Buchsen können bezogen auf die Ebene um den Winkel verdreht sein. Die Platzeinsparung kann bei enger Staffelung der Buchsen besonders groß sein.The plug-in geometries of at least two adjacent sockets can be rotated by the angle in relation to the plane. The space savings can be particularly large if the sockets are closely spaced.

Die Steckgeometrie von zumindest einer der Buchsen kann an einer Kante der Hauptplatine ausgerichtet sein. Durch eine winklige Ausrichtung an der Hauptplatine können Laufzeitunterschiede durch unterschiedlich lange Leitungen vermieden werden. Insbesondere Anschlüsse mit großer Datenrate können winklig verbaut sein.The mating geometry of at least one of the sockets can be aligned with an edge of the motherboard. An angular orientation on the main circuit board can be used to avoid runtime differences caused by lines of different lengths. Connections with high data rates in particular can be installed at an angle.

Die Anschlussplatine kann unter Verwendung einer Steckkartenverbindung mit der Hauptplatine verbunden sein. Eine Steckkartenverbindung kann analog zu einem Steckplatz für Erweiterungskarten eines PC ausgeführt sein. Bei der Steckkartenverbindung kann entweder eine Kante der Anschlussplatine oder eine Kante der Hauptplatine als Stecker ausgebildet sein. Dabei können Kontakte des Steckers auf einer Vorderseite und/oder einer Rückseite der jeweiligen Platine ausgebildet sein. Die Kante als Stecker kann in eine entsprechende schlitzförmige Buchse auf einer Oberfläche der anderen Platine eingesteckt sein. Insbesondere kann die Kante der Hauptplatine als der Stecker ausgebildet sein und die Buchse auf der Rückseite der Anschlussplatine angeordnet sein. Dann kann die Anschlussplatine bei der Montage durch Aufstecken auf die Hauptplatine unmittelbar kontaktiert werden.The connector board may be connected to the motherboard using a plug-in card connection. A plug-in card connection can be analogous to a slot for expansion cards in a PC. With the plug-in card connection, either an edge of the connection board or an edge of the main board can be designed as a plug. In this case, contacts of the plug can be formed on a front side and/or a rear side of the respective circuit board. The edge as a plug can be plugged into a corresponding slot-shaped socket on a surface of the other circuit board. In particular, the edge of the main circuit board can be designed as the plug and the socket can be arranged on the back of the connection circuit board. Then the connection board can be contacted directly during assembly by plugging it onto the main board.

Zumindest eine der verdrehten Buchsen kann Anschlüsse für Parksensoren des Fahrzeugs aufweisen. Parksensoren können Ultraschallsensoren sein. Die Parksensoren können von dem Steuergerät mit Energie versorgt werden. Ein Kabel zu den Parksensoren kann dick sein. Das Kabel kann einen großen Biegeradius aufweisen. Eine Leistungsschaltung zum Versorgen der Parksensoren kann ebenfalls auf der Anschlussplatine angeordnet sein, um eine Erwärmung der Hauptplatine zu verringern.At least one of the twisted sockets can have connections for parking sensors of the vehicle. Parking sensors can be ultrasonic sensors. The parking sensors can be supplied with energy by the control unit. A cable to the parking sensors can be thick. The cable can have a large bending radius. Power circuitry for powering the parking sensors may also be located on the connector board to reduce main board heating.

Zumindest eine der Buchsen kann Anschlüsse für zumindest einen Sensor zur Erfassung eines Umfelds des Fahrzeugs unter Verwendung von elektromagnetischen Wellen aufweisen. Der Sensor kann beispielsweise eine Kamera, ein Radarsensor und/oder ein Lidarsensor sein. Die Buchse kann eine hohe Datenrate aufweisen. Insbesondere kann das Steuergerät mehrere Buchsen für mehrere Sensoren aufweisen. Die Buchsen der Umfeldsensoren können insbesondere an der Hauptplatine ausgerichtet sein, um Laufzeitunterschiede aufgrund der schrägen Anordnung zu vermeiden.At least one of the sockets can have connections for at least one sensor for detecting the surroundings of the vehicle using electromagnetic waves. The sensor can be a camera, a radar sensor and/or a lidar sensor, for example. The socket can have a high data rate. In particular, the control unit can have multiple sockets for multiple sensors. In particular, the sockets for the environment sensors can be aligned with the main circuit board in order to avoid runtime differences due to the slanted arrangement.

