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Technisches Gebiet:
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Die Erfindung betrifft eine Elektronikanordnung für eine elektrische Fahrzeugantriebsvorrichtung. Ferner betrifft die Erfindung eine elektrische Fahrzeugantriebsvorrichtung für ein Hybridelektro-/Elektrofahrzeug.
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Stand der Technik:
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Es gibt Hybridelektro-/Elektrofahrzeuge, die von einer elektrischen Fahrzeugantriebsvorrichtung angetrieben werden. Eine derartige Fahrzeugantriebsvorrichtung umfasst eine elektrische Maschine zum Antrieb des Fahrzeugs und eine Elektronikanordnung zum Betreiben der elektrischen Maschine.
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Wie bei allen technischen Vorrichtungen besteht für eine Fahrzeugantriebsvorrichtung die allgemeine Anforderung, die Fahrzeugantriebsvorrichtung kostengünstig und raumsparender zu bauen.
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Damit besteht die Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin, eine Möglichkeit aufzuzeigen, eine Elektronikanordnung für eine elektrische Fahrzeugantriebsvorrichtung und somit auch die Fahrzeugantriebsvorrichtung selbst kostengünstiger und raumsparender zu bauen.
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Beschreibung der Erfindung:
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Diese Aufgabe wird durch Gegenstände der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der Unteransprüche.
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Gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung wird eine Elektronikanordnung für eine elektrische Fahrzeugantriebsvorrichtung bereitgestellt.
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Die Elektronikanordnung umfasst einen Gleichspannungswandler, der seinerseits eine Leistungselektronikeinheit und eine Regel-/Steuerelektronikeinheit umfasst. Die Elektronikanordnung umfasst ferner einen Wechselrichter, der seinerseits eine weitere Leistungselektronikeinheit und eine weitere Regel-/Steuerelektronikeinheit umfasst. Dabei ist die Leistungselektronikeinheit des Gleichspannungswandlers auf einem ersten Schaltungsträger montiert. Analog ist die Leistungselektronikeinheit des Wechselrichters auf einem zweiten Schaltungsträger montiert. Die Regel-/Steuerelektronikeinheit des Gleichspannungswandlers und die Regel-/Steuerelektronikeinheit des Wechselrichters sind auf einem dritten und demselben Schaltungsträger montiert.
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Durch die Montage der Regel-/Steuerelektronikeinheiten des Gleichspannungswandlers und des Wechselrichters auf demselben dritten Schaltungsträger entfällt ein weiterer Schaltungsträger, der sonst für eine der beiden Regel-/Steuerelektronikeinheiten erforderlich wäre. Dies bringt einen Kostenvorteil und spart den Bauraum und das Gewicht der Elektronikanordnung.
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Damit ist eine Möglichkeit aufgezeigt, mit der eine Elektronikanordnung für eine elektrische Fahrzeugantriebsvorrichtung und somit auch die Fahrzeugantriebsvorrichtung selbst kostengünstig und bauraumsparend gebaut werden können.
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Ferner ermöglicht die Elektronikanordnung kurze Übertragungswege für Ströme und Signale zwischen den Leistungselektronikeinheiten und den Regel-/Steuerelektronikeinheiten bzw. von den Leistungselektronikeinheiten zur elektrischen Maschine und zu externen Stromversorgungsleitungen, was zu einer weiteren Bauraum- und Gewichtsreduzierung dient. Außerdem sind die kurzen Übertragungswege vorteilhaft für die elektromagnetische Verträglichkeit (EMV) der Elektronikanordnung.
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Vorzugsweise weisen die Regel-/Steuerelektronikeinheiten des Gleichspannungswandlers und des Wechselrichters gemeinsame Schaltungskomponenten, insbesondere einen gemeinsamen Mikrocontroller, auf, über die die beiden Leistungselektronikeinheiten des Gleichspannungswandlers und des Wechselrichters angesteuert bzw. betrieben werden können.
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Dies reduziert weiter die Herstellungskosten der Elektronikanordnung und spart das Gewicht und den Bauraum der Elektronikanordnung zusätzlich.
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Vorzugsweise sind der erste, der zweite und der dritte Schaltungsträger zueinander schichtartig gestapelt ausgeführt.
