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DE102021206170A1 - Housing component of a power electronics housing with a vibration actuator - Google Patents

Housing component of a power electronics housing with a vibration actuator Download PDF

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DE102021206170A1
DE102021206170A1 DE102021206170.2A DE102021206170A DE102021206170A1 DE 102021206170 A1 DE102021206170 A1 DE 102021206170A1 DE 102021206170 A DE102021206170 A DE 102021206170A DE 102021206170 A1 DE102021206170 A1 DE 102021206170A1
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DE
Germany
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housing component
vibration actuator
housing
vibration
power electronics
Prior art date
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Pending
Application number
DE102021206170.2A
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German (de)
Inventor
Sebastian Eulert
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Volkswagen AG
Original Assignee
Volkswagen AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Volkswagen AG filed Critical Volkswagen AG
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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Gehäusekomponente (1) eines Leistungselektronikgehäuses (4) eines Elektrofahrzeugs (10), wobei die Gehäusekomponente (1) eine Membranstruktur (3) mit einem daran gekoppelten Schwingungsaktor (2) aufweist. Der Schwingungsaktor (2) ist mittels einer Steuerung so ansteuerbar ist, dass eine Schallemission der Gehäusekomponente (1) mittels eines durch den Schwingungsaktor (2) auf die Gehäusekomponente (1) ausgeübten Schwingungsimpulses veränderbar ist. Damit wird entweder eine Geräuschunterdrückung oder die Emission eines akustischen Warnsignals erreicht.Weiterhin betrifft die Erfindung ein Schallsteuerungssystem, das eine solche Gehäusekomponente (1) und eine Steuerung zur Ansteuerung des Schwingungsaktors (2) umfasst.Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Elektrofahrzeug (10), das eine solche Gehäusekomponente (1) und ein solches Schallsteuerungssystem enthält.The invention relates to a housing component (1) of a power electronics housing (4) of an electric vehicle (10), the housing component (1) having a membrane structure (3) with a vibration actuator (2) coupled thereto. The vibration actuator (2) can be controlled by means of a control in such a way that a sound emission of the housing component (1) can be changed by means of a vibration pulse exerted on the housing component (1) by the vibration actuator (2). This achieves either noise suppression or the emission of an acoustic warning signal. The invention also relates to a sound control system which includes such a housing component (1) and a controller for controlling the vibration actuator (2). The invention also relates to an electric vehicle (10), containing such a housing component (1) and such a sound control system.

Description

Die Erfindung betrifft eine Gehäusekomponente eines Leistungselektronikgehäuses eines Elektrofahrzeugs, wobei die Gehäusekomponente eine Membranstruktur mit einem daran gekoppelten Schwingungsaktor aufweist.The invention relates to a housing component of a power electronics housing of an electric vehicle, the housing component having a membrane structure with a vibration actuator coupled thereto.

In Elektrofahrzeugen treten einerseits durch den Elektromotor verursachte Geräusche auf, die im Fahrzeuginneren von den Fahrzeuginsassen als störend wahrgenommen werden können. Insbesondere verstärken dünnwandige Gehäusekomponenten wie z.B. der Deckel des Leistungselektronikgehäuses die Geräusche, die der Elektroantrieb erzeugt, dadurch, dass die Gehäusekomponente in resonante Schwingungen versetzt wird. Andererseits erfordern gesetzliche Bestimmungen, dass Elektrofahrzeuge mit einem akustischen Fahrzeug-Warnsystem, einem sogenannten „Acoustic Vehicle Alerting System“ (AVAS), ausgerüstet werden und somit steuerbare, dem Warnzweck entsprechende Geräusche von sich geben, um andere Verkehrsteilnehmer, z.B. Fußgänger, vor einem nahen und leise fahrenden Elektrofahrzeug zu warnen.In electric vehicles, on the one hand, noises occur which are caused by the electric motor and which can be perceived as annoying by the vehicle occupants inside the vehicle. In particular, thin-walled housing components such as the cover of the power electronics housing amplify the noise generated by the electric drive by causing the housing component to vibrate resonantly. On the other hand, legal regulations require that electric vehicles be equipped with an acoustic vehicle warning system, a so-called "Acoustic Vehicle Alerting System" (AVAS), and thus emit controllable noises appropriate to the warning purpose to alert other road users, e.g. pedestrians, to an approaching vehicle and to warn electric vehicles that are driving quietly.

