DE10163926A1

DE10163926A1 - Elektronische Baugruppe

Info

Publication number: DE10163926A1
Application number: DE2001163926
Authority: DE
Inventors: Dietrich George; Edmund Schirmer
Original assignee: Conti Temic Microelectronic GmbH
Current assignee: Vitesco Technologies Germany GmbH
Priority date: 2001-12-22
Filing date: 2001-12-22
Publication date: 2003-07-10
Anticipated expiration: 2021-12-23
Also published as: DE10163926B4

Abstract

Die Erfindung betrifft eine elektronische Baugruppe mit mehreren Wärme erzeugenden elektronischen Komponenten, die mit einem Kühlerkörper verbunden sind, der einen Hohlkörper zur Aufnahme mindestens einer elektronischen Komponente aufweist.

Description

Die Erfindung betrifft eine elektronische Baugruppe mit mehreren elektronischen Komponenten, die mit einem Kühler verbunden sind.

Viele elektronische Komponenten erzeugen beim Betrieb so viel Wärme, daß sie zur Erhöhung der Lebensdauer und zur Bereitstellung konstanter Betriebsbedingungen gekühlt werden müssen. Dabei ist es sinnvoll die wärme erzeugenden Komponenten eines Systems zusammen mit einem Kühler zu einer Baugruppe zusammen zu fassen. Der Kühler kann dabei beispielsweise an einen Kühlmittelkreislauf angeschlossen sein.

Eine derartige elektronische Baugruppe mit ein Leistungsmodul zur Ansteuerung eines Elektromotors bildenden elektronischen Komponenten, die durch eine Kühleinheit gekühlt werden, ist beispielsweise aus der DE 196 45 636 C1 bekannt. Dabei ist das Leistungsmodul auf einer planaren Kühleinheit angeordnet, wobei die Kühleinheit an einen Kühlmittelkreislauf angeschlossen ist.

Der Nachteil dieser Baugruppe aus elektronischen Komponenten und einem Kühler ist, daß elektronische Komponenten mit einer besonders hohen Wärmeabgabe, wie beispielsweise ein Leistungswiderstand, keine besonders hohe Kühlleistung erfahren.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine elektronische Baugruppe aus mehreren mit einem Kühler verbundenen elektronischen Komponenten gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 anzugeben, bei dem elektronische Komponenten mit einer besonders hohen Wärmeabgabe eine besonders hohe Kühlleistung erfahren.

Zudem soll die elektronische Baugruppe einen sehr kompakten Aufbau aufweisen, einen geringen Bauraum einnehmen und dabei zum Ausführen von Wartungsarbeiten leicht zugänglich sein.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale in den Kennzeichen des Patentanspruches 1 gelöst. Demnach ist der Kühler derart ausgebildet, daß er einen Hohlraum aufweist, in welchen mindestens eine elektronische Komponente, die einer besonders guten Anbindung an den Kühler bedarf, angeordnet und mit dem Kühler verbunden. Mindestens eine weitere elektronische Komponente ist außerhalb des Kühlers angeordnet und mit dem Kühler verbunden. Der Kühler ist dabei vorteilhaft an einen Kühlmittelkreislauf angeschlossen.

In einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, daß der Kühler aus einem Kühlkörper und aus einem Kühlergehäuse zusammengesetzt ist. Dementsprechend sind die außerhalb des Kühlers angeordneten elektronischen Komponenten auf Außenflächen des Kühlergehäuses angeordnet und mit dem Kühlergehäuse verbunden.

Zur Verbesserung der Wärmeleitfähigkeit ist zwischen dem Kühlkörper und dem Kühlergehäuse ein Wärmeleitmittel angeordnet.

Dabei ist vorgesehen, daß der Kühlkörper einteilig ausgeführt ist und nicht aus mehreren separaten Kühlelementen zusammengesetzt wird.

Innerhalb des Kühlkörpers sind vorteilhaft elektronische Komponenten angeordnet, die eine besonders hohe Wärmeerzeugung aufweisen. Eine derartige elektronische Komponente kann beispielsweise der Entladewiderstand des Stromrichters einer Drehstrommaschine sein.

Die weiteren elektronischen Komponenten der Drehstrommaschine, beispielsweise ein Kondensatorblock, Halbleitermodule und Leiterplatten, sind auf den Außenflächen des Kühlergehäuses angeordnet.