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Derartige schichtartig gestapelte Anordnung der drei Schaltungsträger ermöglicht eine Montage der drei Schaltungsträger in einer und derselben Montagerichtung und somit eine einfache und kostensparende Montage der Elektronikanordnung.
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Vorzugsweise umfasst die Elektronikanordnung ferner einen gemeinsamen Kühlkörper zur Kühlung der beiden Leistungselektronikeinheiten des Gleichspannungswandlers und des Wechselrichters.
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Der Kühlkörper ist dabei vorzugsweise zwischen den beiden Leistungselektronikeinheiten des Gleichspannungswandlers und des Wechselrichters angeordnet und auf dem ersten oder dem zweiten Schaltungsträger montiert.
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Dadurch kann ein weiterer Kühlkörper gespart werden, der sonst zur Kühlung einer der beiden Leistungselektronikeinheiten erforderlich wäre. Dies spart zusätzlich die Herstellungskosten, das Gewicht und den Bauraum der Elektronikanordnung.
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Vorzugsweise ist der erste Schaltungsträger mit der Leistungselektronikeinheit des Gleichspannungswandlers räumlich zwischen dem zweiten und dem dritten Schaltungsträger angeordnet.
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Derartige Anordnung ist vorteilhaft für die elektromagnetische Verträglichkeit (EMV) der Elektronikanordnung.
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Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung wird eine elektrische Fahrzeugantriebsvorrichtung bereitgestellt. Die Fahrzeugantriebsvorrichtung umfasst einen Stator und einen Rotor (bzw. eine elektrische Maschine mit einem Stator und einem Rotor), wobei der Rotor um eine Rotorachse und gegenüber dem Stator drehbar ausgeführt ist. Ferner umfasst die Fahrzeugantriebsvorrichtung eine zuvor beschriebene Elektronikanordnung zum Betreiben des Stators/Rotors (bzw. der elektrischen Maschine), wobei die Elektronikanordnung an einem axialen Ende des Stators angeordnet ist.
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Vorzugsweise weist der Stator mindestens eine Statorwicklung mit einem Wicklungsende auf, das vorzugsweise von dem Stator ausgehend in Richtung der Rotorachse zu der Elektronikanordnung geführt ist und unmittelbar mit der Leistungselektronikeinheit des Wechselrichters elektrisch leitend verbunden ist.
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Vorzugsweise weisen der erste und/oder der dritte Schaltungsträger mindestens eine Ausnehmung auf, durch die das Wicklungsende von dem Stator zu der Leistungselektronikeinheit des Wechselrichters geführt ist.
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Vorteilhafte Ausgestaltungen der zuvor beschriebenen Elektronikanordnung sind, soweit im Übrigen auf die zuvor benannte Fahrzeugantriebsvorrichtung übertragbar, auch als vorteilhafte Ausgestaltungen der zuvor genannte Fahrzeugantriebsvorrichtung anzusehen.
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Kurzbeschreibung der Zeichnung:
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Im Folgenden wird eine beispielhafte Ausführungsform der Erfindung, bezugnehmend auf die beiliegende Zeichnung, näher erläutert. Dabei zeigen:
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1 in einer schematischen Explosionsdarstellung eine Elektronikanordnung für eine elektrische Fahrzeugantriebsvorrichtung gemäß einer Ausführungsform der Erfindung;
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2 in einer schematischen Querschnittdarstellung eine elektrische Fahrzeugantriebsvorrichtung mit einer in 1 dargestellten Elektronikanordnung.
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1 zeigt in einer schematischen Explosionsdarstellung eine Elektronikanordnung EA.
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Detaillierte Beschreibung der Zeichnung:
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Die Elektronikanordnung EA umfasst einen Gleichspannungswandler GW und einen Wechselrichter WR. Ferner umfasst die Elektronikanordnung EA ein Elektronikgehäuse GH, das aus mehreren Gehäuseteilen besteht und in dem der Gleichspannungswandler GW und der Wechselrichter WR nach der Fertigmontage der Elektronikanordnung EA angeordnet sind. Außerdem umfasst die Elektronikanordnung EA einen Kühlkörper KK zur Kühlung des Gleichspannungswandlers GW und des Wechselrichters WR, der ebenfalls in dem Elektronikgehäuse GH angeordnet ist (bzw. dessen Abschnitt ein Teil des Elektronikgehäuses GH ausbildet).