Um die Geräuschverstärkung durch resonante Schwingungen von Gehäusekomponenten zu vermeiden, werden Dämmungs- und Dämpfungsmaßnahmen am Antrieb und an der Fahrzeugkarosserie vorgenommen. Dies ist jedoch aufgrund der zusätzlichen Kosten und aufgrund des dadurch entstehenden höheren Gewichts des Elektrofahrzeugs nachteilig. Zur Realisierung des AVAS werden oft an den Elektrofahrzeugen Lautsprecher angebracht, die ein den gesetzlichen Bestimmungen entsprechendes, künstlich erzeugtes Geräusch abgeben. Für ein solches AVAS werden mehrere zusätzliche Bauteile, wie z.B. Lautsprecher, Halter, Kabel und Steuergerät, benötigt, was dann ebenfalls zu zusätzlichen Kosten und höherem Gewicht führt.To avoid noise amplification due to resonant vibrations of housing components, insulation and damping measures are taken on the drive and on the vehicle body. However, this is disadvantageous because of the additional costs and because of the resulting higher weight of the electric vehicle. To implement the AVAS, loudspeakers are often attached to the electric vehicles, which emit an artificially generated noise that complies with the statutory provisions. Such an AVAS requires several additional components, such as loudspeakers, holders, cables and a control unit, which then also leads to additional costs and higher weight.

Da die Reichweite von batteriebetriebenen Elektrofahrzeugen durch ein höheres Fahrzeuggewicht reduziert wird, ist es insbesondere bei solchen Fahrzeugen wünschenswert, Gewichtserhöhungen durch Dämpfungsmaßnahmen und durch die Realisierung des AVAS zu minimieren.Since the range of battery-powered electric vehicles is reduced by a higher vehicle weight, it is particularly desirable in such vehicles to minimize increases in weight through damping measures and through the implementation of the AVAS.

Aus der deutschen Offenlegungsschrift DE 198 22 582 A1 ist beispielsweise eine aktive Geräuschunterdrückung für eine lärmabstrahlende Fläche bekannt. Hierzu weist die Fläche mindestens zwei achsenselektiv integrierende Sensoren auf, die Schwingungen der Fläche in mindestens zwei, im wesentlichen orthogonale Richtungen erfassen, und die über eine Regelung einen auf die Fläche wirkenden Aktuator derart ansteuern, dass den Auslenkungen der Fläche entgegengewirkt wird. Allerdings ist diese Geräuschunterdrückung nicht geeignet, ein variables Geräuschspektrum zu emittieren und damit als ein AVAS zu fungieren.From the German Offenlegungsschrift DE 198 22 582 A1 For example, active noise suppression for a noise-emitting surface is known. For this purpose, the surface has at least two axis-selectively integrating sensors that detect vibrations of the surface in at least two essentially orthogonal directions and that control an actuator acting on the surface in such a way that the deflections of the surface are counteracted. However, this noise suppression is not suitable for emitting a variable noise spectrum and thus functioning as an AVAS.

Aus der deutschen Offenlegungsschrift DE 10 2007 003 201 A1 ist eine Einrichtung zur Erzeugung von Audiosignalen bekannt, die zum Einbau in ein nahezu geräuschlos fahrendes Fahrzeug vorgesehen ist. Ein einfacher, nur minimalen Raum beanspruchender und kostengünstiger Audiogenerator erzeugt ein hörbares Audiosignal, wobei zur Wiedergabe ein an der Karosserie des Fahrzeugs angebrachtes Piezoelement die Karosserie zum Schwingen anregt, und somit die Karosserie als Lautsprechermembran verwendet wird.From the German Offenlegungsschrift DE 10 2007 003 201 A1 a device for generating audio signals is known, which is provided for installation in a vehicle that is running almost silently. A simple, minimal space-demanding and inexpensive audio generator generates an audible audio signal, whereby a piezo element attached to the body of the vehicle excites the body to vibrate for playback, and the body is thus used as a loudspeaker membrane.

Aus der deutschen Offenlegungsschrift DE 10 2009 047 930 A1 ist eine elektrodynamische Wandlereinrichtung zur Anregung einer relativ zum Fahrzeug beweglichen Karosseriefläche und ein Steuergerät, das derart eingerichtet und mit der Wandlereinrichtung gekoppelt ist, dass die Karosseriefläche zum Erzeugen eines akustischen Signals angeregt wird, bekannt.From the German Offenlegungsschrift DE 10 2009 047 930 A1 an electrodynamic converter device for exciting a body surface that is movable relative to the vehicle and a control unit that is set up and coupled to the converter device in such a way that the body surface is excited to generate an acoustic signal are known.

Diese Einrichtungen zur Erzeugung eines Audiosignals bzw. akustischen Signals sind jedoch nicht geeignet, einer Geräuschverstärkung durch zum resonanten Schwingen angeregten Bauteilen entgegen zu wirken.However, these devices for generating an audio signal or acoustic signal are not suitable for counteracting noise amplification by components excited to resonant vibration.

