CN218649018U - 用于车辆中的电子组件 - Google Patents

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Abstract

一种用于车辆中的电子组件包含：印刷电路板(PCB)，所述PCB具有第一侧和第二侧；多个电气部件，所述多个电气部件安装在所述PCB的所述第一侧上；散热器，所述散热器配置成接收来自源的冷却流体，并邻近所述PCB的所述第二侧定位；以及冷却流体导管，所述冷却流体导管配置成将所述冷却流体从流体入口传送到流体出口，其中所述冷却流体导管邻近所述PCB的所述第一侧定位并且直接接触所述电气部件的外表面。

Description

用于车辆中的电子组件
技术领域
本申请涉及安装在印刷电路板(PCB)上的电气部件，具体涉及冷却 PCB上的电气部件的冷却导管。
背景技术
内燃机(ICE)依靠燃料、火花和环境空气的吸入的组合来产生燃烧事件，该事件以强制旋转曲轴的方式反复移动活塞。将燃料和火花引入气缸一端的燃烧室，活塞在该气缸内往复运动。当将燃料和火花在存在环境空气的情况下输送到燃烧室时，燃烧发生并迫使活塞远离燃烧室，从而通过曲轴将该力转换成转动能。如已知的，对于给定量的燃料和火花，可以使用经由涡轮增压器进入燃烧室的环境空气的强制吸入来增加ICE的功率。过去，涡轮增压器包含经由公共轴机械联接的排气涡轮和压缩机涡轮。涡轮增压器接收来自ICE的排气，该ICE使排气涡轮旋转，该排气涡轮将该旋转传递给压缩机涡轮，该压缩机涡轮压缩最终引入ICE进气口的空气。
涡轮增压器压缩引入ICE进气口的空气，但是有效水平的压缩空气可能仅在曲轴旋转的更高的每分钟转数(RPM)水平下产生。即使当ICE在相对低的RPM水平下运行时，将压缩空气引入ICE进气口也是有帮助的。涡轮增压器可以配备有电动机，该电动机联接到压缩机涡轮上并且能够使涡轮在ICE的节流位置范围内旋转-甚至在较低RPM下也是如此。然而，包括具有涡轮增压器的电动机涉及额外的挑战，这些挑战对于非电致动涡轮增压器可能不存在。例如，电动机可以由对热敏感的电气部件控制。然而涡轮增压器通常在高温环境下运行。将电气部件从涡轮增压器移开并将它们连接到电动机上可有助于保持它们冷却，但这会增加成本和复杂性。保持电气部件同时冷却和靠近涡轮增压器可能是具有挑战性的。
实用新型内容
在一个实施方式中，一种用于车辆中的电子组件，包含：印刷电路板 (PCB)，所述PCB具有第一侧和第二侧；多个电气部件，所述多个电气部件安装在所述PCB的所述第一侧上；散热器，所述散热器配置成接收来自源的冷却流体，并邻近所述PCB的所述第二侧定位；以及冷却流体导管，所述冷却流体导管配置成将所述冷却流体从流体入口传送到流体出口，所述冷却流体导管邻近所述PCB的所述第一侧定位并且直接接触所述电气部件的外表面。
在另一个实施方式中，一种用于车辆中的电子组件，包含：印刷电路板(PCB)，所述PCB具有第一侧和第二侧；PCB壳体，所述PCB壳体围绕所述PCB封闭；多个电气部件，所述多个电气部件安装在所述PCB的所述第一侧上；散热器，所述散热器配置成接收来自源的冷却流体，并附接到所述PCB壳体的外表面；以及冷却流体导管，所述冷却流体导管配置成将所述冷却流体从流体入口传送到流体出口并且在所述PCB壳体内延伸，所述冷却流体导管邻近所述PCB的所述第一侧定位并且直接接触所述电气部件的外表面。
在又一个实施方式中，一种用于车辆中的电子组件，包含：第一印刷电路板(PCB)，所述第一PCB具有第一侧和第二侧；第二PCB，所述第二PCB具有第一侧和第二侧；PCB壳体，所述PCB壳体围绕所述第一PCB 和第二PCB封闭；多个电气部件，所述多个电气部件安装在所述第一PCB 的所述第一侧上；多个电气部件，所述多个电气部件安装在所述第二PCB 的所述第一侧上；散热器，所述散热器配置成接收来自源的冷却流体，并附接到所述PCB壳体的外表面；以及冷却流体导管，所述冷却流体导管配置成将所述冷却流体从流体入口传送到流体出口并且在所述PCB壳体内以及在所述第一PCB与所述第PCB之间延伸，所述冷却流体导管直接接触安装在所述第一PCB或所述第二PCB上的所述电气部件的外表面。
