Title:
EMV-Filter Adapter für Steckverbindungen
Document Type and Number:
Kind Code:
A1

Abstract:

Es wird ein EMV-Adapter (300) für ein Bordnetz, insbesondere für ein HV-Bordnetz, eines Fahrzeugs beschreiben, das eine Steckverbindung zwischen einer Kabel-seitigen Schnittstellen-Einheit (110) zu einem Kabel (111) des Bordnetzes und einer Komponenten-seitigen Schnittstellen-Einheit (120) zu einer Komponente (121) des Bordnetzes umfasst. Der EMV-Adapter (300) umfasst, einen ersten Kontaktierungs-Bereich (210), der eingerichtet ist, mit der Komponenten-seitigen Schnittstellen-Einheit (120) eine elektrisch leitende Steckverbindung zu bilden. Des Weiteren umfasst der EMV-Adapter (300) einen zweiten Kontaktierungs-Bereich (220), der eingerichtet ist, mit der Kabel-seitigen Schnittstellen-Einheit (110) eine elektrisch leitende Steckverbindung zu bilden. Außerdem umfasst der EMV-Adapter (300) einen zwischen dem ersten Kontaktierungs-Bereich (210) und dem zweiten Kontaktierungs-Bereich (220) angeordneten EMV-Filter (400).





Inventors:
Pömmerl, Josef (84095, Furth, DE)
Application Number:
DE102016212029A
Publication Date:
01/04/2018
Filing Date:
07/01/2016
Assignee:
Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft, 80809 (DE)
International Classes:
H01R13/66; B60R16/03; H01R13/719; H01R31/06; H01R31/08; H03H7/01
Domestic Patent References:
DE102008031091A1N/A
DE102011106335A1N/A
DE2042342AN/A
Foreign References:
FR2984023A1
EP0865114
JP2002216910A
Other References:
Standard GS95002
Claims:
1. EMV-Adapter (300) für ein Bordnetz eines Fahrzeugs, das eine Steckverbindung zwischen einer Kabel-seitigen Schnittstellen-Einheit (110) zu einem Kabel (111) des Bordnetzes und einer Komponenten-seitigen Schnittstellen-Einheit (120) zu einer Komponente (121) des Bordnetzes umfasst; wobei der EMV-Adapter (300) umfasst,
– einen ersten Kontaktierungs-Bereich (210), der eingerichtet ist, mit der Komponenten-seitigen Schnittstellen-Einheit (120) eine elektrisch leitende Steckverbindung zu bilden;
– einen zweiten Kontaktierungs-Bereich (220), der eingerichtet ist, mit der Kabel-seitigen Schnittstellen-Einheit (110) eine elektrisch leitende Steckverbindung zu bilden; und
– einen zwischen dem ersten Kontaktierungs-Bereich (210) und dem zweiten Kontaktierungs-Bereich (220) angeordneten EMV-Filter (400).

2. EMV-Adapter (300) gemäß Anspruch 1, wobei
– die Kabel-seitige Schnittstellen-Einheit (110) einen Kabel-seitigen Kontaktierungs-Bereich (210) aufweist, der mit einem Komponenten-seitigen Kontaktierungs-Bereich (220) der Komponenten-seitigen Schnittstellen-Einheit (110) eine elektrisch leitende Steckverbindung bilden kann;
– der erste Kontaktierungs-Bereich (210) einen substantiell gleichen Aufbau aufweist wie der Kabel-seitige Kontaktierungs-Bereich (210); und
– der zweite Kontaktierungs-Bereich (220) einen substantiell gleichen Aufbau aufweist wie der Komponenten-seitige Kontaktierungs-Bereich (220).

3. EMV-Adapter (300) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei
– die Kabel-seitige Schnittstellen-Einheit (110) und die Komponenten-seitige Schnittstellen-Einheit (120) jeweils eine farbliche und/oder physikalische Typencodierung (202) aufweisen, die es einem Monteur des Bordnetzes ermöglicht, die Kabel-seitige Schnittstellen-Einheit (110) einer Komponenten-seitigen Schnittstellen-Einheit (120) aus einer Mehrzahl von unterschiedlichen Komponenten-seitigen Schnittstellen-Einheiten (120) des Bordnetzes zuzuordnen; und
– der EMV-Adapter (300), insbesondere der erste und zweite Kontaktierungs-Bereich (210, 220), eine entsprechende farbliche und/oder physikalische Typencodierung (202) aufweist.

4. EMV-Adapter (300) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei
– der erste Kontaktierungs-Bereich (210) und der zweite Kontaktierungs-Bereich (220) jeweils zwei oder mehr Leistungs-Kontaktteile (203, 223) aufweisen, die eingerichtet sind, elektrische Energie in einem Hochvolt-Bereich zwischen der Komponente (121) und dem Kabel (111) des Bordnetzes zu übertragen; und
– die zwei oder mehr Leistungs-Kontaktteile (203) des ersten Kontaktierungs-Bereichs (210) über den EMV-Filter (400) mit den zwei oder mehr Leistungs-Kontaktteilen (223) des zweiten Kontaktierungs-Bereichs (220) verbunden sind.