Aus der deutschen Offenlegungsschrift DE 10 2015 223 995 A1 ist ein Verfahren zum Betrieb einer Geräuschquelle für Antriebssysteme, vorzugsweise von Elektro- oder Hybridfahrzeugen, bekannt. Die Geräuschquelle ist mit einem Antrieb verbunden, wobei der Antrieb bei einem Betriebspunkt ein erstes Geräuschspektrum emittiert. Die Geräuschquelle erzeugt Schall mit einem zweiten Geräuschspektrum dergestalt, und überträgt diesen Schall auf den Antrieb derart, dass die Frequenz- und/oder Amplitudenwerte des ersten Geräuschspektrums des Antriebs beliebig variiert werden. Dies dient dem Zweck, dass durch interferierende Überlagerung der beiden Geräuschspektren ein angenehm klingendes Gesamtgeräusch durch das Fahrzeug emittiert wird. Ein Entgegenwirken der Geräuschverstärkung, die durch resonantes Schwingen von Bauteilen, die nicht direkt mit dem Antrieb verbunden sind, erzeugt wird, ist jedoch mit einer derartigen Geräuschquelle nicht möglich.From the German Offenlegungsschrift DE 10 2015 223 995 A1 a method for operating a noise source for drive systems, preferably electric or hybrid vehicles, is known. The noise source is connected to a drive, with the drive emitting a first noise spectrum at an operating point. The noise source generates sound with a second noise spectrum and transmits this sound to the drive in such a way that the frequency and/or amplitude values of the first noise spectrum of the drive can be varied as desired. This serves the purpose that a pleasant-sounding overall noise is emitted by the vehicle through interfering superimposition of the two noise spectra. Counteracting the noise amplification, which is generated by the resonant vibration of components that are not directly connected to the drive, is not possible with such a noise source.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine aktive Gehäusekomponente zur Verfügung zu stellen, die sowohl zur Geräuschunterdrückung wie auch zu einer Realisierung eines AVAS soweit wie möglich bereits für andere Zwecke vorhandene Bauteile benutzt, und damit zu einer Gewichtsminimierung des Fahrzeugs beiträgt.The object of the present invention is to provide an active housing component that uses components that are already available for other purposes as far as possible both for noise suppression and for implementing an AVAS, and thus contributes to minimizing the weight of the vehicle.

Eine weitere Aufgabe kann darin bestehen, eine kostengünstige Ausführung sowohl der Geräuschunterdrückung wie auch des AVAS ohne Einschränkung der Funktionalität bereitzustellen.Another object may be to provide a cost-effective implementation of both noise cancellation and AVAS without sacrificing functionality.

Diese Aufgabe wird durch die erfindungsgemäße Gehäusekomponente nach Anspruch1, durch das erfindungsgemäße Schallsteuerungssystem nach Anspruch 8 und durch das erfindungsgemäße Fahrzeug nach Anspruch 10 gelöst.This object is achieved by the housing component according to claim 1 according to the invention, by the sound control system according to claim 8 according to the invention and by the vehicle according to claim 10 according to the invention.

Gemäß einem ersten Aspekt stellt die Erfindung eine Gehäusekomponente eines Leistungselektronikgehäuses eines Elektrofahrzeugs bereit, wobei die Gehäusekomponente eine Membranstruktur mit einem daran gekoppelten Schwingungsaktor aufweist, und der Schwingungsaktor mittels einer Steuerung so ansteuerbar ist, dass eine Schallemission der Gehäusekomponente mittels eines durch den Schwingungsaktor auf die Gehäusekomponente ausgeübten Schwingungsimpulses veränderbar ist.According to a first aspect, the invention provides a housing component of a power electronics housing of an electric vehicle, wherein the housing component has a membrane structure with a vibration actuator coupled thereto, and the vibration actuator can be controlled by means of a controller in such a way that sound emission from the housing component is transmitted to the housing component by means of a vibration actuator exerted vibration impulse is changeable.

Gemäß einem zweiten Aspekt stellt die Erfindung ein Schallsteuerungssystem mit einer erfindungsgemäßen Gehäusekomponente und einer Steuerung zur Ansteuerung des Schwingungsaktors bereit.According to a second aspect, the invention provides a sound control system with a housing component according to the invention and a controller for controlling the vibration actuator.

Gemäß einem dritten Aspekt betrifft die Erfindung ein Fahrzeug mit einer erfindungsgemäßen Gehäusekomponente und einem erfindungsgemäßen Schallsteuerungssystem.According to a third aspect, the invention relates to a vehicle with a housing component according to the invention and a sound control system according to the invention.

