DE102008001028A1

DE102008001028A1 - Gehäuse für eine elektronische Schaltung mit Kühlkanalsystem

Info

Publication number: DE102008001028A1
Application number: DE200810001028
Authority: DE
Inventors: Erich Ilic; Dietmar Saur
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2008-04-07
Filing date: 2008-04-07
Publication date: 2009-10-08
Also published as: WO2009124846A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Gehäuse für eine elektronische Schaltung, insbesondere für eine elektronische Steuergeräteschaltung eines Steuergeräts eines Elektrofahrzeuges oder einer Brennkraftmaschine, insbesondere für einen Hybridantrieb eines Kraftfahrzeugs, mit mindestens zwei Gehäuseteilen, zwischen denen in einem Kühlkanalsystem Kühlmittel hindurchgeleitet wird. Es ist vorgesehen, dass die Gehäuseteile (3) Vertiefungen (5) aufweisen, die das Kühlkanalsystem (14) bilden und die durch Anlage des jeweils anderen Gehäuseteils (3) abgedichtet sind und dass mindestens ein Vertiefungsabschnitt (9) der Vertiefung (5) eines Gehäuseteils (3) einem Vertiefungsabschnitt (9) der Vertiefung (5) des anderen Gehäuseteils (3) kommunizierend gegenüberliegt.

Description

Die Erfindung betrifft ein Gehäuse für eine elektronische Schaltung, insbesondere für eine elektronische Steuergeräteschaltung eines Steuergerätes eines Elektrofahrzeugs oder einer Brennkraftmaschine, insbesondere für einen Hybridantriebs eines Kraftfahrzeugs, mit mindestens zwei Gehäuseteilen, zwischen denen in einem Kühlkanalsystem Kühlmittel hindurchgeleitet wird.
Stand der Technik
In immer größeren Umfang werden Aktoren und Motoren in Fahrzeugen, insbesondere Kraftfahrzeugen, elektrisch betrieben. Bislang bekannte Ankoppelungen an eine Brennkraftmaschine werden durch selbstständige elektromotorische Einheiten ersetzt, insbesondere finden in Hybrid- oder auch Elektrofahrzeugen Elektromotoren zum Antrieb des Kraftfahrzeugs Verwendung. Derartige Anwendungen benötigen Steuergeräte, wobei diese aus mehreren Funktionseinheiten bestehen, beispielsweise Konvertern zur Wandlung von Gleichstrom, wie er von Bordbatterien bereitgestellt wird, in Wechselströme oder Gleichspannungswandlern, Lichtmaschinen-Substituten, Steuer- und Kontrolleinheiten zur Versorgung von Nebenaggregaten mit Klimakompressor, Servolenkung und Ähnliches. Diese Funktionseinheiten wiederum bestehen ihrerseits aus verschiedenen elektronischen Bauteilen, insbesondere aus Leistungshalbleitern, die prinzipbedingt Verlustleistung in Form von Abwärme produzieren und insoweit gekühlt werden müssen. Als vorteilhaft gegenüber der bekannten passiven Kühlung hat sich die aktive Kühlung beispielsweise durch Zwangsbelüftung oder ein flüssiges Kühlmedium erwiesen. Die zu kühlenden Funktionseinheiten beziehungsweise Leistungsbauteile sind jedoch häufig auf mehrere Kühlstellen innerhalb eines Steuergeräts verteilt und können aufgrund der gegebenen Schaltungstopologie nicht konzentriert werden. Aus der DE 10 2005 036 299 A1 ist daher ein Kühlsystem für Elektronikgehäuse bekannt, bei dem von Kühlmittel durchflossene Rohre das Elektronikgehäuse durchziehen, insbesondere dort mäanderförmig angeordnet sind und auf mehreren Ebenen, wie sie beispielsweise durch mehrstufige Platinenanordnung oder bedingt durch unterschiedliche Bauteildimensionen erforderlich sind, Abwärme aufnehmen und abtransportieren. Daran ist nachteilig, dass durch die Verrohrung des Kühlsystems innerhalb des Elektronikgehäuses ein relativ großer Bauraum beansprucht wird und überdies das das Kühlmittel führende Rohr nur unvollkommen an die Kühlstellen, nämlich die zu kühlenden Halbleiter, angekoppelt werden kann; der Verlustwärmeaustrag ist demzufolge nicht optimal.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine einfache, funktions- und herstellungsoptimierte Gehäusebauweise bereitzustellen, die eine in Hinblick auf Wärmeaustrag optimierte Kühlmediumsführung sowie eine bauraumoptimierte Gestaltung ermöglicht.