5. EMV-Adapter (300) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei
– der erste Kontaktierungs-Bereich (210) und der zweite Kontaktierungs-Bereich (220) jeweils zwei oder mehr Signal-Kontaktteile aufweisen, die eingerichtet sind, elektrische Energie in einem Niedervolt-Bereich zu übertragen; und
– die zwei oder mehr Signal-Kontaktteile des ersten Kontaktierungs-Bereichs (210) an dem EMV-Filter (400) vorbei mit den zwei oder mehr Signal-Kontaktteilen des zweiten Kontaktierungs-Bereichs (220) verbunden sind.

6. EMV-Adapter (300) gemäß Anspruch 5, wobei
– zumindest ein Signal-Kontaktteil des ersten Kontaktierungs-Bereichs (210) mit zumindest einem Signal-Kontaktteil des zweiten Kontaktierungs-Bereichs (220) über einen Widerstand verbunden ist; und
– ein Widerstandswert des Widerstands von einem Typ des EMV-Adapters (300) abhängt.

7. EMV-Adapter (300) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der EMV-Adapter (300) Identifikationsmittel, insbesondere einen Widerstand, umfasst, die es einer Steuereinheit des Bordnetzes ermöglichen, einen Typ des EMV-Adapters (300) zu ermitteln.

8. EMV-Adapter (300) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der EMV-Adapter (300) Fixierungsmittel (401) umfasst, die eingerichtet sind, den EMV-Adapter (300) an der Komponente (121) und/oder an der Komponenten-seitigen Schnittstellen-Einheit (120) mechanisch zu fixieren.

9. EMV-Adapter (300) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der EMV-Filter (300) eingerichtet ist, elektromagnetische Störeffekte, die zwischen dem ersten Kontaktierungs-Bereich (210) und dem zweiten Kontaktierungs-Bereich (220) übertragen werden, zu dämpfen.

10. Stecksystem (100) zur Übertragung von elektrischer Leistung in einem Bordnetz, insbesondere in einem Hochvolt-Bordnetz, eines Fahrzeugs; wobei das Stecksystem (100) umfasst,
– eine Kabel-seitige Schnittstellen-Einheit (110) mit Leistungs-Kontaktteilen (203) zur Übertragung von elektrischer Leistung für den Betrieb einer Komponente (121) des Bordnetzes;
– eine Komponenten-seitige Schnittstellen-Einheit (120) mit entsprechenden Leistungs-Kontaktteilen (223) zur elektrisch leitenden Kontaktierung mit den Leistungs-Kontaktteilen (203) der Kabel-seitigen Schnittstellen-Einheit (110);
– einen EMV-Adapter (300) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche; wobei die Kabel-seitige Schnittstellen-Einheit (110), die Komponenten-seitige Schnittstellen-Einheit (120) und der EMV-Adapter (300) derart ausgebildet sind, dass
– die Kabel-seitige Schnittstellen-Einheit (110) und die Komponenten-seitige Schnittstellen-Einheit (120) direkt eine Steckverbindung bilden können;
– die Kabel-seitige Schnittstellen-Einheit (110) und der EMV-Adapter direkt eine Steckverbindung bilden können; und
– der EMV-Adapter (300) und die Komponenten-seitige Schnittstellen-Einheit (120) direkt eine Steckverbindung bilden können.

11. Stecksystem (100) gemäß Anspruch 10, wobei
– die Kabel-seitige Schnittstellen-Einheit (110) eine Signal-Brücke (112, 200) umfasst;
– die Komponenten-seitige Schnittstellen-Einheit (120) Signalleitungen (122, 123) umfasst, die über die Signal-Brücke (112) elektrisch leitend miteinander verbunden werden können; und
– der EMV-Adapter (300) Signalleitungen umfasst, um die Signalleitungen (122, 123) der Komponenten-seitigen Schnittstellen-Einheit (120) mit der Signal-Brücke (112, 200) elektrisch leitend zu koppeln.

Description:

Die Erfindung betrifft einen EMV-Filter Adapter für ein Stecksystem zur Herstellung einer elektrischen Hochvoltverbindung in einem Fahrzeug.

Ein Fahrzeug mit elektrischem Antrieb umfasst ein elektrisches Bordnetz, in dem sogenannte Hochvolt- oder Hazardous Voltage-(HV)Komponenten über Steckverbindungen miteinander gekoppelt werden können. Beispielsweise kann ein elektrischer Energiespeicher des HV-Bordnetzes über eine Steckverbindung mit einem Kabel eines Kabelbaums des HV-Bordnetzes verbunden werden.

Eine solche Steckverbindung umfasst HV-Leitungen (z.B. eine Plus-Leitung und eine Minus-Leitung im Falle einer Gleichstrom-Steckverbindung oder eine Phasenleistung und eine Neutralleitung im Falle einer einphasigen Wechselstrom-Steckverbindung oder drei Phasenleistung und eine Neutralleitung im Falle einer dreiphasigen Wechselstrom-Steckverbindung) zur Übertragung der elektrischen Leistung von einer Komponente bzw. zu einer Komponente. Darüber hinaus kann eine solche Steckverbindung ein oder mehrere Signal- oder Sicherheits-Leitungen umfassen, die dazu verwendet werden können, den Zustand der Steckverbindung zu detektieren. Insbesondere kann über eine Signalleitung (insbesondere über eine HVIL-Leitung) erkannt werden, dass eine Steckverbindung unterbrochen wird. In Reaktion darauf kann dann (noch vor dem endgültigen Lösen der Steckverbindung) die Stromübertragung auf den HV-Leitungen unterbrochen werden. So kann die Sicherheit von HV-Steckverbindungen erhöht werden.

