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DE102016226094A1 - Electronic device with electronics housing with several chambers - Google Patents

Electronic device with electronics housing with several chambers Download PDF

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DE102016226094A1
DE102016226094A1 DE102016226094.4A DE102016226094A DE102016226094A1 DE 102016226094 A1 DE102016226094 A1 DE 102016226094A1 DE 102016226094 A DE102016226094 A DE 102016226094A DE 102016226094 A1 DE102016226094 A1 DE 102016226094A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
chambers
electronic device
electronics housing
housing
board
Prior art date
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Withdrawn
Application number
DE102016226094.4A
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German (de)
Inventor
Nico Bannow
Andreas Merker
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Robert Bosch GmbH
Original Assignee
Robert Bosch GmbH
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Filing date
Publication date
Application filed by Robert Bosch GmbH filed Critical Robert Bosch GmbH
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    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05KPRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K5/00Casings, cabinets or drawers for electric apparatus
    • H05K5/0026Casings, cabinets or drawers for electric apparatus provided with connectors and printed circuit boards [PCB], e.g. automotive electronic control units
    • H05K5/0047Casings, cabinets or drawers for electric apparatus provided with connectors and printed circuit boards [PCB], e.g. automotive electronic control units having a two-part housing enclosing a PCB
    • H05K5/0056Casings, cabinets or drawers for electric apparatus provided with connectors and printed circuit boards [PCB], e.g. automotive electronic control units having a two-part housing enclosing a PCB characterized by features for protecting electronic components against vibration and moisture, e.g. potting, holders for relatively large capacitors

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Elektronisches Gerät (100) mit einem Elektronikgehäuse (10) mit mindestens zwei durch ein mechanisches Mittel getrennten Kammern (11, 12) und mit wenigstens einer in dem Elektronikgehäuse (10) angeordneten Platine (21, 22) mit Elektronikbauelementen (31, 32), wobei das elektronische Gerät so ausgebildet ist, dass eine Schadensausbreitung von einer Kammer der mindestens zwei Kammern (11, 12) in eine andere Kammer der mindestens zwei Kammern (11, 12) gehemmt oder unterbunden wird.The invention relates to an electronic device (100) having an electronics housing (10) with at least two chambers (11, 12) separated by a mechanical means and having at least one printed circuit board (21, 22) in the electronics housing (10) with electronic components (31 , 32), wherein the electronic device is adapted to inhibit or inhibit the spread of damage from one chamber of the at least two chambers (11, 12) to another chamber of the at least two chambers (11, 12).

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein elektronisches Gerät mit einem Elektronikgehäuse mit mehreren Kammern.The present invention relates to an electronic device having an electronics housing with a plurality of chambers.

Stand der TechnikState of the art

Elektronische Geräte weisen üblicherweise ein Elektronikgehäuse, beispielsweise aus Kunststoff oder Metall, mit darin angeordneter Elektronik, insbesondere Leiterplatten bzw. Platinen und elektrischen Bauelementen (aktiv (z.B. IC, µC) und passiv) auf. Insbesondere in Fahrzeugen werden als solche elektronische Geräte sog. Steuergeräte zur Steuerung von verschiedensten Funktionalitäten eingesetzt. Je nach Funktionalität existieren hierbei unterschiedlichste Anforderungen bezüglich Verfügbarkeit. Die Anforderungen können soweit reichen, dass der Ausfall einer einzelnen Hardware-Komponente nicht zum Ausfall des Gesamtsystems führen darf. Ein Beispiel ist hier ein automatisiert fahrendes Fahrzeug, wobei der Fahrer das Fahrzeug nicht mehr selbst steuern und sich nicht auf den Verkehr konzentrieren muss. Im Fehlerfall darf solch ein Steuergerät nicht sofort ausfallen, damit der Fahrer über ausreichend Zeit verfügt, um die manuelle Steuerung ggf. zu übemehmen.Electronic devices typically include an electronics housing, such as plastic or metal, with electronics disposed therein, particularly printed circuit boards and electrical components (active (e.g., IC, μC) and passive). In particular, in vehicles so-called electronic devices are so-called. Control units for controlling a variety of functionalities used. Depending on the functionality, there are a wide variety of availability requirements. The requirements can go so far that the failure of a single hardware component must not lead to the failure of the entire system. An example here is an automated driving vehicle, where the driver no longer has to control the vehicle himself and does not have to concentrate on the traffic. In the event of a fault such a control unit must not fail immediately so that the driver has sufficient time to take over the manual control, if necessary.