Offenbarung der Erfindung
Hierzu wird ein Gehäuse für eine elektronische Schaltung, insbesondere für eine elektronische Steuergeräteschaltung eines Steuergeräts eines Elektrofahrzeugs oder einer Brennkraftmaschine, insbesondere für einen Hybridantrieb eines Kraftfahrzeugs, vorgeschlagen, mit mindestens zwei Gehäuseteilen, zwischen denen in einem Kühlkanalsystem Kühlmittel hindurchgeleitet wird. Hierbei ist vorgesehen, dass die Gehäuseteile Vertiefungen aufweisen, die das Kühlkanalsystem bilden und die durch Anlage des jeweils anderen Gehäuseteils abgedichtet sind und dass mindestens ein Vertiefungsabschnitt der Vertiefung eines Gehäuseteils einem Vertiefungsabschnitt der Vertiefung des anderen Gehäuseteils kommunizierend gegenüberliegt. Anders als im Stand der Technik wird demzufolge das Kühlmittel nicht in Rohren geleitet, die innerhalb des Gehäuses verlegt sind. Vielmehr weisen die Gehäuseteile Vertiefungen auf, in der Art von Kanälen, die einseitig offen sind, nämlich in die Richtung, in der das jeweils andere Gehäuseteil angeordnet wird. Das jeweils andere Gehäuseteil deckelt die so ausgebildeten Kanäle und dichtet sie ab. Die Vertiefungen können bei der Herstellung des Gehäuses direkt eingebracht werden, so dass das spätere Einbringen von Verrohrungen oder ähnlichen komplizierten Strukturen, insbesondere nach Einbringen der elektronischen Schaltung, nicht erforderlich ist. Die Herstellung der Kühlkanalsysteme wird auf diese Art außerordentlich vereinfacht und preisgünstiger gestaltet. Hierbei können die Kühlkanäle dergestalt geführt werden, dass sie in unmittelbare Nachbarschaft der zu kühlenden elektronischen Schaltung geführt sind, beispielsweise dergestalt, dass die zu kühlende elektronische Schaltung an derselben Wandung des Gehäuseteils, an der die Vertiefungen ausgebildet sind, gegenüberliegend angeordnet ist. Auf diese Weise wird ein sehr einfacher und wirkungsvoller Wärmeübertritt von der elektronischen Schaltung in den Bereich der Vertiefungen ermöglicht, in denen das Kühlmittel geführt ist. Zwei solcher Art ausgebildete Gehäuseteile werden in Gegenüberlage gebracht und aneinander gefügt, wobei jeweils nicht vertiefte Abschnitte des einen Gehäuseteils die Vertiefungen des anderen Gehäuseteils abdecken und abdichten. Gleichzeitig ist vorgesehen, dass jeweils mindestens ein Vertiefungsabschnitt der Vertiefung des einen Gehäuseteils einem Vertiefungsabschnitt der Vertiefung des anderen Gehäuseteils dergestalt gegenüberliegt, dass die Vertiefungen miteinander kommunizieren, also ein Kühlmittelübertritt von der Vertiefung des einen Gehäuseteils in die Vertiefung des anderen Gehäuseteils ermöglicht wird. Auf diese Weise lassen sich kühlmittelleitende Strukturen über verschiedene Gehäuseteile hinweg ausbilden, wobei jeweils in dem einen und auch dem anderen Gehäuseteil mittels desselben Kühlmittels eine Wärmeabfuhr ermöglicht wird.