In einem HV-Bordnetz müssen ungewollte elektromagnetische Effekte verhindert werden. Mit anderen Worten, das HV-Bordnetz eines Fahrzeugs muss Anforderungen in Bezug auf die elektromagnetische Verträglichkeit (EMV) erfüllen. Das vorliegende Dokument befasst sich mit der technischen Aufgabe, Mittel bereitzustellen, mit denen EMV-Anforderungen in einem Bordnetz eines Fahrzeugs in flexibler und zuverlässiger Weise erfüllt werden können.

Die Aufgabe wird durch die unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen werden u.a. in den abhängigen Ansprüchen beschrieben.

Gemäß einem Aspekt wird ein EMV-Adapter für ein Bordnetz eines Fahrzeugs beschrieben. Der EMV-Adapter kann dazu verwendet werden, Anforderungen in Bezug auf die elektromagnetische Verträglichkeit (EMV) in dem Bordnetz zu erfüllen. Dabei kann das Bordnetz insbesondere ein HV-Bordnetz sein, mit Bordnetzspannung im Bereich von 200V, 300V, 400V oder mehr. Typischerweise liegen HV-Spannungen bei mehr als 60V (im Falle von Gleichstrom) und/oder bei mehr als 30V (im Falle von Wechselstrom).

Das Bordnetz kann eine Steckverbindung zwischen einer Kabel-seitigen Schnittstellen-Einheit (z.B. einem Stecker) zu einem Kabel des Bordnetzes und einer Komponenten-seitigen Schnittstellen-Einheit (z.B. einer Buchse) zu einer Komponente (z.B. zu einem Energiespeicher oder zu einem elektrischen Verbraucher) des Bordnetzes umfassen. Dabei weist die Kabel-seitige Schnittstellen-Einheit typischerweise einen Kabel-seitigen Kontaktierungs-Bereich auf, der mit einem Komponenten-seitigen Kontaktierungs-Bereich der Komponenten-seitigen Schnittstellen-Einheit eine elektrisch leitende Steckverbindung bilden kann. Insbesondere können die Kontaktierungs-Bereiche der beiden Schnittstellen-Einheiten ineinander gesteckt werden, um eine elektrisch leitende Steckverbindung zu bilden.

Der EMV-Adapter umfasst einen ersten Kontaktierungs-Bereich, der eingerichtet ist, mit der Komponenten-seitigen Schnittstellen-Einheit eine elektrisch leitende Steckverbindung zu bilden. Des Weiteren umfasst der EMV-Adapter einen zweiten Kontaktierungs-Bereich, der eingerichtet ist, mit der Kabel-seitigen Schnittstellen-Einheit eine elektrisch leitende Steckverbindung zu bilden.

Außerdem umfasst der EMV-Adapter einen zwischen dem ersten Kontaktierungs-Bereich und dem zweiten Kontaktierungs-Bereich angeordneten EMV-Filter. Dabei kann der EMV-Filter eingerichtet sein, elektromagnetische Störeffekte, die zwischen dem ersten Kontaktierungs-Bereich und dem zweiten Kontaktierungs-Bereich übertragen werden, zu dämpfen.

Der in diesem Dokument beschriebene EMV-Adapter kann somit als Zwischenelement zwischen eine Kabel-seitige Schnittstellen-Einheit (z.B. einen Stecker) und eine Komponenten-seitige Schnittstellen-Einheit (z.B. eine Buchse) gesteckt werden. Insbesondere kann der EMV-Adapter mit der Kabel-seitigen Schnittstellen-Einheit einerseits und mit der Komponenten-seitigen Schnittstellen-Einheit andererseits jeweilige Steckverbindungen bilden. So können mittels des EMV-Adapters in flexibler und effizienter Weise EMV-Filter im Bordnetz angepasst bzw. ausgetauscht werden, um EMV-Anforderungen zu erfüllen.

Der erste Kontaktierungs-Bereich des EMV-Adapters kann einen substantiell gleichen Aufbau bzw. ein substantiell gleiches Profil aufweisen wie der Kabel-seitige Kontaktierungs-Bereich. Beispielsweise können der Kabel-seitige Kontaktierungs-Bereich und der erste Kontaktierungs-Bereich gleich aufgebaute und/oder geformte Stecker bilden. Der zweite Kontaktierungs-Bereich kann einen substantiell gleichen Aufbau bzw. ein substantiell gleiches Profil aufweisen wie der Komponenten-seitige Kontaktierungs-Bereich. Beispielsweise können der Komponenten-seitige Kontaktierungs-Bereich und der zweite Kontaktierungs-Bereich gleich aufgebaute und/oder geformte Buchsen bilden. Die Stecker und Buchsen können dabei zusammen Steckverbindungen bilden.