Im Fehlerfall ist es bei diesen Geräten somit nicht ausreichend bzw. nicht zulässig, diese von außen einfach auszuschalten bzw. dass diese sich eigenständig ausschalten oder die eigentliche Funktion deaktivieren (der sogenannte „Fail Safe“-Zustand, also ein definierter Zustand im ausgeschalteten Zustand oder teilweise deaktivierten Zustand). Stattdessen muss das Gerät den Ausfall einer HW-Komponente selbst oder im Verbund mit anderen Geräten kompensieren und die ursprüngliche Funktion ganz oder auch eingeschränkt weiterhin ausführen (Zustand „Fail Operational“, also ein sicherer Zustand durch Aufrechterhalten derzumindest teilweisen - Funktionsfähigkeit). Aus diesem Grund müssen auf mechanischer und elektrischer Seite unterschiedlichste Maßnahmen ergriffen werden, um Fail-Operational-Systeme zu ermöglichen.In the event of a fault, it is therefore not sufficient or not permissible for these devices to switch them off externally or to switch them off independently or to deactivate the actual function (the so-called "fail safe" state, ie a defined state in the switched-off state or partially deactivated state). Instead, the device must compensate for the failure of a HW component itself or in conjunction with other devices and continue to perform the original function wholly or partially ("Fail Operational" state, ie, a safe state by maintaining at least partial functionality). For this reason, a variety of measures must be taken on the mechanical and electrical side to allow fail-operational systems.

Eine typische Maßnahme zur Sicherstellung einer Fail-Operational-Funktionalität ist der Einsatz von Redundanz. Beispielsweise ist es denkbar, dass z.B. ins Steuergerät eindringendes Wasser, Brände im Steuergerät, leitende Partikel im Gehäuse, die zu einem Kurzschluss führen können, mechanische Einwirkungen, thermische Spannungen, etc. dadurch kompensiert werden, dass zwei Steuergeräte redundant ausgelegt sind. Eine Anordnung redundanter Komponenten in einem gemeinsamen herkömmlichen Gehäuse scheidet oftmals aus, da sich eine Fehlerursache, wie z.B. das vorgenannte Wasser oder ein Feuer, in unvorhersehbarer Art und Weise und in möglicherweise kürzester Zeit auf die gesamte Platine ausbreiten würde. Eine Redundanz innerhalb des Gehäuses wäre somit oftmals nicht ausreichend für Fail-Operational-Steuergeräte, da bei bestimmten Schadereignissen die Gefahr besteht, dass die redundanten Elektronikbauelemente innerhalb eines Geräts ausfallen.A typical measure to ensure fail-operational functionality is the use of redundancy. For example, it is conceivable that e.g. Water entering the control unit, fires in the control unit, conductive particles in the housing, which can lead to a short circuit, mechanical effects, thermal stresses, etc., are compensated by the redundancy of two control units. An arrangement of redundant components in a common common housing is often eliminated because of a cause of failure, such as a failure. spreading the aforementioned water or a fire in an unpredictable manner and possibly in the shortest possible time on the entire board. Redundancy within the housing would thus often not be sufficient for fail-operational ECUs, as there is a risk that certain redundant events will cause the redundant electronic components within a device to fail.

Der alternative Einsatz von zwei getrennten Steuergeräten hat viele Nachteile, z.B. der Bedarf an zwei Mechaniken (Gehäuse, Stecker, Platine), zwei Kabeln, Koordination der zwei redundanten Steuergeräte über ein externes drittes, das zumindest die Stecker verbindet oder gar koordinierend eingreift, Platz am vorgesehenen Einbauort, Befestigungs- und Montageaufwand am vorgesehenen Einbauort.The alternative use of two separate controllers has many disadvantages, e.g. the need for two mechanisms (housing, plug, board), two cables, coordination of the two redundant control units via an external third, which connects at least the plug or even coordinating intervention, space at the intended installation location, mounting and assembly costs at the intended installation location.

Die alternative Auslagerung der Redundanz in ein anderes Steuergerät mit einer eigentlich anderen Grundfunktionalität hätte ebenso Nachteile, wie z.B. eine deutliche Erhöhung der Komplexität, indem unterschiedliche Funktionen auf ein Steuergerät integriert werden (unterschiedliche Geschäftsbereiche, unterschiedliche Sicherheitsanforderungen, unterschiedliche Produktionsstätten, Verlustleistungsmanagement, ... ), komplexe Abhängigkeitsbeziehungen, wenn das redundante Steuergerät ausfällt und selbst sicherheitskritische Funktionen beinhaltet.The alternative outsourcing of the redundancy to another control device with a really different basic functionality would have disadvantages as well, e.g. a significant increase in complexity by integrating different functions on one control unit (different business areas, different security requirements, different production sites, power management, ...), complex dependency relationships, if the redundant control unit fails and even contains safety-critical functions.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention

Erfindungsgemäß werden ein elektronisches Gerät, insbesondere Fahrzeugsteuergerät, mit einem Elektronikgehäuse mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 vorgeschlagen. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der Unteransprüche sowie der nachfolgenden Beschreibung.According to the invention, an electronic device, in particular a vehicle control device, with an electronics housing having the features of patent claim 1 is proposed. Advantageous embodiments are the subject of the dependent claims and the following description.