Zumindest eine der Buchsen kann Anschlüsse für einen Backbone des Fahrzeugs aufweisen. Ein Backbone kann ein Datenbus des Fahrzeugs sein. Über den Backbone können eine Bremsanlage, eine Lenkung und/oder ein Antrieb des Fahrzeugs angesteuert werden. Über den Backbone kann das Steuergerät das Fahrzeug autonom ansteuern.At least one of the sockets can have connections for a backbone of the vehicle. A backbone can be a data bus of the vehicle. A brake system, a steering system and/or a drive of the vehicle can be controlled via the backbone. The control unit can control the vehicle autonomously via the backbone.

Das Steuergerät kann Daten von verschiedenen Sensoren des Fahrzeugs einlesen und analysieren. Basierend auf den Daten kann das Steuergerät Entscheidungen treffen und durch Steuerbefehle Aktoren des Fahrzeugs ansteuern, um eine Fahraufgabe autonom auszuführen.The control unit can read and analyze data from various sensors in the vehicle. Based on the data, the control unit can make decisions and use control commands to control actuators in the vehicle in order to carry out a driving task autonomously.

Weiterhin wird ein Fahrzeug mit einem Steuergerät gemäß dem hier vorgestellten Ansatz vorgeschlagen, wobei das Steuergerät im Fahrzeug verbaut ist und je ein Winkelstecker zumindest in die verdrehten Buchsen eingesteckt ist, wobei Kabel der Winkelstecker nebeneinander in dem Winkel aus den Winkelsteckern austreten. Die Kabel verbinden das Fahrzeug mit Sensoren und Aktoren des Fahrzeugs. Die Kabel können zu einem Kabelbaum des Fahrzeugs gebündelt sein und im Bereich des Steuergeräts aus dem Kabelbaum austreten. Vor den Buchsen kann ein geringer Freiraum vorhanden sein, da die Winkelstecker wenig Platz benötigen.Furthermore, a vehicle is proposed with a control unit according to the approach presented here, the control unit being installed in the vehicle and one angle plug each being plugged into at least the twisted sockets, with cables of the angle plugs exiting side by side in the angle from the angle plugs. The cables connect the vehicle to the vehicle's sensors and actuators. The cables can be bundled into a vehicle wiring harness and emerge from the wiring harness in the area of the control unit. There may be a small amount of free space in front of the sockets, since the right-angle plugs require little space.

Es wird darauf hingewiesen, dass einige der möglichen Merkmale und Vorteile der Erfindung hierin mit Bezug auf unterschiedliche Ausführungsformen beschrieben sind. Ein Fachmann erkennt, dass die Merkmale des Tempomats und des Verfahrens in geeigneter Weise kombiniert, angepasst oder ausgetauscht werden können, um zu weiteren Ausführungsformen der Erfindung zu gelangen.It is noted that some of the possible features and advantages of the invention are described herein with reference to different embodiments. A person skilled in the art recognizes that the features of the cruise control and the method can be combined, adapted or interchanged in a suitable manner in order to arrive at further embodiments of the invention.

Figurenlistecharacter list

Nachfolgend werden Ausführungsformen der Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben, wobei weder die Zeichnungen noch die Beschreibung als die Erfindung einschränkend auszulegen sind.

1 zeigt eine Darstellung eines Fahrzeugs mit einem Steuergerät gemäß einem Ausführungsbeispiel; und
2 zeigt eine Explosionsdarstellung eines Steuergeräts gemäß einem Ausführungsbeispiel.

Embodiments of the invention are described below with reference to the accompanying drawings, neither the drawings nor the description being to be construed as limiting the invention.

1 shows an illustration of a vehicle with a control device according to an embodiment; and
2 shows an exploded view of a control device according to an embodiment.

Die Figuren sind lediglich schematisch und nicht maßstabsgetreu. Gleiche Bezugszeichen bezeichnen in den Figuren gleiche oder gleichwirkende Merkmale.The figures are merely schematic and not true to scale. In the figures, the same reference symbols denote the same features or features that have the same effect.