Eine erfindungsgemäße Gehäusekomponente weist eine Membranstruktur mit einem daran gekoppelten Schwingungsaktor auf. Der Schwingungsaktor kann als piezo-elektrischer Flächenwandler ausgebildet sein. Alternativ können auch andere Aktortypen wie z.B. ein Stackaktor oder ein elektromechanischer Aktuator verwendet werden. Der Aktor wird über das beim Elektrofahrzeug vorhandene Hochvoltspannungs-Bordnetz versorgt und über die Software der Leistungselektronik des Elektroantriebs angesteuert. Je nach angestrebter Verwendung wird entweder der Aktor an den Resonanzstellen der Gehäusekomponente eingeschaltet und verhindert so ein Ausbilden starker Vibrationen sowie der damit verbundenen Geräuschverstärkung oder der Aktor nutzt die Gehäusekomponente als Membran und erzeugt gezielt Schwingungen der Gehäusekomponente dergestalt, dass ein akustisches Warnsignal abgegeben wird. Der Aktor kann flexibel ausgebildet sein. Er wird entweder in die gegebenenfalls dünnwandige Gehäusekomponente integriert oder innen oder außen aufgeklebt.A housing component according to the invention has a membrane structure with a vibration actuator coupled thereto. The vibration actuator can be designed as a piezoelectric patch transducer. Alternatively, other actuator types such as a stack actuator or an electromechanical actuator can also be used. The actuator is supplied via the electric vehicle's high-voltage on-board network and is controlled via the software of the power electronics of the electric drive. Depending on the intended use, either the actuator is switched on at the resonance points of the housing component and thus prevents strong vibrations from developing and the associated noise amplification, or the actuator uses the housing component as a membrane and generates targeted vibrations of the housing component in such a way that an acoustic warning signal is emitted. The actuator can be flexible. It is either integrated into the possibly thin-walled housing component or glued on the inside or outside.

Ein erfindungsgemäßes Schallsteuerungssystem mit einer Steuerung zur Ansteuerung des Schwingungsaktors kann über die Software der Leistungselektronik implementiert werden. Ein entsprechendes Softwaremodul wird hierzu in die Software der Leistungselektronik integriert. Alternativ kann die Steuerung über die Motorsteuerung und/oder die Steuerung einer Antriebskomponente realisiert werden.A sound control system according to the invention with a controller for controlling the vibration actuator can be implemented via the software of the power electronics. A corresponding software module is integrated into the power electronics software for this purpose. Alternatively, the control can be implemented via the engine control and/or the control of a drive component.

Vorteile der erfindungsgemäßen Gehäusekomponente und des erfindungsgemäßen Schallsteuerungssystems sind das durch diese Realisierung von Geräuschunterdrückung und AVAS verursachte geringe zusätzliche Gewicht sowie die Kompaktheit der Ausführung, die sehr wenig Bauraum in Anspruch nimmt. Die Einsparung von Dämmungs- und Dämpfungsmaßnahmen am Antrieb und im Fahrzeug sowie der Entfall anderer Versionen des AVAS führen zu weniger Gewicht des Fahrzeugs, zur Verminderung der Zahl der Bauteile und zu geringeren Kosten.Advantages of the housing component according to the invention and the sound control system according to the invention are the low additional weight caused by this implementation of noise suppression and AVAS, and the compactness of the design, which takes up very little installation space. The savings in insulation and damping measures on the drive and in the vehicle, as well as the elimination of other versions of the AVAS, mean that the vehicle weighs less, the number of components is reduced and costs are lower.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und der folgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung.Further advantageous refinements of the invention result from the dependent claims and the following description of preferred exemplary embodiments of the present invention.

Es gibt Ausführungen, in denen der Schwingungsaktor als piezo-elektrischer Flächenwandler ausgebildet ist. Ein dermaßen ausgeführter Aktor kann flexibel sein und sich somit an die Form der Gehäusekomponente anpassen. Er kann in die Gehäusekomponente integriert werden. Alternativ kann er analog zu einem Pflaster innen oder außen auf die Gehäusekomponente geklebt werden. Dies erlaubt eine schnelle und kostengünstige Montage.There are versions in which the vibration actuator is designed as a piezoelectric patch transducer. An actuator designed in this way can be flexible and thus adapt to the shape of the housing component. It can be integrated into the housing component. Alternatively, it can be stuck to the inside or outside of the housing component in the same way as a plaster. This allows quick and inexpensive assembly.

Es gibt Ausführungen, in denen der Schwingungsaktor eine Sensorfunktionalität aufweist. Damit ist es ohne weiteres Bauteil möglich, Resonanzspektren der Gehäusekomponente in Abhängigkeit des Betriebszustands des Elektromotors auszumessen, um dann die gemessenen Spektren zur Optimierung der Steuerung des Schwingungsaktors zu verwenden.There are versions in which the vibration actuator has a sensor functionality. This makes it possible to measure resonance spectra of the housing component as a function of the operating state of the electric motor without requiring any additional component, in order to then use the measured spectra to optimize the control of the vibration actuator.