附图说明
图1是描绘电致动涡轮增压器的实施方式的透视图；
图2是描绘电致动涡轮增压器的实施方式的横截面图；
图3是描绘用于车辆中的电子组件的实施方式的透视图；
图4是描绘用于车辆中的电子组件的实施方式的一部分的透视图；
图5是描绘用于车辆中的电子组件的另一个实施方式的一部分的平面图；
图6是描绘用于车辆中的电子组件的另一个实施方式的一部分的平面图；
图7是描绘用于车辆中的电子组件的另一个实施方式的另一部分的平面图；
图8是描绘用于车辆中的电子组件的另一个实施方式的另一部分的侧视图；
图9是描绘用于车辆中的电子组件的另一个实施方式的另一部分的透视图；以及
图10是描绘用于车辆中的电子组件的另一个实施方式的另一部分的侧视图。
具体实施方式
可以使用由车辆循环的冷却流体来冷却用于车辆中的电子组件。该电子组件可以包含一个或多个PCB,该印刷电路板具有为车辆所使用的电动机提供动力和/或对该电动机进行控制的电气部件，诸如电致动涡轮增压器。第一PCB侧可以邻接用冷却流体冷却的散热器。电气部件可以安装在第二 PCB侧上。冷却流体导管邻近第二PCB侧定位并且配置成直接邻接安装在第二侧上的电气部件的外表面。应当理解，冷却流体导管可以通过薄的导热但电绝缘的层“直接”接触电气部件的外表面。冷却流体导管可以以多种形式成形，其在第二PCB侧的一个边缘处或附近开始，延伸跨过第二 PCB侧，使得导管邻接并承载冷却流体跨过电气部件的外表面，并且在PCB侧的另一边缘处或附近结束。冷却流体导管可以以多种方式成形，并蛇形地延伸跨过第二PCB侧。应当理解，成型的冷却导管可以以多种方式中的任一种成形，使得其接触电气部件的外表面，并且形状可以由PCB的一侧上的电气部件的位置限定。
在一些实施方式中，该电子组件，可以包含：两个PCB：第一PCB，所述第一PCB包含调节供应给电致动涡轮增压器的电力的电气部件；以及第二PCB，所述第二PCB包含控制所述第一PCB上的电气部件的电气部件。第一PCB和第二PCB可以相对于彼此堆叠，其中成型的冷却导管夹在PCB之间以邻接安装在第一PCB的电气部件以及安装在第二PCB上的电气部件。
图1-2描绘了电致动涡轮增压器组件10的一个实施方式，所述电致动涡轮增压器组件包含电致动涡轮增压器12和电子组件14,所述电子组件包含由涡轮增压器壳体18承载的PCB 16(在图4中示出)。电致动涡轮增压器12包含压缩机部分20,电动机部分22和排气部分24,将它们组装形成接收涡轮增压器12的部件的结构。如图2所示，涡轮轴26延伸穿过压缩机部分20,电动机部分22和排气部分24。在一端，涡轮轴26与位于压缩机部分20中的压缩机28联接，该压缩机旋转以压缩空气，该空气最终供应到ICE的进气增压室(未示出)。涡轮轴26的与压缩机28轴向地间隔开并且位于电动机部分22中的另一部分与电动机32的转子组件30联接。转子组件30可以相对于包含在电动机部分22中的定子34同心地定位。一个或多个轴承36包含在电动机部分22中并且沿着涡轮轴26轴向地间隔开，以在运行期间当涡轮轴26、压缩机28、转子组件30和排气涡轮38 在涡轮增压器12内旋转时支撑和稳定这些元件。排气涡轮38联接到涡轮轴26远离位于排气部分24中的压缩机28的一端。
压缩机部分20包含压缩机室40，其中压缩机28响应于涡轮轴26的旋转而旋转并压缩最终供应到ICE的进气歧管的空气。压缩机28联接到从压缩机部分20延伸到电动机部分22和排气部分24中的涡轮轴26。转子组件30联接到涡轮轴26，使得转子组件30和涡轮轴26相对于彼此不发生角位移。当组合时，转子组件30相对于轴24在定子34附近轴向地延伸。定子34可以包含多个绕组，该绕组传送来自电力电子设备的电流并且引起转子组件30和联接到转子组件30上的涡轮轴26相对于定子34 的角位移。压缩机室40与压缩机入口流体连通，该压缩机入口从周围大气中抽吸空气并将其供应到压缩机26。当PCB选择性地向定子34的绕组提供电流时，转子30被引导旋转并将该旋转传递到涡轮轴26和压缩机28 上。
