DE102022202315A1 - Electronic unit for a high-voltage component - Google Patents

Electronic unit for a high-voltage component Download PDF

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Elektronikeinheit (2) für eine Hochvolt-Komponente mit Wechselrichter in einem Kraftfahrzeug, insbesondere einen elektrischen Kältemittelantrieb, umfassend eine erste Steuereinheit (4) und eine Aufbereitungseinheit (8), wobei die erste Steuereinheit (4) zur Steuerung der Hochvolt-Komponente ausgelegt ist und die Aufbereitungseinheit (6) zur Signalerstellung für einen Wechselrichter ausgelegt ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Elektronikeinheit (2) einen Versorgungsanschluss (24) zum Anschluss an das Hochvolt-Bordnetz (8) aufweist. Weiterhin betrifft die Elektronikeinheit eine Hochvolt-Komponente.The invention relates to an electronic unit (2) for a high-voltage component with an inverter in a motor vehicle, in particular an electric refrigerant drive, comprising a first control unit (4) and a processing unit (8), the first control unit (4) being used to control the high-voltage Component is designed and the processing unit (6) is designed for signal generation for an inverter, characterized in that the electronic unit (2) has a supply connection (24) for connection to the high-voltage vehicle electrical system (8). Furthermore, the electronic unit concerns a high-voltage component.

Description

Die Erfindung betrifft eine Elektronikeinheit für eine Hochvolt-Komponente, insbesondere für einen elektrischen Kältemittelantrieb, und die Hochvolt-Komponente.The invention relates to an electronic unit for a high-voltage component, in particular for an electric refrigerant drive, and the high-voltage component.

Nach dem Stand der Technik werden in Fahrzeugen Hochvolt-Komponenten, beispielsweise ein Kältemittelverdichter eingesetzt, welche zwei Bordnetzanschlüsse aufweisen, und zwar einen Hochvolt-Bordnetzanschluss und einen Niedervolt-Bordnetzanschluss. Diese Hochvolt-Komponenten verfügen über eine Elektronikeinheit. Eine solche Elektronikeinheit ist beispielsweise in 1 gezeigt. Die Elektronikeinheit 2 nach dem Stand der Technik weist eine erste Steuereinheit 4, sowie eine Aufbereitungseinheit 6 bzw. Treiber zur Ansteuerung eines Wechselrichters auf. Die Steuereinheit 4 und die Aufbereitungseinheit 6 befinden sich im Bereich eines Hochvolt-Bordnetzes 8. Das Niedervolt-Bordnetz 10 umfasst eine Niedervolt-Bordnetz-Spannungsversorgung 12. Die Steuereinheit 4 und die Aufbereitungseinheit 6 werden über eine Versorgungsspannung aus dem Niedervolt-Bordnetz 10 versorgt. Dazu wird mittels eines über eine galvanische Trennung verfügenden Transformators 14 die Spannung aus dem Niedervolt-Bordnetz 10 für die erste Steuereinheit 4 und Aufbereitungseinheit 6 transformiert und erste Steuereinheit 4 und Aufbereitungseinheit 6 mittels der transformierten Spannung versorgt. Bei dem Transformator 14 handelt es sich somit um einen Sperrwandler bzw. Flyback Converter, bei dem Eingangsseite und Ausgangsseite galvanisch voneinander getrennt sind und die Übertragung auf die andere Seite induktiv erfolgt.According to the state of the art, high-voltage components, for example a refrigerant compressor, are used in vehicles, which have two on-board electrical system connections, namely a high-voltage on-board electrical system connection and a low-voltage on-board electrical system connection. These high-voltage components have an electronic unit. Such an electronic unit is, for example, in 1 shown. The electronic unit 2 according to the prior art has a first control unit 4 and a processing unit 6 or driver for controlling an inverter. The control unit 4 and the processing unit 6 are located in the area of a high-voltage vehicle electrical system 8. The low-voltage vehicle electrical system 10 includes a low-voltage vehicle electrical system voltage supply 12. The control unit 4 and the processing unit 6 are supplied via a supply voltage from the low-voltage vehicle electrical system 10. For this purpose, the voltage from the low-voltage vehicle electrical system 10 is transformed for the first control unit 4 and processing unit 6 by means of a transformer 14 that has galvanic isolation, and the first control unit 4 and processing unit 6 are supplied with the transformed voltage. The transformer 14 is therefore a flyback converter, in which the input side and output side are galvanically separated from one another and the transmission to the other side takes place inductively.