Im Rahmen der Erfindung wird ein elektronisches Gerät mit einem Elektronikgehäuse mit Kammern vorgestellt, die durch ein mechanisches Mittel, insbesondere eine Verengung des Gehäuseinnenraums zwischen Gehäuseboden und Gehäusedeckel (z.B. durch entsprechende Gussformen, Tiefziehen, Trennwände, oder auch durch insbesondere größere Bauteile), gebildet sind und die so im Wesentlichen hermetisch voneinander getrennt sind, oder - soweit ein Spalt zwischen Gehäuseboden und Gehäusedeckel verbleibt, sich im Wesentlichen hermetisch voneinander trennen lassen, so dass eine Schadensausbreitung bzw. ein Übertritt von Gasen, Flüssigkeiten und/oder Feststoffen verhindert oder gegenüber herkömmlichen Gehäusen zumindest deutlich verzögert bzw. deutlich gehemmt wird. Die verschiedenen Möglichkeiten zur Bildung von Kammern können auch kombiniert werden (z.B. eine teilweise Ausbildung der Verengung durch ein größeres Bauteil, an die eine tiefgezogene Verengung angrenzt). Somit wird ein Elektronikgehäuse geschaffen, welches durch ein mechanisches Mittel in wenigstens zwei Kammern aufgeteilt ist, so dass diese wenigstens zwei Kammern im Falle eines Brandes, eintretenden Wassers oder anderer mechanischer Einwirkungen oder Fehlerursachen (im folgenden Schadeinwirkung) weitestgehend entkoppelt sind, um die geforderten Sicherheitsziele zu erreichen. Zwischen den Kammern des leeren Gehäuses kann ein Spalt, beispielsweise zum Durchführen einer Platine, von Kabeln usw., vorhanden sein. Ein solcher Spalt ist jedoch im Endzustand vorzugsweise durch geeignete Dichtmasse verschlossen.In the context of the invention, an electronic device with an electronics housing with chambers is presented, which are formed by a mechanical means, in particular a narrowing of the housing interior between the housing bottom and housing cover (eg by appropriate molds, deep drawing, partitions, or even by larger components) and which are so substantially hermetically separated from each other, or - as far as a gap between the housing bottom and housing cover remains, can be separated from one another substantially hermetically, so that a damage spread or a transfer of gases, liquids and / or solids prevented or compared to conventional housings at least significantly delayed or significantly inhibited. The various possibilities for forming chambers can also be combined (eg a partial formation of the narrowing by a larger component, to which a deep-drawn constriction adjoins). Thus, an electronics housing is created, which is divided by a mechanical means in at least two chambers, so that these at least two chambers in the event of a fire, incoming water or other mechanical effects or causes of failure (hereinafter damage) are largely decoupled to achieve the required safety goals. Between the chambers of the empty housing, a gap, for example for performing a circuit board, cables, etc., may be present. However, such a gap is preferably closed in the final state by suitable sealing compound.

Es gibt also eine räumliche Trennung entlang einer Trennlinie, die aber keine Gerade sein muss. Die Trennlinie wird jedoch vorzugsweise so gewählt, dass innerhalb des gesamten Elektronikgehäuses möglichst keine oder eine zumindest nur zeitlich stark verzögerte Möglichkeit einer Schadensausbreitung von einer der Kammern zur anderen besteht.So there is a spatial separation along a dividing line, which does not have to be a straight line. However, the dividing line is preferably chosen so that within the entire electronics housing there is no possibility of damage propagation from one of the chambers to the other as far as possible or at least only greatly delayed in time.

Die Verbindung der Gehäuseteile kann - insbesondere auch im Bereich der Trennung - unterschiedlich ausgeführt sein, z.B. durch Schrauben, Kleben, Nieten, Verschweißen usw. Diese Verbindungstechniken können ebenfalls geeignet sein, um einen verbleibenden Spalt weiter zu verengen. Dies kann eine Alternative oder Ergänzung zur Dichtmasse sein.The connection of the housing parts can be carried out differently, in particular also in the area of the separation, e.g. by screwing, gluing, riveting, welding, etc. These joining techniques may also be suitable for further narrowing a remaining gap. This may be an alternative or supplement to the sealant.