在一个实施方式中，定子34和转子30可以实施为从车辆电池(未示出)接收DC电压的直流(DC)无刷电动机。施加到定子34的DC电压的量可以大于40伏(V)，诸如可以由现代48V车辆电气系统提供。其中车辆电气系统使用更高电压(诸如400V和800V)的其他实施方式也是可能的。电连接器42包含在电致动涡轮增压器12上并且通过PCB 16将来自电源的电力传送到涡轮增压器12，该PCB 16调节供应给电致动涡轮增压器12的电动机的电流。电力电缆43将车辆电池电连接至PCB 16，并且电连接器42将PCB 16电连接至电致动涡轮增压器12。
排气部分24与ICE产生的排气流体连通。当ICE的曲轴的RPM增加时，由ICE产生的排气的体积增加并且相应地增加排气部分24中的排气的压力。这种压力的增加还可以增加排气涡轮38的角速度，该排气涡轮 38通过涡轮轴26将旋转运动传送给压缩机28。在该实施方式中，压缩机 28接收来自排气涡轮38和电动机32的旋转力。更具体地，当ICE以较低的RPM运行时，即使排气部分24内的排气压力相对较低，电动机32也可以向压缩机28提供旋转力。当ICE增加曲轴的RPM时，排气部分24 内的排气压力可建立并提供驱动压缩机28的旋转力。
如图1-2所示，电子组件14可以联接到电致动涡轮增压器12。电子组件14的实施方式在图3和5中示出，并且包含接收一个或多个PCB 16 的PCB壳体44。PCB壳体44可以成形为使得其紧密地配合或邻接电致动涡轮增压器12。散热器46可以形成在PCB壳体44的外表面上。散热器 46包含接收冷却流体的散热器入口和将冷却流体返回到热交换器(未示出) 的散热器出口。在该实施方式中，散热器46可以形成在PCB壳体44的外表面上。然而，其中散热器46形成在PCB壳体的外壁内的其他实施方式也是可能的。PCB壳体的内表面成形为使得其邻接第一PCB表面，并且电气部件48在与散热器相邻的位置处安装在PCB表面上，从而冷却第一 PCB。
PCB 16可以由包括非导电材料的衬底构成，诸如通常称为FR4的玻璃增强环氧层压板。可以在衬底内形成导电层以形成多个电路。电气部件 48可以是物理地安装在PCB 16上的电容器，电阻器和/或晶体管，并且包含穿过衬底以与导电层电连接的电引线。或者，可替换地，衬底可以支撑延伸穿过衬底以与导电层电连接的一个或多个通孔。电气部件48的电引线可以诸如通过焊接电连接到最终将电流传送到导电层的通孔。导电层可以包含一个或多个电路迹线，该电路迹线电连接由PCB 16承载的多个电气部件48。在该实施方式中，导电层包括键合的铜，也可以使用其它导电材料来代替。
电子组件14和PCB 16的实施方式在图3和4中示出。电子组件14 包含紧邻PCB 16定位的散热器46。多个电气部件48，实施为MOSFET 功率晶体管，可以安装到PCB 16的第一侧60。PCB 16可以定位在PCB 壳体44中，使得PCB 16的第二侧62邻接PCB壳体44的内表面58，该内表面58与散热器46相邻。散热器46可包含流体地连接到流体入口52 和流体出口54的歧管64，流体入口52和流体出口54共同地接收来自源，诸如车辆中的热交换器或风扇辅助散热器，的冷却流体，使流体通过歧管 64以冷却PCB 16和PCB壳体44，并使流体从歧管64通过流体出口54 返回到源。由冷却源提供的冷却流体可以以多种方式实施。在一个实施方式中，ICE可以在油泵或水泵产生的压力下将冷却流体，诸如发动机油或发动机冷却剂，供应到流体入口52。来自ICE的流体可来自降低流体温度的发动机油冷却器或散热器。在一个实例中，流体可以在100摄氏度(℃) 下存在，而电致动涡轮增压器的壳体18可以在175℃下存在，使得流体可以通过散热器46和冷却流体导管50降低PCB壳体44和电气部件48的温度水平。在另一个实施方式中，冷却流体可以由专用热交换器供应，该专用热交换器从流体出口54，接收处于升高的温度下的冷却流体，诸如共晶溶液，降低冷却流体的温度，然后将冷却流体供应到流体入口52。