Die Kabel-seitige Schnittstellen-Einheit und die Komponenten-seitige Schnittstellen-Einheit können jeweils (zumindest) eine farbliche und/oder physikalische (bzw. mechanische) Typencodierung aufweisen, die es einem Monteur des Bordnetzes ermöglicht, die Kabel-seitige Schnittstellen-Einheit einer Komponenten-seitigen Schnittstellen-Einheit aus einer Mehrzahl von unterschiedlichen Komponenten-seitigen Schnittstellen-Einheiten des Bordnetzes zuzuordnen. Insbesondere kann durch physikalische bzw. mechanische Typencodierungen bewirkt werden, dass ein Kabel-seitiger Kontaktierungs-Bereich nur mit einem entsprechend codierten bzw. geformten Komponenten-seitigen Kontaktierungs-Bereich eine Steckverbindung bilden kann. Alternativ oder ergänzend können durch eine farbliche Typencodierung entsprechende Schnittstellen-Einheiten identifiziert werden.

Der EMV-Adapter und insbesondere der erste und zweite Kontaktierungs-Bereich können jeweils (zumindest) eine entsprechende farbliche und/oder physikalische Typencodierung aufweisen. So kann gewährleistet werden, dass der EMV-Adapter zwischen ein korrektes Paar aus Kabel-seitiger Schnittstellen-Einheit und Komponenten-seitiger Schnittstellen-Einheit gesteckt wird.

Der erste Kontaktierungs-Bereich und der zweite Kontaktierungs-Bereich können jeweils zwei oder mehr Leistungs-Kontaktteile aufweisen, die eingerichtet sind, elektrische Energie in einem Hochvolt-Bereich (z.B. von 200V, 300V, 400V oder mehr) zu übertragen, insbesondere zwischen der Komponente und dem Kabel des Bordnetzes. Die zwei oder mehr Leistungs-Kontaktteile des ersten Kontaktierungs-Bereichs können dabei über den EMV-Filter mit den zwei oder mehr Leistungs-Kontaktteilen des zweiten Kontaktierungs-Bereichs verbunden sein, um in zuverlässiger Weise elektromagnetische Störeffekte zu dämpfen.

Des Weiteren können der erste Kontaktierungs-Bereich und der zweite Kontaktierungs-Bereich jeweils zwei oder mehr Signal-Kontaktteile (für Signalleitungen der Steckverbindung) aufweisen, die eingerichtet sind, elektrische Energie in einem Niedervolt-Bereich (z.B. 48V, 12V oder weniger) zu übertragen. Die zwei oder mehr Signal-Kontaktteile des ersten Kontaktierungs-Bereichs können an dem EMV-Filter vorbei mit den zwei oder mehr Signal-Kontaktteilen des zweiten Kontaktierungs-Bereichs verbunden sein. So können auch bei Verwendung eines EMV-Adapters Sicherheitsfunktionen (insbesondere HV Interlock Funktionen) bereitgestellt werden.

Der EMV-Adapter kann Identifikationsmittel, insbesondere ein oder mehrere Widerstände, umfassen, die es einer Steuereinheit des Bordnetzes (insbesondere einer Steuereinheit der mit dem EVM-Adapter verbundenen Komponente) ermöglichen, einen Typ des EMV-Adapters zu ermitteln. Insbesondere kann auf Basis des Identifikationsmittels ermittelt werden, ob der richtige Typ von EMV-Adapter (mit einem richtig konfigurierten EMV-Filter) zwischen die beiden Schnittstellen-Einheiten eingesteckt wurde. Beispielsweise können für unterschiedliche Steckverbindungen des Bordnetzes unterschiedliche Typen von EMV-Adaptern bereitgestellt werden. Die unterschiedlichen EMV-Adapter können dann durch unterschiedlich ausgeprägte Identifikationsmittel identifiziert werden.

Beispielsweise kann zumindest ein Signal-Kontaktteil des ersten Kontaktierungs-Bereichs mit zumindest einem Signal-Kontaktteil des zweiten Kontaktierungs-Bereichs über einen Widerstand verbunden sein. Ein Widerstandswert des Widerstands kann dabei von einem Typ des EMV-Adapters abhängen und damit den Typ des EMV-Adapters anzeigen. Eine Steuereinheit kann dann über die Signalleitungen den Typ des EMV-Adapters ermitteln (insbesondere auf Basis des Spannungsabfalls an den Signalleitungen). So können Fehler bei der Montage eines Bordnetzes vermieden werden.

Der EMV-Adapter kann eingerichtet sein, eine galvanische Trennung der Leistungs-Leitungen und/oder der Signalleitungen zu bewirken. Insbesondere können die Leistungs-Kontaktteile und/oder die Signal-Kontaktteile des ersten Kontaktierungs-Bereichs galvanisch von den (entsprechenden) Leistungs-Kontaktteilen und/oder Signal-Kontaktteilen des zweiten Kontaktierungs-Bereichs getrennt sein. Außerdem können ein oder mehrere Schirm-Leitungen durch den EMV-Adapter galvanisch getrennt werden. So kann eine zuverlässige EMV-Filterfunktion durch den EMV-Adapter bereitgestellt werden.