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Der Gleichspannungswandler GW umfasst eine Leistungselektronikeinheit LE1 und eine Regel-/Steuerelektronikeinheit RE1.
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Die Leistungselektronikeinheit LE1 des Gleichspannungswandlers GW ist auf einem ersten Schaltungsträger ST1 montiert bzw. implementiert.
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Der Wechselrichter WR umfasst eine weitere Leistungselektronikeinheit LE2 und eine weitere Regel-/Steuerelektronikeinheit RE2.
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Die Leistungselektronikeinheit LE12 des Wechselrichters WR ist auf einem zweiten Schaltungsträger ST2 montiert bzw. implementiert.
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Die Regel-/Steuerelektronikeinheiten RE1, RE2 des Gleichspannungswandlers GW und des Wechselrichters WR sind auf einem dritten und demselben Schaltungsträger ST3 montiert bzw. implementiert.
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Dabei weisen die beiden Regel-/Steuerelektronikeinheiten RE1, RE2 einen gemeinsamen Mikrocontroller MK auf, über den die Leistungselektronikeinheiten LE1, LE2 des Gleichspannungswandlers GW und des Wechselrichters WR gesteuert bzw. geregelt werden.
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Die drei Schaltungsträger ST1, ST2, ST3 sind zueinander schichtartig gestapelt in dem Elektronikgehäuse GH angeordnet.
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Der Kühlkörper KK, der zur Kühlung der beiden Leistungselektronikeinheiten LE1, LE2 ausgeführt ist, ist scheibenförmig ausgebildet und zwischen dem ersten und dem zweiten Schaltungsträger ST1, ST2 platziert und an dem zweiten Schaltungsträger ST2 montiert.
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Das Elektronikgehäuse GH (bzw. dessen Bodenbereich), der erste und der dritte Schaltungsträger ST1, ST3 sowie der Kühlkörper KK weisen an deren jeweiligen Randbereichen eine Anzahl von Ausnehmungen AN auf, deren Funktionsweise nachfolgend beschrieben wird.
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2 zeigt eine elektrische Fahrzeugantriebsvorrichtung FA mit einer zuvor beschriebenen Elektronikanordnung EA in einer schematischen Querschnittdarstellung.
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Die Fahrzeugantriebsvorrichtung FA umfasst ein Motorgehäuse GM und eine elektrische Maschine mit einem Stator ST und einem Rotor RT, die in einem von dem Motorgehäuse GM umschlossenen Hohlraum angeordnet ist. Dabei ist der Stator ST an der Wand des Gehäuses GM drehfest verbunden und der Rotor RT um eine Rotorachse RA und gegenüber dem Stator ST drehbar in dem Motorgehäuse GM und in dem Boden des Elektronikgehäuses GH gelagert.
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Der Stator ST weist zumindest drei Statorwicklungen SW mit jeweils einem an einem axialen Ende ED des Stators ST ausgebildeten Wicklungsende WE auf, wobei sich alle drei Wicklungsenden WE in Richtung der Rotorachse RA von dem Stator ST weg erstrecken.
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Die Fahrzeugantriebsvorrichtung FA umfasst ferner eine zuvor beschriebene Elektronikanordnung EA, die an dem axialen Ende ED des Stators ST bzw. der elektrischen Maschine angeordnet ist und den Hohlraum des Gehäuses GM einseitig abschließt. Dabei ist die Elektronikanordnung EA mit dem Boden des Elektronikgehäuses GH bzw. dem dritten Schaltungsträger ST3 dem Stator ST bzw. der elektrischen Maschine zugewandt.
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Durch die Ausnehmungen AN an dem Elektronikgehäuse GH, dem ersten und dem dritten Schaltungsträger ST1, ST3 sowie dem Kühlkörper KK sind die drei Wicklungsenden WE in Richtung der Rotorachse RA zu dem zweiten Schaltungsträger ST2 bzw. zu der Leistungselektronikeinheit LE2 des Wechselrichters WR geführt und mit der Leistungselektronikeinheit LE2 elektrisch leitend verbunden.