Weiterhin ist im Niedervolt-Bordnetz 10 ein LIN (Local Interconnet Network)-Element 16 angeordnet. Die erste Steuereinheit 4 kann mit dem LIN-Element 16 über eine Kommunikationsschnittstelle 18 aus dem Bereich des Hochvolt-Bordnetzes 8 in den Bereich des Niedervolt-Bordnetzes 10 kommunizieren. Über diesen Kommunikationspfad können insbesondere Steuerbefehle von einem Nutzer oder einer zentralen Steuereinheit des Fahrzeuges an die erste Steuereinheit 4 übermittelt werden.Furthermore, a LIN (Local Interconnect Network) element 16 is arranged in the low-voltage vehicle electrical system 10. The first control unit 4 can communicate with the LIN element 16 via a communication interface 18 from the area of the high-voltage vehicle electrical system 8 to the area of the low-voltage vehicle electrical system 10. In particular, control commands from a user or a central control unit of the vehicle can be transmitted to the first control unit 4 via this communication path.

Bei dieser Ausgestaltung der Elektronikeinheit 2 liegen die Bereiche des Hochvolt-Bordnetzes 8 und Niedervolt-Bordnetz 10 nahe beieinander, so dass die Bordnetze insbesondere bei Schaltvorgängen elektromagnetischen Einflüssen des jeweils anderen ausgesetzt sind. Insbesondere bei hohen Spannungsunterschieden zwischen Hochvoltspannung und Niedervoltspannung kommt es im Transformatorbereich zu elektromagnetischen Unverträglichkeiten. Die Bordnetze müssen speziell ausgelegt werden, um die Unverträglichkeiten zu reduzieren, was mit hohem Kostenaufwand verbunden ist.In this embodiment of the electronic unit 2, the areas of the high-voltage vehicle electrical system 8 and low-voltage vehicle electrical system 10 are close to one another, so that the vehicle electrical systems are exposed to each other's electromagnetic influences, particularly during switching operations. Especially when there are large voltage differences between high-voltage and low-voltage voltage, electromagnetic incompatibilities occur in the transformer area. The on-board electrical systems must be specially designed to reduce incompatibilities, which is associated with high costs.

Nach dem Stand der Technik ist weiterhin z.B. aus der DE 10 2014 207 846 A1 ein Steuergerät für ein Mehrspannungsbordnetz eines Fahrzeugs bekannt, welches zwei Teilnetze für unterschiedliche Spannungen aufweist. Das Steuergerät weist eine erste Steuereinheit in einem ersten Teilnetz und eine zweite Steuereinheit in einem zweiten Teilnetz auf. Dieses Dokument betrifft Teilnetze mit geringem Spannungsunterschied.According to the state of the art, for example from DE 10 2014 207 846 A1 a control device for a multi-voltage on-board electrical system of a vehicle is known, which has two sub-networks for different voltages. The control device has a first control unit in a first subnet and a second control unit in a second subnet. This document concerns subnetworks with small voltage differences.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine besonders geeignete Elektronikeinheit für eine Hochvolt-Komponente, insbesondere für einen elektrischen Kältemittelantrieb anzugeben. Insbesondere soll eine bezüglich der elektromagnetischen Verträglichkeit verbesserte geeignete Elektronikeinheit für einen Kältemittelantrieb angegeben werden. Der Erfindung liegt weiterhin die Aufgabe zugrunde, eine besonders geeignete Hochvolt-Komponente, insbesondere einen besonders geeigneten elektrischen Kältemittelantrieb anzugeben.The invention is based on the object of specifying a particularly suitable electronic unit for a high-voltage component, in particular for an electric refrigerant drive. In particular, a suitable electronic unit for a refrigerant drive that is improved in terms of electromagnetic compatibility should be specified. The invention is further based on the object of specifying a particularly suitable high-voltage component, in particular a particularly suitable electric refrigerant drive.

Hinsichtlich der Elektronikeinheit wird die Erfindung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und hinsichtlich der Hochvolt-Komponente mit den Merkmalen des Anspruchs 9 erfindungsgemäß gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen sind Gegenstand der Unteransprüche.With regard to the electronic unit, the invention is solved according to the invention with the features of claim 1 and with regard to the high-voltage component with the features of claim 9. Advantageous refinements and further developments are the subject of the subclaims.