Der EMV-Adapter kann Fixierungsmittel (z.B. ein oder mehreren Schrauben) umfassen, die eingerichtet sind, den EMV-Adapter an der Komponente und/oder an der Komponenten-seitigen Schnittstellen-Einheit mechanisch zu fixieren. So kann die Steckverbindung vor Vibrationen in einem Fahrzeug geschützt werden. Die Fixierungsmittel können dabei derart ausgelegt sein, dass eine durch den EMV-Adapter bewirkte galvanische Trennung zwischen der Kabel-seitigen Schnittstelleneinheit und der Komponenten-seitigen Schnittstelleneinheit nicht überbrückt wird bzw. beibehalten bleibt.

Gemäß einem weiteren Aspekt wird ein Stecksystem zur Übertragung von elektrischer Leistung in einem Bordnetz, insbesondere in einem Hochvolt-Bordnetz, eines Fahrzeugs beschrieben. Das Stecksystem umfasst eine Kabel-seitige Schnittstellen-Einheit mit Leistungs-Kontaktteilen zur Übertragung von elektrischer Leistung für den Betrieb einer Komponente des Bordnetzes. Außerdem umfasst das Stecksystem eine Komponenten-seitige Schnittstellen-Einheit mit entsprechenden Leistungs-Kontaktteilen zur elektrisch leitenden Kontaktierung mit den Leistungs-Kontaktteilen der Kabel-seitigen Schnittstellen-Einheit. Des Weiteren umfasst das Stecksystem einen in diesem Dokument beschriebenen EMV-Adapter.

Die Kabel-seitige Schnittstellen-Einheit, die Komponenten-seitige Schnittstellen-Einheit und der EMV-Adapter können derart ausgebildet sein, dass die Kabel-seitige Schnittstellen-Einheit und die Komponenten-seitige Schnittstellen-Einheit direkt eine Steckverbindung bilden können, dass die Kabel-seitige Schnittstellen-Einheit und der EMV-Adapter direkt eine Steckverbindung bilden können, und/oder dass der EMV-Adapter und die Komponenten-seitige Schnittstellen-Einheit direkt eine Steckverbindung bilden können. So kann eine flexible Anpassung von EMV-Anforderungen in einem Bordnetz ermöglicht werden.

Die Kabel-seitige Schnittstellen-Einheit kann eine Signal-Brücke umfassen und die Komponenten-seitige Schnittstellen-Einheit kann Signalleitungen umfassen, die über die Signal-Brücke elektrisch leitend miteinander verbunden werden können. Die Signal-Brücke und die Signalleitung können dabei Teil einer HV Interlock Funktion sein. Der EMV-Adapter kann Signalleitungen umfassen, um die Signalleitungen der Komponenten-seitigen Schnittstellen-Einheit mit der Signal-Brücke elektrisch leitend zu koppeln. So kann auch bei Verwendung eines EMV-Adapters eine zuverlässige Überwachung des Stecksystems erfolgen.

Gemäß einem weiteren Aspekt wird ein Fahrzeug (insbesondere ein Straßenkraftfahrzeug z.B. ein Personenkraftwagen, ein Lastkraftwagen oder ein Motorrad) beschrieben, das das in diesem Dokument beschriebene Bordnetz bzw. das in diesem Dokument beschriebene Stecksystem bzw. den in diesem Dokument beschriebenen EMV-Adapter umfasst.

Es ist zu beachten, dass die in diesem Dokument beschriebenen Verfahren, Vorrichtungen und Systeme sowohl alleine als auch in Kombination mit anderen in diesem Dokument beschriebenen Verfahren, Vorrichtungen und Systemen verwendet werden können. Des Weiteren können jegliche Aspekte der in diesem Dokument beschriebenen Verfahren, Vorrichtungen und Systemen in vielfältiger Weise miteinander kombiniert werden. Insbesondere können die Merkmale der Ansprüche in vielfältiger Weise miteinander kombiniert werden.

Im Weiteren wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen näher beschrieben. Dabei zeigen

1 ein beispielhaftes Stecksystem mit HV-Interlock Funktion;

2 weitere Details eines beispielhaften Stecksystems;

3 ein beispielhaftes Stecksystem mit einem EMV-Adapter;

4 einen beispielhaften Aufbau eines EMV-Adapters; und

5 weitere Details eines beispielhaften Stecksystems mit einem EMV-Adapter.

Wie eingangs dargelegt, befasst sich das vorliegende Dokument mit der flexiblen und zuverlässigen Erfüllung von EMV-Anforderungen in einem elektrischen Bordnetz eines Fahrzeugs. Insbesondere befasst sich das vorliegende Dokument damit, ein Stecksystem für ein Bordnetz bereitzustellen, durch das EMV-Anforderungen in flexibler und zuverlässiger Weise erfüllt werden können.