Es gibt Ausführungen, in denen der Schwingungsaktor in einem Bereich der Membranstruktur angeordnet ist, an dem eine maximale Schwingungsamplitude der Gehäusekomponente anregbar ist. Somit ist sowohl im Falle der Geräuschunterdrückung wie auch im Fall der Geräuscherzeugung eine maximale Übertragung der Wirkung des Aktors auf die Gehäusekomponente erzielbar.There are designs in which the vibration actuator is arranged in a region of the membrane structure at which a maximum vibration amplitude of the housing component can be excited. A maximum transfer of the effect of the actuator to the housing component can thus be achieved both in the case of noise suppression and in the case of noise generation.

Es gibt Ausführungen, in denen der Schwingungsaktor so anregbar ist, dass Schwingungen der Gehäusekomponente minimiert werden. Damit wird gewährleistet, dass eine Geräuschverstärkung durch die Gehäusekomponente maximal unterdrückt wird. Anders ausgedrückt, es wird die optimale Geräuschunterdrückung erreicht.There are versions in which the vibration actuator can be excited in such a way that vibrations in the housing component are minimized. This ensures that noise amplification is suppressed to the maximum extent by the housing component. In other words, optimal noise cancellation is achieved.

Es gibt Ausführungen, in denen der Schwingungsaktor so anregbar ist, dass die Membranstruktur der Gehäusekomponente so in Schwingungen versetzbar ist, dass die Gehäusekomponente zu einer einstellbaren Schallemission angeregt wird. Die Gehäusekomponente kann somit ein gewünschtes akustisches Signal emittieren.There are versions in which the vibration actuator can be excited in such a way that the membrane structure of the housing component can be set in vibration in such a way that the housing component is excited to emit an adjustable sound. The housing component can thus emit a desired acoustic signal.

Es gibt Ausführungen, in denen die einstellbare Schallemission entsprechend einem Betriebszustand, insbesondere entsprechend einem Beschleunigungs- und/oder Geschwindigkeitskriterium, eines Antriebssystems des Fahrzeugs steuerbar ist. Damit können durch entsprechend gewählte Änderungen des akustischen Signals die gesetzlichen Vorgaben erfüllt werden. Es wird durch das akustische Signal angezeigt, ob das Fahrzeug beschleunigt oder verzögert. Des Weiteren wird das AVAS erst unterhalb einer durch den Gesetzgeber vorgegebenen Geschwindigkeit aktiviert.There are versions in which the adjustable noise emission can be controlled according to an operating state, in particular according to an acceleration and/or speed criterion, of a drive system of the vehicle. The legal requirements can thus be met by appropriately selected changes in the acoustic signal. The acoustic signal indicates whether the vehicle is accelerating or decelerating. Furthermore, the AVAS is only activated below a speed specified by law.

Ein Schallsteuerungssystem mit der erfindungsgemäßen Ausführung der Gehäusekomponente umfasst eine Steuerung zur Ansteuerung des Aktors.A sound control system with the housing component designed according to the invention includes a controller for controlling the actuator.

Es gibt Ausführungen, in denen die Steuerung ein Motorsteuergerät, eine Leistungselektroniksteuerung und/oder eine Steuerung einer Antriebskomponente und/oder einer Leistungselektronikkomponente umfasst. Durch die Implementierung der Steuerung des Schwingungsaktors mittels eines bereits aus anderem Grund vorhandenen Steuergeräts bzw. einer anderweitig vorhandenen Steuerung werden Bauteile und Kosten gespart.There are versions in which the controller includes an engine control unit, a power electronics controller and/or a controller for a drive component and/or a power electronics component. Components and costs are saved by implementing the control of the vibration actuator by means of a control device that is already present for another reason or a control that is present for another reason.

Ein Fahrzeug mit einer erfindungsgemäßen Ausführung der Gehäusekomponente und einer erfindungsgemäßen Ausführung des Schallsteuerungssystems ist bei gleicher Funktionalität und gleichem Komfort aus weniger Bauteilen gefertigt, hat ein geringeres Gewicht und ist kostengünstiger zu produzieren als ein herkömmliches Fahrzeug. Bei einem batteriegetriebenen Elektrofahrzeug bedingt das geringere Gewicht weiterhin eine höhere Reichweite und somit eine gesteigerte Nutzbarkeit.A vehicle with an inventive design of the housing component and an inventive design of the sound control system is made of fewer components with the same functionality and the same comfort, has a lower weight and is cheaper to produce than a conventional vehicle. With a battery-powered electric vehicle, the lower weight also means a longer range and thus increased usability.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nun beispielhaft und unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung beschrieben. Dabei zeigt:

  • 1 eine schematische perspektivische Darstellung eines Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Gehäusekomponente;
  • 2 eine schematische perspektivische Darstellung eines Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Schwingungsaktors;
  • 3 eine schematische Seitenansicht des Elektrofahrzeugs mit einem Leistungselektronikgehäuse, die eine erfindungsgemäße Gehäusekomponente umfasst.
Embodiments of the invention will now be described by way of example and with reference to the accompanying drawings. It shows:
  • 1 a schematic perspective view of an embodiment of a housing component according to the invention;
  • 2 a schematic perspective view of an embodiment of a vibration actuator according to the invention;
  • 3 a schematic side view of the electric vehicle with a power electronics housing, which includes a housing component according to the invention.

In 1 ist schematisch in einer perspektivischen Ansicht ein Ausführungsbeispiel der Gehäusekomponente 1 mit dem Schwingungsaktor 2 dargestellt. In diesem Beispiel ist die Gehäusekomponente 1 der Deckel des Leistungselektronikgehäuses 4 und weist eine Membranstruktur 3 auf. Der Schwingungsaktor 2 ist als piezo-elektrischer Flächenwandler ausgeführt und von außen auf den Deckel 1 im Bereich der Membranstruktur 3, und insbesondere im Bereich der maximalen Resonanzstelle des Deckels 1, aufgeklebt. Der piezo-elektrische Flächenwandler kann entweder so angeregt werden, dass die Schwingungen und dementsprechend die Schallemission des Deckels 1 minimiert werden, oder dermaßen angeregt werden, dass die Membranstruktur 3 des Deckels 1 in Schwingungen versetzt wird, und analog zu einer Lautsprechermembran ein gewünschtes akustisches Signal abgegeben wird.In 1 an exemplary embodiment of the housing component 1 with the vibration actuator 2 is shown schematically in a perspective view. In this example, the housing component 1 is the cover of the power electronics housing 4 and has a membrane structure 3 . The vibration actuator 2 is designed as a piezoelectric patch transducer and is glued from the outside onto the cover 1 in the area of the membrane structure 3, and in particular in the area of the maximum resonance point of the cover 1. The piezoelectric patch transducer can either be excited in such a way that the vibrations and accordingly the sound emission of the cover 1 are minimized, or excited in such a way that the membrane structure 3 of the cover 1 is made to vibrate, and a desired acoustic signal analogous to a loudspeaker membrane is delivered.

In einem weiteren Ausführungsbeispiel (nicht gezeigt) ist der piezo-elektrische Flächenwandler auf der Innenseite des Deckels 1 aufgeklebt.In a further exemplary embodiment (not shown), the piezoelectric patch converter is glued to the inside of the cover 1 .

In einer Modifikation dieser beiden Ausführungsbeispiele kann der piezo-elektrische Flächenwandler in den Deckel 1 integriert sein.In a modification of these two exemplary embodiments, the piezoelectric patch converter can be integrated into the cover 1.