Bei einem elektronischen Gerät, insbesondere (Fahrzeug-)Steuergerät, mit solchen oder auf andere mechanische Weise getrennten Kammern können die mindestens zwei Kammern herkömmliche Elektronikbauelemente (Hardware) und - sofern Mikrocontroller zum Einsatz kommen - auch Software-Funktionen in der Art und Weise beinhalten, dass beide Seiten unabhängig voneinander arbeiten können. Die Trennung in Kammern kann genutzt werden, um Redundanz zu erreichen, so dass im Schadfall nicht alle Kammern, vorzugsweise nur eine Kammer, beeinträchtigt werden. Die Hardware (Elektronikbauelemente) und die Software der Kammern kann, muss aber nicht notwendigerweise, identisch sein. Insbesondere um die Sicherheit weiter zu erhöhen, können die beiden Seiten auch diversitär aufgebaut sein. Erstrebenswert ist, dass in Summe die gewünschte Funktion auf wenigstens zwei Seiten redundant bereitgestellt wird. Neben der Erreichung von Sicherheitszielen durch Redundanz kann eine Trennung in wenigstens zwei Seiten auch genutzt werden, um Funktionen bzw. Teilfunktionen zu isolieren, z.B. zur Trennung einer Hochspannungs- und/oder Leistungsschaltung von einer Niederspannungsschaltung.In an electronic device, in particular (vehicle) control device, with chambers separated by such or other mechanical means, the at least two chambers can contain conventional electronic components (hardware) and, if microcontrollers are used, also software functions in the manner in which that both sides can work independently. The separation in chambers can be used to achieve redundancy, so that in case of damage not all chambers, preferably only one chamber, are affected. The hardware (electronic components) and the software of the chambers may, but need not necessarily, be identical. In particular, to further increase security, the two sides can also be diversified. Desirably, in total, the desired function is provided redundantly on at least two sides. In addition to achieving security goals through redundancy, isolation into at least two sides can also be used to isolate functions or sub-functions, e.g. for separating a high voltage and / or power circuit from a low voltage circuit.

Redundante Schaltungen im Sinne der Erfindung können unterschiedlich ausgeprägt sein. Beispielsweise können die zueinander redundanten Schaltungen auf Bauteileebene vollkommen identisch sein. Beispielsweise kann die Redundanz aber auch auf einer deutlich höheren Ebene erfolgen. Beispielsweise kann ein Fahrerassistenz-Steuergerät eines Kraftfahrzeugs in einem Schaltungsteil Video-Funktionen berechnen, in einem anderen Schaltungsteil Radar-Funktionen, wobei sich die beiden Schaltungen im Normalbetrieb redundant ergänzen und gemeinsam auf die Steuerung des Fahrzeugs einwirken. Beispielsweise können redundante Schaltungsteile aber auch zwischen den genannten Beispielen ausgeprägt sein und/oder die genannten Beispiele nur teilweise umfassen.Redundant circuits in the sense of the invention may be different. For example, the mutually redundant circuits can be completely identical at the component level. For example, the redundancy can also take place at a much higher level. For example, a driver assistance control unit of a motor vehicle in a circuit part calculate video functions, in another circuit part radar functions, wherein the two circuits complement each other in normal operation redundant and act together on the control of the vehicle. For example, however, redundant circuit parts may also be pronounced between the examples mentioned and / or may only partially encompass the examples mentioned.

In redundanten Schaltungen kann im Schadensfall beispielsweise eine der Schaltungen ausfallen, wobei die verbleibende betriebsbereite Schaltung die alleinige Fahrzeugsteuerung übernimmt bzw. alleinig Daten für die Fahrzeugsteuerung liefert. Die redundanten Schaltungsteile sind dadurch in der Lage - zumindest für eine zeitlich begrenzte Dauer - die Funktionalität ganz oder zumindest teilweise aufrechtzuerhalten bis das Gesamtsystem in einem sicheren Zustand ist (beispielsweise bis ein Kraftfahrzeug auf dem Standstreifen zum Stehen kommt).In redundant circuits, for example, one of the circuits may fail in the event of damage, with the remaining operational circuit taking over the sole vehicle control or supplying sole data for the vehicle control. The redundant circuit parts are thereby able - at least for a limited period of time - to maintain the functionality wholly or at least partially until the entire system is in a safe state (for example, until a motor vehicle comes to a standstill on the hard shoulder).

Das elektronische Gerät ist insbesondere als ein Mess- und/oder Steuergerät ausgebildet, insbesondere als ein Gerät zur Anordnung in einem Rack, Prüfstand oder Kraftfahrzeug.The electronic device is designed in particular as a measuring and / or control device, in particular as a device for arrangement in a rack, test stand or motor vehicle.

Die Verbindung von der Platine im elektronischen Gerät zum Fahrzeug erfolgt üblicherweise über einen Stecker. Der Stecker kann unterschiedlich ausgeführt sein, wobei entweder ein gemeinsames Steckerelement für alle Kammern oder getrennte Steckerelemente (für jede Gehäusekammer eines) oder getrennte Stecker Verwendung finden können.The connection from the board in the electronic device to the vehicle usually takes place via a plug. The plug can be designed differently, either a common plug element for all chambers or separate plug elements (for each housing chamber one) or separate plug can be used.