Durch die beschriebene elektronische Baugruppe mit mehreren elektronischen Komponenten, die mit einem einen Hohlraum aufweisenden Kühler verbunden sind, können auch elektronische Komponenten mit einer hohen Wärmeabgabe wirkungsvoll gekühlt werden, wobei gleichbleibende Betriebsbedingungen und eine hohe Betriebsdauer gewährleistet werden. Dabei weist die elektronische Baugruppe einen sehr Kompakten Aufbau auf, aus dem ein geringer Raumbedarf resultiert. Zum Ausführen von Wartungsarbeiten kann der Kühlkörper leicht vom Kühlmittelkreislauf und vom Kühlkörpergehäuse getrennt werden.

Im folgenden ist eine elektronische Baugruppe mit mehreren elektronischen Komponenten, die mit einem einen Hohlkörper aufweisenden Kühler verbunden sind, anhand von einem Ausführungsbeispiele im Zusammenhang mit zwei Figuren dargestellt und erläutert.
Es zeigen:
Fig. 1 eine schematische Darstellung der Bestandteile der elektronischen Baugruppe mit den einzelnen elektronischen Komponenten, dem Kühlkörper sowie dem Kühlergehäuse,
Fig. 2 eine schematische Darstellung der fertig montierten elektronischen Baugruppe, bei der die elektronischen Komponenten und der Kühlkörper mit dem Kühlkörpergehäuse verbunden sind.
In der Fig. 1 sind als elektronisch Baugruppe die Bestandteile eines Stromrichters einer Drehstrommaschine und eines Akkumulators dargestellt. Eine Aufgabe eines Stromrichters ist es, den Ladestrom des Akkumulators zu begrenzen. Dazu weist ein Stromrichter als elektronische Komponente einen Entladewiderstand 3 auf, der die überschüssige von der Drehstrommaschine generierte elektrische Leistung in Wärme umwandelt. Der Entladewiderstand 3 ist dabei zur Umwandlung von Leitungen im Bereich von Kilowatt ausgelegt. Als weiter elektronische Komponenten weist der Stromrichter einen Kondensatorblock 4, ein Halbleitermodul 5 sowie eine Leiterplatte 6 für Steuerelektronik auf, die ebenfalls in geringerem Maße Abwärme erzeugen und die mit einer möglichst konstanten Temperatur betrieben werden sollten.
Zur Kühlung ist der Entladewiderstand 3 in einen Kühlkörper 1 eingesetzt, der würfelförmig ausgebildet ist, und der eine Aussparung zur Aufnahme des Entladewiderstandes 3 aufweist. Der Kühlkörper 1 ist doppelwandig ausgeführt, wodurch der Kühlkörper 1 Kammern aufweist, die von einem Kühlmittel durchströmt werden. Das Kühlmittel wird dem Kühlkörper 1 über zwei Kühlmittelanschlüsse 7 zugeführt, die beide an einer Seite des Kühlkörpers 1 angeordnet sind.
Der Kühlkörper 1 ist in einem Kühlkörpergehäuse 2 angeordnet, aus dem der Kühlkörper 1 zu Wartungszwecken entnommen werden kann. Zur verbesserten thermischen Anbindung sind die Außenseiten des Kühlkörpers 1 sowie die Innenseiten des Kühlkörpergehäuses 2 mit Rippen versehen, die sich beim Zusammenschieben des Kühlkörpers 1 und des Kühlkörpergehäuses 2 großflächig überlappen. Zudem ist zur weiteren Verbesserung der Thermischen Anbindung auf den Rippen des Kühlkörpers 1 und des Kühlkörpergehäuses 2 ein Wärmeleitmittel aufgetragen.
Der Kondensatorblock 4, das Halbleitermodul 5 und die Leiterplatte 6 geben weitaus weniger Wärme ab als der Entladewiderstand 3 und benötigen somit eine entsprechend geringere Kühlleistung. Ein wesentlicher, durch die Kühlung dieser elektronischen Komponenten bedingter Vorteil liegt in der Bereitstellung gleichbleibender Betriebsbedingungen, durch die der elektronische Aufwand zur Kompensation thermischer Einflüsse reduziert werden kann. Dabei reicht es aus die Komponenten auf den Außenseiten des Kühlkörpergehäuses 2 anzubringen. Zur Verbesserung der thermischen Anbindung ist zwischen dem Kondensatorblock 4, dem Halbleitermodul 5 und der Leiterplatte 6 sowie dem Kühlkörpergehäuse 2 ebenfalls ein Wärmeleitmittel angeordnet.
Fig. 2 zeigt die elektronische Baugruppe mit den auf das Kühlkörpergehäuse 2 montierten elektronischen Komponenten Kondensatorblock 4, Halbleitermodul 5 und Leiterplatte 6, sowie mit dem in das Kühlkörpergehäuse 2 eingesetzten Kühlkörper 1 sowie den im in den Kühlkörper 1 eingesetzten Entladewiderstand 3. Die Fig. 2 veranschaulicht vor allem den sehr Kompakten Aufbau der elektronischen Baugruppe. Dabei sind die Kühlmittelanschlüsse 7 und die elektrischen Anschlüsse des Entladewiderstandes 3, des Kondensatorblocks 4 und des Halbleitermoduls 5 auf einer Seite der würfelförmigen elektronischen Baugruppe zusammengefaßt. Die primär mit dem Kondensatorblock 4 verbundenen elektrischen Anschlüsse 8 sind über Ausformungen der in Sandwichbauweise hergestellten Trägerplatine des Kondensatorblocks 4 mit dem Halbleitermodul 5 und der Leiterplatte 6 kontaktiert.
Tritt beispielsweise am Kühlkörper 1 eine Undichtigkeit auf, so daß Kühlmittel austritt, werden die elektrischen Anschlüsse 8 abgezogen, die Kühlmittelanschlüsse 7 gelöst, wonach der Kühlkörper 1 aus dem Kühlkörpergehäuse 2 gezogen werden kann. Die weiteren elektronischen Komponenten Kondensatorblock 4, Halbleitermodul 5 und Leiterplatte 6 brauchen dabei nicht vom Kühlkörpergehäuse 2 abgelöst zu werden.
Als Befestigung des Kühlkörpers 1 im Kühlkörpergehäuse 2 ist beispielsweise eine einfache Verschraubung vorteilhaft, oder es werden beispielsweise speziell angepaßte Klammern verwendet, die den Kühlkörper 1 gegen das Kühlkörpergehäuse 2 pressen.
Durch die erfindungsgemäße elektronische Baugruppe wird der eine besonders hohen Wärmeabgabe aufweisende Entladewiderstand 3 eines Stromgleichrichters durch die Einbettung in einen einen Hohlraum aufweisenden Kühlkörper 1 besonders wirkungsvoll gekühlt. Dabei weist die elektronische Baugruppe einen sehr kompakten Aufbau auf, der einen geringen Bauraum einnimmt und der für Wartungsarbeiten leicht zugänglich ist.