冷却流体导管50邻近PCB 16的第一侧60定位，并成形为使得导管 50邻接电气部件48的表面70。冷却流体导管50可以在导管入口66处接收来自流体源的冷却流体，并通过导管50将流体传送通过每个电气部件 48的表面70。穿过散热器46和冷却流体导管50的冷却流体可以从PCB 16 的相对侧，并且还在PCB壳体44的外表面56附近和在PCB壳体44内共同向PCB 16和电气部件48提供冷却效果。导管入口66可以与向散热器 46提供冷却流体的流体入口52流体连通，而导管出口68可以与将冷却流体从散热器46传送到流体源的流体出口54流体连通。
冷却流体导管50可以形成为多种横截面形状，并由各种材料形成。可以根据其导热能力来选择材料。例如，冷却流体导管50可以是由铜制成的液压成形管。或者在另一个示例中，冷却流体导管可以由铝铸造而成。冷却流体导管50的蛇形形状或轮廓可以基于PCB16上的电气部件48的位置来实施和确定；该形状可以确保导管50邻接电气部件48的表面70。冷却流体导管50的形状可以从PCB 16的边缘72附近的位置延伸到PCB 16的另一边缘74附近的另一位置。在一些实施方式中，冷却流体导管可以直线延伸跨过PCB。该冷却流体导管可以具有相对方形或矩形的横截面形状，该横截面形状可以具有基本上覆盖电气部件的外表面的宽度。
电子组件14'的另一个实施方式在图5-9中示出。组件14'包含第一PCB 16a，第二PCB 16b，PCB壳体44，散热器46和冷却流体导管50'。第一 PCB 16a和第二PCB 16b可以在PCB壳体44内彼此上下堆叠。第一PCB 16a可以具有多个电气部件48，该电气部件48实施为MOSFET功率晶体管，并附接到PCB 16a的第一侧60。第一PCB 16a的第二侧62可以邻接 PCB壳体44的内表面58，该内表面58与散热器46相邻。冷却流体导管 50'可以邻近第一PCB 16a的第一侧60定位，并成形为使得导管50'经由热绝缘层(TIM)80邻接电气部件48的表面70。在该实施方式中，冷却流体导管50'从PCB 16a的一个边缘72朝向另一个边缘74以之字形路径的交替方向延伸，以邻接电气部件48。冷却流体导管50'可以具有方形或矩形的横截面形状，并且其将尺寸确定为基本上覆盖电气部件48的表面70。通过覆盖表面70，冷却流体导管50'可以提供最大的冷却效果。第二PCB 16b可以包含安装在第一侧76上的电气部件48，该电气部件48实施为用于控制安装在第一PCB 16a上的功率晶体管的微控制器。第二PCB 16b可以放置在第一PCB 16a的顶部，使得第二PCB 16b的第一侧76背离冷却流体导管50'并且第二PCB 16b的第二侧78邻接冷却流体导管50'。应当理解，当部件48邻接导管50'时，隔热层(TIM)80可以定位在电气部件 48和冷却流体导管50'之间。穿过散热器46和冷却流体导管50'的冷却流体可以使用散热器46向第一PCB 16a，第二PCB 16b和PCB 16a上的电气部件48以及使用冷却流体导管50'在PCB壳体44内共同地提供冷却效果。
其他实施方式也是可能的。例如，如图10所示，可以修改电子组件 14'，使得第二PCB 16b的第一侧76面向冷却流体导管50'，并且实施为控制功率晶体管的微处理器的电气部件48可以邻接导管50'。这样，第一PCB 16a上的电气部件48和第二PCB 16b上的电气部件48各自邻接成型的冷却导管50'。
应当理解，本文描述的概念可以应用于以不同方式配置的电致动涡轮增压器。例如，电致动涡轮增压器可以使用压缩机部分和电动机部分而省略排气部分来实施。在这种实施方式中，涡轮增压器包含经由涡轮轴联接到电动机的压缩机，而不依靠也联接到涡轮轴的排气涡轮。该实施方式有时可以被称为电动增压器，因为在该实施方式中的强制进气仅依赖于由电动机提供的旋转力，而不是还使用由排气旋转驱动的排气涡轮。还应当理解，上文是对本实用新型的一个或多个实施例的描述。本实用新型不限于本文公开的特定实施例，而是仅由下面的权利要求书限定。此外，包含在上述描述中的陈述涉及特定实施例，且不应解释为对本实用新型的范围或对权利要求书中所使用的术语的定义的限制，除非术语或短语在上文明确定义。对于本领域技术人员来说，各种其它实施例以及对所公开的实施例的各种改变和修改将变得明显。所有这些其它实施例，改变和修改都旨在落入所附权利要求书的范围内。