In diesem Zusammenhang zeigt 1 ein beispielhaftes Stecksystem 100 mit einer Kabel-seitigen Schnittstellen-Einheit 110 (z.B. mit einem Stecker) und einer Komponenten-seitigen Schnittstellen-Einheit 120 (z.B. mit einer Buchse). Die Kabel-seitige Schnittstellen-Einheit 110 ist fest mit einem Kabel 111 verbunden, das zwei oder mehr HV-Leitungen 114, 115 umfasst. Insbesondere sind HV-Kontaktteile (auch als Leistungs-Kontaktteile bezeichnet) der Kabel-seitigen Schnittstellen-Einheit 110 mit den HV-Leitungen 114, 115 verbunden. Die Komponenten-seitige Schnittstellen-Einheit 120 ist mit den entsprechenden zwei oder mehr HV-Leitungen 124, 125 der Komponente 121 des Bordnetzes fest verbunden. Insbesondere sind HV-Kontaktteile der Komponenten-seitigen Schnittstellen-Einheit 120 mit den HV-Leitungen 124, 125 verbunden. Die Schnittstellen-Einheiten 110, 120 umfassen somit zwei oder mehr Kontaktteile, durch die die entsprechenden HV-Leistungen 114, 124 und 115, 125 miteinander verbunden werden können. Die Spannung in dem HV-Bordnetz kann z.B. bei 300V, 400V oder mehr liegen.

Die Komponente 121 sowie die Komponenten-seitige Schnittstellen-Einheit 120 können weiter Signalleitungen 122, 123 (z.B. 12V Leitungen) umfassen, die über eine Signal-Brücke 112 in der Kabel-seitigen Schnittstellen-Einheit 110 miteinander elektrisch leitend verbunden werden können. Das Herstellen bzw. Lösen einer elektrisch leitenden Verbindung zwischen den Signalleitungen 122, 123 über die Signal-Brücke 112 kann durch eine Steuereinheit (nicht eingezeichnet) der Komponente 121 und/oder einer weiteren Komponente des Fahrzeugs detektiert werden. Die durch die Signalleitungen 122, 123 und die Signal-Brücke 112 gebildete Signalschleife ist dabei typischerweise derart ausgelegt, dass bereits vor Lösen der elektrisch leitenden HV-Verbindungen zwischen den HV-Leistungen 114, 124 bzw. 115, 125 eine Unterbrechung der elektrisch leitenden Signalverbindung zwischen den Signalleitungen 122, 123 erfolgt. So kann bereits frühzeitig ein Stromfluss über die HV-Leistungen 114, 124 bzw. 115, 125 unterbunden werden.

2 zeigt weitere Details eines Stecksystems 100. Insbesondere zeigt 2 den Kontaktierungs-Bereich 210 einer Kabel-seitigen Schnittstellen-Einheit 110 mit den Leistungs-Kontaktteilen 203 und den Kontaktierungs-Bereich 220 einer Komponenten-seitigen Schnittstellen-Einheit 120 mit den Leistungs-Kontaktteilen 223.

2 zeigt eine beispielhafte Kabel-seitige Schnittstellen-Einheit 110 mit farblichen und/oder physikalischen Typencodierungen. Die Schnittstellen-Einheit 110 umfasst ein Gehäuse 201, das ein oder mehrere Leistungs-Kontaktteile 203 der Schnittstelle-Einheit 110 umschließt. Die ein oder mehreren Leistungs-Kontaktteile 203 können z.B. als Buchsenkontakte bzw. Pins ausgelegt sein.

Die Schnittstellen-Einheit 110 kann Codierungsmittel 202 umfassen, die es ermöglichen, einen Typ der Schnittstellen-Einheit 110 bzw. einen Typ der mit der Schnittstellen-Einheit 110 herzustellenden Steckverbindung zu identifizieren. Die Kontaktteile 203 (auf einem Kontaktträger) und das Gehäuse 201 können ein Profil aufweisen (im Kontaktierungs-Bereich 210), das mit dem Profil des Kontaktierungs-Bereichs 220 einer Komponenten-seitigen Schnittstellen-Einheit 120 des Stecksystems 100 zusammenspielt. Das Profil der Schnittstellen-Einheit 110 kann dabei als physikalisches Codierungsmittel verwendet werden. Insbesondere können unterschiedliche Stecksysteme 100 eines Bordnetzes unterschiedliche Steck-Profile aufweisen, so dass das Herstellen von inkorrekten Steckverbindungen zuverlässig vermieden werden kann.

Alternativ oder ergänzend können die Codierungsmittel 202, wie in 2 dargestellt, eine zwischen Gehäuse 201 und Kontaktteilen 203 (d.h. innerhalb des Steck-Profils) angeordnete Farbcodierung umfassen. Beispielsweise können unterschiedliche Stecksysteme 100 eines Bordnetzes unterschiedliche Farben (z.B. schwarz, weiß, blau, violett, grün, braun, wasserblau, etc.) verwenden.

In 2 wird das Kabel 111 in das Gehäuse 201 der Schnittstellen-Einheit 110 geführt und innerhalb des Gehäuses 201 mit den ein oder mehreren Kontaktteilen 203 verbunden. Dabei können Dichtungen 204 verwendet werden, um die einzelnen Adern bzw. Leitungen 114, 115 des Kabels 111 abzudichten. Das Kabel 111 kann durch zwei entgegengesetzt verlaufende Konen 205, 206 an der dem Kabel 111 zugewandten Stirnseite des Gehäuses 201 fixiert werden. Insbesondere kann ein Außenkonus 205 zwischen Gehäuse-Innenwand 211 und Außenwand 212 des Kabels 111 eingebracht werden, wobei sich der Durchmesser des Außenkonus 205 zur Stirnseite des Gehäuse 201 hin vergrößert, um eine Aufnahme für den Innenkonus 206 zu schaffen, der einen dem Außenkonus 205 entgegengesetzten Verlauf des Durchmessers aufweist. Der Außenkonus 205 und der Innenkonus 206 können dann übereinander geschoben und dabei verkeilt werden, um das Kabel 111 an dem Gehäuse 201 der Schnittstellen-Einheit 110 zu fixieren.