Eine Verengung oder Verformung als mechanisches Mittel wird vorzugsweise dadurch realisiert, dass der Gehäusedeckel und/oder -boden an der Trennlinie zwischen den beiden Seiten in der Art und Weise tiefgezogen oder so gegossen oder auf andere Art und Weise so gefertigt werden, dass der Abstand zwischen den beiden Gehäuseseiten (Deckel und Boden) möglichst gering wird, wobei jedoch ein Spalt, beispielsweise zum Durchführen einer Platine, von Kabeln usw., erhalten bleiben kann. Ein solcher Spalt ist jedoch im Endzustand vorzugsweise durch geeignete Dichtmasse verschlossen.A constriction or deformation as a mechanical means is preferably realized by deep-drawing, or casting, or otherwise fabricating the housing cover and / or bottom at the parting line between the two sides in such a way that the distance between the two sides of the housing (lid and bottom) is as small as possible, but a gap, for example, for performing a board, cables, etc., can be maintained. However, such a gap is preferably closed in the final state by suitable sealing compound.

Anstelle einer Verformung des Gehäuses kann auch ein geeignetes mechanisches Element (wie z.B. eine Trennwand, ein Trennstreifen, ein Dichtstreifen usw.) im Steuergerät untergebracht sein, das die redundanten Seiten voneinander trennt. Es sei jedoch betont, dass im Rahmen der Erfindung auch mehr als zwei mechanisch voneinander getrennte Bereiche vorgesehen sein können, um z.B. 3-fach-Redundanz vorzusehen oder aber verschiedene Funktionen oder Teilfunktionen auf einem Steuergerät getrennt unterzubringen.Instead of deformation of the housing, a suitable mechanical element (such as a partition wall, a separating strip, a sealing strip, etc.) may also be accommodated in the control unit, which separates the redundant sides from each other. However, it should be emphasized that in the context of the invention, more than two mechanically separate areas can be provided to provide eg 3-fold redundancy or different functions or sub-functions separately on a control unit to accommodate.

In einem herkömmlichen Steuergerät befindet sich Luft, über die eine Schadensausbreitung erfolgen kann. Durch die mechanische Trennung wird nun zum einen der Austausch von Gasen zwischen den Kammern eingeschränkt bzw. gänzlich unterbunden, zum anderen auch der Austausch von eingetretenen Flüssigkeiten oder Feststoffen. Falls eine Datenkommunikation zwischen den Seiten erforderlich ist, ist zweckmäßigerweise eine elektrische Trennung vorgesehen, beispielsweise mittels optischer und/oder magnetischer und/oder elektromagnetischer (Funk) Koppler bzw. Übertrager. Grundsätzlich kann jedoch bei Einsatz einer gemeinsamen Platine die Kommunikation auch direkt über die Leiterbahnen der gemeinsamen Platine erfolgen. Schutzmaßnahmen könnten dann z.B. durch die Verwendung überspannungssicherer elektrischer Bauteile umgesetzt sein. Eine Realisierung ganz ohne besondere elektrische Schutzmaßnahmen ist ebenfalls möglich. Die Kommunikation kann über ein einzelnes integriertes Elektronikbauelement oder durch das Zusammenwirken von zwei oder mehr Elektronikbauelementen erfolgen. Da in diesem Fall eine Platine gefertigt wird, sind somit keine besonderen Fertigungsprozesse und kein Handling von mehreren Platinen in der Fertigung erforderlich. Grundsätzlich kann bei Einsatz von getrennten Platinen die Kommunikation auch über elektrische Kabel erfolgen. Je nach Anforderung können schaltungstechnische Schutzmaßnahmen vorgenommen werde, oder beispielsweise können auch keine besonderen elektrischen Schutzmaßnahmen vorhanden sein.In a conventional control unit there is air over which damage can be spread. Due to the mechanical separation, on the one hand, the exchange of gases between the chambers is restricted or completely prevented, on the other hand, the exchange of liquids or solids that have occurred. If data communication between the pages is required, an electrical separation is expediently provided, for example by means of optical and / or magnetic and / or electromagnetic (radio) couplers or transmitters. In principle, however, when using a common board, the communication can also be made directly via the tracks of the common board. Protective measures could then be used e.g. be implemented by the use of overvoltage-safe electrical components. A realization without any special electrical protective measures is also possible. The communication may be via a single integrated electronic device or through the interaction of two or more electronic devices. Since a board is manufactured in this case, no special manufacturing processes and no handling of multiple boards in the production are required. Basically, when using separate boards, the communication can also be made via electrical cables. Depending on the requirements, circuit protection measures may be taken or, for example, no special electrical protection measures may be provided.

Eine Unterbindung bzw. Hemmung des Übertritts von Gasen von einer Kammer zu einer anderen kann auch dazu geeignet sein, die Ausbreitung von Feuer zu verzögern oder zu hemmen.Inhibiting the transfer of gases from one chamber to another may also be able to retard or inhibit the spread of fire.