Ausführungsformen der ErfindungEmbodiments of the invention

1 zeigt eine Darstellung eines Fahrzeugs 100 mit einem Steuergerät 102 gemäß einem Ausführungsbeispiel. Das Fahrzeug 100 ist ein autonomes Fahrzeug. Das Steuergerät 102 ist das Zentralsteuergerät des Fahrzeugs 100. Das Steuergerät 102 steuert eine Fahraufgabe des Fahrzeugs 100 ohne Zutun eines menschlichen Fahrers an. Das Steuergerät liest Daten 104 von Sensoren 106 des Fahrzeugs 100 ein, wertet die Daten 104 aus und erstellt basierend auf den Daten 104 und der Fahraufgabe eine Trajektorie für das Fahrzeug 100. Zum Abfahren der Trajektorie steuert das Steuergerät 102 Aktoren 110 des Fahrzeugs 100 unter Verwendung von Steuersignalen 112 an. 1 FIG. 1 shows a representation of a vehicle 100 with a control device 102 according to an exemplary embodiment. The vehicle 100 is an autonomous vehicle. Control unit 102 is the central control unit of vehicle 100. Control unit 102 controls a driving task of vehicle 100 without the intervention of a human driver. The control unit reads data 104 from sensors 106 of vehicle 100, evaluates the data 104 and creates a trajectory for vehicle 100 based on data 104 and the driving task. To follow the trajectory, control unit 102 controls actuators 110 of vehicle 100 using of control signals 112 to.

Die Sensoren 106 und Aktoren 110 sind über zumindest einen Kabelbaum 114 des Fahrzeugs 100 mit dem Steuergerät 102 verbunden. Der Kabelbaum 114 weist Winkelstecker 116 auf, die in Buchsen 118 des Steuergeräts 102 eingesteckt sind. Zumindest die großen Buchsen 118 des Steuergeräts 102 sind am Steuergerät 102 um einen Winkel 120 schräg auf einer Anschlussplatine 122 des Steuergeräts 102 angeordnet. Der Winkel 120 bezieht sich auf eine Ebene 124 einer Hauptplatine 126 des Steuergeräts. Die Hauptplatine 126 ist senkrecht zu der Anschlussplatine 122 angeordnet. Die Anschlussplatine 122 ist an einer Stirnseite des Steuergeräts 102 angeordnet. Dadurch verläuft der Kabelbaum 114 seitlich auf das Steuergerät 102 zu und die einzelnen Kabel von dort geordnet nebeneinander zu den Winkelsteckern 116.Sensors 106 and actuators 110 are connected to control unit 102 via at least one cable harness 114 of vehicle 100 . The cable harness 114 has angle plugs 116 which are plugged into sockets 118 of the control unit 102 . At least the large sockets 118 of the control unit 102 are arranged on the control unit 102 inclined at an angle 120 on a connection board 122 of the control unit 102 . The angle 120 relates to a plane 124 of a main circuit board 126 of the control unit. The main circuit board 126 is arranged perpendicular to the connection circuit board 122 . The connection board 122 is arranged on a front side of the control device 102 . As a result, the cable harness 114 runs laterally towards the control unit 102 and the individual cables from there are arranged side by side to the angle plugs 116.

Das Steuergerät 102 wird über einen Leistungsstecker 128 des Kabelbaums 114 mit Energie versorgt und ist über eine Sicherung abgesichert. Über den Leistungsstecker 128 wird auch eine Scheibenheizung 130 von dem Steuergerät 102 mit Energie versorgt. Die Scheibenheizung 130 wird durch eine Leistungsschaltung 132 angesteuert. Die Leistungsschaltung 132 ist direkt neben dem Leistungsstecker 128 auf der Anschlussplatine 122 angeordnet. Die Scheibenheizung 130 beheizt zumindest Linsen beziehungsweise Scheiben von Kameras 134 des Fahrzeugs 100. Die Scheibenheizung 130 benötigt eine erhebliche elektrische Leistung, weshalb der Leistungsstecker 128 für elektrische Stromflüsse größer 10 Ampere ausgelegt ist.The control unit 102 is supplied with energy via a power plug 128 of the cable harness 114 and is protected by a fuse. A window heater 130 is also supplied with energy by control unit 102 via power connector 128 . Windshield heater 130 is controlled by a power circuit 132 . The power circuit 132 is arranged directly next to the power plug 128 on the connection board 122 . Window heater 130 heats at least lenses or windows of cameras 134 of vehicle 100. Window heater 130 requires considerable electrical power, which is why power connector 128 is designed for electrical current flows greater than 10 amperes.