Claims

1. Elektronische Baugruppe mit mehreren elektronischen Komponenten, die mit einem Kühler verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, daß der Kühler einen Hohlraum aufweist, und daß mindestens eine elektronische Komponente in dem Hohlraum des Kühlers angeordnet und mit dem Kühler verbunden ist, und daß mindestens eine weitere elektronische Komponente außerhalb des Kühlers angeordnet und mit dem Kühler verbunden ist.

2. Elektronische Baugruppe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Kühler an einen Kühlmittelkreislauf angeschlossen ist.

3. Elektronische Baugruppe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Kühler aus einem Kühlkörper (1) und aus einem Kühlergehäuse (2) zusammengesetzt ist, wobei die außerhalb des Kühlers angeordneten elektronischen Komponenten auf Außenflächen des Kühlergehäuses (2) angeordnet und mit dem Kühlergehäuse (2) verbunden sind.

4. Elektronische Baugruppe nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Kühlkörper (1) und dem Kühlergehäuse (2) ein Wärmeleitmittel angeordnet ist.

5. Elektronische Baugruppe nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Kühlkörper (1) einteilig ausgeführt ist.

6. Elektronische Baugruppe nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß innerhalb des Kühlers elektronische Komponenten angeordnet sind, die eine besonders hohe Wärmeerzeugung aufweisen,

7. Elektronische Baugruppe nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß als elektronische Komponente mit hoher Wärmeerzeugung ein Entladewiderstand (3) innerhalb des Kühlers angeordnet ist.

8. Elektronische Baugruppe nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Entladewiderstand (3) Teil des Stromrichters einer Drehstrommaschine ist.

9. Elektronische Baugruppe nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß als weitere elektronische Komponenten der Drehstrommaschine ein Kondensatorblock (4), Halbleitermodule (5) und Leiterplatten (6) auf den Außenflächen des Kühlergehäuses (2) angeordnet und mit dem Kühlergehäuse (2) verbunden sind.