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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Halterung einer Elektronikeinheit, insbesondere einer Zellüberwachungselektronik, eines elektrisch betreibbaren Fahrzeugs sowie eine Elektronikeinheit, insbesondere eine Zellüberwachungselektronik, eines elektrisch betreibbaren Fahrzeugs zum Anordnen in einer solchen Vorrichtung zur Halterung der Elektronikeinheit.
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Bei Hochvoltbatterien von elektrisch betreibbaren Fahrzeugen steht zur Anordnung einer erforderlichen Zellüberwachungselektronik häufig nur sehr begrenzter Bauraum zur Verfügung. Alternative Kontaktierungsmöglichkeiten und Möglichkeiten zur Integration der Zellüberwachungselektronik werden deshalb mit großem Nachdruck untersucht.
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Die
DE 10 2009 036 086 B4 offenbart eine Überwachungselektronik für eine Batterie mit einer Mehrzahl von Zellen, wobei die Überwachungselektronik eine Mehrzahl von Zellüberwachungsschaltkreisen aufweist, welche an einer flexiblen Platine befestigt sind. Zumindest einer der Mehrzahl von Zell-Überwachungsschaltkreisen ist stoffschlüssig an der flexiblen Platine befestigt. Dabei ist die flexible Platine mittels einer Versteifung in Teilen zu einer starren Platine umgebildet.
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Eine Aufgabe der Erfindung ist es, eine verbesserte Vorrichtung zur Halterung einer Elektronikeinheit, insbesondere einer Zellüberwachungselektronik, eines elektrisch betreibbaren Fahrzeugs zu schaffen.
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Eine weitere Aufgabe ist es, eine Elektronikeinheit, insbesondere einer Zellüberwachungselektronik, eines elektrisch betreibbaren Fahrzeugs zur Anordnung in einer solchen Vorrichtung zur Halterung einer Elektronikeinheit zu schaffen.
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Die vorgenannten Aufgaben werden mit den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche gelöst.
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Günstige Ausgestaltungen und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den weiteren Ansprüchen, der Beschreibung und der Zeichnung.
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Nach einem Aspekt der Erfindung wird eine Vorrichtung zur Halterung einer Elektronikeinheit, insbesondere einer Zellüberwachungselektronik, eines elektrisch betreibbaren Fahrzeugs, vorgeschlagen, mit einer Halterungseinrichtung und einer Elektronikhalterung, wobei die Halterungseinrichtung wenigstens eine erste Aufnahme für die Elektronikhalterung aufweist. Dabei weist die Elektronikhalterung wenigstens eine zweite Aufnahme für eine verliersichere mechanische Verbindung mit der Elektronikeinheit, wenigstens eine elektrische Kontaktleiste für eine elektrische Verbindung mit der Elektronikeinheit und wenigstens einen elektrischen Anschluss für eine externe elektrische Kontaktierung auf.
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Die vorgeschlagene Vorrichtung dient zur Aufnahme einer Elektronikeinheit, insbesondere einer Zellüberwachungselektronik, eines elektrisch betreibbaren Fahrzeugs. Dabei wird die Elektronikeinheit, welche aus einer Elektronikplatine mit einem Platinenstecker bestehen kann, in eine Elektronikhalterung eingeschoben. Der Platinenstecker kann dabei mit einem elektrischen Anschluss verbunden werden, welcher zur elektrischen Kontaktierung der Elektronikeinheit mit einem externen elektrischen Kabel dient. Die Elektronikeinheit kann in der Elektronikhalterung verliersicher verriegelt werden.
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Die Elektronikhalterung wiederum wird in einer Halterungseinrichtung aufgenommen, welche das Verbindungsglied zwischen der Elektronikhalterung und einer umgebenden Struktur beispielsweise eines Fahrzeugs darstellt. Dabei kann die Halterungseinrichtung Teil der umgebenden Struktur, in die Struktur integriert, mit der Struktur separat verschraubt oder in diese eingegossen sein. Die räumliche Anordnung ist dabei flexibel und kann von dem speziellen Anwendungsfall abhängen. Bei der Struktur kann es sich beispielsweise um ein Batteriegehäuse, einen Zellblock, eine Stützstruktur oder eine Crashstruktur des Batteriegehäuses, Vergussmasse eines Zellblocks handeln.