Die Sensoren 106 des Fahrzeugs 100 umfassen hier neben den Kameras 134 Parksensoren 136, zumindest einen Radarsensor 138 sowie zumindest einen Lidarsensor 140. Die Parksensoren 136 werden ebenfalls von dem Steuergerät 102 mit Energie versorgt. Jeder Parksensor 136 kann beispielsweise bis zu 2,5 Ampere Impulsstrom benötigen, um sein Ultraschallsignal zu erzeugen. Die Leistungsschaltung für die Parksensoren 136 kann ebenfalls auf der Anschlussplatine 122 angeordnet sein. Die Parksensoren 136 sind über einen der Winkelstecker 116 mit einer der schrägen Buchsen 118 verbunden.In addition to cameras 134, sensors 106 of vehicle 100 here include parking sensors 136, at least one radar sensor 138 and at least one lidar sensor 140. Parking sensors 136 are also supplied with energy by control unit 102. For example, each parking sensor 136 may require up to 2.5 amps of pulse current to generate its ultrasonic signal. The power circuitry for the parking sensors 136 may also be located on the connector board 122 . The parking sensors 136 are connected to one of the angled sockets 118 via one of the angled plugs 116 .

Die Kameras 134, der Radarsensor 138 und der Lidarsensor 140 sind über Datenkabel des Kabelbaums 114 mit Datenbuchsen 142 des Steuergeräts 102 verbunden. Die Datenbuchsen 142 sind parallel zur Hauptplatine 126 verbaut, um Laufzeitunterschiede der Signale der Sensoren 106 zu vermeiden.The cameras 134, the radar sensor 138 and the lidar sensor 140 are connected to data sockets 142 of the control unit 102 via data cables of the cable harness 114 . The data sockets 142 are installed parallel to the main circuit board 126 in order to avoid runtime differences in the signals from the sensors 106.

Die Aktoren 110 umfassen einen Antrieb 144, ein Bremssystem 146 und eine Lenkung 148 des Fahrzeugs. Die Aktoren 110 sind über einen Backbone 150 des Fahrzeugs 100 mit dem Steuergerät 102 verbunden. Die Datenbuchsen 142 für den Datenbus 150 sind ebenfalls an der Hauptplatine 126 ausgerichtet.The actuators 110 include a drive 144, a braking system 146 and a steering system 148 of the vehicle. The actuators 110 are connected to the control device 102 via a backbone 150 of the vehicle 100 . The data sockets 142 for the data bus 150 are also aligned with the motherboard 126 .

In einem Ausführungsbeispiel weist das Steuergerät 102 drei Datenbuchsen 142 für die Sensoren 106 auf. Diese Datenbuchsen 142 sind Ethernet-Buchsen für Gigabit-Ethernet. Für den Backbone 150 weist das Steuergerät ebenfalls drei Datenbuchsen 142 auf. Die Datenbuchsen 142 für den Backbone 150 weisen eine Datenrate von 100 Mbit auf.In one exemplary embodiment, control unit 102 has three data sockets 142 for sensors 106 . These data sockets 142 are Ethernet sockets for Gigabit Ethernet. The control device also has three data sockets 142 for the backbone 150 . The data sockets 142 for the backbone 150 have a data rate of 100 Mbit.

In einem Ausführungsbeispiel weist das Steuergerät 102 zwei Datenbuchsen für Kameras 134 auf. Dabei sind in einer Datenbuchse 142 die Anschlüsse von je vier Kameras 134 zusammengefasst.In one exemplary embodiment, the controller 102 has two data sockets for cameras 134 . The connections of four cameras 134 each are combined in a data socket 142 .

In einem Ausführungsbeispiel weist das Steuergerät zwei gedrehte Buchsen 118 auf. Die eine gedrehte Buchse 118 verbindet das Steuergerät 102 mit den Parksensoren 136, die andere gedrehte Buchse ist für einen Signalstecker in der Bauform NanoMOS.In one embodiment, the controller has two turned bushings 118 . One twisted socket 118 connects the control unit 102 to the parking sensors 136, the other twisted socket is for a signal plug in the NanoMOS design.