Die erfindungsgemäße Elektronikeinheit für eine Hochvolt-Komponente mit Wechselrichter in einem Kraftfahrzeug, insbesondere einen elektrischen Kältemittelantrieb, umfasst eine erste Steuereinheit und eine Aufbereitungseinheit, wobei die erste Steuereinheit zur Steuerung der Hochvolt-Komponente ausgelegt ist und die Aufbereitungseinheit zur Signalerstellung für einen Wechselrichter ausgelegt ist. Die Elektronikeinheit weist einen Versorgungsanschluss zum Anschluss an das Hochvolt-Bordnetz auf.The electronic unit according to the invention for a high-voltage component with an inverter in a motor vehicle, in particular an electric refrigerant drive, comprises a first control unit and a processing unit, wherein the first control unit is designed to control the high-voltage component and the processing unit is designed to generate signals for an inverter. The electronic unit has a supply connection for connection to the high-voltage vehicle electrical system.

Ein Niedervolt-Bordnetz kann insbesondere ein 12V Gleichspannungs-Bordnetz sein; ein Hochvolt-Bordnetz ist ein Netz mit einer Spannung größer 60 V, insbesondere größer 400 V z.B. im Bereich von 470 V oder 800 V. Zweckmäßigerweise ist das Hochvolt-Bordnetz ein Netz mit einer Spannung von 470 V oder 800 V.A low-voltage electrical system can in particular be a 12V DC electrical system; A high-voltage on-board electrical system is a network with a voltage greater than 60 V, in particular greater than 400 V, for example in the range of 470 V or 800 V. The high-voltage on-board electrical system is expediently a network with a voltage of 470 V or 800 V.

Bei der ersten Steuereinheit handelt es sich zweckmäßigerweise um einen Microcontroller. Ein solcher Microcontroller weist beispielsweise einen wiederbeschreibbaren Speicher zum Speichern einer Steuersoftware auf und ist ausgebildet, von der Steuersoftware betrieben zu werden. Weiterhin weist der Microcontroller beispielsweise einen Prozessor auf, der zum Ausführen der Steuersoftware ausgebildet ist. Die erste Steuereinheit steht in Kommunikationsverbindung mit der Aufbereitungseinheit.The first control unit is expediently a microcontroller. Such a microcontroller has, for example, a rewritable memory for storing control software and is designed to be operated by the control software. Furthermore, the microcontroller has, for example, a processor that is designed to execute the control software. The first control unit is in communication connection with the processing unit.

Bei der Aufbereitungseinheit handelt es sich insbesondere um eine Treiberschaltung für einem Wechselrichter, auch als Umrichter bezeichnet. Insbesondere kann es sich bei dem Umrichter um einen Umrichter mit einer sogenannten B6-Brücke handeln. Eine B6-Brücke oder B6-Brückenschaltung umfasst drei Halbbrücken mit je einem Dioden Element und jeweils einem Leitungsschalter z.B. in Form eines sogenannten MOSFET (englisch: Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor) oder IGBT (englisch: insulated-gate bipolar transistor) auf der sogenannten High-Side (Versorgungsspannungsniveau) und auf der Low-Side (Masseniveau). Mittels der B6-Brücke wird Gleichstrom in Dreiphasen-Wechselstrom für die Hochvolt-Komponente erzeugt. Eine B6-Brücke ist beispielsweise aus der DE 10 2020 103 166 A1 bekannt.The processing unit is in particular a driver circuit for an inverter, also referred to as a converter. In particular, the converter can be a converter with a so-called B6 bridge. A B6 bridge or B6 bridge circuit comprises three half-bridges, each with a diode element and each with a line switch, for example in the form of a so-called MOSFET (Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor) or IGBT (Insulated-gate bipolar transistor) on the so-called High side (supply voltage level) and on the low side (ground level). The B6 bridge is used to generate direct current into three-phase alternating current for the high-voltage component. A B6 bridge, for example, is from the DE 10 2020 103 166 A1 known.

Die Aufbereitungseinheit kann Teil der ersten Steuereinheit sein oder kann separat von der ersten Steuereinheit ausgebildet sein. Die Aufbereitungseinheit kann mit dem Wechselrichter ausgebildet sein. Alternativ ist der Wechselrichter hinter die Aufbereitungseinheit geschaltet. Wenn die Aufbereitungseinheit den Wechselrichter umfasst, ist zweckmäßigerweise die erste Steuereinheit separat von der Aufbereitungseinheit ausgebildet, aber über einen Kommunikationspfad mit dieser verbunden.The processing unit can be part of the first control unit or can be designed separately from the first control unit. The processing unit can be designed with the inverter. Alternatively, the inverter is connected behind the processing unit. If the processing unit includes the inverter, the first control unit is expediently designed separately from the processing unit, but connected to it via a communication path.