如在本说明书和权利要求书中所使用的，术语“例如”、“举例”、“比如”、“诸如”和“类似”以及动词“包括”、“具有”和“包含”以及它们的其它动词形式，当与一个或多个部件或其它物品的列表结合使用时，每一个都被解释为开放式的，这意味着该清单不应被视为排除其他额外的部件或物品。除非在需要不同解释的上下文中使用，否则其它术语应使用其最广泛的合理含义来解释。

Claims (15)

1.一种用于车辆中的电子组件，其特征在于，包括：
PCB，所述PCB具有第一侧和第二侧；
多个电气部件，所述多个电气部件安装在所述PCB的所述第一侧上；
散热器，所述散热器配置成接收来自源的冷却流体，并邻近所述PCB的所述第二侧定位；以及
冷却流体导管，所述冷却流体导管配置成将所述冷却流体从流体入口传送到流体出口，其中所述冷却流体导管邻近所述PCB的所述第一侧定位并且直接接触所述电气部件的外表面。
2.如权利要求1所述的用于车辆中的电子组件，其特征在于，所述冷却流体导管以蛇形形状从邻近所述PCB的一个边缘的位置延伸到邻近所述PCB的另一边缘的另一位置。
3.如权利要求1所述的用于车辆中的电子组件，其特征在于，所述电气部件是功率晶体管。
4.如权利要求1所述的用于车辆中的电子组件，其特征在于，所述电气部件包含微处理器。
5.如权利要求1所述的用于车辆中的电子组件，其特征在于，所述冷却流体导管是压铸金属。
6.如权利要求1所述的用于车辆中的电子组件，其特征在于，所述冷却流体导管是液压成形金属。
7.如权利要求1所述的用于车辆中的电子组件，其特征在于，所述电子组件与电致动涡轮增压器联接。
8.一种用于车辆中的电子组件，其特征在于，包括：
PCB，所述PCB具有第一侧和第二侧；
PCB壳体，所述PCB壳体围绕所述PCB封闭；
多个电气部件，所述多个电气部件安装在所述PCB的所述第一侧上；
散热器，所述散热器配置成接收来自源的冷却流体，并附接到所述PCB壳体的外表面；以及
冷却流体导管，所述冷却流体导管配置成将所述冷却流体从流体入口传送到流体出口并且在所述PCB壳体内延伸，其中所述冷却流体导管邻近所述PCB的所述第一侧定位并且直接接触所述电气部件的外表面。
9.如权利要求8所述的用于车辆中的电子组件，其特征在于，所述冷却流体导管以蛇形形状从邻近所述PCB的一个边缘的位置延伸到邻近所述PCB的另一边缘的另一位置。
10.如权利要求8所述的用于车辆中的电子组件，其特征在于，所述电气部件是功率晶体管。
11.如权利要求8所述的用于车辆中的电子组件，其特征在于，所述电气部件包含微处理器。
12.如权利要求8所述的用于车辆中的电子组件，其特征在于，所述电子组件与电致动涡轮增压器联接。
13.一种用于车辆中的电子组件，其特征在于，包括：
第一PCB，所述第一PCB具有第一侧和第二侧；
第二PCB，所述第二PCB具有第一侧和第二侧；
PCB壳体，所述PCB壳体围绕所述第一PCB和第二PCB封闭；
安装在所述第一PCB的所述第一侧上的多个电气部件；
安装在所述第二PCB的所述第一侧上的多个电气部件；
散热器，所述散热器配置成接收来自源的冷却流体，并附接到所述PCB壳体的外表面；以及
冷却流体导管，所述冷却流体导管配置成将所述冷却流体从流体入口传送到流体出口并且在所述PCB壳体内以及在所述第一PCB与所述第二PCB之间延伸，其中所述冷却流体导管直接接触安装在所述第一PCB或所述第二PCB上的所述电气部件的外表面。
14.如权利要求13所述的用于车辆中的电子组件，其特征在于，所述冷却流体导管直接接触安装在所述第一PCB和所述第二PCB上的所述电气部件的外表面。
15.如权利要求13所述的用于车辆中的电子组件，其特征在于，安装在所述第一PCB上的所述电气部件是功率晶体管。
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