Im erfindungsgemäßen Sinne wird unter einer deutlichen Hemmung des Übertretens von Gasen, Flüssigkeiten oder Feststoffen zwischen den Kammern verstanden, dass der Übertritt um mindestens einigen Sekunden verzögert wird, so dass ein durch den Übertritt verursachter Ausfall mehrerer der zueinander redundanten Schaltungsteile um mindestens ebendiese Zeitspanne verzögert wird.In the context of the invention, a significant inhibition of the passage of gases, liquids or solids between the chambers means that the transfer is delayed by at least a few seconds, so that a failure of a plurality of mutually redundant circuit parts caused by the transfer is delayed by at least this same period of time ,

Je nach Anforderung an das redundante bzw. Fail-Operational-System können unterschiedliche Anforderungen an die mechanische Trennung bestehen, so dass im Rahmen der Erfindung verschiedene Abstufungen vorgestellt werden.Depending on the requirements of the redundant or fail-operational system, there may be different requirements for the mechanical separation, so that different gradations are presented within the scope of the invention.

Als weitere Maßnahme kann es hilfreich sein, eine gemeinsame Platine der Seiten aus einem speziellen Material vorzusehen, das die Ausbreitung der Fehlerursache (z.B. Wasser oder Feuer) innerhalb des Platinenmaterials weiter einschränkt.As a further measure, it may be helpful to provide a common board of the sides of a particular material that further limits the propagation of the cause of the fault (e.g., water or fire) within the board material.

Alternativ können wenigstens zwei getrennte Platinen für die Seiten vorgesehen sein, so dass also jeweils eine der wenigstens zwei Platinen nur in jeweils einer der wenigstens zwei Kammern angeordnet ist.Alternatively, at least two separate boards may be provided for the sides, so that in each case one of the at least two boards is arranged only in each case one of the at least two chambers.

Wie erwähnt, kann als ergänzende Maßnahme des mechanischen Mittels je nach Anforderung ein verbleibender Spalt mit geeigneter Dichtmasse abgedichtet werden. In Bereichen ohne Platine kann die Dichtmasse direkt zwischen Boden und Deckel eingebracht werden. Im Platinenbereich kann die Dichtmasse jeweils zwischen Platine und Deckel und/oder Boden eingebracht werden. Im Bereich von Elektronikbauelementen kann die Dichtmasse zwischen Elektronikbauelement und ggf. Deckel und/oder Boden eingebracht werden sowie, falls erforderlich, zwischen Elektronikbauelement und Platine.As mentioned, as a supplementary measure of the mechanical means depending on the requirement a remaining gap can be sealed with a suitable sealing compound. In areas without a circuit board, the sealant can be applied directly between the floor and the lid. In the board area, the sealant can be introduced between the board and the lid and / or bottom. In the field of electronic components, the sealing compound between the electronic component and possibly cover and / or bottom can be introduced and, if necessary, between electronic component and circuit board.

Weitere Vorteile und Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung und der beiliegenden Zeichnung.Further advantages and embodiments of the invention will become apparent from the description and the accompanying drawings.

Die Erfindung ist anhand von Ausführungsbeispielen in der Zeichnung schematisch dargestellt und wird im Folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnung beschrieben.The invention is illustrated schematically by means of embodiments in the drawing and will be described below with reference to the drawing.

Figurenlistelist of figures

  • 1 zeigt ein elektronisches Gerät mit einem Elektronikgehäuse gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung in einer Ansicht von oben und eine Querschnittsansicht von der Seite. 1 shows an electronic device with an electronics housing according to a preferred embodiment of the invention in a top view and a cross-sectional view from the side.
  • 2 zeigt eine Querschnittsansicht durch einen Bereich, in dem zwei Kammern eines elektronischen Geräts aneinander grenzen, gemäß einer ersten bevorzugten Ausführungsform. 2 shows a cross-sectional view through an area in which two chambers of an electronic device adjoin one another, according to a first preferred embodiment.
  • 3 zeigt eine Querschnittsansicht durch einen Bereich, in dem zwei Kammern eines elektronischen Geräts aneinander grenzen, gemäß einer zweiten bevorzugten Ausführungsform. 3 shows a cross-sectional view through an area in which two chambers of an electronic device adjoin one another, according to a second preferred embodiment.
  • 4 zeigt eine Querschnittsansicht durch einen Bereich, in dem zwei Kammern eines elektronischen Geräts aneinander grenzen, gemäß einer dritten bevorzugten Ausführungsform. 4 shows a cross-sectional view through an area in which two chambers of an electronic device adjoin one another, according to a third preferred embodiment.

Ausführungsform(en) der ErfindungEmbodiment (s) of the invention

In 1 ist eine bevorzugte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen, hier als (Fahrzeug-)Steuergerät ausgebildeten elektronischen Geräts 100 schematisch in einer Ansicht von oben (A) und im Querschnitt von der Seite (B) dargestellt. Das Steuergerät 100 weist eine bevorzugte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Elektronikgehäuses 10 und einen daran angeordneten Steuergerätestecker 50 zum Herstellen von elektrischen Verbindungen mit den vom Steuergerät angesteuerten Komponenten, z.B. Brennkraftmaschine, Injektoren, elektrische Maschine, weitere Steuergeräte usw. auf.In 1 is a preferred embodiment of an inventive, here as (vehicle) control unit designed electronic device 100 schematically shown in a view from above (A) and in cross-section from the side (B). The control unit 100 shows a preferred embodiment of an electronics housing according to the invention 10 and a control unit connector arranged thereon 50 for making electrical connections with the components controlled by the control unit, eg internal combustion engine, injectors, electric machine, other control devices, etc.