Bevorzugt sind in den Vertiefungen oberflächenvergrößernde Strukturen angeordnet. Solche oberflächenvergrößernde Strukturen erlauben einen besseren Wärmeübertritt von dem Gehäuseteil auf das in den Vertiefungen geführte Kühlmittel, insbesondere also einen größeren Wärmestrom durch die vergrößerte Oberfläche.
Bevorzugt sind die Strukturen einstückig an den Gehäuseteilen ausgebildete Gehäusestrukturen. Die Strukturen werden besonders bevorzugt im Wege der Herstellung der Gehäuseteile, beispielsweise im Wege eines Spritzvorganges oder eines Spritzdruckvorganges, miteingebracht.
Bevorzugt ist vorgesehen, dass die Strukturen Kühlrippen sind, also eine insbesondere in Strömungsrichtung verlaufende, rippenartige Dimension haben zum Eintrag von Wärme in das vorbeiströmende Kühlmittel.
In einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass die Anlage der beiden Gehäuseteile aneinander als Anlageebene ausgebildet ist. In dieser Ausführungsform lässt sich die Anlage der beiden Gehäuseteile aneinander besonders einfach und wirksam darstellen. Die beiden Gehäuseteile sind demzufolge in ihrer Anlage jeweils flächig-eben ausgebildet, wobei die Vertiefungen von der Ebene in das Gehäuse hinein vertieft sind. Werden die beiden Gehäuseteile aneinander gelegt, findet in der Anlageebene ein Verschluss der jeweils gegenüberliegenden Vertiefungen des jeweils anderen Gehäuseteils statt. Das Kühlkanalsystem ist demzufolge auf diese Weise als geschlossenes Kühlkanalsystem ausgebildet.
Bevorzugt befindet sich im Bereich der Anlageebene mindestens eine Dichtung zur Abdichtung des Kühlkanalsystems. Eine solche Dichtung kann, insbesondere bei Ausführung in einer Anlageebene, besonders vorteilhaft als eine durchgehende Flachdichtung ausgeführt werden; selbstverständlich sind aber auch alle anderen Dichtungen möglich, die eine wirksame Andichtung der Vertiefungen zur Ausbildung des Kühlkanalsystems ermöglichen.
Weiter ist vorgesehen, dass die elektronische Schaltung Leistungshalbleiter aufweist. Diese sind in der beschriebenen Art und Weise besonders vorteilhaft zu kühlen.
In einer bevorzugten Ausführungsform weist das Kühlkanalsystem einen Zulauf und einen Ablauf für das Kühlmittel auf, wobei Zulauf und Ablauf beabstandet zur Anlageebene liegen. Zulauf und Ablauf erfolgen demzufolge nicht in der Anlageebene, sondern beabstandet hierzu, beispielsweise dadurch, dass im Bereich eines Gehäusedurchtritts von Zulauf und Ablauf die Vertiefungen in das Gehäuse versenkt sind und zumindest im Bereich des Übertritts (des Aus- beziehungsweise Eintritts von Zulauf und Ablauf) einen allseitig vom Gehäuse umschlossenen Querschnitt aufweisen. Auf diese Weise lassen sich sehr einfach Anschlussstellen, beispielsweise zur Verbindung mit Schläuchen oder Stutzen, ausbilden.
In einer Ausführungsform ist der Zulauf an einem der Gehäuseteile und der Ablauf an den anderen der Gehäuseteile angeordnet. Das Kühlmittel durchströmt folglich das eine und das andere Gehäuseteil, wobei der Zulauf und der Ablauf an unterschiedlichen Gehäuseteilen erfolgen, beispielsweise auf derselben Seite des Gehäuses oder an verschiedenen Seiten, je nach den Anforderungen der jeweiligen Einbausituation.