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Vorteilhaft kann die Halterungseinrichtung mit Befestigungsmitteln versehen sein. Beispielsweise können Rillen der Halterungseinrichtung in ein Gegenelement der umgebenden Struktur eingreifen. An der Halterungseinrichtung können auch Schnappverbinder oder dergleichen zur Befestigung an der umgebenden Struktur angeordnet, insbesondere angespritzt sein.
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Mit der vorgeschlagenen Vorrichtung kann der nötige Bauraum zur Integration einer Elektronikeinheit in eine umgebende Struktur eines Fahrzeugs vorteilhaft optimiert werden. Die Elektronikeinheit, bestehend aus einer Elektronikplatine mit einem Platinenstecker, kann auf einfache Weise in die Elektronikhalterung gesteckt und verliersicher verriegelt werden. Dadurch kann auf ein separates Gehäuse für die Elektronikeinheit verzichtet werden. Durch den Entfall üblicher Stecker mit Kabeln kann die Robustheit der Anordnung der Elektronikeinheit vorteilhaft gesteigert werden. Weiter ist möglich, die Herstellkosten auf diese Weise zu optimieren. Vorteilhaft ist auch eine bessere Tauschbarkeit der Elektronikeinheit in einer solchen Vorrichtung möglich, da die Elektronikplatine einfach gezogen und eine neue Elektronikplatine eingesetzt werden kann.
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Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Vorrichtung kann die Elektronikhalterung wenigstens ein Verriegelungselement zur verliersicheren Fixierung der Elektronikeinheit aufweisen. Ein solches Verriegelungselement kann beispielsweise analog eines als sogenannten CPA - Bauelements (CPA=Connector Position Assurance) ausgebildet sein, welches die Elektronikeinheit in der Elektronikhalterung verriegelt, nachdem die Kontaktleiste mit dem Platinenstecker elektrisch verbunden wurde. Dadurch kann eine dauerhafte elektrische Verbindung sichergestellt werden.
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Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Vorrichtung kann die Elektronikhalterung in die Halterungseinrichtung integriert sein. So könnte die Elektronikhalterung zweckmäßigerweise einen Teil der Struktur der Halterungseinrichtung darstellen, um zusätzlich Bauraum zu sparen. In einer alternativen Ausführungsform kann die Elektronikhalterung auch mittels einer Verschnappung, insbesondere mittels Rastelementen, mit der Halterungseinrichtung verbunden sein. Möglich ist auch eine Verbindung mittels einer Gelenkverbindung oder mittels Führungsschienen. In unterschiedlichen Ausführungsformen kann eine einfache Tauschbarkeit der Elektronikeinheit gewährleistet werden.
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Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Vorrichtung kann die elektrische Kontaktleiste der Elektronikhalterung zur Aufnahme eines elektrischen Steckverbinders der Elektronikeinheit ausgebildet sein. Insbesondere kann die elektrische Kontaktleiste zur Aufnahme eines Platinensteckers ausgebildet sein. Ein solcher Platinenstecker, auch als „Randstecker“, „Kantensteckverbinder“, englisch „edge connector“, „gold finger connector“ bekannt, ermöglicht eine einfache und zuverlässige Steckverbindung zwischen dem Steckverbinder der Elektronikeinheit und der Kontaktleiste der Elektronikhalterung.
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Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Vorrichtung kann die Elektronikhalterung lösbar mit der Halterungseinrichtung verbindbar sein. Dadurch ist eine leichte Tauschbarkeit der Elektronikeinheit ermöglicht, indem auf einfache Weise die Elektronikhalterung von der Halterungseinrichtung gelöst wird, sodass die Elektronikeinheit aus der Elektronikhalterung gezogen werden kann.
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Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Vorrichtung kann die Elektronikhalterung wenigstens ein Verbindungselement zur verliersicheren Verbindung mit der Halterungseinrichtung aufweisen. Ein solches Verbindungselement kann beispielsweise als Schnapphaken, Verrastungselement, Befestigungsnasen oder dergleichen ausgebildet sein.
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Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Vorrichtung können die Elektronikhalterung und die Halterungseinrichtung einstückig ausgebildet sein. In einer weiteren Ausführungsform kann die Elektronikhalterung so gestaltet sein, dass sie auch als Halterungseinrichtung und als Befestigungsmittel dient, indem die Funktion der Elektronikhalterung direkt in die Halterungseinrichtung integriert ist und so die Elektronikhalterung mit der Halterungseinrichtung als ein Bauteil ausgebildet ist.