Wie in der Seitenansicht B deutlicher erkennbar ist, weist das Elektronikgehäuse 10 zwei Kammern 11 und 12 auf, die in einem Trennungsbereich 13 durch eine spezielle Gehäuseform als mechanisches Mittel voneinander getrennt sind. Weiterhin ist in jeder Kammer eine Platine 21, 22 mit Elektronikbauelementen 31, 32 angeordnet, hinsichtlich deren detaillierter Ausgestaltung auf die 2 bis 4 verwiesen wird.As can be seen more clearly in the side view B, the electronics housing 10 has two chambers 11 and 12 on that in a separation area 13 are separated from each other by a special housing shape as a mechanical means. Furthermore, in each chamber is a circuit board 21 . 22 with electronic components 31 . 32 arranged, with regard to their detailed design on the 2 to 4 is referenced.

In den 2 bis 4 ist der Trennungsbereich 13 zwischen den Kammern 11 und 12 in unterschiedlichen Ausführungsformen schematisch dargestellt. In allen Ausführungsformen sind die Kammern 11 und 12 durch eine Verengung als mechanisches Mittel voneinander getrennt, wobei ein Gehäuseboden 14 und ein Gehäusedeckel 15 aneinander angenähert sind.In the 2 to 4 is the separation area 13 between the chambers 11 and 12 shown schematically in different embodiments. In all embodiments, the chambers are 11 and 12 separated by a restriction as a mechanical means, wherein a housing bottom 14 and a housing cover 15 are approximated to each other.

Die Platinen 21, 22 mit den darauf befindlichen Elektronikbauelementen 31, 32 bilden jeweils eine Baugruppe zur Ausführung wenigstens einer Funktionalität, wobei die Baugruppen vorzugsweise redundant ausgelegt sind, d.h. dieselben Funktionalitäten ausführen.The boards 21 . 22 with the electronic components located thereon 31 . 32 each form an assembly for performing at least one functionality, wherein the modules are preferably configured redundantly, ie execute the same functionalities.

In 2 ist dargestellt, dass die Platinen 21, 22 nicht getrennt sind, sondern eine gemeinsame Platine bilden, auf der die Elektronikbauelemente 31, 32 angeordnet sind. Eine Datenverbindung zwischen der in der Figur rechten und linken Baugruppe findet über Leitungen auf der Platine statt, sodass insbesondere keine galvanische Trennung zwischen den Baugruppen besteht. Eine im Wesentlichen hermetische Trennung zwischen den Kammern 11 und 12 wird durch geeignete Dichtmasse 40 zwischen Gehäuseboden 14, Platinen 21, 22 und Gehäusedeckel 15 erreicht.In 2 is shown that the boards 21 . 22 are not separate, but form a common board on which the electronic components 31 . 32 are arranged. A data connection between the right and left in the figure assembly takes place via lines on the board, so in particular there is no galvanic isolation between the modules. A substantially hermetic separation between the chambers 11 and 12 is by suitable sealant 40 between housing bottom 14 , Boards 21 . 22 and housing cover 15 reached.

Die Ausführungsform gemäß 3 unterscheidet sich von der Ausführungsform gemäß 2 durch die Ausgestaltung der Datenverbindung, welche in 3 durch ein Koppelbauelement 35, beispielsweise ein Optokoppler, realisiert ist, sodass hier eine galvanische Trennung zwischen der rechten und der linken Baugruppe erreicht werden kann. Eine im Wesentlichen hermetische Trennung zwischen den Kammern 11 und 12 wird zusätzlich zu der Ausführungsform gemäß 2 durch geeignete Dichtmasse 40 zwischen den Platinen 21, 22 und Koppelbauelement 35 sowie zwischen Koppelbauelement 35 und Gehäusedeckel 15 erreicht.The embodiment according to 3 differs from the embodiment according to 2 by the design of the data connection, which in 3 through a coupling component 35 , For example, an optocoupler, is realized, so that here a galvanic isolation between the right and the left module can be achieved. A substantially hermetic separation between the chambers 11 and 12 is in addition to the embodiment according to 2 by suitable sealant 40 between the boards 21 . 22 and coupling device 35 as well as between coupling component 35 and housing cover 15 reached.