2 zeigt eine Explosionsdarstellung eines Steuergeräts 102 gemäß einem Ausführungsbeispiel. Das Steuergerät 102 entspricht dabei im Wesentlichen dem Steuergerät in 1. Das Steuergerät 102 ist dabei von der Seite dargestellt. Die Hauptplatine 126 ist hier auf einer Unterseite des Steuergeräts 102 angeordnet. Die Anschlussplatine 122 ist senkrecht zur Hauptplatine 126 an einer Schmalseite des Steuergeräts 102 angeordnet. Die Hauptplatine 126 ist mit einer Halbschale 200 des Steuergeräts 102 verschraubt und ist durch eine Gehäuseplatte 202 abgedeckt. Eine Elektronik 204 des Steuergeräts 102 ist auf einer Oberseite der Hauptplatine 126 angeordnet und thermisch mit der Halbschale 200 gekoppelt. Auf einer Oberseite der Halbschale 200 ist eine Entwärmungseinrichtung 206 des Steuergeräts 102 angeordnet. Je nach abzuführender Leistung kann dabei ein passiver Kühlkörper oder auch eine Wasserkühlung als Entwärmungseinrichtung 206 verbaut sein. 2 10 shows an exploded view of a control device 102 according to an exemplary embodiment. Control unit 102 essentially corresponds to control unit in FIG 1 . The control unit 102 is shown from the side. The main circuit board 126 is arranged here on an underside of the control device 102 . The connection circuit board 122 is arranged perpendicular to the main circuit board 126 on a narrow side of the control device 102 . The main circuit board 126 is screwed to a half-shell 200 of the control device 102 and is covered by a housing plate 202 . Electronics 204 of the control unit 102 are arranged on a top side of the main circuit board 126 and are thermally coupled to the half-shell 200 . A heat dissipation device 206 of control unit 102 is arranged on an upper side of half-shell 200 . Depending on the power to be dissipated, a passive heat sink or water cooling can be installed as heat dissipation device 206 .

Die Anschlussplatine 122 ist auf einer Rückseite eines Kühlkörpers 208 für die Leistungsschaltung der Scheibenheizung verschraubt. Der Kühlkörper 206 ist an einer Oberkante in die Halbschale 200 eingehängt und ist an seiner Unterkante mit der Gehäuseplatte 202 verschraubt. Der Kühlkörper 208 ist somit Teil eines Gehäuses des Steuergeräts 102. Die Buchsen 118 auf der Anschlussplatine 122 durchdringen den Kühlkörper 208 und sind so von der Schmalseite steckbar.The connection board 122 is screwed to a rear side of a heat sink 208 for the power circuit of the windscreen heater. The heat sink 206 is suspended in the half-shell 200 at an upper edge and is screwed to the housing plate 202 at its lower edge. The heat sink 208 is therefore part of a housing of the control unit 102. The sockets 118 on the connection board 122 penetrate the heat sink 208 and can thus be plugged in from the narrow side.

Die Buchsen 118 auf der Anschlussplatine 122 sind hier über eine flexible Leiterplatte 210 mit der Hauptplatine 126 elektrisch verbunden. Durch die flexible Leiterplatte 210 ist die Anschlussplatine 122 thermisch von der Hauptplatine 126 entkoppelt.The sockets 118 on the connection circuit board 122 are electrically connected to the main circuit board 126 here via a flexible circuit board 210 . The connection board 122 is thermally decoupled from the main board 126 by the flexible printed circuit board 210 .

Mit anderen Worten sind in heutigen Fahrzeugen viele Steuergeräte mit der notwendigen Verkabelung und Steuergerätesteckern verbaut. Dies führt aufgrund der hohen Packungsdichte zu Konflikten im Steuergeräte-Einbauort und bei dem Steckvorgang zwischen Kabelbaum und Steuergerätestecker.In other words, many control units with the necessary wiring and control unit plugs are installed in today's vehicles. Due to the high packing density, this leads to conflicts in the control unit installation location and in the connector process between wiring harness and control unit connector.

Bei dem hier vorgestellten Ansatz erfolgt eine Trennung der mit Bauteilen bestückten Leiterplatte (Baseboard) und der Leiterplatte, welche die Stecker bzw. Messerleiste aufnimmt (Connectorboard). Die Leiterplatte für die Stecker beziehungsweise Messerleiste ist senkrecht zu Steckrichtung angeordnet. Dadurch ist eine variable Anordnung der Steuergerätestecker auf Steckerleiterplatte möglich. So können Freiheitsgrade bezüglich der Steckeranordnung und Kabelbaumanordnung gewonnen werden.In the approach presented here, the printed circuit board fitted with components (baseboard) and the printed circuit board that accommodates the plugs or male connectors (connector board) are separated. The printed circuit board for the plug or male connector is arranged perpendicular to the plug-in direction. This allows for a variable arrangement of the control unit plugs on the plug board. In this way, degrees of freedom with regard to the connector arrangement and cable harness arrangement can be gained.