In einer anderen Ausführungsform sind Zulauf und Ablauf an einem der Gehäuseteile ausgebildet; das Kühlmittel wird folglich von dem einen Gehäuseteil über die Vertiefungsabschnitte, über die die Vertiefungen in den Gehäuseteilen miteinander kommunizieren, von einem Gehäuseteil in das andere und wieder zurück geleitet, so dass der Ablauf an dem selben Gehäuseteil erfolgt wie zuvor der Zulauf. Auf diese Weise lässt sich eine gewissermaßen zentrale Zu- und Abführung von Kühlmittel ausbilden, wodurch die Verschlauchung oder Verrohrung des Kühlkreislaufes vereinfacht und verbilligt wird.
Weitere vorteilhafte Ausführungsformen ergeben sich aus den Unteransprüchen und aus Kombinationen derselben.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels näher beschrieben, ohne aber hierauf beschränkt zu sein.
Es zeigen
1 einen Querschnitt durch ein zwei Gehäuseteile aufweisendes Gehäuse und
2 eine schematisieret Darstellung des in den Gehäuseteilen ausgebildeten Kühlkanalsystems.
Ausführungsform(en) der Erfindung
1 zeigt ein Gehäuse 1 für eine in dem Gehäuse 1 angeordnete elektronische Schaltung 2, wobei das Gehäuse 1 aus zwei Gehäuseteilen 3 besteht, die in einer Anlageebene 4 flächig-eben aneinander liegen. Die Gehäuseteile 3 weisen jeweils der Anlageebene 4 zugewandte Vertiefungen 5 auf, die jeweils in Gehäusewandungen 6 eingebrachte Vertiefungen 5 sind. Die Vertiefungen 5 werden von den Gehäusewandungen 6 allseitig mit Ausnahme ihrer der Anlageebene 4 zugewandten Seite hin begrenzt, sie sind also nur zur Anlageebene 4 hin offen. In den Vertiefungen 5 sind oberflächenvergrößernde Strukturen 7 ausgebildet, nämlich einstückig mit den Gehäuseteilen 3 ausgebildete Kühlrippen 8. Die Vertiefungen 5 sind dergestalt in den Gehäuseteilen 3 eingebracht, dass beim Zusammenfügen der Gehäuseteile 3 in der Anlageebene 4 die Vertiefungen 5 des jeweils einen Gehäuseteils 3 von dem anderen Gehäuseteil 3 überdeckt werden, mit Ausnahme von Vertiefungsabschnitten 9, die nicht abgedeckt werden und sich kommunizierend gegenüberliegen, so dass in den Vertiefungen 5 des einen Gehäuseteils 3 geführtes Kühlmittel 20 in die Vertiefungen 5 des jeweils anderen Gehäuseteils 3 übertreten kann. Die Vertiefungen 5 sind mit einem Zulauf 10 und einem hier nicht dargestellten Ablauf für das Kühlmittel 20 kommunizierend verbunden. In der Anlageebene 4 liegt eine Dichtung 11 als durchgehende Flachdichtung 12 ein, die im Bereich der Vertiefungsabschnitte 9 Durchbrüche 13 aufweist, durch die das Kühlmittel 20 von den Vertiefungen des einen Gehäuseteils 3 in die Vertiefungen 5 des anderen Gehäuseteils 3 übertreten kann. Die Vertiefungen 5 bilden ein Kühlkanalsystem 14 aus, durch das das Kühlmittel 20 durch das Gehäuse 1 dergestalt geleitet wird, dass es die Kühlrippen 8 in optimaler Weise umströmt; auf den den Kühlrippen 8 gegenüberliegenden Seiten der jeweiligen Gehäusewandung 6 sind Leistungshalbleiter 15 angeordnet, die zu kühlen sind. Der Wärmeaustrag findet durch die den Kühlrippen 8 zugeordnete Gehäusewandung 6 des jeweiligen Gehäuseteils 3 statt, so dass ein ungehinderter Wärmeübertritt in das Kühlmittel 20 erfolgt. Als Kühlmittel 20 kommen gasförmige wie auch flüssige Medien in Betracht.