In 2 ist schematisch in einer perspektivischen Ansicht ein Ausführungsbeispiel des Schwingungsaktors 2 dargestellt. In diesem Ausführungsbeispiel ist der Schwingungsaktor als mehrschichtiger piezo-elektrischer Flächenwandler ausgeführt. In dem von außen oder innen auf den Deckel 1 aufgeklebten Flächenwandler erfolgt die Kraftübertragung flächig und wird durch Anlegen einer Spannung an mindestens eine Schicht des Flächenwandlers gesteuert. Andererseits werden Deformationen der Struktur des Deckels 1 auf den Flächenwandler übertragen und in elektrische Ladung umgesetzt, wodurch der Flächenwandler gleichzeitig als Sensor verwendet werden kann. Eine Trennung der Sensor- von der Aktorfunktionalität wird durch eine getrennte Kontaktierung von mindestens zwei verschiedenen der mehreren Schichten erreicht. In dem in 2 gezeigten Ausführungsbeispiel besteht der Flächenwandler aus zwei Schichten, wobei die eine als Aktor und die andere als Sensor ausgebildet ist. Dementsprechend ist die als Aktor wirkende Schicht über eine Steuerung an das Hochvoltspannungs-Bordnetz angeschlossen, und der vom als Sensor fungierende Schicht abfließende elektrische Strom wird mittels eines Anschlusses an das Steuergerät weitergeleitet. Die Zu- und Ableitungen können hierbei gelötet, geklebt oder geklemmt sein und sind im Falle eines von außen auf den Deckel 1 geklebten piezo-elektrischen Flächenwandlers den Sicherheitsanforderungen entsprechend isoliert. Bei einem von innen auf den Deckel 1 geklebten piezo-elektrischen Flächenwandler kann bei Vorliegen einer Sicherheitsvorkehrungsfunktion, die zum Abschalten des Hochvoltspannungs-Bordnetzes bei Öffnen des Leistungselektronikgehäuses 4 führt, auf eine separate Isolierung verzichtet werden. Aufgrund der bekannten Arbeitsdiagramme bzw. der bekannten Kenngrößenfelder der jeweiligen piezo-elektrischen Flächenwandlerschichten kann mittels einer dazu geeigneten Software der Steuerung sowohl die Aktorfunktionalität präzise angesteuert als auch die Sensordaten ausgewertet werden.In 2 an exemplary embodiment of the vibration actuator 2 is shown schematically in a perspective view. In this exemplary embodiment, the vibration actuator is designed as a multilayer piezoelectric patch transducer. In the patch converter glued to the cover 1 from the outside or inside, the transmission of force takes place over the entire surface and is controlled by applying a voltage to at least one layer of the patch converter. On the other hand, deformations of the structure of the cover 1 are transferred to the surface converter and converted into electrical charge, whereby the surface converter can be used as a sensor at the same time. A separation of the sensor functionality from the actuator functionality is achieved by separate contacting of at least two different layers of the plurality. in the in 2 The exemplary embodiment shown consists of the patch converter of two layers, one of which is designed as an actuator and the other as a sensor. Accordingly, the layer acting as an actuator is connected to the high-voltage on-board electrical system via a controller, and the electrical current flowing out of the layer acting as a sensor is passed on to the control unit by means of a connection. The incoming and outgoing lines can be soldered, glued or clamped and in the case of a piezo-electric glued to the cover 1 from the outside cal patch converter insulated according to the safety requirements. In the case of a piezoelectric patch converter glued to the inside of the cover 1, a separate insulation can be dispensed with if there is a safety precautionary function that leads to the high-voltage vehicle electrical system being switched off when the power electronics housing 4 is opened. Based on the known working diagrams or the known parameter fields of the respective piezoelectric patch transducer layers, the actuator functionality can be controlled precisely and the sensor data can be evaluated by means of suitable control software.

In 3 ist ein Elektrofahrzeug 10 mit einem Leistungselektronikgehäuse 4, das eine erfindungsgemäße Gehäusekomponente 1 (Deckel) umfasst, dargestellt. Das Leistungselektronikgehäuse 4 mit dem Deckel 1 ist üblicherweise an der Antriebseinheit (Elektromotor) des Fahrzeugs 10 angeordnet. In 3 ist eine Ausführung gezeigt, bei der das Leistungselektronikgehäuse 4 an der Vorderachse angeordnet ist. In anderen Ausführungen können optional auch mehrere Leistungselektronikgehäuse 4 vorgesehen sein, z.B. zusätzlich oder alternativ an einer Antriebseinheit an der Hinterachse oder an der Batterieanordnung 5.In 3 an electric vehicle 10 with a power electronics housing 4, which includes a housing component 1 (cover) according to the invention, is shown. The power electronics housing 4 with the cover 1 is usually arranged on the drive unit (electric motor) of the vehicle 10 . In 3 an embodiment is shown in which the power electronics housing 4 is arranged on the front axle. In other versions, several power electronics housings 4 can optionally be provided, for example additionally or alternatively on a drive unit on the rear axle or on the battery assembly 5.

Die Ausstattung des Elektrofahrzeugs 10 mit einer erfindungsgemäßen aktiven Gehäusekomponente bietet einerseits den Vorteil, unerwünschte Schallemissionen aus dem Motorraum in den Fahrzeuginnenraum oder in die Umgebung zu reduzieren, und andererseits die Möglichkeit, ein gut wahrnehmbares AVAS in einem kleinen Bauraum mit wenigen, im Idealfall keinen, zusätzlichen Bauelementen in einer kostengünstigen Weise zu realisieren.Equipping the electric vehicle 10 with an active housing component according to the invention offers the advantage on the one hand of reducing unwanted noise emissions from the engine compartment into the vehicle interior or into the environment, and on the other hand the possibility of an easily perceptible AVAS in a small installation space with few, ideally none, to realize additional components in a cost-effective manner.

Weitere Ausführungsbeispiele, die dem Zweck einer kostengünstigen, gewichtsreduzierenden und bauteilesparenden Ausführung sowohl einer Geräuschunterdrückung als auch eines AVAS dienen, sind dem Fachmann aufgrund der angegebenen Beispiele ersichtlich. Insofern sind die beschriebenen Ausführungsbeispiele nicht als einschränkend zu verstehen.Further exemplary embodiments, which serve the purpose of an inexpensive, weight-reducing and component-saving embodiment of both a noise suppression and an AVAS, are apparent to the person skilled in the art on the basis of the examples given. In this respect, the exemplary embodiments described are not to be understood as restrictive.