Die Elektronikeinheit kann einen Abwärtswandler umfassen, welcher zwischen Versorgungsanschluss und erster Steuereinheit und/oder Aufbereitungseinheit eingeschaltet ist, wobei der Abwärtswandler insbesondere ein Buck-Converter ist. Bei dem Abwärtswandler handelt es sich um eine Elektronikschaltung, welche über einen periodisch geschalteten Schalter und zumindest zwei Energiespeicher die Spannung von einer hohen Eingangsspannung zu einer niedrigeren Ausgangsspannung transferiert. Es liegen keine galvanisch getrennten Systeme vor, d.h. Eingang und Ausgang des Abwärtswandlers sind nicht galvanisch voneinander getrennt.The electronics unit can include a step-down converter which is connected between the supply connection and the first control unit and/or processing unit, the step-down converter being in particular a buck converter. The step-down converter is an electronic circuit which transfers the voltage from a high input voltage to a lower output voltage via a periodically switched switch and at least two energy storage devices. There are no galvanically isolated systems, i.e. the input and output of the step-down converter are not galvanically isolated from each other.

Wenn kein Abwärtswandler in die Elektronikeinheit integriert ist, muss ein Abwärtswandler oder Transformator entsprechend vorgeschaltet werden.If no step-down converter is integrated into the electronic unit, a step-down converter or transformer must be connected upstream.

Die Elektronikeinheit kann weiterhin eine Signalübertragungseinheit zur Übertragung von Signalen in ein Niedervolt-Bordnetz, insbesondere Niedervolt-Bordnetz des Fahrzeugs, umfassen, insbesondere an eine im Niedervolt-Bordnetz angeordnete Kommunikationsschnittstelle und/oder an ein LIN-Element.The electronic unit can further comprise a signal transmission unit for transmitting signals into a low-voltage on-board electrical system, in particular the low-voltage on-board electrical system of the vehicle, in particular to a communication interface arranged in the low-voltage on-board electrical system and/or to a LIN element.

Die Signalübertragungseinheit umfasst zweckmäßigerweise einen Trennbaustein und eine Kommunikationsschnittstelle, insbesondere einen Transceiver. Zweckmäßigerweise umfasst die Signalübertragungseinheit eine erste Kommunikationsschnittstelle zur Kommunikation mit der ersten Steuereinheit und eine zweite Kommunikationsschnittstelle zur Kommunikation mit einer im Niedervolt-Bordnetz angeordneten Kommunikationsschnittstelle oder mit einem im Niedervolt-Bordnetz angeordneten LIN-Element. Die Kommunikationsschnittstellen sind insbesondere zur Übermittlung von digitalen optischen oder elektrischen Signalen ausgelegt.The signal transmission unit expediently comprises an isolating module and a communication interface, in particular a transceiver. The signal transmission unit expediently comprises a first communication interface for communication with the first control unit and a second communication interface for communication with a communication interface arranged in the low-voltage vehicle electrical system or with a LIN element arranged in the low-voltage vehicle electrical system. The communication interfaces are designed in particular for the transmission of digital optical or electrical signals.

In einer zweckmäßigen Ausgestaltung ist der Versorgungsanschluss zum Anschluss an das Hochvolt-Bordnetz der ausschließliche Versorgungsanschluss. Insbesondere ist die erste Steuereinheit die einzige Steuereinheit der Elektronikeinheit und diese einzige Steuereinheit wird ausschließlich über den Versorgungsanschluss zum Anschluss an das Hochvolt-Bordnetz versorgt.In an expedient embodiment, the supply connection for connection to the high-voltage vehicle electrical system is the exclusive supply connection. In particular, the first control unit is the only control unit of the electronic unit and this only control unit is supplied exclusively via the supply connection for connection to the high-voltage vehicle electrical system.

Alternativ kann die Elektronikeinheit eine zweite Steuereinheit mit einem Niedervoltversorgungsanschluss aufweisen, wobei die erste Steuereinheit zur Kommunikation mit der zweiten Steuereinheit und die zweite Steuereinheit zur Kommunikation über das Niedervolt-Bordnetz ausgelegt ist. Zweckmäßigerweise ist auch in dieser Ausgestaltung zwischen erster und zweiter Steuereinheit eine Signalübertragungseinheit angeordnet. Die zweite Steuereinheit kann ebenfalls als Microcontroller ausgestaltet sein.Alternatively, the electronic unit can have a second control unit with a low-voltage supply connection, the first control unit being designed for communication with the second control unit and the second control unit being designed for communication via the low-voltage vehicle electrical system. In this embodiment, too, a signal transmission unit is expediently arranged between the first and second control units. The second control unit can also be designed as a microcontroller.