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Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Vorrichtung kann die Halterungsvorrichtung eine Aussparung zur Aufnahme der Elektronikhalterung und zur Ausleitung eines elektrischen Kabels, insbesondere eines flexiblen Folienleiters, insbesondere einer Flexfolie, aufweisen. Auf diese Weise kann die Elektronikhalterung mit eingesetzter Elektronikeinheit einfach in die Halterungsvorrichtung geschoben und verriegelt werden. Die elektrische Kontaktierung ist über die geeignete Kabelzuführung sichergestellt.
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Nach einem weiteren Aspekt der Erfindung wird eine Elektronikeinheit, insbesondere einer Zellüberwachungselektronik, eines elektrisch betreibbaren Fahrzeugs, zum Anordnen in einer Vorrichtung zur Halterung der Elektronikeinheit, mit wenigstens einer Elektronikplatine vorgeschlagen. Dabei weist die Elektronikplatine wenigstens einen elektrischen Steckverbinder zur mechanischen und elektrischen Verbindung mit einer Elektronikhalterung auf.
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Die vorgeschlagene Elektronikeinheit, welche aus einer Elektronikplatine mit einem Platinenstecker besteht, kann auf einfache Weise in eine Elektronikhalterung einer Vorrichtung zur Halterung der Elektronikeinheit eingeschoben werden. Der Platinenstecker kann dabei mit einem elektrischen Anschluss verbunden werden, welcher zur elektrischen Kontaktierung der Elektronikeinheit mit einem externen elektrischen Kabel dient. Die Elektronikeinheit kann in der Elektronikhalterung verliersicher verriegelt werden. Die Elektronikhalterung wiederum wird in einer Halterungseinrichtung aufgenommen, welche das Verbindungsglied zwischen der Elektronikhalterung und einer umgebenden Struktur beispielsweise eines Fahrzeugs darstellt.
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Mit der vorgeschlagenen Elektronikeinheit kann der nötige Bauraum zur Integration der Elektronikeinheit in eine umgebende Struktur eines Fahrzeugs vorteilhaft optimiert werden. Dadurch kann auf ein separates Gehäuse für die Elektronikeinheit verzichtet werden. Durch den Entfall üblicher Stecker mit Kabeln kann die Robustheit der Anordnung der Elektronikeinheit vorteilhaft gesteigert werden. Weiter ist möglich, die Herstellkosten auf diese Weise zu optimieren. Vorteilhaft ist auch eine bessere Tauschbarkeit der Elektronikeinheit in einer solchen Vorrichtung möglich, da die Elektronikplatine einfach gezogen und eine neue Elektronikplatine eingesetzt werden kann.
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Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Elektronikeinheit kann der Steckverbinder als Platinenstecker ausgebildet sein. Ein solcher Platinenstecker, auch als „Randstecker“, „Kantensteckverbinder“, englisch „edge connector“, „gold finger connector“ bekannt, ermöglicht eine einfache und zuverlässige Steckverbindung zwischen dem Steckverbinder der Elektronikeinheit und der Kontaktleiste der Elektronikhalterung.
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Weitere Vorteile ergeben sich aus der folgenden Zeichnungsbeschreibung. In den Zeichnungen ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Die Zeichnungen, die Beschreibung und die Ansprüche enthalten zahlreiche Merkmale in Kombination. Der Fachmann wird die Merkmale zweckmäßigerweise auch einzeln betrachten und zu sinnvollen weiteren Kombinationen zusammenfassen.
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Dabei zeigen:
- 1 eine Elektronikeinheit, insbesondere eine Zellüberwachungselektronik, eines elektrisch betreibbaren Fahrzeugs und eine Elektronikhalterung einer Vorrichtung zur Halterung der Elektronikeinheit nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung;
- 2 eine Vorrichtung zur Halterung einer Elektronikeinheit nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung in isometrischer Darstellung;
- 3 die Vorrichtung zur Halterung einer Elektronikeinheit nach 2 in einer Draufsicht von unten;
- 4 ein Ausschnitt der Halterungseinrichtung der Vorrichtung nach 2 mit einer Aufnahme für eine Elektronikhalterung;
- 5 eine Elektronikhalterung der Vorrichtung nach 2 mit einer eingesetzten Elektronikeinheit; und
- 6 eine Darstellung des Montageprozesses der Vorrichtung zur Halterung einer Elektronikeinheit nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung in isometrischer Darstellung.