Durch den hier vorgestellten Ansatz kann eine erhöhte Packungsdichte der Steuergeräte im Fahrzeug erreicht werden. Ebenso ist eine höhere Packungsdichte der Stecker am Steuergerät möglich. Somit ist eine Verringerung der Abmessungen des Steuergerätes möglich. Durch die verdrehte Anordnung der Buchsen entstehen weniger Konflikte in der Kabelbaumverlegung im Fahrzeug. Zusätzlich entstehen weniger Konflikte beim Steckvorgang und somit einfacheres Handling.With the approach presented here, an increased packing density of the control units in the vehicle can be achieved. A higher packing density of the plugs on the control unit is also possible. It is thus possible to reduce the dimensions of the control device. The twisted arrangement of the sockets means there are fewer conflicts when laying the wiring harness in the vehicle. In addition, there are fewer conflicts during the plugging process and therefore easier handling.

Im geraden Stecker erreichen alle Pins die gleichen high-speed Eigenschaften, da kurze, gleichlange Pins anstatt unterschiedlich langen abgewinkelten Pins verwendet werden. Eine hohe IP-Schutzklasse kann auch mit Highspeed Steckern einfach erreicht werden. EMV-Schutzmaßnahmen werden vereinfacht, da die EMV Dichtheit auf der Steckerleiterplatte sichergestellt werden kann.In the straight connector, all pins achieve the same high-speed properties, since short pins of the same length are used instead of angled pins of different lengths. A high IP protection class can also be easily achieved with high-speed connectors. EMC protective measures are simplified, since EMC tightness can be ensured on the connector circuit board.

Bei dem hier vorgestellten Ansatz wird eine variable Anordnung der Stecker beziehungsweise der Messerleiste erreicht. Es ergeben sich keine Konflikte beim Kabelabgang und ein erleichterter Steckvorgang.With the approach presented here, a variable arrangement of the plugs or male connector is achieved. There are no conflicts with the cable outlet and a simplified plug-in process.

Abschließend ist darauf hinzuweisen, dass Begriffe wie „aufweisend“, „umfassend“, etc. keine anderen Elemente oder Schritte ausschließen und Begriffe wie „eine“ oder „ein“ keine Vielzahl ausschließen. Bezugszeichen in den Ansprüchen sind nicht als Einschränkung anzusehen.Finally, it should be noted that terms such as "comprising," "comprising," etc. do not exclude other elements or steps, and terms such as "a" or "an" do not exclude a plurality. Any reference signs in the claims should not be construed as limiting.

Claims

Control unit (102) for a vehicle (100), wherein the control unit (102) has at least one main board (126) and one connection board (122) which is arranged transversely to a plane (124) of the main board (126), wherein on the Multi-pole sockets (118) of connections of the control unit (102), coded via plug geometries, are arranged on the connection circuit board (122), the sockets (118) being pluggable from a direction in which the main circuit board (126) extends and the plug geometries of at least two of the sockets (118) are rotated by an angle (120) with respect to the plane (124).

Control unit (102) according to claim 1 , wherein a power circuit (132) for a window heater (130) of the vehicle (100) is also arranged on the connection board (122).

Control unit (102) according to claim 2 In which the connection board (122) is attached to a heat sink (208) of the power circuit (132).

Control unit (102) according to claim 3 , in which the sockets (118) can be plugged through openings in the heat sink (208).

Control unit (102) according to one of the preceding claims, in which the plug-in geometries of at least two adjacent sockets (118) are rotated by the angle (120) in relation to the plane (124).

Controller (102) according to one of the preceding claims, in which the plug-in geometry of at least one of the sockets (118) is aligned with an edge of the main circuit board (126).

A controller (102) as claimed in any preceding claim, wherein the connector board (122) is connected to the main board (126) using a plug-in card connection.

Controller (102) according to one of the preceding claims, in which at least one of the twisted sockets (118) has connections for parking sensors (136) of the vehicle (100).

Control unit (102) according to one of the preceding claims, in which at least one of the sockets (118) has connections for at least one sensor (106) for detecting an environment of the vehicle (100) using electromagnetic waves.

Control unit (102) according to one of the preceding claims, in which at least one of the sockets (118) has connections for a backbone (150) of the vehicle (100).

Vehicle (100) with a control unit (102) according to one of Claims 1 until 10 , wherein the control unit (102) is installed in the vehicle (100) and one angled plug (116) is plugged into each of the twisted sockets (118), the cables of the angled plugs (116) emerging side by side in the angle (120) from the angled plugs ( 116) exit.