In Ausgestaltung umfasst die Elektronikeinheit eine Leiterplatte, wobei der Abwärtswandler aus mehreren elektronischen Bausteinen, welche auf der Leiterplatte angeordnet sind, besteht, oder wobei der Abwärtswandler aus einem integrierten Bauelement besteht. Die Elektronikeinheit kann eine einzige Leiterplatte umfassen auf der sowohl die Komponenten des Hochvolt-Bereichs als auch die Komponenten des Niedervolt-Bereichs angeordnet sind oder die Elektronikeinheit kann für Hoch-und-Niedervolt-Bereich jeweils eine getrennte Leiterplatte umfassen.In one embodiment, the electronic unit comprises a circuit board, wherein the step-down converter consists of several electronic components which are arranged on the circuit board, or wherein the step-down converter consists of an integrated component. The electronics unit can comprise a single circuit board on which both the components of the high-voltage range and the components of the low-voltage range are arranged, or the electronics unit can each comprise a separate circuit board for the high-voltage and low-voltage ranges.

Die Elektronikeinheit umfasst zweckmäßigerweise ein Gehäuse, in dem die Komponenten und insbesondere die Leiterplatte(n) aufgenommen sind.The electronic unit expediently comprises a housing in which the components and in particular the circuit board(s) are accommodated.

Weiterhin betrifft die Erfindung eine Hochvolt-Komponente, insbesondere einen elektrischen Kältemittelantrieb eines Kraftfahrzeugs mit einer erfindungsgemäßen Elektronikeinheit.The invention further relates to a high-voltage component, in particular an electric refrigerant drive of a motor vehicle with an electronic unit according to the invention.

Nachfolgend sind Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand einer Zeichnung näher erläutert. Darin zeigen in perspektivischen Darstellungen:

  • 1 Elektronikeinheit nach dem Stand der Technik,
  • 2 Elektronikeinheit nach einer ersten Ausführungsform, und
  • 3 Elektronikeinheit nach einer zweiten Ausführungsform,
Exemplary embodiments of the invention are explained in more detail below with reference to a drawing. It shows in perspective representations:
  • 1 Electronic unit according to the state of the art,
  • 2 Electronic unit according to a first embodiment, and
  • 3 Electronic unit according to a second embodiment,

Einander entsprechende Teile und Größen sind in allen Figuren stets mit den gleichen Bezugszeichen versehen.Corresponding parts and sizes are always provided with the same reference numbers in all figures.

2 zeigt eine erste Ausführungsform der Elektronikeinheit 2. Die Elektronikeinheit 2 ist für eine Hochvolt-Komponente mit Wechselrichter in einem Kraftfahrzeug ausgelegt, insbesondere einem elektrischen Kältemittelantrieb. 2 shows a first embodiment of the electronics unit 2. The electronics unit 2 is designed for a high-voltage component with an inverter in a motor vehicle, in particular an electric refrigerant drive.

Die Elektronikeinheit 2 umfasst eine erste Steuereinheit 4 und eine Aufbereitungseinheit 6. Bei der ersten Steuereinheit 4 handelt es sich um einen ersten Microcontroller. Die erste Steuereinheit 4 ist zur Steuerung der Hochvolt-Komponente, also z.B. einem Kältemittelantrieb, ausgelegt. Die Aufbereitungseinheit 6 ist zur Signalerstellung für einen Wechselrichter (nicht dargestellt) ausgelegt, welcher insbesondere als B6-Brückenschaltung ausgestaltet ist. Der Wechselrichter, insbesondere der B6 Wechselrichter, weist einen Ausgang auf, der zum Verbinden mit der Hochvolt-Komponente also z.B. der Kältemittelantrieb ausgelegt ist oder mit dieser verbunden ist.The electronics unit 2 includes a first control unit 4 and a processing unit 6. The first control unit 4 is a first microcontroller. The first control unit 4 is designed to control the high-voltage component, for example a refrigerant drive. The processing unit 6 is designed to generate signals for an inverter (not shown), which is designed in particular as a B6 bridge circuit. The inverter, in particular the B6 inverter, has an output that is designed to be connected to the high-voltage component, for example the refrigerant drive, or is connected to it.

Die Elektronikeinheit 2 weist einen Versorgungsanschluss 22 zum Anschluss im Hochvolt-Bordnetz 10 auf.The electronics unit 2 has a supply connection 22 for connection to the high-voltage vehicle electrical system 10.