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In den Figuren sind gleiche oder gleichartige Komponenten mit gleichen Bezugszeichen beziffert. Die Figuren zeigen lediglich Beispiele und sind nicht beschränkend zu verstehen.
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1 zeigt eine Elektronikeinheit 10, insbesondere eine Zellüberwachungselektronik, eines elektrisch betreibbaren Fahrzeugs und eine Elektronikhalterung 20 einer Vorrichtung 100 zur Halterung der Elektronikeinheit 10 nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung.
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Die Elektronikhalterung 20 weist eine zweite Aufnahme 22 in Form von Führungsleisten für eine verliersichere mechanische Verbindung mit der Elektronikeinheit 10 auf. Weiter weist die Elektronikhalterung 20 eine, nicht sichtbare, elektrische Kontaktleiste 24 für eine elektrische Verbindung mit der Elektronikeinheit 10 und einen elektrischen Anschluss 26 für eine externe elektrische Kontaktierung auf.
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Weiter weist die Elektronikhalterung 20 zwei Verriegelungselemente 28 zur verliersicheren Fixierung der Elektronikeinheit 10 auf. Die zwei Verriegelungselemente 28 sind an den Führungsleisten der Aufnahme 22 angeordnet.
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Die elektrische Kontaktleiste 24 der Elektronikhalterung 20 dient zur Aufnahme eines elektrischen Steckverbinders 14 der Elektronikeinheit 10, insbesondere zur Aufnahme eines Platinensteckers 16.
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Die Elektronikeinheit 10 besteht aus einer Elektronikplatine 12, auf welcher nicht dargestellte elektronische Bauteile zur Überwachung von Zellen einer Hochvoltbatterie eines elektrisch betreibbaren Fahrzeugs angeordnet sein können. Die Elektronikplatine 12 weist einen elektrischen Steckverbinder 14 zur mechanischen und elektrischen Verbindung mit der Elektronikhalterung 20 auf. Der Steckverbinder 14 kann vorteilhaft als Platinenstecker 16 ausgebildet sein. Ein solcher Platinenstecker 16, auch als „Randstecker“, „Kantensteckverbinder“, englisch „edge connector“, „gold finger connector“ bekannt, ermöglicht eine einfache und zuverlässige Steckverbindung zwischen dem Steckverbinder 14 der Elektronikeinheit 10 und der Kontaktleiste 24 der Elektronikhalterung 20.
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Zur Aufnahme der Elektronikeinheit 10 in der Elektronikhalterung 20 wird die Elektronikplatine 12 der Elektronikeinheit 10 in die Führungsleisten der Aufnahme 22 in Steckrichtung 50 geschoben. Der Platinenstecker 16 greift in die Kontaktleiste 24 der Elektronikhalterung 20 ein. Die Elektronikplatine 12 wird über die Verriegelungselemente 28 der Elektronikhalterung 20 verliersicher verriegelt.
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2 zeigt eine Vorrichtung 100 zur Halterung einer Elektronikeinheit 10 nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung in isometrischer Darstellung, während in 3 die Vorrichtung 100 nach 2 in einer Draufsicht von unten dargestellt ist.
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Die Halterungseinrichtung 40 weist wenigstens eine erste Aufnahme 42 für die Elektronikhalterung 20 auf. Bei dem in den 2 und 3 dargestellten Ausführungsbeispiel sind zwei Aufnahmen 42 mit zwei, nicht sichtbaren Elektronikhalterungen 20 auf.
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Die Halterungseinrichtung 40, welche bevorzugt aus Kunststoff ausgebildet sein kann, weist eine wabenförmige äußere Struktur 48 auf. Diese wabenförmige Struktur 48 ist nicht funktionsrelevant für die Aufnahme der Elektronikhalterung 20, sondern kann beispielsweise der mechanischen Aussteifung und Gewichtseinsparung der Halterungseinrichtung 20 dienen.
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In der Ansicht von unten in 3 sind durch die Wabenstruktur 48 der Halterungseinrichtung 40 die zwei Elektronikhalterungen 20 mit dem jeweiligen elektrischen Anschluss 26 erkennbar.