BezugszeichenlisteReference List

11
Gehäusekomponente / DeckelHousing component / lid
22
Schwingungsaktorvibration actuator
33
Membranstrukturmembrane structure
44
Leistungselektronikgehäusepower electronics housing
55
Batterieanordnungbattery arrangement
1010
Elektrofahrzeug / Fahrzeugelectric vehicle / vehicle

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturPatent Literature Cited

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  • DE 102015223995 A1 [0009]DE 102015223995 A1 [0009]

Claims (10)

Gehäusekomponente (1) eines Leistungselektronikgehäuses (4) eines Elektrofahrzeugs (10), wobei die Gehäusekomponente (1) eine Membranstruktur (3) mit einem daran gekoppelten Schwingungsaktor (2) aufweist, und der Schwingungsaktor (2) mittels einer Steuerung so ansteuerbar ist, dass eine Schallemission der Gehäusekomponente (1) mittels eines durch den Schwingungsaktor (2) auf die Gehäusekomponente (1) ausgeübten Schwingungsimpulses veränderbar ist.Housing component (1) of a power electronics housing (4) of an electric vehicle (10), wherein the housing component (1) has a membrane structure (3) with a vibration actuator (2) coupled thereto, and the vibration actuator (2) can be controlled by means of a controller in such a way that a sound emission of the housing component (1) can be changed by means of a vibration pulse exerted on the housing component (1) by the vibration actuator (2). Gehäusekomponente (1) nach Anspruch 1, wobei der Schwingungsaktor (2) als piezo-elektrischer Flächenwandler ausgebildet ist.Housing component (1) according to claim 1 , wherein the vibration actuator (2) is designed as a piezoelectric patch transducer. Gehäusekomponente (1) nach Anspruch 1 oder 2, wobei der Schwingungsaktor (2) eine Sensorfunktionalität aufweist.Housing component (1) according to claim 1 or 2 , wherein the vibration actuator (2) has a sensor functionality. Gehäusekomponente (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Schwingungsaktor (2) in einem Bereich der Membranstruktur (3) angeordnet ist, an dem eine maximale Schwingungsamplitude der Gehäusekomponente (1) anregbar ist.Housing component (1) according to one of the preceding claims, wherein the vibration actuator (2) is arranged in a region of the membrane structure (3) at which a maximum vibration amplitude of the housing component (1) can be excited. Gehäusekomponente (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Schwingungsaktor (2) so anregbar ist, dass Schwingungen der Gehäusekomponente (1) minimiert werden.Housing component (1) according to one of the preceding claims, wherein the vibration actuator (2) can be excited in such a way that vibrations of the housing component (1) are minimized. Gehäusekomponente (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Schwingungsaktor (2) so anregbar ist, dass die Membranstruktur (3) der Gehäusekomponente (1) so in Schwingungen versetzbar ist, dass die Gehäusekomponente (1) zu einer einstellbaren Schallemission angeregt wird.Housing component (1) according to one of the preceding claims, wherein the vibration actuator (2) can be excited in such a way that the membrane structure (3) of the housing component (1) can be set in vibration in such a way that the housing component (1) is excited to an adjustable sound emission. Gehäusekomponente (1) nach Anspruch 6, wobei die einstellbare Schallemission entsprechend einem Betriebszustand, insbesondere entsprechend einem Beschleunigungs- und/oder Geschwindigkeitskriterium, eines Antriebssystems des Fahrzeugs (10) steuerbar ist.Housing component (1) according to claim 6 , wherein the adjustable sound emission can be controlled according to an operating state, in particular according to an acceleration and/or speed criterion, of a drive system of the vehicle (10). Schallsteuerungssystem mit einer Gehäusekomponente (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche und einer Steuerung zur Ansteuerung des Schwingungsaktors (2).Sound control system with a housing component (1) according to one of the preceding claims and a controller for controlling the vibration actuator (2). Schallsteuerungssystem nach Anspruch 8, wobei die Steuerung ein Motorsteuergerät, eine Leistungselektroniksteuerung und/oder eine Steuerung einer Antriebskomponente und/oder einer Leistungselektronikkomponente umfasst.sound control system claim 8 , wherein the controller comprises an engine control unit, a power electronics controller and/or a controller for a drive component and/or a power electronics component. Fahrzeug (10) mit einer Gehäusekomponente (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 7 und mit einem Schallsteuerungssystem nach einem der Ansprüche 8 oder 9.Vehicle (10) with a housing component (1) according to one of Claims 1 until 7 and having a sound control system according to any one of Claims 8 or 9 .
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