Zwischen den Versorgungsanschluss 24 einerseits und die erste Steuereinheit 4 und die Aufbereitungseinheit 6 andererseits ist ein Abwärtswandler 22 geschaltet. Der Abwärtswandler 24 ist zweckmäßigerweise ein sogenannter Buck Konverter, bei dem die Spannung ohne galvanische Trennung von dem Hochvolt-Spannungsniveau in ein Niedervolt-Spannungsniveau konvertiert wird.A step-down converter 22 is connected between the supply connection 24 on the one hand and the first control unit 4 and the processing unit 6 on the other hand. The step-down converter 24 is expediently a so-called buck converter, in which the voltage is converted from the high-voltage voltage level into a low-voltage voltage level without galvanic isolation.

Im Niedervolt-Bordnetz 8 ist ein LIN-Element 16 angeordnet. Zwischen dem LIN-Element 16 im Niedervolt-Bordnetz 8 und der ersten Steuereinheit 4 im Hochvolt-Bordnetz 10 ist eine Signalübertragungseinheit 18 angeordnet. Die Signalübertragungseinheit 18 umfasst insbesondere zwei Kommunikationsschnittstellen, wobei die eine mit dem LIN-Element 16 und die andere mit der ersten Steuereinheit 4 kommuniziert. Die beiden Kommunikationsschnittstellen sind insbesondere galvanisch voneinander getrennt. Die Elektronikeinheit ermöglicht somit einen erhöhten Abstand zwischen dem Niedervolt-Bordnetz 8 und dem Hochvolt-Bordnetz 10 und dadurch eine verbesserte elektromagnetische Verträglichkeit.A LIN element 16 is arranged in the low-voltage electrical system 8. A signal transmission unit 18 is arranged between the LIN element 16 in the low-voltage vehicle electrical system 8 and the first control unit 4 in the high-voltage vehicle electrical system 10. The signal transmission unit 18 in particular includes two communication interfaces, one of which communicates with the LIN element 16 and the other with the first control unit 4. The two communication interfaces are, in particular, galvanically isolated from one another. The electronic unit thus enables an increased distance between the low-voltage vehicle electrical system 8 and the high-voltage vehicle electrical system 10 and thereby improved electromagnetic compatibility.

3 zeigt eine Elektronikeinheit nach einer zweiten Ausführungsform. Die Elektronikeinheit 2 nach der zweiten Ausführungsform ist ebenfalls für eine Hochvolt-Komponente mit Wechselrichter in einem Kraftfahrzeug ausgelegt, insbesondere einen elektrischen Kältemittelantrieb. 3 shows an electronic unit according to a second embodiment. The electronic unit 2 according to the second embodiment is also designed for a high-voltage component with an inverter in a motor vehicle, in particular an electric refrigerant drive.

Die Elektronikeinheit 2 umfasst eine erste Steuereinheit 4 und eine Aufbereitungseinheit 6. Bei der ersten Steuereinheit 4 handelt es sich um einen ersten Microcontroller. Die erste Steuereinheit 4 ist zur Steuerung der Hochvolt-Komponente, also z.B. einem Kältemittelantrieb, ausgelegt. Die Aufbereitungseinheit 6 ist zur Signalerstellung für einen Wechselrichter (nicht dargestellt) ausgelegt, welcher insbesondere als B6-Brückenschaltung ausgestaltet ist. Der Wechselrichter, insbesondere der B6 Wechselrichter, weist einen Ausgang auf, der zum Verbinden mit der Hochvolt-Komponente also z.B. dem Kältemittelantrieb ausgelegt ist.The electronics unit 2 includes a first control unit 4 and a processing unit 6. The first control unit 4 is a first microcontroller. The first control unit 4 is designed to control the high-voltage component, for example a refrigerant drive. The processing unit 6 is designed to generate signals for an inverter (not shown), which is designed in particular as a B6 bridge circuit. The inverter, in particular the B6 inverter, has an output that is designed to connect to the high-voltage component, for example the refrigerant drive.

Die Elektronikeinheit 2 weist einen Versorgungsanschluss 22 zum Anschluss im Hochvolt-Bordnetz 10 auf.The electronics unit 2 has a supply connection 22 for connection to the high-voltage vehicle electrical system 10.