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In 4 ist ein Ausschnitt der Halterungseinrichtung 40 der Vorrichtung 100 nach 2 mit einer Aufnahme 42 für eine Elektronikhalterung 20 dargestellt. Die Aufnahme 42 ist als Aussparung 46 in der Wabenstruktur 48 zum Einschieben der Elektronikhalterung 20 ausgebildet.
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Die Aussparung 46 dient zur Aufnahme der Elektronikhalterung 20 und zur Ausleitung eines, nicht dargestellten, elektrischen Kabels, beispielsweise eines flexiblen Folienleiters, auch als Flexfolie bezeichnet.
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Die Halterungseinrichtung 40 umfasst auf diese Weise die Elektronikhalterung 20 von allen Seiten, bis auf die Seite der Aussparung 46, welche zum Einsetzen und Entnehmen der Elektronikhalterung 20 sowie zum Ausleiten des elektrischen Kabels dient.
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5 zeigt eine Elektronikhalterung 20 der Vorrichtung 10 nach 2 mit einer eingesetzten Elektronikeinheit 10.
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Die Elektronikplatine 12 der Elektronikeinheit 10 ist in die Elektronikhalterung 20 eingeschoben und mit den Verriegelungselementen 28 verliersicher verriegelt. An der Elektronikhalterung 20 sind beispielhaft Verbindungselemente 30 zur verliersicheren Verbindung mit der Halterungseinrichtung 40 erkennbar. Über die Verbindungselemente 30 kann die Elektronikhalterung 20 lösbar mit der Halterungseinrichtung 40 verbunden werden.
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6 zeigt eine Darstellung des Montageprozesses der Vorrichtung 100 zur Halterung einer Elektronikeinheit 10 nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung in isometrischer Darstellung.
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Erfindungsgemäß wird in einem ersten Schritt die Elektronikplatine 12 der Elektronikeinheit 10 in Pfeilrichtung in die Elektronikhalterung 20 geschoben. Der Platinenstecker 16 greift in die Kontaktleiste 24 der Elektronikhalterung 20 ein. Die Elektronikplatine 12 wird über die Verriegelungselemente 28 der Elektronikhalterung 20 verliersicher verriegelt.
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In einem nächsten Schritt wird die Elektronikhalterung 20 mit eingesetzter Elektronikeinheit 10 in Pfeilrichtung in die Aussparung 46 der Aufnahme 42 der Halterungseinrichtung 40 eingesetzt. Der elektrische Anschluss 26 für eine externe elektrische Kontaktierung wird ebenfalls in der Aussparung 46 aufgenommen. Ein nicht dargestelltes, mit diesem elektrischen Anschluss 26 elektrisch verbundenes Kabel kann beispielsweise aus der Aussparung 46 ausgeleitet werden.
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In alternativen, nicht dargestellten Ausführungsformen kann die Elektronikhalterung 20 in die Halterungseinrichtung 40 integriert sein. So könnte die Elektronikhalterung 20 zweckmäßigerweise Teil der Struktur der Halterungseinrichtung 40 darstellen, um zusätzlich Bauraum zu sparen.
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Weiter können die Elektronikhalterung 20 und die Halterungseinrichtung 40 einstückig ausgebildet sein. In einer weiteren Ausführungsform kann die Elektronikhalterung 20 so gestaltet sein, dass sie auch als Halterungseinrichtung 40 und als Befestigungsmittel dient, indem die Funktion der Elektronikhalterung 20 direkt in die Halterungseinrichtung 40 integriert ist und so die Elektronikhalterung 20 mit der Halterungseinrichtung 40 als ein Bauteil ausgebildet ist.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Elektronikeinheit
- 12
- Elektronikplatine
- 14
- Steckverbinder
- 16
- Platinenstecker
- 20
- Elektronikhalterung
- 22
- zweite Aufnahme
- 24
- elektrische Kontaktleiste
- 26
- elektrischer Anschluss
- 28
- Verriegelungselement
- 30
- Verbindungselement
- 40
- Halterungseinrichtung
- 42
- erste Aufnahme
- 46
- Aussparung
- 48
- Wabenstruktur
- 50
- Steckrichtung
- 100
- Vorrichtung
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102009036086 B4 [0003]