Die Komponente 121, die Schnittstellen-Einheiten 110, 120 und/oder das Kabel 111 können elektromagnetische Strahlung bzw. Störeffekte verursachen, die andere Elemente in einem Fahrzeug stören kann. Aus diesem Zweck werden typischerweise an der Komponente 121, den Schnittstellen-Einheiten 110, 120 und/oder an dem Kabel 111 Maßnahmen ergriffen, um das Aussenden von elektromagnetischer Strahlung bzw. das Übertragen von elektromagnetischen Störeffekten zu unterbinden. Durch die Interaktion zwischen der Komponente 121, den Schnittstellen-Einheiten 110, 120 und/oder dem Kabel 111 können jedoch EMV-relevante Effekte (insbesondere an den jeweiligen Übergangspunkten) entstehen, die ggf. vor einem Zusammenbau des Bordnetzes eines Fahrzeugs nicht vollumfänglich berücksichtigt werden können. Es kann somit vorkommen, dass EMV-relevante Effekte erst zu einem relativ späten Zeitpunkt der Entwicklung eines Fahrzeugs detektiert werden, insbesondere aufgrund der endgültigen Fahrzeugumgebung (Komponenten in einem Fahrzeug, Führung der Leitungen durch ein Fahrzeug, etc.) und/oder aufgrund von nicht-absehbaren EMV-Effekten. Derartige EMV-relevante Effekte können z.B. in den Kabeln 111 bzw. Leitungen durch Maßnahmen wie die Verwendung von Ferritkernen und/oder zusätzlichen Schirmungen und/oder in den HV-Komponenten 121 (z.B. durch eine Überarbeitung einer Komponente 121) behoben werden. Derartige Maßnahmen sind jedoch typischerweise sehr kostenintensiv und/oder können ggf. zu Einschränkungen des Funktionsumfangs einzelnen Komponenten 121 führen.

3 zeigt ein Stecksystem 100, bei dem zwischen die Schnittstellen-Einheiten 110, 120 ein EMV-Adapter 300 mit einem EMV-Filter eingebracht wurde. Der EMV-Adapter 300 kann dazu verwendet werden, EMV-relevante Effekt, die an der Schnittstelle zwischen einer Komponente 121 und einem Kabel 111 auftreten zu filtern bzw. zu unterbinden oder zumindest zu dämpfen. Der EMV-Adapter 300 kann dabei derart ausgelegt sein, dass der EMV-Adapter 300 zwischen die Komponenten-seitige Schnittstellen-Einheit 120 und die Kabel-seitige Schnittstellen-Einheit 110 gesteckt werden kann.

4 zeigt einen beispielhaften Aufbau eines EMV-Adapters 300. Der EMV-Adapter 300 umfasst insbesondere einen ersten Kontaktierungs-Bereich 210, der eingerichtet ist, mit dem Kontaktierungs-Bereich 220 der Komponenten-seitigen Schnittstellen-Einheit 120 eine Steckverbindung zu bilden. Der erste Kontaktierungs-Bereich 210 kann zu diesem Zweck dem Kontaktierungs-Bereich 210 der Kabel-seitigen Schnittstellen-Einheit 110 entsprechen. Des Weiteren umfasst der EMV-Adapter 300 einen zweiten Kontaktierungs-Bereich 220, der eingerichtet ist, mit dem Kontaktierungs-Bereich 210 der Kabel-seitigen Schnittstellen-Einheit 110 eine Steckverbindung zu bilden. Der zweite Kontaktierungs-Bereich 220 kann zu diesem Zweck dem Kontaktierungs-Bereich 210 der Komponenten-seitigen Schnittstellen-Einheit 110 entsprechen.

Die Kontaktierungs-Bereiche 210, 220 des EMV-Adapters 300 weisen Kontaktteile 203 bzw. 223 auf, die eingerichtet sind, mit den Kontaktteilen der jeweiligen Schnittstellen-Einheit 120, 110 jeweils elektrisch leitende Verbindungen aufzubauen. Die Kontaktteile 203, 223 des EMV-Adapters 300 sind über einen EMV-Filter 400 miteinander verbunden, so dass der Übergang von störenden EMV-Effekten über die Kontaktteile 203, 223 des EMV-Adapters 300 unterbunden bzw. zumindest gedämpft werden kann.

5 veranschaulicht wie der EMV-Adapter 300 zwischen die Komponenten-seitige Schnittstellen-Einheit 120 und die Kabel-seitige Schnittstellen-Einheit 110 gesteckt werden kann. Dabei kann der EMV-Adapter 300 über Fixierungsmittel 401, 501 (z.B. über ein oder mehrere Schrauben 401 in einem Gewinde 501 der Komponente 121 bzw. der Komponenten-seitigen Schnittstellen-Einheit 120) an der Komponente 121 und/oder an der Komponenten-seitigen Schnittstellen-Einheit 120 fixiert werden.