Zwischen den Versorgungsanschluss 24 einerseits und die erste Steuereinheit 4 und die Aufbereitungseinheit 6 andererseits ist ein Abwärtswandler 22 geschaltet. Der Abwärtswandler 22 ist zweckmäßigerweise ein sogenannter Buck Konverter, bei dem die Spannung ohne galvanische Trennung von dem Hochvolt-Spannungsniveau in ein Niedervolt-Spannungsniveau konvertiert wird.A step-down converter 22 is connected between the supply connection 24 on the one hand and the first control unit 4 and the processing unit 6 on the other hand. The step-down converter 22 is expediently a so-called buck converter, in which the voltage is converted from the high-voltage voltage level to a low-voltage voltage level without galvanic isolation.

Im Niedervolt-Bordnetz 8 ist ein LIN-Element 16 sowie eine weitere bzw. zweite Steuereinheit 26 angeordnet. Zwischen der zweiten Steuereinheit 26 im Niedervolt-Bordnetz 8 und der ersten Steuereinheit 4 im Hochvolt-Bordnetz 10 ist eine Signalübertragungseinheit 18 angeordnet. Die Signalübertragungseinheit 18 umfasst insbesondere zwei Kommunikationsschnittstellen, wobei die eine mit der zweiten Steuereinheit 26 und die andere mit der ersten Steuereinheit 4 kommuniziert. Die beiden Kommunikationsschnittstellen sind insbesondere galvanisch voneinander getrennt.A LIN element 16 and a further or second control unit 26 are arranged in the low-voltage electrical system 8. A signal transmission unit 18 is arranged between the second control unit 26 in the low-voltage vehicle electrical system 8 and the first control unit 4 in the high-voltage vehicle electrical system 10. The signal transmission unit 18 in particular includes two communication interfaces, one communicating with the second control unit 26 and the other with the first control unit 4. The two communication interfaces are, in particular, galvanically isolated from one another.

Die zweite Steuereinheit 26 ist zweckmäßigerweise mit einer Netzwerkverbindung z.B. einem LIN-Element 16 versehen oder verbunden. Die zweite Steuereinheit 26 dient insbesondere bzw. ausschließlich der Kommunikation im Niedervolt - Bordnetz 10. In dieser Ausführungsform ist somit auch eine Kommunikation bei abgeschalteter Hochvolt-Spannungsversorgung möglich.The second control unit 26 is expediently provided or connected to a network connection, for example a LIN element 16. The second control unit 26 is used in particular or exclusively for communication in the low-voltage vehicle electrical system 10. In this embodiment, communication is also possible when the high-voltage power supply is switched off.

Die Elektronikeinheit 2 ermöglicht somit einen erhöhten Abstand zwischen dem Niedervolt-Bordnetz 8 und dem Hochvolt-Bordnetz 10 und dadurch eine verbesserte elektromagnetische Verträglichkeit.The electronic unit 2 thus enables an increased distance between the low-voltage vehicle electrical system 8 and the high-voltage vehicle electrical system 10 and thereby improving electromagnetic compatibility.

Die Erfindung ist nicht auf die vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt. Vielmehr können auch andere Varianten der Erfindung von dem Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne den Gegenstand der Erfindung zu verlassen. Insbesondere sind ferner alle im Zusammenhang mit den Ausführungsbeispielen beschriebenen Einzelmerkmale auch auf andere Weise miteinander kombinierbar, ohne den Gegenstand der Erfindung zu verlassen.The invention is not limited to the exemplary embodiments described above. Rather, other variants of the invention can also be derived from this by the person skilled in the art without departing from the subject matter of the invention. In particular, all of the individual features described in connection with the exemplary embodiments can also be combined with one another in other ways without departing from the subject matter of the invention.

BezugszeichenlisteReference symbol list

22
ElektronikeinheitElectronics unit
44
erste Steuereinheitfirst control unit
66
AufbereitungseinheitProcessing unit
88th
Hochvolt-BordnetzHigh-voltage on-board electrical system
1010
Niedervolt-BordnetzLow-voltage electrical system
1212
NiedervoltversorgungsanschlussLow voltage supply connection
1414
Transformatortransformer
1616
LINLIN
1818
SignalübertragungseinheitSignal transmission unit
2020
AbwärtswandlerBuck converter
2222
VersorgungsanschlussSupply connection
2424
zweite Steuereinheitsecond control unit

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • DE 102014207846 A1 [0005]DE 102014207846 A1 [0005]
  • DE 102020103166 A1 [0011]DE 102020103166 A1 [0011]

Claims (9)