2 zeigt beispielhaft und schematisch eine Ausführungsform des Kühlkanalsystems 14 mit Zulauf 10 und einem Ablauf 16, wobei die Gehäuseteile 3 weggelassen sind, um die Struktur des Kühlkanalsystems 14 zu verdeutlichen. Dargestellt ist folglich der Verlauf des Kühlmittels 20 innerhalb der Vertiefungen 5 der hier nicht dargestellten Gehäuseteile 3. Ein Ebenenübertritt 17 kennzeichnet den Bereich der in 1 dargestellten Vertiefungsabschnitte 9, in denen das Kühlmittel 20 von einem Gehäuseteil 3 zum anderen Gehäuseteil 3 übertritt. Demzufolge ist hier in einer unteren Ebene 18 der Kühlmittelverlauf in dem einen Gehäuseteil 3 dargestellt, während in der oberen Ebene 19 der Kühlmittelverlauf in dem anderen Gehäuseteil 3 dargestellt ist, wobei sich untere Ebene 18 und obere Ebene 19 in den Ebenenübertritten 17 trennen beziehungsweise wieder vereinigen. Der hier dargestellte Kühlmittelverlauf ist gewissermaßen das reine Strömungsbild des im Kühlkanalsystem 14 sich ergebenden Kühlmittelverlaufs. Eine in dieser Weise erfolgende Verrohrung ist gerade nicht erforderlich, da das Kühlkanalsystem 14 von den in den Gehäuseteilen 3 ausgebildeten Vertiefungen 5 gebildet wird (vergleiche 1). Auf diese Weise ist eine sehr kostengünstige und einfache Hinführung von Kühlmittel 20 hin zu den Orten innerhalb des Gehäuses 1 möglich, wo Wärmeaustrag erfolgen soll. Insbesondere ist so eine großflächige Wärmeübertrittsfläche realisierbar, die vergleichsweise wenig Bauraum beansprucht und eine sehr kompakte und einfach herzustellende und zu montierende Gehäusegeometrie zulässt.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- DE 102005036299 A1 [0002]

Claims

Gehäuse für eine elektronische Schaltung, insbesondere für eine elektronische Steuergeräteschaltung eines Steuergeräts eines Elektrofahrzeuges oder einer Brennkraftmaschine, insbesondere für ein Hybridantrieb eines Kraftfahrzeugs, mit mindestens zwei Gehäuseteilen, zwischen denen in einem Kühlkanalsystem Kühlmittel hindurchgeleitet wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Gehäuseteile (3) Vertiefungen (5) aufweisen, die das Kühlkanalsystem (14) bilden und die durch Anlage des jeweils anderen Gehäuseteils (3) abgedichtet sind und dass mindestens ein Vertiefungsabschnitt (9) der Vertiefung (5) eines Gehäuseteils (3) einen Vertiefungsabschnitt (9) der Vertiefung (5) des anderen Gehäuseteils (3) kommunizierend gegenüberliegt.
Gehäuse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in den Vertiefungen (5) oberflächenvergrößernde Strukturen (7) angeordnet sind.
Gehäuse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Strukturen (7) insbesondere einstückig an den Gehäuseteilen (3) ausgebildete Gehäusestrukturen sind.
Gehäuse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Strukturen (7) Kühlrippen (8) sind.
Gehäuse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Anlage der beiden Gehäuseteile (3) aneinander als Anlageebene (4) ausgebildet ist.
Gehäuse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sich im Bereich der Anlageebene (4) mindestens eine Dichtung (11) zur Abdichtung des Kühlkanalsystems (14) befindet.
Gehäuse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die elektronische Schaltung Leistungshalbleiter (15) aufweist.
Gehäuse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Kühlkanalsystem (14) einen Zulauf (10) und einen Ablauf (16) für das Kühlmittel (20) aufweist, wobei Zulauf (10) und Ablauf (16) beabstandet zur Anlageebene (4) liegen.
Gehäuse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Zulauf (10) an einem der Gehäuseteile (3) und der Ablauf (16) an dem anderen der Gehäuseteile (3) angeordnet ist.
Gehäuse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Zulauf (10) und Ablauf (16) an einem der Gehäuseteile (3) ausgebildet ist.