Die Ausführungsform gemäß 4 unterscheidet sich weitergehend von den Ausführungsformen gemäß 2 und 3 durch getrennte Platinen 21, 22, sodass in jeder Kammer 11, 12 eine eigene Platine 21 bzw. 22 angeordnet ist. Die Datenkommunikation zwischen der rechten und der linken Baugruppe wird in 4 beispielsweise durch eine Funkverbindung oder durch eine optische Verbindung einschließlich einer optischen Verbindungsleitung (z.B. Lichtleitfaser), jeweils mit entsprechenden Transceivern 36 bewirkt. Bei dieser Ausführungsform kann eine besonders starke Trennung zwischen den Kammern und den darin angeordneten Baugruppen erreicht werden.The embodiment according to 4 differs further from the embodiments according to 2 and 3 through separate boards 21 . 22 so in every chamber 11 . 12 a separate board 21 respectively. 22 is arranged. The data communication between the right and left module is in 4 for example, by a radio link or by an optical link including an optical link (eg optical fiber), each with corresponding transceivers 36 causes. In this embodiment, a particularly strong separation between the chambers and the assemblies arranged therein can be achieved.

Claims (10)

Elektronisches Gerät (100) mit einem Elektronikgehäuse (10) mit mindestens zwei durch ein mechanisches Mittel getrennten Kammern (11, 12) und mit wenigstens einer in dem Elektronikgehäuse (10) angeordneten Platine (21, 22) mit Elektronikbauelementen (31, 32), wobei das elektronische Gerät so ausgebildet ist, dass ein Übertritt von Gasen, Flüssigkeiten und/oder Feststoffen von einer Kammer der mindestens zwei Kammern (11, 12) in eine andere Kammer der mindestens zwei Kammern (11, 12) gehemmt oder unterbunden wird.Electronic device (100) having an electronics housing (10) with at least two chambers (11, 12) separated by a mechanical means and with at least one printed circuit board (21, 22) with electronic components (31, 32) arranged in the electronics housing (10), wherein the electronic device is designed such that a transfer of gases, liquids and / or solids from one chamber of the at least two chambers (11, 12) into another chamber of the at least two chambers (11, 12) is inhibited or prevented. Elektronisches Gerät (100) nach Anspruch 1, wobei sich eine gemeinsame Platine (21, 22) in die mindestens zwei Kammern (11, 12) erstreckt.Electronic device (100) after Claim 1 , wherein a common board (21, 22) extends into the at least two chambers (11, 12). Elektronisches Gerät (100) nach Anspruch 1 oder 2, mit wenigstens zwei in dem Elektronikgehäuse (10) angeordneten Platinen (21, 22), wobei jeweils eine der wenigstens zwei Platinen (21, 22) nur in jeweils einer der mindestens zwei Kammern (11, 12) angeordnet ist.Electronic device (100) after Claim 1 or 2 , with at least two in the electronics housing (10) arranged boards (21, 22), wherein each one of the at least two boards (21, 22) only in each one of the at least two chambers (11, 12) is arranged. Elektronisches Gerät (100) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei der Übertritt von Gasen, Flüssigkeiten und/oder Feststoffen von einer Kammer der mindestens zwei Kammern (11, 12) in eine andere Kammer der mindestens zwei Kammern (11, 12) zusätzlich mittels Dichtmasse (40) gehemmt oder unterbunden wird.Electronic device (100) according to one of the preceding claims, wherein the passage of gases, liquids and / or solids from one chamber of the at least two chambers (11, 12) into another chamber of the at least two chambers (11, 12) additionally by means of sealing compound (40) is inhibited or prevented. Elektronisches Gerät (100) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die mindestens zwei Kammern (11, 12) hermetisch voneinander getrennt sind.An electronic device (100) according to any one of the preceding claims, wherein the at least two chambers (11, 12) are hermetically separated from each other. Elektronisches Gerät (100) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die wenigstens eine Platine (21, 22) wasserfest und/oder brandhemmend ausgebildet ist.Electronic device (100) according to one of the preceding claims, wherein the at least one circuit board (21, 22) is waterproof and / or fire-retardant. Elektronisches Gerät (100) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei jeweils die in einer der mindestens zwei Kammern (11,12) angeordnete Platine (21, 22) mit ihren Elektronikbauelementen (31, 32) eine funktionelle Baugruppe zur Ausführung wenigstens einer Funktion bildet.Electronic device (100) according to one of the preceding claims, wherein in each case one of the at least two chambers (11,12) arranged board (21, 22) with its electronic components (31, 32) forms a functional assembly for performing at least one function. Elektronisches Gerät (100) nach Anspruch 7, wobei die mindestens zwei Baugruppen redundant ausgelegt sind.Electronic device (100) after Claim 7 , wherein the at least two modules are designed redundantly. Elektronisches Gerät (100) nach Anspruch 8, wobei die mindestens zwei Baugruppen identisch oder diversitär ausgebildet sind.Electronic device (100) after Claim 8 , wherein the at least two modules are identical or diversified. Elektronisches Gerät (100) nach einem der Ansprüche 7 bis 9, wobei eine Datenverbindung zwischen den mindestens zwei Baugruppen mittels optischer und/oder magnetischer und/oder elektromagnetischer Koppler (35, 36) besteht.Electronic device (100) according to one of Claims 7 to 9 , wherein a data connection between the at least two modules by means of optical and / or magnetic and / or electromagnetic coupler (35, 36) consists.
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