Es kann somit ein HV-EMV-Filter-Adapter 300 für ein HV-Stecksystem 100 zum EMV-Schutz bereitgestellt werden. Zwischen einem Aggregat-Anschluss (z.B. einer Stiftleiste) 120 und einem Kabelbaum(KBB)-Buchsen-Stecker 110 kann ein HV-EMV-Filter 400 als Teil eines Adapters 300 in den Quellen- und/oder den Senkenpfad der Steckverbindung eingesetzt werden. Wird zu einem Zeitpunkt der Entwicklung eines Fahrzeugs festgestellt, dass ein verstärkter oder reduzierter EMV-Schutz erforderlich ist, so kann in flexibler und zuverlässiger Weise durch Austausch des kompletten HV-EMV-Filter-Adapters 300 eine Anpassung des EMV-Schutzes erfolgen. Dabei ist der HV-EMV-Filter-Adapter 300 unabhängig von bzw. separat zu der HV-Steckverbindung aus den Schnittstellen-Einheiten 110, 120. Die Anforderungen an den Adapter 300 sind dabei typischerweise identisch mit den Anforderungen an das eigentliche Stecksystem 100, insbesondere in Bezug auf: Dichtigkeit, Stromtragfähigkeit, HV-Sicherheit, Steckerkodierung, und/oder EMV. Der EMV-Filter 400 kann in unterschiedlicher Weise ausgeführt sein. Die zu erfüllenden EMV-Anforderungen können z.B. gemäß dem BMW Standard GS95002 definiert sein.

Wie oben dargelegt, können die Kontaktierungs-Bereiche 210, 220 unterschiedliche Typencodierungen aufweisen, durch die das fehlerhafte Zusammenstecken von Schnittstellen-Einheiten 110, 120 vermieden werden kann. Beispielsweise kann durch eine mechanische Ausgestaltung der Kontaktierungs-Bereiche 210, 220 (z.B. durch die Bereitstellung von Nasen oder anderen formgebenden Elementen) eine eindeutige Zuordnung zwischen korrekten Paaren von Schnittstellen-Einheiten 110, 120 erfolgen. Die Kontaktierungs-Bereiche 210, 220 der ein oder mehreren EMV-Adapter 300 des Bordnetzes eines Fahrzeugs können entsprechende mechanische Ausgestaltungen zur Typencodierung aufweisen, um eine eindeutige Platzierung der EMV-Adapter 300 in dem Bordnetz eines Fahrzeugs zu ermöglichen.

Alternativ oder ergänzend kann eine Typencodierung mittels einer Software Codierung erfolgen. Zu diesem Zweck kann z.B. in den Adapter 300 ein variabler Widerstand verbaut werden (als Identifikationsmittel für einen bestimmten Typ eines Adapters 300). Unterschiedliche Typen von Adaptern 300 können somit unterschiedliche Widerstände aufweisen. Die Steuereinheit einer Komponente 121 (nicht dargestellt) kann eingerichtet sein, den Typ des Adapters 300 auf Basis der Identifikationsmittel (insbesondere auf Basis des Widerstandswertes) zu ermitteln. So kann z.B. das fehlerhafte Stecken eines Adapters 300 detektiert und ggf. durch eine Fehlermeldung angezeigt werden. Des Weiteren kann ggf. ein Start des Bordnetzes unterbunden werden.

Damit der Adapter 300 auch bei relativ starken Vibrationen während des Fahrens sicher am Aggregatanschluss 120 bzw. am Aggregat 121 fixiert ist und somit ein unbeabsichtigtes Lösen der Steckverbindung verhindert wird, kann der Adapter 300 durch Fixierungsmittel 401, 501 (z.B. mit Schauben) befestigt werden.

Die Signalleitungen HVIL+ und HVIL– 122, 123 können durch den HV-Sicherungsadapter 300 hindurch geleitet werden (wie in 3 dargestellt). So kann auch bei Verwendung eines EMV-Adapters 300 eine HVIL (Hochvolt-Interlock) Funktion bereitgestellt werden.

Bei Verwendung des in diesem Dokument beschriebenen EMV-Adapters 300 können EMV-Eigenschaften einer Steckverbindung in flexibler Weise angepasst werden, ohne jedoch die Schnittstellen-Einheiten 110, 120 (insbesondere mechanisch) anpassen zu müssen. Zur Anpassung der EMV-Eigenschaften ist somit keine Überarbeitung der Schnittstellen-Einheiten 110, 120 erforderlich. Somit können EMV-Eigenschaften einer Steckverbindung in einem Bordnetz eines Fahrzeugs in kosteneffizienter und flexibler Weise angepasst werden.

Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die gezeigten Ausführungsbeispiele beschränkt. Insbesondere ist zu beachten, dass die Beschreibung und die Figuren nur das Prinzip der vorgeschlagenen Verfahren, Vorrichtungen und Systeme veranschaulichen sollen.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG

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Zitierte Nicht-Patentliteratur

  • Standard GS95002 [0044]