Elektronikeinheit (2) für eine Hochvolt-Komponente mit Wechselrichter in einem Kraftfahrzeug, insbesondere einen elektrischen Kältemittelantrieb, umfassend eine erste Steuereinheit (4) und eine Aufbereitungseinheit (6), wobei die erste Steuereinheit (4) zur Steuerung der Hochvolt-Komponente ausgelegt ist und die Aufbereitungseinheit (6) zur Signalerstellung für einen Wechselrichter ausgelegt ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Elektronikeinheit (2) einen Versorgungsanschluss (24) zum Anschluss an das Hochvolt-Bordnetz (8) aufweist.Electronic unit (2) for a high-voltage component with an inverter in a motor vehicle, in particular an electric refrigerant drive, comprising a first control unit (4) and a processing unit (6), wherein the first control unit (4) is designed to control the high-voltage component and the processing unit (6) is designed to generate signals for an inverter, characterized in that the electronic unit (2) has a supply connection (24) for connection to the high-voltage vehicle electrical system (8). Elektronikeinheit (2) nach Anspruch 1, weiterhin umfassend einen Abwärtswandler (20), welcher zwischen Versorgungsanschluss (24) und erster Steuereinheit (4) und/oder Aufbereitungseinheit (6) eingeschaltet ist, wobei der Abwärtswandler (20) insbesondere ein Buck-Converter ist.Electronic unit (2). Claim 1 , further comprising a step-down converter (20), which is switched between the supply connection (24) and the first control unit (4) and / or processing unit (6), the step-down converter (20) being in particular a buck converter. Elektronikeinheit (2) nach Anspruch 1 oder 2, weiterhin umfassend eine Signalübertragungseinheit (18) zur Übertragung von Signalen in ein Niedervolt-Bordnetz (10), insbesondere an eine im Niedervolt-Bordnetz (10) angeordnete Kommunikationsschnittstelle und/oder eine LIN-Element (16).Electronic unit (2). Claim 1 or 2 , further comprising a signal transmission unit (18) for transmitting signals into a low-voltage vehicle electrical system (10), in particular to a communication interface arranged in the low-voltage vehicle electrical system (10) and/or a LIN element (16). Elektronikeinheit (2) nach Anspruch 3, wobei die Signalübertragungseinheit (18) einen Trennbaustein und eine Kommunikationsschnittstelle, insbesondere einen Transceiver umfasst.Electronic unit (2). Claim 3 , wherein the signal transmission unit (18) comprises a separation module and a communication interface, in particular a transceiver. Elektronikeinheit (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei der Versorgungsanschluss (24) zum Anschluss an das Hochvolt-Bordnetz (8) der ausschließliche Versorgungsanschluss, insbesondere der ausschließliche Versorgungsanschluss der ersten Steuereinheit (4) welche die einzige Steuereinheit ist, ist.Electronic unit (2) according to one of the Claims 1 until 4 , wherein the supply connection (24) for connection to the high-voltage vehicle electrical system (8) is the exclusive supply connection, in particular the exclusive supply connection of the first control unit (4), which is the only control unit. Elektronikeinheit (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, weiterhin umfassend eine zweite Steuereinheit (26) mit einem Niedervoltversorgungsanschluss (12), wobei die erste Steuereinheit (4) zur Kommunikation mit der zweiten Steuereinheit (26) und die zweite Steuereinheit (26) zur Kommunikation über das Niedervolt-Bordnetz (10) ausgelegt ist.Electronic unit (2) according to one of the Claims 1 until 4 , further comprising a second control unit (26) with a low-voltage supply connection (12), the first control unit (4) being designed for communication with the second control unit (26) and the second control unit (26) being designed for communication via the low-voltage vehicle electrical system (10). is. Elektronikeinheit (2) nach einem der Ansprüche 2 bis 6, weiterhin umfassend eine Leiterplatte, wobei der Abwärtswandler aus mehreren elektronischen Bausteinen, welche auf der Leiterplatte angeordnet sind, besteht, oder wobei der Abwärtswandler aus einem integrierten Bauelement besteht.Electronic unit (2) according to one of the Claims 2 until 6 , further comprising a circuit board, wherein the step-down converter consists of a plurality of electronic components which are arranged on the circuit board, or wherein the step-down converter consists of an integrated component. Elektronikeinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei die Elektronikeinheit ein Elektronikgehäuse mit einer darin aufgenommenen Leiterplatte umfasst.Electronic unit according to one of the Claims 1 until 7 , wherein the electronics unit comprises an electronics housing with a printed circuit board accommodated therein. Elektrischer Kältemittelantrieb (2) eines Kraftfahrzeugs, aufweisend eine Elektronikeinheit (20) nach einem der Ansprüche 1 bis 8.Electric refrigerant drive (2) of a motor vehicle, comprising an electronic unit (20) according to one of Claims 1 until 8th .
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